Hệ vi sinh vật trong não cá, liệu con người cũng có?
(quantamagazine.org)- Việc phát hiện các quần thể vi khuẩn sống trong não cá hồi và cá hồi vân khỏe mạnh bổ sung thêm bằng chứng mới cho khả năng não người khỏe mạnh cũng có thể có hệ vi sinh vật
- Nhóm nghiên cứu tại University of New Mexico đã so sánh đồng thời mô não, máu, ruột và hệ vi sinh toàn thân, đồng thời loại bỏ máu trong mao mạch não để giảm khả năng nhiễm bẩn, rồi lặp lại thí nghiệm suốt 5 năm
- Một số vi khuẩn có thể đã xâm nhập trước khi hàng rào máu não hình thành hoàn chỉnh ở giai đoạn phát triển sớm, còn những vi khuẩn khác có các đặc tính giúp vượt qua hàng rào và né tránh miễn dịch nhờ các phân tử như polyamine
- Hệ vi sinh vật trong não người vẫn chưa được chứng minh, và do rất khó thu được mô não người khỏe mạnh mà không bị nhiễm bẩn nên thí nghiệm trên chuột đang được xem là hướng kiểm chứng tiếp theo
- Nếu vi khuẩn trong não thực sự cư trú lâu dài, thì dù số lượng ít chúng vẫn có thể ảnh hưởng đến chuyển hóa não và hệ miễn dịch, từ đó có thể làm thay đổi cách chúng ta hiểu về điều hòa thần kinh
Liệu vi sinh vật có thể sống trong một bộ não khỏe mạnh?
- Vi khuẩn được tìm thấy ở gần như mọi môi trường, từ miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu, mây cho đến tai, miệng, mũi và ruột, nhưng não người từ lâu được xem là phần lớn được bảo vệ khỏi tác nhân xâm nhập bên ngoài nhờ hàng rào máu não rất mạnh
- Trong 10 năm qua, các nghiên cứu ban đầu về khả năng tồn tại hệ vi sinh vật trong não người khỏe mạnh đã đưa ra những bằng chứng mâu thuẫn nhau, và vẫn tồn tại hạn chế là rất khó thu được mô não người khỏe mạnh, không bị nhiễm bẩn
- Nghiên cứu đăng trên Science Advances cung cấp bằng chứng mạnh mẽ cho thấy não của cá, một động vật có xương sống khỏe mạnh, có thể chứa hệ vi sinh vật
- Nhóm nghiên cứu tại University of New Mexico đã phát hiện các quần thể vi khuẩn trong não cá hồi và cá hồi vân, và nhiều loài dường như có những thích nghi giúp sống sót trong mô não hoặc vượt qua hàng rào máu não
Cách họ tìm thấy vi khuẩn trong não cá
- Irene Salinas chú ý rằng khoảng cách giữa mũi và não là rất ngắn, từ đó đưa ra giả thuyết rằng vi khuẩn ở mũi có thể đi vào hành khứu giác, nơi xử lý thông tin mùi
- Nhóm nghiên cứu đã chiết xuất DNA từ hành khứu giác của cá bắt ngoài tự nhiên và cá hồi vân, cá hồi nuôi trong phòng thí nghiệm để xác định các loài vi sinh vật
- Mẫu thử có thể dễ dàng bị nhiễm vi khuẩn từ phòng thí nghiệm hoặc từ các phần khác trên cơ thể cá, nên nhiều phân tích đối chứng đã được tiến hành song song
- Họ đồng thời lấy mẫu các phần não còn lại, ruột, máu và hệ vi sinh toàn thân
- Họ loại bỏ máu trong mao mạch não để kiểm tra xem các vi khuẩn được phát hiện có nằm trong chính mô não hay không
- Họ lặp lại thí nghiệm nhiều lần, và toàn bộ dự án kéo dài 5 năm
- Trái với dự đoán của Salinas, không chỉ hành khứu giác mà các phần khác của não còn chứa nhiều vi khuẩn hơn, đến mức có thể tìm thấy tế bào vi khuẩn dưới kính hiển vi chỉ trong vài phút
- Nhóm nghiên cứu xác nhận rằng các vi khuẩn được phát hiện không ở trạng thái ngủ yên hay đã chết, mà đang sống và hoạt động
Con đường vượt qua hàng rào máu não
- Hàng rào máu não ở động vật có xương sống được xem là một người gác cổng chỉ cho phép một số phân tử đi qua vào và ra khỏi não, đồng thời chặn những kẻ xâm nhập lớn như vi khuẩn
- Nhóm nghiên cứu so sánh DNA vi sinh vật lấy từ não với DNA lấy từ các cơ quan khác và xác định được một số loài không xuất hiện ở những nơi khác trong cơ thể
- Salinas cho rằng các loài này có thể đã xâm chiếm não ở giai đoạn phát triển sớm, trước khi hàng rào máu não hình thành hoàn chỉnh
- Nhiều loài vi sinh vật cũng được tìm thấy trên khắp cơ thể, và Salinas cho rằng phần lớn hệ vi sinh trong não cá có thể bắt nguồn từ máu và ruột, rồi liên tục đi vào não
- Một số vi khuẩn có các đặc điểm giúp chúng thuận lợi hơn trong việc vượt qua hàng rào
- Chúng có thể tạo ra polyamine để mở và đóng các mối nối hoạt động như những cánh cửa nhỏ của hàng rào
- Chúng có thể tạo ra các phân tử giúp né tránh phản ứng miễn dịch hoặc cạnh tranh với các vi khuẩn khác
