Hình 1 Psychobiotics – các vi khuẩn có ảnh hưởng tới tâm lý (1)
Năm 2013, nhà tâm lý học Ted Dinan là người đầu tiên đưa ra khái niệm “psychobiotics” dành cho các vi sinh vật mang lại lợi ích về sức khỏe cho người mang các bệnh lý thần kinh hay tâm thần (2). Thuật ngữ này được gợi ý từ trận lũ tại thị trấn Walkerton, Canada vào năm 2000 khiến nguồn cung cấp nước của toàn thị trấn bị nhiễm khuẩn, chủ yếu là Escherichia coli O157:H7 và Campylobacter spp., gây tử vong cho nhiều người do nhiễm trùng tiêu hóa (3). Hai năm sau thảm họa, một điều ngạc nhiên là bản báo cáo về tần suất bệnh trầm cảm tại địa phương tăng lên một cách bất thường (4). Bản báo cáo này đưa ra nghi ngờ về mối quan hệ giữa vi khuẩn và trầm cảm. Điều này đã gợi ý các nhà khoa học nghiên cứu và từ đó phát hiện vi khuẩn trong cơ thể có thể ảnh hưởng tới tâm lý con người. Một ý tưởng cũng được đưa ra ngay sau đó là liệu chúng ta có thể tác động lên hoạt động não bộ thông qua sử dụng vi khuẩn.
Cơ thể mỗi chúng ta mang một lượng vi khuẩn gấp mười lần tổng số lượng tế bào trong cơ thể. Trong đó, đặc biệt là hệ thống vi khuẩn đường ruột có vai trò hết sức quan trọng đối với quá trình tiêu hóa, chuyển hóa các chất và miễn dịch (5). Khi so sánh quần thể vi khuẩn trong phân giữa người trầm cảm và người bình thường, các nhà khoa học đã phát hiện sự khác biệt về thành phần một số chủng loại vi khuẩn giữa hai nhóm này (6). Đặc biệt là khi sử dụng sản phẩm có chứa vi khuẩn Bifidobacterium longum chủng 1714 hằng ngày trong 4 tuần liên tục cho 22 nam tình nguyện viên, những người này thực hiện tốt hơn các bài kiểm tra về trí nhớ, cảm thấy ít căng thẳng và có nồng độ cortisol (một hormone liên quan tới stress) thấp hơn so với nhóm sử dụng giả dược (sản phẩm tương tự nhưng không chứa vi khuẩn) (7). Tuy nhiên, một điều quan trọng là quan hệ giữa hệ thống vi khuẩn đường ruột và hoạt động não bộ được chứng minh có mối quan hệ hai chiều. Một ví dụ là trong một nghiên cứu so sánh thành phần vi khuẩn trong phân của 23 sinh viên đại học Swinburne giữa đầu học kỳ và mùa thi, Enzo A. Palombo và cộng sự nhận thấy hiện tượng giảm số lượng các chủng vi khuẩn sinh acid lactic như Lactobacillus trong giai đoạn căng thẳng là mùa thi (8).
Cơ chế của sự tương tác giữa vi khuẩn đường ruột và hoạt động não bộ được giả thiết là có liên quan một phần tới các chất dẫn truyền thần kinh như seretonin, norepinephrine, dopamine…được sản xuất bởi vi khuẩn đường ruột (Bảng 1). Sự tương tác được thực hiện qua quá trình trao đổi thông tin nhờ dây thần kinh phế vị chi phối vùng ống tiêu hóa hay hệ thống miễn dịch với các phân tử như cytokine (nhóm chất có vai trò trong quá trình viêm và miễn dịch) (9).
