Verrucomicrobiota: kẻ ăn chất nhầy bạn nên có trong ruột

Hãy bắt đầu từ lớp chất nhầy, vì đó là nơi câu chuyện này diễn ra. Bên trong đại tràng của bạn không phải mô trần. Nó được phủ một lớp gel gồm các mucin — những đạm lớn gắn đầy phân tử đường mà tế bào hình đài của bạn tiết ra và thay mới suốt ngày đêm. Phần lớn vi khuẩn ruột trôi nổi trong lòng ruột và ăn thứ bạn ăn. Một nhánh đã học cách ăn chính cái lớp áo ấy. Nhánh đó là Verrucomicrobiota, và lý do có người ngoài giới vi sinh từng nghe đến nó là nhờ đúng một loài, được kéo ra từ phân người và đặt tên năm 2004: Akkermansia muciniphila, dịch gần đúng là kẻ yêu chất nhầy ¹.

Nó là gì, trong một câu

Verrucomicrobiota là một ngành — một trong những nhánh ở tầng thân của cây sự sống vi khuẩn — gồm các vi khuẩn Gram âm (kiểu vách tế bào không giữ được màu tím kinh điển trong phòng thí nghiệm), có mặt trong đất, nước ngọt, biển và ruột động vật, nổi tiếng nhất trong sức khỏe con người nhờ chi Akkermansia sống trong chất nhầy.

Việc phân lập nó đáng dừng lại một chút, vì việc phân lập chính là cơ chế. Khi A. muciniphila lần đầu được nuôi thuần khiết, nó được nuôi trên mucin dạ dày làm nguồn carbon và nitơ duy nhất. Không phải như một món thêm trong canh dinh dưỡng — mà là toàn bộ thực đơn. Họ hàng gần nhất đã được mô tả vào thời điểm đó, Verrucomicrobium spinosum, chỉ chia sẻ 92 % trình tự gen 16S rRNA của nó — đoạn ADN mà giới vi sinh đọc như mã vạch của vi khuẩn — xa đến mức phải lập một chi mới cho nó ¹. Vậy dữ kiện định nghĩa sinh vật này không phải một tuyên bố về sức khỏe. Nó là một chế độ ăn.

Nó sống ở đâu trong cơ thể

Chủ yếu ở một nơi: lớp chất nhầy của ruột già, áp vào thành ruột chứ không trôi trong dòng. Khi người ta thiết kế một mẫu dò huỳnh quang để đếm trực tiếp nó trong phân người, A. muciniphila đạt trên 1 % tổng số tế bào trong phân và tỏ ra là một thành phần thường gặp của đường ruột người chứ không phải một sự hiếu kỳ ².

Hãy cầm con số ấy cho lỏng tay, vì một lý do quan trọng hơn vẻ ngoài của nó. Phân lấy mẫu những gì rời khỏi ruột, không phải những gì bám vào lớp chất nhầy nơi sinh vật này thật sự sống, nên một con số đếm từ phân chỉ là cái bóng của quần thể thật. Và bản thân công cụ đo cũng đã có tiền án ở đây. Khi các nhà nghiên cứu giải trình tự 181 mẫu đất — 112 mẫu đất mặt từ nhiều vùng sinh thái khắp Nam Cực, châu Âu và châu Mỹ, cộng với 69 mẫu lấy từ các hố trong một khu rừng lá kim vùng núi — họ tìm thấy Verrucomicrobia ở 180 mẫu, và ở các tầng mặt, ngành này chiếm trung bình 23 % số trình tự vi khuẩn — một sự áp đảo bị bỏ sót suốt nhiều năm vì các mồi PCR hay dùng — những cái móc ADN ngắn dùng để nhân bản một gen cho đếm được — khuếch đại thiếu các gen 16S của ngành này ¹². Một ngành có thể trốn được phương pháp tiêu chuẩn trong đất thì cũng có thể trốn nó trong một cái ruột.

Nó làm gì cho ta

Cơ chế trước, bằng chứng sau. Việc phân giải mucin giải phóng các axit béo chuỗi ngắn, thứ mà các tế bào lót đại tràng của bạn đốt làm nhiên liệu, và việc bóc mucin dường như thúc vật chủ tiết thêm mucin. Ở một quần thể vừa phải, đó là sự luân chuyển, không phải mất mát ròng — một hàng rào đang được làm mới chứ không bị mài mòn ³.

Ở chuột, câu chuyện chạy theo hướng bạn mong đợi. A. muciniphila giảm đi ở những con vật béo phì và tiểu đường; cho ăn prebiotic — chất xơ nuôi vi khuẩn ruột — khôi phục nó cùng với một hồ sơ chuyển hóa tốt hơn; và cho dùng sinh vật sống đã đảo ngược được sự tăng khối mỡ, nội độc tố huyết chuyển hóa (mảnh vách vi khuẩn rò vào máu), viêm ở mô mỡ và đề kháng insulin trên chế độ ăn nhiều mỡ. Tế bào đã bị đun chết thì không làm được điều nào trong số đó ⁴.

Ở người, có đúng một thứ đáng dẫn ra, và nó nhỏ. Một nghiên cứu thí điểm ngẫu nhiên, mù đôi, có đối chứng giả dược trên những tình nguyện viên thừa cân, đề kháng insulin đã tuyển 40 người và kết thúc với 32 người. Trong ba tháng, việc uống hằng ngày là an toàn và dung nạp tốt. So với giả dược, chế phẩm đã tiệt trùng cải thiện độ nhạy insulin thêm 28,62 % (P = 0,002), giảm nồng độ insulin trong máu 34,08 % và hạ cholesterol toàn phần 8,68 %; thay đổi về cân nặng và khối mỡ thì không đạt ý nghĩa thống kê ⁵. Ba mươi hai người, một trung tâm, ba tháng, chỉ số máu. Đó là lý do để tiếp tục theo dõi câu hỏi này, không phải lý do để tự dùng.

