Bacteroidota: thiếu chất xơ là nó ăn niêm mạc ruột bạn

Bảo phần lớn mọi người xếp vi khuẩn thành nhóm, bạn sẽ nhận hai đống: đống tốt trong quảng cáo sữa chua, và đống xấu trên tay nắm cửa. Bacteroidota không thuộc đống nào, và đó không phải cách né tránh cho khéo — đó là điều y văn đã công bố. Chính cái ngành tiêu hóa giúp bạn phần bữa tối bạn không tiêu được, và giúp dạy hệ miễn dịch của bạn biết phải dung nạp thứ gì, cũng là nhóm xuất hiện trong hầu hết các nhiễm trùng kỵ khí khi nó lọt vào chỗ lẽ ra không nên. Vậy ta hãy lần lượt xem mặt lợi và mặt hại, mỗi lần đều nêu tên nghiên cứu.

Nó là gì, trong một câu

Bacteroidota là một ngành — một nhánh rất lớn trên cây phả hệ vi khuẩn — gồm những vi khuẩn Gram âm, không sinh bào tử, mà các thành viên chuyên phân giải các loại đường phức tạp. Thành viên đường ruột của nó là những kẻ kỵ khí bắt buộc; ngành này cũng bao gồm các dòng sống trong đất và nước, chung sống được với oxy.

Chính sự chuyên biệt ấy là sợi chỉ xuyên suốt. Một bài tổng quan năm 2019 về sinh học của ngành mô tả bộ đồ nghề chung: các thành viên đóng gói enzyme tác động lên carbohydrate của mình vào những locus sử dụng polysaccharide, tức các cụm gen chỉ bật lên khi loại đường tương ứng thật sự có mặt, rồi đẩy những enzyme ấy ra ngoài qua một hệ thống tiết chỉ thấy ở ngành này và gần như không thấy ở đâu khác ⁴. Đó là một thiết kế hiệu quả. Đừng làm enzyme cho tới khi bữa ăn tới cửa.

Nó sống ở đâu trong bạn

Chủ yếu ở ruột già, và với số lượng khổng lồ. Khi Eckburg và cộng sự xem xét 13.355 trình tự gen ARN ribosome lấy từ niêm mạc đại tràng và phân của ba người lớn khỏe mạnh trên Science năm 2005 — một trong những nỗ lực đầu tiên đọc đường ruột mà không cần nuôi cấy bất cứ thứ gì — Bacteroidetes hiện ra là một trong hai nhánh chiếm lĩnh đại tràng khỏe mạnh ². Công trình về sau thấy quần thể này sắp xếp thành một số ít cấu hình lặp lại chứ không phải một dải liên tục êm ả: một phân tích năm 2011 trên Nature xác định ba cụm bền vững qua các đoàn hệ từ nhiều nước, một trong số đó do Bacteroides dẫn dắt ¹².

Ngành này không chỉ ở ruột. Họ hàng của nó sống trong miệng, đường hô hấp và âm đạo, còn bên ngoài cơ thể thì nó là một ngành chiếm ưu thế của đất, nơi chính bộ máy enzyme ấy tháo rời glycan của thực vật và nấm thay vì chất xơ trong bữa ăn ⁴.

Nó làm gì cho chúng ta

Nó ăn thứ bạn không ăn nổi. Bộ gen của chính bạn mã hóa một bộ enzyme carbohydrate mỏng manh. Bộ của chúng thì khổng lồ. Khi Xu và cộng sự công bố bộ gen hoàn chỉnh của Bacteroides thetaiotaomicron trên Science năm 2003, bộ protein gồm 4.779 thành phần hóa ra có cả một bộ máy tinh vi để thu nhận và thủy phân các polysaccharide trong thức ăn mà cơ thể vốn không tiêu được, cộng thêm một hệ cảm nhận lớn để biết loại đường nào vừa tới ³. Sản phẩm lên men của công việc ấy — các axit béo chuỗi ngắn — chính là nhiên liệu mà niêm mạc đại tràng của bạn chạy bằng.

Nó giúp dựng hệ miễn dịch. Đây là phát hiện đã đổi cách cả ngành nói về vi khuẩn cộng sinh. Mazmanian và cộng sự cho thấy trên Cell năm 2005 rằng một phân tử duy nhất từ Bacteroides fragilis, gọi là polysaccharide A, điều khiển sự trưởng thành của hệ miễn dịch vật chủ: cho chuột vô khuẩn mang vi khuẩn này đã sửa được những thiếu hụt tế bào T toàn thân và những mất cân bằng tế bào T hỗ trợ, đồng thời dẫn dắt sự hình thành cơ quan lympho, còn một chủng đột biến thiếu chính polysaccharide ấy thì không ⁷. Một loại đường của vi khuẩn, làm cái việc phát triển mà con chuột không tự làm nổi.

Lời dè dặt, nói thẳng: đó là chuột vô khuẩn. Đó là màn trình diễn sạch sẽ về một cơ chế, không phải bằng chứng rằng một can thiệp cụ thể nào ở người cũng tái lập được điều đó.

Nó giữ cho hàng rào chất nhầy tử tế — nếu bạn cho nó ăn. Desai và cộng sự, viết trên Cell năm 2016, cho những con chuột mang một quần thể ruột người xác định ăn khẩu phần không có chất xơ; mất nguồn polysaccharide thực vật, vi khuẩn quay sang lấy chính glycoprotein chất nhầy của vật chủ làm nguồn dinh dưỡng, lớp chất nhầy đại tràng bị bào mòn, và những con vật trở nên dễ tổn thương hơn hẳn trước một mầm bệnh niêm mạc ⁵. Các sinh vật ấy không hóa ác. Chúng chỉ ăn thứ cơ chất duy nhất còn lại.