| Loại vi khuẩn | Chất dẫn truyền thần kinh |
| Bacillus | Dopamine, norepinephrine |
| Bifido-bacterium | Gamma-aminobutyric acid (GABA) |
| Enterococcus | Serotonin |
| Escherichia | Norepinephrine, serotonin |
| Lactobacillus | Acetylcholine, GABA |
| Streptococcus | Serotonin |
Bảng 1 Các chất dẫn truyền thần kinh được sản xuất bởi vi khuẩn (9)
Phát hiện nêu trên có thể hứa hẹn triển vọng trong phát triển các loại sản phẩm điều trị từ các vi khuẩn, chẳng hạn như Lactobacillus helveticus chủng R0052, Bifidobacterium longum chủng R0175, Bifidobacterium longum chủng 1714 cho bệnh nhân trầm cảm; những chủng trên đều được chứng minh cải thiện tình trạng stress và lo âu trên các tình nguyện viên khỏe mạnh (7, 10). Nhưng điều này cần có nhiều thời gian vì cơ chế tương tác thật sự giữa não bộ và vi khuẩn chưa được hiểu rõ mặc dù nhiều giả thiết đã được đưa ra. Một khó khăn nữa là không thể đảm bảo vi khuẩn sẽ cư trú tại ruột sau khi sử dụng sản phẩm bởi đặc điểm sinh học mỗi cá thể tạo điều kiện cho sự phát triển của một hệ thống vi khuẩn đường ruột riêng. Một cách đơn giản nhất để phát triển các vi khuẩn đường ruột có lợi là sử dụng các sản phẩm có chứa lợi khuẩn (probiotic) như sữa chua được chứng minh góp phần làm giảm căng thẳng và lo âu (11). Ngoài ra bổ sung các loại thực phẩm prebiotic cũng quan trọng không kém (Hình 3), đây là nhóm thực phẩm chứng minh là tạo điều kiện cho sự phát triển các lợi khuẩn, như hành tây, tỏi, măng tây và các thực phẩm có nhiều chất xơ (12).
Hình 2 Các loại thực phẩm có lợi cho vi khuẩn đường ruột (13)
Tác giả: Nguyễn Phi Minh (Viện Nghiên cứu Chulabhorn)
Phản biện: Khuê Nguyễn (ĐH Arkansas, Fayetteville)
Tài liệu tham khảo:
1. Forget Prozac, Psychibiotics are the Future of Psychiatry. Popular Science. 2013. http://www.popsci.com/blog-network/under-microscope/forget-prozac-psychobiotics-are-future-psychiatry
2. Dinan T, Stanton C, Cryan J. Psychobiotics: A Novel Class of Psychotropic. Biological Psychiatry. 2013;74(10):720-726.
3. Rosenbaum J. “The E. Coli Made Me Do It” - The New Yorker. 2013. Available from: http://www.newyorker.com/tech/elements/the-e-coli-made-me-do-it
4. Ali S. A socio-ecological autopsy of the E. coli O157:H7 outbreak in Walkerton, Ontario, Canada. Social Science & Medicine. 2004;58(12):2601-2612.
5. Jandhyala S. Role of the normal gut microbiota. World Journal of Gastroenterology. 2015;21(29):8787.
6. Jiang H, Ling Z, Zhang Y, Mao H, Ma Z, Yin Y et al. Altered fecal microbiota composition in patients with major depressive disorder. Brain, Behavior, and Immunity. 2015;48:186-194.
7. The psychobiotic Bifidobacterium Longum 1714 blocks stress-induced behavioural and physiology changes and modulates brain activity and neurocognitive performance in healthy human subjects | Abstracts | ISG. Isge.ie. 2016. Available from: https://www.isge.ie/abstracts/view/124/
8 Knowles, Simon R., Elizabeth A. Nelson, and Enzo A. Palombo. "Investigating The Role Of Perceived Stress On Bacterial Flora Activity And Salivary Cortisol Secretion: A Possible Mechanism Underlying Susceptibility To Illness". Biological Psychology 77.2 (2008): 132-137.
9. Dinan T, Stilling R, Stanton C, Cryan J. Collective unconscious: How gut microbes shape human behavior. Journal of Psychiatric Research. 2015;63:1-9.
10. Messaoudi, Michaël et al. "Assessment Of Psychotropic-Like Properties Of A Probiotic Formulation ( Lactobacillus Helveticus R0052 And Bifidobacterium Longum R0175) In Rats And Human Subjects". British Journal of Nutrition 105.05 (2010): 755-764. Web.
11. Tillisch, Kirsten et al. "Consumption Of Fermented Milk Product With Probiotic Modulates Brain Activity". Gastroenterology 144.7 (2013): 1394-1401.e4. Web.
12. Slavin J. Fiber and Prebiotics: Mechanisms and Health Benefits. Nutrients. 2013;5(4):1417-1435.
13. Probiotic Prebiotic Foods Stock Photos, Images, & Pictures – (8 Images). Dreamstime.com. 2016. Available from: http://www.dreamstime.com/photos-images/probiotic-prebiotic-foods.html