- Quan sát dưới kính hiển vi cũng ghi lại được hình ảnh vi khuẩn ở trạng thái trung gian khi đang đi qua hàng rào máu não
Vẫn chưa rõ vi khuẩn có sống tự do trong não hay không
- Matthew Olm đánh giá dữ liệu cho thấy có vi sinh vật sống trong não cá là thuyết phục, nhưng cho biết bản thân ông vốn hoài nghi về khái niệm hệ vi sinh vật trong não
- Một cách diễn giải là các vi sinh vật này có thể không sống tự do trong mô não mà đang ở trạng thái bị các tế bào miễn dịch bắt giữ
- Nếu vi khuẩn thực sự sống tự do, chúng có thể điều hòa một phần sinh lý của cá, tương tự như cách hệ vi sinh vật đường ruột điều hòa hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch
- Sinh lý của cá và con người giống nhau ở nhiều mặt nhưng cũng có những khác biệt quan trọng, nên chỉ từ kết quả ở cá thì chưa thể chứng minh có hệ vi sinh vật trong não người
Tranh luận về hệ vi sinh vật trong não người
- Vi khuẩn đã được tìm thấy trong gần như mọi hệ cơ quan của con người, nhưng với nhiều nhà khoa học, não vẫn gần như là ngoại lệ
- Khi vi sinh vật được phát hiện trong não người, chúng thường gắn với nhiễm trùng đang hoạt động hoặc sự phá vỡ hàng rào do bệnh như Alzheimer’s
- Năm 2013, các nhà khoa học nghiên cứu tác động thần kinh của HIV/AIDS đã phát hiện dấu vết di truyền của vi khuẩn trong não của cả người bệnh lẫn người khỏe mạnh, và đây trở thành bằng chứng ban đầu cho khả năng tồn tại hệ vi sinh vật trong não người ngay cả khi không có bệnh
- Sau đó không có nhiều nghiên cứu tiếp nối, và kết luận vẫn chưa rõ ràng
- Olm cho rằng vì DNA vi sinh vật về cơ bản có mặt ở khắp nơi, nên rất dễ nhầm tưởng là có vi sinh vật hiện diện, và cần rất nhiều bằng chứng để chấp nhận sự tồn tại của hệ vi sinh vật trong não người
Hướng kiểm chứng tiếp theo và ý nghĩa
- Việc xác nhận hệ vi sinh vật trong não người mà không gây hại cho người khỏe mạnh gần như là điều bất khả thi
- Christopher Link đề xuất lặp lại thí nghiệm trên cá ở loài gặm nhấm, và nhóm của Salinas cũng đã bắt đầu kiểm chứng trên chuột khỏe mạnh
- Dấu hiệu ban đầu cho thấy có khả năng tồn tại vi sinh vật trong hành khứu giác của chuột khỏe mạnh
- Trên toàn bộ não cũng xuất hiện các tín hiệu ở mức thấp hơn
- Link nói rằng nếu cá có vi sinh vật thì không có lý do gì để cho rằng người hay chuột hoàn toàn không có, dù ông cho rằng khả năng chúng tồn tại ở mức độ như ở cá là thấp
- Nếu thực sự có các vi sinh vật cư trú trong não, thì dù số lượng ít chúng vẫn có thể ảnh hưởng đến chuyển hóa não và hệ miễn dịch
- Vi sinh vật đường ruột vốn đã ảnh hưởng đến hoạt động não thông qua trục ruột-não, bằng cách tạo ra các chất chuyển hóa và để tế bào thần kinh ruột cảm nhận chúng
- Khả năng vi khuẩn trong não tác động trực tiếp đến sinh lý vẫn chưa được chứng minh, nhưng các nhà nghiên cứu hiện cởi mở hơn với ý tưởng rằng ngay cả não người khỏe mạnh cũng có thể chứa vi sinh vật
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Thật thú vị khi cho đến nay microbiome trong não vẫn bị xem là một ý tưởng vô lý
Nhìn vào những gì hiện biết về microbiome và vi sinh vật học, dưới góc nhìn của người không chuyên thì giả định rằng hàng rào máu não chặn 100% mọi vi khuẩn có vẻ còn cực đoan hơn
Ngược lại, việc một số vi khuẩn có thể đi vào nhưng nhìn chung mang tính cộng sinh có vẻ hợp lý hơn
Đặc biệt, những cơ quan quan trọng như não thì ngay cả hệ miễn dịch của chúng ta cũng không trực tiếp tiếp cận được, mà có các tế bào riêng đảm nhiệm vai trò đó
Để vi khuẩn vượt qua hàng rào máu não, trước tiên chúng phải có trong máu, nhưng bình thường trong máu không có vi khuẩn, và nếu có thì chúng sẽ bị tấn công ngay
Vi khuẩn đường ruột thì rõ ràng và hợp lý hơn nhiều
Tuy nhiên, điều đó có thể thay đổi nếu tính toàn vẹn của hàng rào bị ảnh hưởng bởi bệnh tật hoặc các vấn đề sức khỏe khác
Dù có hại hay có lợi, hoàn toàn dễ hình dung rằng một số vi khuẩn có thể có đúng loại protein bề mặt để được diễn giải như tín hiệu cho phép
Bài tổng quan/bài viết này có vẻ đề cập đến phần lớn các cơ chế đã biết mà tác nhân gây bệnh dùng để vượt qua hàng rào máu não: https://asm.org/articles/2020/april/how-pathogens-penetrate-...
