Akkermansia muciniphila: vi khuẩn ăn chất nhầy của bạn

Hãy bắt đầu từ sinh vật, đừng bắt đầu từ tiêu đề. Năm 2004, các nhà vi sinh ở Đại học Wageningen làm một việc cố tình phũ phàng với một mẫu phân người: họ pha loãng nó cho tới khi gần như chẳng còn gì sống sót, rồi mời những kẻ sống sót một món ăn duy nhất — mucin dạ dày, chính là protein làm chất nhầy trơn ¹. Không đường, không tinh bột, không chất xơ. Ăn lớp lót, hoặc chết đói.

Có thứ đã ăn lớp lót ấy. Đó là một tế bào hình bầu dục Gram âm, kỵ khí bắt buộc, không di động, không sinh bào tử, mọc riêng lẻ và thành từng cặp, và họ hàng gần nhất đã được mô tả của nó chỉ giống 92 % trình tự gen ARN ribosome 16S — đủ xa để cần một chi riêng ¹. Họ gọi nó là Akkermansia muciniphila: kẻ yêu chất nhầy. Đó không phải phép ẩn dụ. Đó là bản mô tả công việc.

Nó là gì, trong một câu

Akkermansia muciniphila là một vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, phân giải mucin, thuộc ngành Verrucomicrobiota, sống bên trong lớp chất nhầy của ruột người và ăn chính mucin mà vật chủ tiết ra ở đó ¹¹⁰. Chủng chuẩn là MucT, lưu giữ dưới mã ATCC BAA‑835 ¹.

Nó sống ở đâu trong cơ thể

Không phải giữa lòng ruột, nơi phần lớn vi khuẩn đường ruột nổi tiếng được đếm, mà ở lớp nằm ngay trên bề mặt tế bào — tấm chăn chất nhầy mà thành ruột làm mới không ngừng. Cái địa chỉ ấy giải thích mọi thứ còn lại về sinh vật này. Khi nhóm nghiên cứu ban đầu dựng một mẫu dò di truyền và đếm loài này trong phân, kết quả là hơn 1 % tổng số tế bào vi khuẩn ² — với một loài đơn lẻ trong một hệ sinh thái hàng trăm loài, đó là rất nhiều. Và giờ là lời dè dặt, nói thẳng: con số trong phân chỉ là đại diện. Nhà thật của vi khuẩn này là lớp chất nhầy; phân là thứ rời khỏi tòa nhà.

Nó làm gì cho chúng ta

Đến đây bằng chứng trở nên thú vị, và đến đây tôi muốn những nghiên cứu có tên chứ không phải sự hào hứng.

Nó đi cùng một chuyển hóa gọn gàng và khỏe hơn. Năm 2013, một nhóm ở UCLouvain và Wageningen cho thấy lượng A. muciniphila giảm ở chuột béo phì và chuột đái tháo đường týp 2, rằng cho ăn prebiotic — loại chất xơ nuôi vi khuẩn có lợi — thì lượng ấy hồi phục, và rằng cho chuột ăn chế độ nhiều mỡ nhận vi khuẩn sống đã đảo ngược mức tăng khối mỡ, tình trạng nội độc tố máu do chuyển hóa, viêm mô mỡ và kháng insulin ³. Hãy để ý chi tiết mà hầu hết bản tóm tắt bỏ qua: tế bào đã diệt bằng nhiệt thì chẳng làm được gì ³. Một cơ chế trung thực trông đúng như vậy — nó có thể thất bại.

Có một phân tử đứng sau chuyện đó. Năm 2017, một protein giống lông nhung ở màng ngoài, tên là Amuc_1100, được tinh chế và chứng minh là truyền tín hiệu qua thụ thể giống Toll số 2 và số 4, thúc đẩy interleukin‑10, và làm tăng điện trở xuyên biểu mô — thước đo trong phòng thí nghiệm cho biết hàng rào biểu mô kín tới đâu ⁴. Cơ chế trước đã: một vi khuẩn ngồi trong lớp chất nhầy, nói chuyện với các thụ thể miễn dịch trên những tế bào bên dưới, và hàng rào đáp lại bằng cách siết chặt.

Nó đã được đưa cho người một lần, rất thận trọng. Thử nghiệm chứng minh khái niệm năm 2019 trên Nature Medicine tuyển 40 người thừa cân, kháng insulin; 32 người hoàn tất ba tháng bổ sung hằng ngày — vi khuẩn sống, vi khuẩn đã tiệt trùng, hoặc giả dược ⁵. Nó an toàn và dung nạp tốt. Dạng tiệt trùng cải thiện độ nhạy insulin thêm 28,62 % (P = 0,002), giảm nồng độ insulin máu 34,08 % và cholesterol toàn phần 8,68 % ⁵. Và giờ là lời dè dặt nói to hết cỡ: cân nặng giảm 2,27 kg so với giả dược và khối mỡ giảm 1,37 kg so với chính mức nền của nhóm, và cả hai đều không đạt ý nghĩa thống kê (P = 0,091 và P = 0,092) ⁵. Đây là một thử nghiệm thí điểm thăm dò, một trung tâm, trên 32 người, với tiêu chí chính là an toàn, dung nạp và các chỉ số chuyển hóa ⁵. Nó là lý do để làm một thử nghiệm lớn hơn. Nó không phải là kết quả để dựng một chế độ ăn lên trên.