Nó làm gì chống lại chúng ta

Ra khỏi ruột, nó là một mầm bệnh nghiêm trọng. Bài tổng quan của Hannah Wexler trên Clinical Microbiology Reviews nói thẳng về số học: các loài Bacteroides có mặt trong hầu hết nhiễm trùng kỵ khí, với tỷ lệ tử vong đi kèm hơn 19 %, và B. fragilis — vốn chỉ chiếm khoảng 0,5 % hệ vi khuẩn đại tràng người — là mầm bệnh kỵ khí được phân lập thường xuyên nhất, nhờ các yếu tố độc lực chứ không nhờ số đông ⁶. Khi thành ruột bị phá vỡ vì phẫu thuật, thủng hay chấn thương, một cư dân im lặng trở thành một ổ áp xe.

Nó mang khả năng kháng kháng sinh đáng gờm. Cũng bài tổng quan ấy ghi nhận các loài Bacteroides có nhiều cơ chế kháng kháng sinh nhất và tỷ lệ kháng cao nhất trong tất cả mầm bệnh kỵ khí, với mức kháng trên lâm sàng ngày càng tăng đối với cefoxitin, clindamycin, metronidazol, carbapenem và fluoroquinolon ⁶. Đó là lý do để quản lý việc dùng kháng sinh, không phải lý do để sợ chính đại tràng mình.

Một kiểu chủng có hồ sơ ung thư. Một số B. fragilis mang gen mã hóa một độc tố tiết ra ngoài. Wu và cộng sự cho thấy trên Nature Medicine năm 2009 rằng B. fragilis sinh độc tố ruột, chứ không phải dạng không sinh độc tố, đã gây viêm đại tràng và thúc mạnh sự hình thành u đại tràng trong một mô hình chuột bị tân sinh đường ruột, thông qua con đường viêm Th17 mà người ta có thể chặn được bằng cách trung hòa interleukin‑17 ⁸. Ở người, Boleij và cộng sự so sánh mẫu sinh thiết niêm mạc của 49 bệnh nhân tân sinh đại trực tràng với 49 người chứng và tìm thấy gen độc tố trên 85,7 % mẫu bên trái và 91,7 % mẫu bên phải của nhóm bệnh, so với 53,1 % và 55,5 % mẫu sinh thiết của nhóm chứng ⁹.

Lời dè dặt, và nó lớn: đó là một mối liên quan trong một nghiên cứu nhỏ, một nửa nhóm chứng cũng mang gen ấy, và mang một gen độc tố không đồng nghĩa với việc sẽ bị ung thư. Công trình trên chuột cho thấy một cơ chế tồn tại; công trình trên người cho thấy một tương quan đáng nghiên cứu. Cả hai đều chưa cho thấy quan hệ nhân quả ở người.

Trong miệng, một thành viên viết lại cả căn phòng. Porphyromonas gingivalis thuộc ngành này và là ví dụ khai sinh cho giả thuyết mầm bệnh chủ chốt, được trình bày trên Nature Reviews Microbiology năm 2012: một sinh vật ít ỏi gây bệnh không phải bằng cách mọc lấn át mọi thứ khác, mà bằng cách sắp xếp lại một quần thể vốn lành tính thành một quần thể gây hại ¹⁰.

Cái tên: Bacteroidota, trước là Bacteroidetes

Cả hai tên đều đúng; một tên là tên hiện hành. Cho tới gần đây, bậc ngành không có địa vị nào trong bộ quy tắc danh pháp vi khuẩn nhân sơ. Khi đã có, Oren và Garrity công bố các mô tả chính thức trao địa vị hợp lệ cho 42 tên ngành vào năm 2021, và Bacteroidetes được chuẩn hóa thành Bacteroidota ¹. NCBI Taxonomy mang ngành này dưới tên hiện hành, còn "CFB group bacteria" được liệt như một nhãn cũ không chính thức; mã định danh phân loại nằm trong bảng thực thể của trang này. Nếu bạn tra cứu y văn, hãy tìm cả hai cách viết — phần lớn các bài kinh điển ở trên được công bố dưới tên cũ.

Tiêu đề về “tỷ lệ ruột gầy”, và vì sao nên ngờ nó

Bạn hẳn đã gặp lời tuyên bố rằng tỷ lệ Bacteroidetes trên Firmicutes cao đánh dấu một đường ruột gầy. Nó đã không đứng vững. Sze và Schloss gộp mười bộ dữ liệu độc lập trên mBio năm 2016 và thấy rằng trong khi vài thước đo đa dạng có liên quan yếu với tình trạng béo phì, thì tỷ lệ Bacteroidetes trên Firmicutes và lượng của từng ngành riêng lẻ thì không; các mô hình học máy huấn luyện trên một bộ dữ liệu rồi kiểm tra trên các bộ còn lại chỉ đạt độ chính xác phân loại trung vị từ 33,01 % đến 64,77 %, và chênh lệch về đa dạng Shannon giữa người béo phì và người không béo phì là 2,07 % ¹¹.

Đó là bản tóm tắt trung thực cho cả một thập niên tiêu đề. Ngành này quan trọng vô cùng với cách đường ruột của bạn vận hành. Nhưng với bằng chứng hiện có, nó không phải một cái núm mà bạn đọc được từ tờ xét nghiệm phân rồi hành động theo.