Khi thấy vi khuẩn, đó là dưới dạng viêm màng não do vi khuẩn, nên thái độ hoài nghi là điều khó tránh
Tôi không rành sinh học, nhưng cứ tưởng vi khuẩn phát triển bên trong cơ thể nhìn chung được xem là chuyện xấu
Nhìn theo tô pô học, có thể xem hệ tiêu hóa là nằm bên ngoài cơ thể
Vài năm trước, nhóm chúng tôi đã thực hiện thứ mà tôi nghĩ là cuộc tìm kiếm quy mô lớn nhất vào thời điểm đó về vấn đề này trong dữ liệu thể tích mô não từ kính hiển vi điện tử [1]
Tôi tin khá mạnh rằng microbiome hệ thần kinh trung ương thực sự tồn tại ở mức đáng kể, nhưng tiết lộ trước là cuộc tìm kiếm đó không tìm thấy bằng chứng
Nếu nghiên cứu này khiến bạn thấy hứng thú, toàn bộ bộ dữ liệu đều được công khai miễn phí trên BossDB [2], với quy mô hơn 12 petavoxel
Tôi thật sự tò mò liệu các mô hình ngày nay có thể tìm ra điều gì đó mà chúng tôi đã bỏ lỡ không
[1]: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.07.12.499807v1
[2]: https://bossdb.org
Nếu đang nhìn lát cắt não dưới kính hiển vi thì tôi nghĩ một hệ sinh vật sẽ hiện ra khá nhanh; nếu sau kết quả âm tính mà bạn vẫn lạc quan, hẳn phải có nhiều lý do khiến nó tồn tại nhưng khó phát hiện
Chỉ riêng việc xác định mình đang tìm gì cũng đã mất rất lâu, và theo đúng nghĩa đen chúng ta còn chưa chạm tới bề mặt
Cuộc tìm kiếm đó hẳn rất thú vị, và cuối cùng có lẽ sẽ tìm ra thứ gì đó
Michelson-Morley đi tìm ê-te, còn Einstein tìm ra thuyết tương đối
Đặc biệt là các khối u không tiếp xúc với bên ngoài
Hai tháng trước, gần như cùng chủ đề này cũng đã xuất hiện trên HN, và tôi từng đăng một câu hỏi nhưng không nhận được câu trả lời
Trong một ngữ cảnh khác, tôi đã nhắc đến “Scariest [Podcast] Episode Yet” của Adam Savage[0], trong đó tôi nhớ Joe DeRisi nói đại ý rằng não và dịch tủy sống của người khỏe mạnh là “hoàn toàn sạch” xét về việc có microbiome hay không
Ý là nếu có microbiome ở đó thì thật sự là vấn đề
Là người không chuyên, tôi cần một lời giải thích xem làm sao có thể dung hòa điều này với những câu như “chất xám đầy vi khuẩn, virus và nấm”
[0] https://news.ycombinator.com/item?id=41765112
Rồi sau đó nhà báo, không biết rằng điều mình nói thậm chí không qua nổi kiểm chứng cơ bản, dùng những từ giật gân như “teeming”
Đây cũng là lý do tương tự khiến các bài báo kiểu này nằm đó nhiều năm mà không qua được bình duyệt của các tạp chí nghiêm ngặt
Thật đáng kinh ngạc là mãi đến năm 2023 chúng ta mới phát hiện ra toàn bộ một lớp màng mỏng bao phủ não mà trước đó chưa biết đến
Lớp màng mỏng được phát hiện năm ngoái đó được gọi là Subarachnoid Lymphatic-like Membrane (SLYM), và dường như hoạt động như một hàng rào bảo vệ, tách dịch não tủy “sạch” khỏi dịch não tủy “bẩn”
Chúng ta thật sự còn chưa biết rất nhiều thứ
https://news.ycombinator.com/item?id=41517059
Nghĩ rằng một phần quan trọng của giải phẫu não về cơ bản đã ẩn ngay trước mắt suốt nhiều năm thì thật điên rồ
Nếu điều này cũng đúng ở người, tôi thắc mắc kháng sinh sẽ ảnh hưởng đến hành vi như thế nào
Đây có phải là cách con người mắc bệnh tâm thần không?
