Bản đồ chi tiết về sự ảnh hưởng của thuốc trừ sâu lên vi sinh vật đường ruột

Trong khi ngày càng có bằng chứng cho thấy thuốc trừ sâu có thể độc hại với các vi sinh vật trong hệ tiêu hóa, một nghiên cứu mới tiên phong lập bản đồ về những thay đổi với vi sinh đường ruột trên cơ sở những tương tác giữa vi sinh vật trên người và các hóa chất diệt công trình quan sát trong phòng thí nghiệm và mô hình động vật.

Phân tích này chứng tỏ là hơn cả tá thuốc trừ sâu ảnh hưởng đến các mẫu hình tăng trưởng vi sinh vật đường ruột của con người, ảnh hưởng đến quá trình xử lý dinh dưỡng của hệ vi sinh đường ruột và bao vây bên ngoài một số vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu cho biết kết quả về “bản đồ” của các cơ chế phân tử mà họ mới công khai cho mọi người có thể truy cập, là một nguồn tài liệu có thể sử dụng để cho các nghiên cứu về các bệnh tật liên quan và những chiến lược điều trị tiềm năng.

Các thí nghiệm trên chuột cho thấy một loài vi khuẩn đường ruột đã có một số dạng bảo vệ chính mình chống lại độc chất của thuốc trừ sâu, gợi ý về khả năng của một cách tiếp cận dựa trên men vi sinh để ngăn ngừa một số hệ quả gây hại đến sức khỏe của chúng – trong một số trường hợp là viêm nhiễm.

“Chúng tôi đã đem lại những hiểu biết mới về sự ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoặc một số chất ô nhiễm môi trường tác động đến sức khỏe con người bằng việc mô hình hóa một nhóm vi sinh vật quan trọng”, Jiangjiang Zhu, phó giáo sư tại ĐH bang Ohio và một tác giả chính của nghiên cứu, nói.

“Chúng tôi cũng nhận thấy những vi sinh vật nhất định có thể làm phân rã, loại bỏ hoặc làm sạch một số loại thuốc trừ sâu từ các hệ thống sinh học, có thể trở thành các liệu pháp tiềm năng trong tương lai để giúp con người làm sạch độc chất khỏi đường ruột mà họ bị nhiễm qua đường ăn uống, qua đó có thể là những giải pháp tốt hơn cho sức khỏe con người”.

Nghiên cứu này được xuất bản trên tạp chí Nature Communications.

Phát hiện này có được là từ nghiên cứu về những tương tác trong phòng thí nghiệm giữa 18 hợp chất thuốc trừ sâu được lựa chọn trên khắp thế giới và 17 loài từ bốn miền bi khuẩn chính trong đường ruột người liên quan đến việc duy trì sức khỏe hoặc các trạng thái bệnh tật. Giữa các loại thuốc trừ sâu bao gồm DDT (đã bị cấm tại Mĩ nhưng vẫn sử dụng trong khuôn khổ các chương trình kiểm soát muỗi lây truyền bệnh sốt rét ở một số quốc gia), atrazine, permethrin và chlorpyrifos. Ngay cả khi có những giới hạn cho việc sử dụng chúng thì tàn tích từ một số thuốc trừ sâu từng sử dụng trước đây vẫn còn tồn tại trong đất và nước, Zhu nói.

“Chúng tôi nuôi cấy vi khuẩn và cho chúng phơi nhiễm các nồng độ thuốc trừ sâu để xem là các vi khuẩn đó phản ứng như thế nào với những loại thuốc trừ sâu đó”, tác giả thứ nhất của nghiên cứu Li Chen, một thành viên trong phòng thí nghiệm  của Zhu, người phụ trách hơn 10.000 mẫu được phân tích trong nghiên cứu này, nói.

Trên cơ sở các phát hiện này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một mạng lưới tương tác vi khuẩn – thuốc trừ sâu chi tiết mà trong đó các thuốc từ sâu thúc đẩy hoặc ngăn cản sự tăng trưởng của vi khuẩn và vi khuẩn hấp thụ các hóa chất từ thuốc trừ sâu – một chỉ dấu của con đường phơi nhiễm thuốc trừ sâu trong cơ thể.

