Pseudomonadota: vi khuẩn “xấu” mà ruột khỏe vẫn mang

Cả một thế hệ sách giáo khoa gọi chúng là Proteobacteria. Rồi cái tên đổi, và cũng những vi khuẩn ấy nay là Pseudomonadota. Không có gì ở bản thân các sinh vật dịch chuyển cả — nhưng việc đổi tên là một cái cớ tốt để nhìn lại thứ mà theo tôi là một trong những ý tưởng hữu ích nhất của khoa học về ruột. Đây không phải một nhóm bạn có thể xếp vào tốt hay xấu. Đây là một nhóm bạn phải đọc như một mức độ. Bạn mang bao nhiêu nói lên nhiều hơn hẳn việc bạn có mang nó hay không.

Nó là gì, trong một câu

Pseudomonadota là một ngành rất lớn gồm các vi khuẩn Gram âm — nghĩa là vách tế bào mỏng, có thêm một lớp màng ngoài — một trong những nhánh rộng nhất của cây phả hệ vi khuẩn, với các thành viên gồm Escherichia coli, Salmonella, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria, Haemophilus, và các vi khuẩn nốt sần cố định đạm sống trong rễ cây đậu.

Hãy nhớ bậc phân loại này thô đến mức nào. Ngành không phải họ, và càng không giống loài. Hai vi khuẩn xếp cùng một ngành có thể kiếm sống theo những cách hoàn toàn khác nhau, ở những nơi hoàn toàn khác nhau. Chỉ một dữ kiện ấy đã hóa giải phần lớn những gì bạn đọc được về nhóm này trên mạng.

Vì sao cái tên đổi

Suốt hàng chục năm, “Proteobacteria” được dùng ở khắp nơi mà chưa từng được công bố hợp lệ theo Bộ quy tắc quốc tế về danh pháp sinh vật nhân sơ — đơn giản vì bộ quy tắc ấy không bao gồm bậc ngành. Khi Ủy ban quốc tế về phân loại sinh vật nhân sơ bỏ phiếu đưa bậc này vào, các tên phải được dựng lại trên một chi chuẩn. Oren và Garrity công bố mô tả chính thức cho 42 ngành để những cái tên ấy có vị thế hợp lệ, và ngành này, dựng trên chi Pseudomonas, trở thành Pseudomonadota ¹.

Điều dè dặt, nói thẳng ra: đó là việc sổ sách, không phải sinh học. Không một tính chất nào của các vi khuẩn này thay đổi. Cả hai tên đều chỉ cùng những sinh vật ấy, và bạn sẽ còn gặp cả hai trong tài liệu nhiều năm nữa.

Nó sống ở đâu trong cơ thể

Ở đâu bạn có một bề mặt ẩm, ở đó nhiều khả năng có vài thành viên của ngành này. Khảo sát người trưởng thành khỏe mạnh của Human Microbiome Project đưa ra một điểm chung: ngay cả những người khỏe mạnh cũng khác nhau đến mức đáng kinh ngạc về việc vi sinh vật nào chiếm giữ ruột, da và các môi trường khác của họ — không có một cộng đồng bình thường duy nhất nào để bạn tự so sánh ⁹.

Trong ruột già của một người lớn khỏe mạnh, ngành này có mặt nhưng chỉ là thứ yếu. Đó là quan sát mở đầu của bài tổng quan năm 2015 trên Trends in Biotechnology của Shin, Whon và Bae: hệ khuẩn ruột tự nhiên của người bình thường chỉ chứa một tỷ lệ nhỏ của nó ². Để có cảm giác về độ lớn: một nhóm nội soi đại tràng công bố trên Hepatology năm 2023 đo trực tiếp trên niêm mạc ruột và thấy nó ở mức tới 8 % ở người đối chứng khỏe mạnh, tới 11 % ở người viêm đường mật xơ hóa nguyên phát, và tới 19 % ở người đã ghép gan ⁴. Hãy coi đó là số đọc từ sinh thiết của một nhóm, không phải một khoảng tham chiếu — tỷ lệ tương đối dịch chuyển theo vị trí lấy mẫu và phương pháp giải trình tự.

Trên lưỡi có Neisseria và Haemophilus ⁵. Và trong những ngày đầu sau sinh, trước khi đại tràng trở thành cái nơi không có khí mà nó sẽ là suốt phần đời còn lại, những vi khuẩn kỵ khí tùy nghi như họ Enterobacteriaceae thường là bên nắm quyền ¹⁰.

Nó làm gì cho ta

Nó cố định đạm. Các rhizobia — thành viên của lớp Alphaproteobacteria và Betaproteobacteria — sống tự do trong đất, rồi xâm nhập rễ cây họ đậu và biến thành các thể vi khuẩn cố định đạm, kéo nitơ từ không khí về dạng mà cây dùng được ⁶. Đó là một phản ứng hóa học mà cả chuỗi thức ăn dựa vào, và nó thuộc về ngành này.

Nó góp phần định huyết áp của bạn. Nitrat từ rau được nuốt xuống, tiết ngược trở lại vào nước bọt, rồi bị các vi khuẩn khử nitrat ở phía sau lưỡi biến thành nitrit. Bài tổng quan trên IJMS gọi tên Veillonella, Actinomyces, Haemophilus và Neisseria là những kẻ khử dồi dào nhất — chỉ hai cái tên sau thuộc ngành này. Nitrit rồi nuôi con đường nitrat–nitrit–oxit nitric, và cũng bài tổng quan ấy lưu ý rằng nước súc miệng chlorhexidine và việc cạo lưỡi có thể làm cùn tác dụng hạ huyết áp đó ⁵. Điều dè dặt ở đây quan trọng: đó là một bài tổng quan về các mối liên hệ, không phải một thử nghiệm bảo bạn ngừng loại nước súc miệng mà nha sĩ đã kê.

