Tryptophan trong chế độ ăn và vi khuẩn đường ruột chống nhiễm trùng E. coli

Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, vi khuẩn đường ruột và chế độ ăn giàu axit amin tryptophan đóng vai trò bảo vệ chống lại vi khuẩn E. coli gây bệnh, có thể là nguyên nhân gây khó chịu ở dạ dày, chuột rút, sốt, xuất huyết đường tiêu hóa và suy thận.

Nghiên cứu cho thấy cách tryptophan trong chế độ ăn-là loại axit amin có chủ yếu trong những sản phẩm động vật; các loại hạt có vỏ cứng; các hạt giống của các loại cây, ngũ cốc nguyên hạt và các loại đậu, có thể bị vi khuẩn đường ruột phân hủy thành nhiều phân tử nhỏ gọi là chất chuyển hóa. Một số chất chuyển hóa này có thể liên kết với một thụ thể trên tế bào biểu mô ruột (bề mặt), kích hoạt con đường làm giảm việc sản xuất protein mà E. coli sử dụng để gắn vào niêm mạc ruột nơi chúng gây nhiễm trùng. Khi E. coli không thể sinh sống và gắn kết trong ruột, mầm bệnh sẽ di chuyển qua và ra khỏi cơ thể một cách lành tính.

Nghiên cứu mô tả vai trò chưa được biết đến trước đây trong ruột đối với thụ thể DRD2. DRD2 còn được biết đến như một thụ thể dopamine (dẫn truyền thần kinh) trong hệ thần kinh trung ương và ngoại biên. Phó giáo sư Pamela Chang cho biết: “Về cơ bản, chúng tôi nghĩ rằng DRD2 hoạt động trong ruột như một cảm biến chuyển hóa vi sinh vật, và sau đó tác dụng phụ của nó là giúp bảo vệ chống lại nhiễm trùng”. Samantha Scott là nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm của Pamela Chang, tác giả đầu tiên của nghiên cứu có tựa đề "Thụ thể Dopamine D2 mang lại khả năng kháng khuẩn thông qua các chất chuyển hóa của vi sinh vật”. Họ cùng nhau xác định được một con đường cụ thể giúp ngăn ngừa nhiễm trùng E. coli, và có thể bắt đầu nghiên cứu thụ thể DRD2 và các thành phần của của nó để đạt được mục tiêu điều trị.

Trong nghiên cứu, họ đã sử dụng những con chuột bị nhiễm Citrobacter Rodentium, loại vi khuẩn gần giống với E. coli, vì một số loại E. coli gây bệnh nhất định không lây nhiễm sang chuột. Thông qua thí nghiệm, các nhà nghiên cứu xác định rằng có ít mầm bệnh và tình trạng viêm nhiễm hơn (dấu hiệu của hệ miễn dịch và nhiễm trùng hoạt động) sau khi chuột được cho ăn chế độ ăn bổ sung tryptophan. Sau đó, để chứng minh rằng vi khuẩn đường ruột có tác dụng, họ cho chuột dùng thuốc kháng sinh để tiêu diệt vi khuẩn trong ruột và phát hiện ra rằng chuột bị nhiễm C. Rodentium mặc dù ăn chế độ ăn tryptophan, xác nhận rằng khả năng bảo vệ khỏi tryptophan phụ thuộc vào về vi khuẩn đường ruột.

Sau đó, bằng cách sử dụng phép đo phổ khối, họ tiến hành sàng lọc để tìm ra đặc tính hóa học của các chất chuyển hóa tryptophan trong mẫu ruột và xác định được ba chất chuyển hóa như vậy đã tăng lên đáng kể khi áp dụng chế độ ăn tryptophan. Một lần nữa, dựa trên mức độ mầm bệnh và tình trạng viêm, khi cho chuột ăn ba chất chuyển hóa này, chúng có tác dụng bảo vệ tương tự như cho chuột ăn chế độ ăn đầy đủ tryptophan.

Thay đổi hướng, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tin sinh học (bioinformatics) để tìm ra protein (và thụ thể) nào có thể liên kết với các chất chuyển hóa tryptophan và từ một danh sách dài, họ xác định được ba thụ thể có liên quan trong cùng một họ thụ thể dopamine. Bằng cách sử dụng dòng tế bào ruột người trong phòng thí nghiệm, họ có thể phân lập thụ thể DRD2 là thụ thể có tác dụng bảo vệ chống lại nhiễm trùng khi có mặt các chất chuyển hóa tryptophan.

Sau khi xác định được các chất chuyển hóa và thụ thể, họ đã phân tích con đường xuôi dòng của DRD2 trong các tế bào biểu mô ruột của con người. Cuối cùng, phát hiện ra rằng khi con đường DRD2 được kích hoạt, khả năng sản xuất protein điều hòa Actin của vật chủ bị tổn hại. C. Rodentium (và E. coli) cần Actin để tự gắn vào các tế bào biểu mô ruột, nơi chúng thâm nhập và tiêm các yếu tố độc hại cũng như chất độc vào tế bào gây ra các triệu chứng. Nhưng nếu không có sự trùng hợp Actin, chúng không thể bám vào và mầm bệnh sẽ đi qua và tiêu diệt. Các thí nghiệm cho thấy vai trò mới của thụ thể dopamine DRD2 trong ruột kiểm soát protein Actin và ảnh hưởng đến con đường chưa được biết đến trước đây để ngăn chặn khả năng thâm nhập ruột của vi khuẩn gây bệnh.

Đ.T.V (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2024-03-tryptophan-diet-gut-bacteria-coli.html, 13/3/2024