“Phần lớn các nghiên cứu về sức khỏe môi trường trước đây cho thấy ô nhiễm thuốc trừ sâu ảnh hưởng đến toàn bộ thành phần của vi khuẩn đường ruột”, Chen nói. “Chúng tôi chứng tỏ các loại thuốc trừ sâu đó thực sự có thể ảnh hưởng đến các loại vi khuẩn đường ruột cụ thể và có được thông tin chi tiết về việc những thay đổi đó sẽ ảnh hưởng đến thành phần chung của hệ vi sinh đường ruột”.

Phân tích này đã nhận diện được những thay đổi chuyển hóa cụ thể trong 306 cặp vi khuẩn đường ruột – thuốc trừ sâu, dẫn đường cho kiểm tra những mẫu hình tăng trưởng thay đổi đó và sự tích tụ của các loại hóa chất ảnh hưởng đến chuyển hóa – các sản phẩm phân tử của những phản ứng sinh hóa phá vỡ dưỡng chất để tạo ra năng lượng và thực hiện một số chức năng thiết yếu. Các chuyển hóa có rất nhiều vai trò, từ thay đổi quá trình  chuyển hóa đến việc gửi các tín hiệu liên quan đến những chức năng của tế bào và hoạt động của hệ miễn dịch.

Thêm vào đó, nhóm nghiên cứu thực hiện một phân tích riêng biệt nhằm vào lớp các phân tử quan trọng khác có thể do vi sinh đường ruột tạo ra – chất béo, các thành phần mà người ta vẫn gọi là lipid đóng vai trò thiết yếu với nhiều chức năng của cơ thể.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện nghiên cứu về hậu quả của phơi nhiễm thuốc trừ sâu chuột khỏe mạnh bằng việc đưa vào cơ thể chúng kháng sinh để loại bỏ các hệ vi sinh đường tiêu hóa của chúng. Nhóm nghiên cứu đã đưa Bacteroides ovatus, một chủng vi khuẩn đường ruột phổ biến ở người, vòa một nhóm chuột và so sánh chúng sau bốn tuần phơi nhiễm thuốc trừ sâu.

Các kết quả đã làm sáng tỏ những gì họ thấy trong phòng thí nghiệm, chứng tỏ thuốc trừ sâu làm gây ra viêm nhiễm ở nhiều cơ quan trong cơ thể chuột và sự hiện diện của vi khuẩn được đưa vào sau khi phơi nhiễm hóa chất đã tạo ra một loạt những thay đổi trong hoạt động chuyển hóa và tạo lipid. Cụ thể, sự gia tăng của một số lớp lipids làm ngăn cản con đường phát tín hiệu của một loại protein liên quan đến ứng kích ô xy hóa (oxidative stress).

“Chúng tôi đã nhận diện được các vi khuẩn có thể điều chỉnh hệ quả gây độc của thuốc trừ sâu với vật chủ bằng việc làm chất đệm cho quá trình viêm nhiễm”, Zhu nói.

“Chúng ta biết rằng viêm nhiễm nhìn chung là có hại với cơ thể. Nếu một số độc chất đi vào cơ thể, sẽ có một số phân tử có thể tương tác với chất đó, bạn phải có một giải pháp can thiệp hoặc ngăn ngừa tình trạng này ở quy mô lớn hơn”.

Trong pha tiếp theo của nghiên cứu, phòng thí nghiệm của Zhu lên kế hoạch giải thích sâuc hơn về nơi nào thay đổi chuyển hóa để hệ vi sinh đường ruột phù hợp với các điều kiện sức khỏe và bệnh tật sau khi phơi nhiễm thuốc trừ sâu. Ông cũng chờ đợi các nhà khoa học khác cũng thực hiện nghiên cứu tương tự.

“Chúng tôi đã lập bản đồ tương tác trung tâm giữa thuốc trừ sâu và hệ vi sinh đường ruột. Và những phòng thí nghiệm khác có thể đào sâu vào những gì chúng tôi khám phá – ví dụ, sau khi phơi nhiễm với một loại thuốc trừ sâu, các tương tác của vi khuẩn đường ruột có thể dẫn đến các hậu quả không tốt, qua đó có thể đóng góp vào nghiên cứu về bệnh tật và cuối cùng giúp dự đoán các đích cho một chiến lược can thiệp”, ông nói.

Bội Linh dịch từ The Ohio State University

Nguồn: https://news.osu.edu/how-gut-bacteria-change-after-exposure-to-pesticides