Giờ đến phần khó xử, nói thẳng ra, vì nó nằm lộ thiên trong chính hai nghiên cứu ấy. Trong công trình trên chuột, tế bào đã đun chết không làm được gì ⁴. Trong nghiên cứu thí điểm ở người, chính chế phẩm đã tiệt trùng — tức là đã chết — mới là nhánh mang lại tác dụng ⁵. Cả hai không thể cùng là toàn bộ cơ chế. Ai trích một trong hai kết quả đó mà không trích cái kia là đang bán một thứ gì đó.

Ngoài chuyển hóa, ngành này còn xuất hiện trong ung thư học. Ở bệnh nhân dùng liệu pháp miễn dịch điểm kiểm soát PD‑1 — nhóm thuốc nhả phanh hệ miễn dịch để nó tấn công khối u — mức phong phú tương đối của Akkermansia tương quan với đáp ứng lâm sàng, và việc cho uống bổ sung đã khôi phục tác dụng của thuốc ở những con chuột nhận phân từ người không đáp ứng ⁶. Đó là một tương quan ở người cộng với một cơ chế cho thấy ở động vật — một câu đầy hứa hẹn, không phải một cách điều trị.

Nó làm gì chống lại ta

Vẫn đặc tính ấy, chĩa theo hướng ngược lại. Ở chuột gnotobiotic — những con vật nuôi vô khuẩn rồi được cho một danh sách vi khuẩn đã biết và không gì khác — mang một cộng đồng xác định gồm tám loài, việc thêm A. muciniphila vào một nhiễm trùng Salmonella Typhimurium làm mọi thứ tệ hơn: điểm tổn thương mô dưới kính hiển vi cao hơn, IFN-γ, TNF-α, IL‑6 và IL‑17 tăng lên — bốn tín hiệu viêm của cơ thể — lượng Salmonella tới được hạch bạch huyết mạc treo (những bộ lọc miễn dịch phía sau thành ruột) nhiều gấp mười lần, và số tế bào hình đài chứa đầy mucin ở manh tràng ít hơn 2–3 lần ⁷. Một kẻ chuyên ăn chất nhầy trong một cái ruột đang viêm thì không trung lập. Nó là một cơn thèm đứng ngay cạnh một bức tường đang mỏng đi.

Chế độ ăn quyết định bạn nhận được phiên bản nào. Khi một cộng đồng ruột người tổng hợp bị bỏ đói chất xơ trong cơ thể chuột, nó quay sang ăn các glycoprotein chất nhầy của vật chủ — những đạm phủ đường của chính lớp nhầy của bạn — bào mòn hàng rào nhầy đại tràng, và để mầm bệnh Citrobacter rodentium chạm tới lớp biểu mô (lớp tế bào đơn chính là bức tường ấy) và gây viêm đại tràng gây chết — tức viêm ruột già đã giết những con chuột ⁸. Trong bức tranh này, chất xơ không phải phần thưởng thêm. Nó là thứ giữ những kẻ ăn chất nhầy tránh xa bức tường.

Về mặt lâm sàng, sự thận trọng đã được chính những người coi trọng sinh vật này ghi lại. Các tác giả tổng quan xem xét việc cố ý bổ sung đã đánh dấu bệnh viêm ruột, nhiễm trùng đường ruột đang hoạt động và cái ruột sau kháng sinh là những bối cảnh mà nhiều Akkermansia hơn có thể không giúp ích, và lưu ý rằng hệ khuẩn ruột của bệnh nhân Parkinson và xơ cứng rải rác mang một dấu hiệu đặc trưng là mức phong phú cao hơn — một mối liên hệ chưa rõ chiều ⁹.

Cái tên mới nhất, và cái tên cũ

Trong phần lớn quãng đời được công bố của mình, ngành này được gọi là Verrucomicrobia. Sau khi bậc ngành được đưa vào bên trong các quy tắc của bộ luật danh pháp vi khuẩn, 42 tên ngành đã được công bố hợp lệ vào năm 2021, mỗi tên đều dựng chính thức trên một chi chuẩn — và Verrucomicrobia trở thành Verrucomicrobiota ¹¹. Vẫn những sinh vật ấy, vẫn sinh học ấy, chỉ khác cái đuôi. Tên cũ là một từ đồng nghĩa, không phải một con vi khuẩn khác, và bạn sẽ gặp nó trong phần lớn các bài báo được dẫn trên trang này.

Điều tôi muốn nói với một người đọc cẩn thận

Ba giới hạn trung thực. Phần lớn những gì ta biết là công trình trên chuột, và chính các bài tổng quan nói thẳng điều đó: tài liệu can thiệp trên người vẫn còn mỏng ¹⁰. Thử nghiệm có đối chứng duy nhất ở người kết thúc với 32 người tại một trung tâm và đo các chỉ số máu, chứ không đo bệnh tật ⁵. Và các quan sát ở người đều là tương quan, với mũi tên giữa Akkermansia thấp và bệnh chuyển hóa chưa được xác lập theo chiều nào cả.

Thứ sống sót sau tất cả những điều đó là một cơ chế bạn có thể hành động theo mà không phải mua gì. Sinh vật này ăn chất nhầy khi không có gì ngon hơn được bày ra. Chất xơ chính là thứ ngon hơn ấy.