Porphyromonas gingivalis: nghi phạm ở miệng khỏe mạnh

Trong cái rãnh hẹp và ẩm giữa răng và lợi của bạn có một vi khuẩn hoàn toàn không quan tâm đến đường. Đưa cho nó một chiếc bánh ngọt, nó sẽ không đụng đến. Thứ nó muốn là đạm — đạm của bạn — và nó mang theo cả một bộ dao phân tử để lấy cho được. Suốt nhiều thập niên, nó là một trong những sinh vật được nghiên cứu kỹ nhất trong miệng người, và càng nhìn kỹ, bức tranh càng lạ: nó phổ biến trong những cái miệng khỏe mạnh, và nó cũng là sinh vật thường xuyên bị đổ lỗi nhất cho căn bệnh phá hủy chính những cái miệng ấy.

Nó là gì, trong một câu

Porphyromonas gingivalis là một trực khuẩn Gram âm, kỵ khí, không lên men đường, thuộc bộ Bacteroidales, cư trú ở khoảng trống dưới đường viền lợi và là ví dụ được ghi chép đầy đủ nhất cho cái mà giới vi sinh gọi là mầm bệnh chủ chốt ¹².

Mở chữ “không lên men đường” ra là bạn có gần hết sinh học của nó. Sinh vật này không lên men được đường để lấy năng lượng. Nó sống bằng peptide, và nó bắt buộc phải lấy sắt từ hem — lõi mang sắt của hemoglobin trong máu bạn ². Chỉ một dữ kiện chuyển hóa ấy đã giải thích gần như mọi thứ còn lại về nó. Một vi khuẩn ăn đạm và cần sắt từ máu sẽ phát đạt nhất trong một cái túi đang viêm, đang rỉ dịch và chảy máu. Nó không có lý do gì để tạo ra cái túi ấy một cách tình cờ.

Nó sống ở đâu

Địa chỉ nhà của nó là rãnh dưới lợi: màng sinh học trên chân răng và trên lớp biểu mô lót cái túi ấy. Nó bám vào các phân tử nước bọt đã hấp phụ, vào các đạm khung nền, vào tế bào biểu mô, và vào những vi khuẩn đã có mặt ở đó; theo đề xuất của các tác giả bài tổng quan, việc bám vào tất cả những bề mặt ấy có thể do các vùng khác nhau của fimbrillin, tiểu đơn vị cấu trúc của lông nhung chính của nó, đảm nhiệm ². Nó không dừng lại ở bề mặt. Bằng cách điều khiển đường truyền tín hiệu của tế bào vật chủ, nó có thể tự đẩy mình vào bên trong tế bào biểu mô lợi và nhân lên trong đó — một chỗ trú đặc quyền mà từ đó, vẫn theo bài tổng quan ấy, nó động chạm tới các thành phần của hàng phòng vệ bẩm sinh ².

Nó có thuộc về nơi nào khác trong cơ thể hay không thì vẫn là một câu hỏi đang mở, chứ chưa phải một dữ kiện đã ngã ngũ. Cũng bài tổng quan ấy ghi nhận bằng chứng đang tích lũy rằng nhiễm khuẩn này có thể làm tăng nguy cơ bệnh tim mạch và sinh non ², còn một báo cáo năm 2019 đã nhận diện sinh vật này cùng các enzyme của nó trong não những người chết vì bệnh Alzheimer ⁷. Phát hiện một vi khuẩn ở một nơi không đồng nghĩa với việc chứng minh nó điều khiển những gì xảy ra ở đó, và tôi sẽ quay lại chuyện này.

Nó làm gì cho ta

Ở đây câu trả lời trung thực rất ngắn: không có gì đã được chứng minh. Không có lợi ích nào của Porphyromonas gingivalis với sức khỏe con người được xác lập — không vitamin nào nó cung cấp, không mầm bệnh nào nó đẩy ra, không chất chuyển hóa nào ta phụ thuộc vào. Nếu tôi nói khác đi thì là tôi bịa.

Điều có thể nói, và đáng nói to, là mang nó không giống với bị nó làm hại. Một bài tổng quan lớn mô tả sinh vật này như một kẻ cơ hội cũng có thể sống hòa thuận cộng sinh với vật chủ, còn các đợt bệnh thì đi sau một sự nghiêng lệch của cân bằng sinh thái trong túi lợi, chứ không đơn giản đi sau sự xuất hiện của con vi khuẩn ². Dữ liệu về tỷ lệ mang cũng nói vậy. Trong một khảo sát dùng miễn dịch huỳnh quang, sinh vật này được tìm thấy ở 85,7 % người mắc bệnh nha chu và ở 23,1 % người khỏe mạnh ³. Trong một nghiên cứu mới hơn dùng PCR thời gian thực, nó được phát hiện ở 91,5 % bệnh nhân viêm nha chu mạn và ở 58 % người khỏe mạnh ⁴. Nếu đếm theo vị trí thay vì theo người, một nghiên cứu kiểu bàn cờ cũ hơn tìm thấy nó ở trung bình 23 % số vị trí lấy mẫu ở bệnh nhân viêm nha chu và 4 % số vị trí ở người khỏe mạnh ⁵.

Hãy để ý rằng hai con số mang ở người khỏe mạnh — 23,1 % ³ và 58 % ⁴ — chênh nhau hơn hai lần. Đó không phải một vụ bê bối; đó là điều xảy ra khi các phòng thí nghiệm khác nhau dùng phương pháp phát hiện khác nhau trên những quần thể khác nhau. Một xét nghiệm PCR nhạy sẽ tìm ra ADN mà miễn dịch huỳnh quang bỏ sót. Con số đáng mang về không phải một tỷ lệ riêng lẻ nào, mà là hình dáng chung của tất cả chúng: sinh vật này phổ biến hơn khi có bệnh, và dù vậy nó vẫn có mặt trong một phần đáng kể những cái miệng hoàn toàn bình thường.