Nó có thể bàn giao cái ruột của trẻ sơ sinh. Lời giải thích tiêu chuẩn cho việc vì sao trẻ nhỏ chuyển từ vi khuẩn kỵ khí tùy nghi sang Bifidobacterium là những kẻ đến sớm đã tiêu thụ hết lượng oxy còn lại trong đại tràng và khiến nơi đó ở được với các loài kỵ khí bắt buộc. Một bài báo trên mSystems năm 2022 dựng một mô hình chuyển hóa và thấy rằng chỉ riêng khác biệt về oxy trong lòng đại tràng đã đủ tái lập được sự khác nhau quan sát thấy giữa các trẻ ¹⁰. Hãy rõ về bản chất của nó: đó là một mô hình tính toán kiểm tra xem một giả thuyết có tự đứng vững hay không, không phải một nghiên cứu lâm sàng.

Nó làm gì chống lại ta

Cũng ngành ấy cung cấp một phần đáng kể đến bất ngờ những sinh vật đưa người ta vào bệnh viện — dù cái tên nổi tiếng nhất trong danh sách cũ đã lặng lẽ rời đi. Helicobacter pylori được dạy suốt hàng chục năm như một proteobacterium, nhưng nhánh epsilon mà nó nằm trên đã được nâng thành một ngành riêng: NCBI Taxonomy xếp Helicobacter vào Campylobacterota, không phải Pseudomonadota. Vì thế bài phân tích gộp ước tính nó có mặt ở 4,4 tỷ người trên thế giới năm 2015, với tỷ lệ gộp chạy từ 70,1 % ở châu Phi đến 24,4 % ở châu Đại Dương, là một phép đo của cái ngành bên cạnh ⁷. Đáng nói to, vì phần lớn trang viết về nhóm này vẫn tính nó vào.

Và trong ước tính gánh nặng toàn cầu năm 2019 công bố trên The Lancet, có khoảng 4,95 triệu ca tử vong liên quan đến đề kháng kháng sinh của vi khuẩn và 1,27 triệu ca do nó gây ra. Trong sáu mầm bệnh dẫn đầu về số ca tử vong liên quan đến đề kháng, bốn — Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii và Pseudomonas aeruginosa — thuộc Pseudomonadota ⁸. Đó là những ước tính từ mô hình với khoảng bất định rộng, điều mà chính các tác giả nói thẳng.

Cơ chế: chính là oxy

Đây là phần đáng nhớ. Shin và cộng sự đề xuất rằng tỷ lệ tăng lên của ngành này có thể là một dấu hiệu chẩn đoán của loạn khuẩn và của nguy cơ bệnh tật ². Litvak và cộng sự sau đó trình bày cơ chế: lớp niêm mạc đại tràng khỏe mạnh vốn thiếu oxy, điều này giữ cho lòng ruột không có khí và ưu ái các loài kỵ khí bắt buộc. Viêm hoặc một đợt kháng sinh làm tăng lượng oxy ở lớp niêm mạc ấy, và các vi khuẩn kỵ khí tùy nghi của ngành này — vốn hô hấp được oxy trong khi hàng xóm của chúng thì không — bùng lên nhờ chênh lệch đó ³.

Đó là một tuyên bố có thể kiểm chứng, và nó đã được kiểm chứng. Trong một nghiên cứu trên mBio năm 2021, viêm đại tràng gây bằng hóa chất (dextran sulfat natri) ở chuột làm mất tình trạng thiếu oxy của biểu mô và làm E. coli nở rộ theo kiểu phụ thuộc hô hấp; axit 5-aminosalicylic khôi phục lại tình trạng thiếu oxy và làm cùn sự nở rộ ấy — nhưng không có tác dụng ở những con chuột có niêm mạc ruột thiếu thụ thể PPAR-γ mà thuốc tác động qua ¹¹. Là chuột, và là một thuốc viêm loét đại tràng đã có sẵn. Nó cho thấy cơ chế là thật trong mô hình ấy. Nó không phải lý do để ai đó uống mesalamine hòng nắn lại hệ khuẩn của mình.

Điều này không có nghĩa là gì

Nếu một xét nghiệm ruột thương mại đưa cho bạn một tỷ lệ Pseudomonadota cao, đó không phải một chẩn đoán. Không có ngưỡng nào đã được thẩm định để tách khỏe mạnh khỏi không khỏe mạnh, con số ấy dịch chuyển theo phương pháp lấy mẫu, và — nếu cơ chế oxy là đúng — sự bùng lên nằm ở hạ nguồn của một lớp niêm mạc ruột đang bị xáo trộn chứ không phải ở thượng nguồn của nó ³. Con số là cái chuông báo khói, không phải đám cháy.

Tóm tắt trung thực cũng là tóm tắt ít kịch tính nhất. Ngành này nuôi mùa màng, tạo nitrit trong miệng bạn, chuẩn bị đại tràng cho một đứa trẻ mới sinh, và đồng thời cung cấp vài mầm bệnh nguy hiểm nhất mà y học phải đối phó. Có mặt là bình thường. Chính đường xu hướng mới mang thông tin — và câu hỏi hữu ích luôn là: đã có chuyện gì xảy ra với lớp niêm mạc ruột khiến mức ấy tăng lên.