Phải chăng con người được sinh ra cùng với vi khuẩn?

Tác giả: Sreeram Udayan, Ph.D.

Một mô tả nghệ thuật về hệ vi sinh vật đường ruột.

Nguồn: Viện Nghiên cứu Bộ gen Người Quốc gia, Viện Y tế Quốc gia Mỹ

 Loài vi khuẩn lần đầu tiên nhập cư trong cơ thể bạn là khi nào? Đây là một câu hỏi có thể có nhiều câu trả lời trái ngược nhau. Trong nhiều thập kỷ, môi trường vi mô của bào thai được cho là không có bất kỳ vi khuẩn nào, xuất phát từ giả thuyết rằng tử cung là vô trùng. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây xác định rằng vi khuẩn có thể sống được trong ruột của bào thai. Những nghiên cứu này cũng ngụ ý rằng sự hiện diện của các vi khuẩn cụ thể trong ruột của thai nhi là có mục đích, vì nó tạo ra phản ứng có lợi cho vật chủ. Nếu vi khuẩn thực sự có thể tương tác với động vật có vú trước khi sinh thì hệ quả của nó cần phải nghiên cứu sâu. Cụ thể mục đích và kết quả của những tương tác như vậy cần được nghiên cứu trên nhiều phương diện.

Sở dĩ có giả thuyết cho rằng tử cung vô trùng là dựa trên các nghiên cứu sử dụng kỹ thuật nuôi cấy vi khuẩn.  Người ta không phát hiện thấy có loài vi khuẩn nào trong nhau thai, nước ối hoặc phân su (phân sớm nhất của trẻ sơ sinh hay động vật có vú) từ những mẹ bầu khỏe mạnh, sau khi cấy các mẫu này vào đĩa vi khuẩn. Tuy nhiên, các phương pháp dựa trên nuôi cấy bị hạn chế đáng kể trong việc phát hiện các loài vi khuẩn vốn hết sức đa dạng, bao gồm cả hệ vi sinh vật đường ruột. 

Đầu những năm 2000 công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) đánh dấu một tiến bộ vượt bức trong ngành sinh học giúp giới khoa học có thể phát hiện những loài vi khuẩn khó nuôi cấy, khắc phục được những hạn chế của phương pháp tiếp cận dựa trên nuôi cấy truyền thống. Các nghiên cứu sử dụng NGS đã xác định  được nhiều loài vi khuẩn khác nhau như  Firmicutes, Tenericutes, Proteobacteria, Bacteroidetes  và  Fusobacteria  phyla trong môi trường bào thai. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu dựa trên NGS chịu áp lực từ những phản ứng trái chiều vì không sử dụng các thí nghiệm đối chứng thích hợp để đảm bảo rằng các chuỗi vi khuẩn được phát hiện trong môi trường bào thai không phải là chất gây ô nhiễm từ chính quá trình giải trình tự. Hơn nữa, các phương pháp tiếp cận dựa trên trình tự phát hiện DNA của vi khuẩn không phải lúc nào cũng chỉ ra sự hiện diện của vi khuẩn sống; do đó, nó không phải là bằng chứng trực tiếp về sự hiện diện của vi khuẩn trong ruột của thai nhi. Ngay cả khi sự hiện diện của vi khuẩn trong ruột của thai nhi được phát hiện, điều đó không nhất thiết có nghĩa là vi khuẩn xuất hiện trước khi sinh, nếu sự hiện diện của vi khuẩn là ngắn ngủi chứ không phải lâu dài.

Việc vi khuẩn có mặt trước khi đứa trẻ được sinh ra chỉ khả thi nếu hệ vi sinh vật của người mẹ liên quan đến việc mang thai có thể vượt qua hàng rào nhau thai để xâm nhập vào bào thai. Các nghiên cứu từ động vật không xương sống, chẳng hạn như muỗi và bọ cánh cứng, ủng hộ lý thuyết về sự ngụ cư của vi khuẩn trước khi sinh. Vi khuẩn Wolbachia  là một loại vi khuẩn  nội truyền tự nhiên được truyền từ mẹ  được tìm thấy ở nhiều loài động vật chân đốt. Khi vi khuẩn này được đưa nhân tạo vào muỗi – Aedes aegypti  – nó sẽ cộng sinh với muỗi, truyền từ muỗi mẹ sang muỗi con và  tăng cường phản ứng miễn dịch cơ bản và khả năng đề kháng của muỗi đối với các bệnh truyền nhiễm  qua các thế hệ. Trong  bọ phấn đỏ, một số vi khuẩn gây bệnh (Escherichia coli ,  Micrococcus luteus  hoặc  Pseudomonas entomophila ) được mẹ chuyển  từ hệ sinh sản của mẹ sang phôi đang phát triển. Sự xâm nhập của những mầm bệnh trước khi sinh qua sự chuyển giao từ mẹ giúp tăng cường khả năng miễn dịch chống lại sự nhiễm trùng của trong phôi thai. Những nghiên cứu này đã chứng minh rõ ràng lợi ích của việc quần thể  vi sinh ngụ cư trong đường ruột trước khi sinh, trong việc phát triển phôi động vật không xương sống.