Nó làm gì chống lại ta

Vũ khí của nó là các protease tên gingipain. Có hai kiểu đặc hiệu: một kiểu cắt chuỗi đạm ngay sau arginine, kiểu kia sau lysine, và không kiểu nào dễ bị các chất ức chế protease của chính bạn chặn lại ⁸. Việc phân giải đạm mất kiểm soát kiểu ấy để lại những hậu quả khớp gọn với đúng những gì nha sĩ nhìn thấy. Gingipain arginine kích hoạt con đường kallikrein–kinin, gây phù nề, và kích hoạt bổ thể, kéo bạch cầu trung tính tới. Gingipain lysine phân hủy fibrinogen, gây chảy máu ⁸. Dịch rãnh lợi tăng, bạch cầu trung tính tụ lại và chảy máu khi thăm dò là ba trong số các dấu hiệu kinh điển của viêm nha chu.

Ý tưởng “chủ chốt” còn đi xa hơn. Trong các mô hình động vật, ngay cả khi mức cư trú thấp, sinh vật này vẫn thao túng được cuộc đối thoại giữa bổ thể và các thụ thể giống Toll theo cách làm đổi cả số lượng lẫn thành phần của hệ khuẩn cộng sinh xung quanh; rồi chính cộng đồng loạn khuẩn sinh ra từ đó, chứ không phải riêng loài chủ chốt, mới dẫn tới mất xương do viêm ⁹¹. Tác động lớn hơn hẳn so với số lượng của nó — và đó chính là lý do đếm tế bào nói với bạn rất ít.

Có hai mối liên hệ toàn thân đáng gọi tên, kèm theo giới hạn của chúng. Thứ nhất, viêm khớp: trong số các vi khuẩn miệng được thử ở một nghiên cứu, chỉ mình nó citrulline hóa được đạm, dùng peptidylarginine deiminase của chính nó để biến các gốc arginine ở đầu carboxy thành citrulline sau khi gingipain arginine đã cắt đạm ở các liên kết Arg-X — tạo ra đúng loại tự kháng nguyên biến đổi mà đáp ứng miễn dịch trong viêm khớp dạng thấp tấn công ⁶. Thứ hai, sa sút trí tuệ: nghiên cứu năm 2019 đã nhắc tới tìm thấy gingipain trong não người mắc Alzheimer ở mức tương quan với bệnh lý tau và ubiquitin, và cho thấy nhiễm khuẩn ở miệng chuột dẫn tới vi khuẩn cư trú trong não và tăng sản xuất amyloid-beta ⁷.

Cả hai phát hiện đều nghiêm túc về mặt cơ chế. Không phát hiện nào là bằng chứng nhân quả ở người. Công trình về citrulline hóa cho thấy một con đường hợp lý, chứ không cho thấy con đường ấy thật sự được đi ở bệnh nhân. Công trình về Alzheimer ghép tương quan trên mô tử thi người với một mô hình chuột, và mười hai trong hai mươi sáu tác giả, kể cả ba người đứng đầu, là nhân viên của công ty đang phát triển thuốc ức chế gingipain — một dữ kiện bạn đọc được ngay trong phần ghi nơi công tác của chính bài báo, và nó thuộc về phần đánh giá của bạn. Vi khuẩn này là một nghi phạm nặng ký. Nó chưa bị kết án.

Cái tên, mới và cũ

Sinh vật này ban đầu được mô tả trong chi Bacteroides, với tên Bacteroides gingivalis Coykendall et al. 1980. Năm 1988, Shah và Collins tách nó cùng họ hàng khỏi chi đó và đặt vào một chi vừa được lập ra, Porphyromonas ¹⁰. Vì thế Porphyromonas gingivalis là tên hợp lệ hiện nay; Bacteroides gingivalis là một từ đồng nghĩa mà bạn vẫn sẽ gặp trong các bài báo và sách giáo khoa cũ. Cả NCBI Taxonomy lẫn Danh mục tên sinh vật nhân sơ có vị thế trong danh pháp đều xếp nó ở bậc loài, trong họ Porphyromonadaceae, bộ Bacteroidales, ngành Bacteroidota — ngành trước kia viết là Bacteroidetes.

Những gì vẫn còn chưa chắc

Ba điều, nói thẳng. Ta không biết việc mang vi khuẩn — chỉ đơn giản là có nó — dẫn tới phá hủy lợi và xương thường xuyên đến mức nào, hay ở ai. Ta không biết cơ chế chủ chốt — một sinh vật với số lượng nhỏ làm nghiêng cả cộng đồng, như đã thấy ở mô hình động vật — có vận hành y như vậy trong miệng người hay không; chính các tác giả bài tổng quan về ý tưởng chủ chốt cũng đặt câu hỏi ấy thay vì giả định sẵn câu trả lời ⁹. Và ta không biết các mối liên hệ toàn thân — những liên kết với viêm khớp và sa sút trí tuệ bên ngoài miệng — phản ánh nguyên nhân, hậu quả, hay một cơ địa dễ viêm chung: con vi khuẩn dẫn dắt bệnh, đi ké theo bệnh, hay cả hai cùng mọc lên từ một cơ thể dễ viêm. Đó là những mép bản đồ trung thực, và vờ như chúng đã được tô kín sẽ là cách nhanh nhất để dẫn bạn đi lạc.