Nó đi cùng đáp ứng với liệu pháp miễn dịch ung thư. Trong nghiên cứu năm 2018 trên Science ở bệnh nhân điều trị bằng thuốc ức chế PD‑1, tỷ lệ A. muciniphila trong phân lúc chẩn đoán đi cùng với đáp ứng lâm sàng, và việc bổ sung qua đường uống đã khôi phục đáp ứng ở những con chuột nhận phân của bệnh nhân không đáp ứng ⁹. Tương quan ở người; nhân quả ở chuột. Cả hai nửa của câu đó đều quan trọng.

Nó làm gì chống lại chúng ta

Vẫn việc ấy, đọc theo chiều ngược lại. Một vi khuẩn ăn chất nhầy là đang làm mỏng chính hàng rào giữ hệ miễn dịch của bạn tách khỏi những gì trong lòng ruột. Chuyện đó kết thúc tốt hay xấu là tùy hàng xóm.

Khi có mầm bệnh, nó làm mọi thứ tệ hơn. Ở chuột gnotobiotic — chuột chỉ mang một hệ vi sinh vật đã biết rõ — mang sẵn một quần thể tám loài xác định, việc thêm A. muciniphila vào một ổ nhiễm Salmonella Typhimurium đã làm tăng điểm mô bệnh học và lượng ARN thông tin của IFN-γ, TNF-α, IL‑6, IL‑12 và IL‑17 ở manh tràng và đại tràng ⁶. Số lượng Salmonella trong hạch mạc treo ruột tăng khoảng mười lần, và số tế bào hình đài chứa đầy mucin ở mô manh tràng rơi xuống còn khoảng một phần ba đến một nửa so với các nhóm khác ⁶. Chính các tác giả đọc kết quả như sau: nó làm rối cân bằng chất nhầy của vật chủ ⁶.

Không có chất xơ, cả quần thể quay sang ăn lớp lót. Nghiên cứu năm 2016 trên Cell cho chuột gnotobiotic mang một hệ vi sinh vật người tổng hợp rồi rút chất xơ khỏi khẩu phần. Mất nguồn carbohydrate từ thực vật, cả quần thể — với những chuyên gia chất nhầy như Akkermansia nổi bật trong đó — chuyển sang lấy glycoprotein chất nhầy của vật chủ làm nguồn dinh dưỡng, bào mòn hàng rào chất nhầy đại tràng, và để mầm bệnh niêm mạc Citrobacter rodentium chạm tới biểu mô và gây viêm đại tràng chết người ⁷. Đó là bài học thực tế của cả bài này: kẻ ăn chất nhầy chủ yếu ăn chất nhầy khi không có gì ngon hơn được dọn ra.

Lượng của nó không phải điểm số sức khỏe. Một phân tích gộp, đã chuẩn hóa phương pháp, các nghiên cứu về hệ vi sinh vật đường ruột trong bệnh Parkinson thấy Akkermansia tăng ở người bệnh, đi kèm với vi khuẩn sinh butyrat giảm ⁸. Cao hơn, chứ không phải thấp hơn. Các tác giả đề xuất sự phân giải lớp chất nhầy là một mối liên hệ hợp lý ⁸ — nhưng đây là mối liên quan trong dữ liệu cắt ngang, và nhu động ruột chậm, táo bón cùng thuốc men đều vẫn là những cách giải thích thay thế còn để ngỏ. Chưa ai chỉ ra được mũi tên chỉ về phía nào.

Một sinh vật, hai cách viết: vì sao tên ngành đổi năm 2021

Tên loài không đổi kể từ khi được đề xuất năm 2004 ¹. Cái đổi là ngành bao quanh nó. Thứ mà mọi bài báo cũ gọi là Verrucomicrobia đã được công bố hợp lệ theo bộ quy tắc danh pháp vi khuẩn dưới tên Verrucomicrobiota vào năm 2021, khi 42 tên ngành được chính thức lập cùng một lúc ¹⁰. Cùng sinh vật, cách viết hiện hành. Nên nếu bạn đọc thấy Verrucomicrobia trong một tóm tắt năm 2013 và Verrucomicrobiota trong một tóm tắt năm 2023, thì chẳng có gì bị xếp lại — chỉ là quy tắc đuổi kịp.

Điều nên nhớ

Akkermansia muciniphila là một cư dân bình thường của ruột người khỏe mạnh, sống bằng chính lớp chất nhầy bạn làm ra. Việc tỉa lớp ấy có vẻ kích thích nó tái tạo và làm hàng rào siết lại, và ở chuột cũng như trong một thử nghiệm nhỏ trên người, điều đó hiện ra thành các chỉ số chuyển hóa tốt hơn ³⁵. Hãy rút chất xơ khỏi khẩu phần, hoặc thêm một mầm bệnh — một vi sinh vật gây bệnh — và chính cơn thèm ấy biến thành sự bào mòn ⁶⁷. Bằng chứng trên người là một thử nghiệm thí điểm 32 người và một số mối tương quan — những thứ đi cùng nhau, chưa phải nhân và quả ⁵⁹. Điều đó thật sự hứa hẹn, và cũng thật sự chưa ngã ngũ, và nói cả hai cùng lúc là cách trung thực duy nhất để viết bài này.