Đây là một chủ đề thật sự thú vị, hy vọng nó nhận được kinh phí nghiên cứu cần thiết
Virus và nấm hiện diện khắp mọi bộ phận trong cơ thể chúng ta, và nếu quan sát đủ kỹ thì có lẽ cũng sẽ thấy vi khuẩn
Có thể chỉ là nồng độ quá thấp nên khó phát hiện
Cũng có thể chỉ là ô nhiễm ngẫu nhiên mà cơ thể đang dọn dẹp
Nếu là microbiome, tôi kỳ vọng phải có một số lượng đủ lớn các loài đa dạng và thích nghi tốt, đang tìm một dạng cộng sinh nào đó
Nếu không có bằng chứng như vậy thì sinh học là vấn đề xác suất; do ngẫu nhiên và thống kê, ở đâu đó luôn sẽ có điều gì đó xảy ra, nhưng như thế không có nghĩa đó là một chức năng
Virus thường nhỏ hơn và hoàn toàn bất hoạt nếu không có tế bào chủ
Vi khuẩn không chỉ lớn hơn mà còn có quá trình trao đổi chất riêng và các cấu trúc có thể phân biệt, nên cũng có thể nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để làm quần thể lớn lên và dễ quan sát hơn nhiều
Nếu đã nhận diện được virus thì việc tìm vi khuẩn có vẻ dễ hơn
Tất nhiên cũng có những virus lớn hơn các vi khuẩn nhỏ nhất cỡ 200 nm như Mycoplasma, nhưng nhìn chung virus nhỏ hơn
Chẳng phải có một số loại amip có thể vượt qua hàng rào máu–não và cư trú trong não sao?
Cũng có nhiễm nấm nữa, hay là tôi đang nghĩ đến cốt truyện phim kinh dị nhỉ?
Amip có thể đi vào qua mũi từ nước bị ô nhiễm
https://en.wikipedia.org/wiki/Naegleriasis
Vì chúng thật sự ăn não, nên đây tuyệt đối là điều bạn không muốn gặp phải
Nó đi vào qua mũi và mảnh sàng
https://en.wikipedia.org/wiki/Naegleria_fowleri
Tôi hoài nghi, nhưng có rất nhiều mầm bệnh vi khuẩn nội bào
Có lẽ cũng có thể tồn tại vi khuẩn cộng sinh hoặc sinh vật cộng sinh sống bên trong tế bào
Nếu chúng ở ngoài tế bào, có lẽ chúng đã xuất hiện thường xuyên hơn trong dịch não tủy, thứ được lấy mẫu khá thường xuyên trong y tế, và cũng đã được phát hiện bằng các lát cắt mô học/bệnh lý cùng phương pháp nhuộm thông thường
Có thể hình dung khả năng tồn tại các vi khuẩn cộng sinh nội bào nhỏ, gần như không thể phân biệt với các bào quan như ty thể hay lysosome
Ty thể cũng từng là vi khuẩn, vậy biết đâu còn có một nội cộng sinh thể khác?
Ty thể có DNA vòng và polymerase giống thể thực khuẩn, nên có lẽ một sinh vật cộng sinh bí mật cũng có thể được tìm thấy bằng nghiên cứu DNA
Ví dụ về mầm bệnh vi khuẩn nội bào gồm Brucella abortus, Listeria spp., Chlamydia spp., Rickettsia spp., Ehrlichia spp., Anaplasma spp., Coxiella spp., Mycobacterium tuberculosis, Salmonella spp., v.v.
Điều này có ý nghĩa gì đối với việc dùng kháng sinh?
Hàng rào máu–não có chặn kháng sinh không?
Kháng sinh là phân tử, và hàng rào này cho những phân tử như vậy đi vào
Dr Salinas rất tuyệt
Ông ấy từng được phỏng vấn về cá phổi trong “The Children's Hours”, và cuộc phỏng vấn thật sự rất thú vị
Nghiên cứu của ông về cá đang đóng góp nhiều vào việc hiểu miễn dịch học ở người