Các yếu tố trước khi sinh, sơ sinh và sau khi sinh góp phần vào thành phần vi khuẩn đường ruột ở trẻ sơ sinh.

Hai nghiên cứu riêng biệt ở người cung cấp bằng chứng thuyết phục cho thấy sự xâm nhập của vi khuẩn có thể xảy ra trong bào thai và đó là điều có lợi. Một trong những nghiên cứu đã xác định các cấu trúc giống vi khuẩn trong  phân su của thai nhi bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét siêu phân giải. Sử dụng các phương pháp tiếp cận dựa trên trình tự và nuôi cấy, nhiều loài vi khuẩn đã được xác định trong môi trường bào thai. Một trong những loài được xác định trong nghiên cứu này, Micrococcus luteus , có thể tồn tại bên trong các tế bào monocyte trong một thời gian dài và gây ra hiện tượng sản xuất cytokine, bởi các tế bào trình diện kháng nguyên bào thai thúc đẩy sự phát triển của đại thực bào đường ruột (GM-CSF và G-CSF) và tạo môi trường dung nạp / kháng viêm (IL-10) ở người. 

Một nghiên cứu khác đã tiến hành nuôi cấy các dòng vi khuẩn sống   Staphylococcus  và  Lactobacillus  từ ruột, da, nhau thai và phổi của thai nhi trong  ba tháng đầu của thai kỳ. Những vi khuẩn này kích hoạt các tế bào T trong các hạch bạch huyết mạc treo ruột, mô lympho chính của thai nhi đã cho thấy vai trò tiềm năng của các vi khuẩn này trong việc tạo ra các phản ứng của tế bào T ghi nhớ ở thai nhi ngay cả trước khi sinh, một quá trình được gọi là mồi miễn dịch.

Thuốc kháng sinh được biết là có ảnh hưởng đến các vi khuẩn sống trong ruột và có mối tương quan chặt chẽ với nhiều tác nhân gây hại lâu dài ở người, bao gồm béo phì, hành vi bất thường, dị ứng, tự miễn dịch và các bệnh khác. Việc sử dụng thuốc kháng sinh cho trẻ đẻ non và trẻ đủ tháng trước khi có bất kỳ bằng chứng lâm sàng nào về nhiễm vi khuẩn cũng là một thói quen phổ biến. Tuy nhiên, nếu lý thuyết về sự xâm chiếm của vi khuẩn trước khi trẻ được sinh ra là đúng, thì hệ vi sinh vật trong đường ruột của bào thai có thể bị ảnh hưởng không tốt bởi việc điều trị kháng sinh trong khi sinh cũng như lúc đang mang thai.

Trong khi cuộc tranh luận về việc có hay không sự xâm nhập của vi khuẩn trước khi sinh vẫn đang diễn ra, ít nhất một số nghiên cứu gần đây từ động vật không xương sống và con người cho thấy có cơ sở để tin rằng vi sinh vật thực ra đã có mặt trong đường ruột của thai nhi. Các nghiên cứu trong tương lai nên nhằm giải quyết tranh luận xung quanh sự xâm nhập của vi khuẩn trước khi sinh bằng cách sử dụng các phương pháp tiếp cận thực nghiệm mạnh mẽ để khắc phục những thiếu sót liên quan đến các nghiên cứu trước đó và kiểm tra một cách nghiêm túc thời điểm con người tương tác với vi khuẩn lần đầu tiên trong đời và tại sao sự tương tác này lại quan trọng.

Nghiên cứu hệ vi sinh vật là hết sức quan trọng và cần thiết đối với sức khỏe, khí hậu và hệ sinh thái. Tìm hiểu thêm về các khám phá này tại hàng loạt hội thảo về vi sinh trên website của chúng tôi