Mối liên hệ ngày càng tăng giữa vi khuẩn, tâm trạng và sức khỏe tâm thần

Người ta ngày càng hiểu rõ rằng vô số vi khuẩn trong ruột của chúng ta giúp chúng ta tiêu hóa thức ăn, hấp thụ và sản xuất các chất dinh dưỡng thiết yếu, và ngăn chặn các sinh vật gây hại định cư. Ít trực quan hơn – thậm chí có thể kỳ lạ – là ý tưởng rằng những vi khuẩn đó cũng có thể ảnh hưởng đến tâm trạng, sức khỏe tâm thần của chúng ta và cách chúng ta thực hiện các bài kiểm tra nhận thức. Nhưng ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy họ làm.

Trong gần hai thập kỷ, nhà thần kinh học John Cryan của Đại học Cork ở Ireland đã khám phá ra những cách thức mà vi khuẩn đường ruột ảnh hưởng đến não và hành vi của con người và các động vật khác. Trước sự ngạc nhiên của anh ấy, nhiều hiệu ứng mà anh ấy nhìn thấy ở loài gặm nhấm dường như được phản ánh trong loài của chúng ta. Đáng chú ý nhất, nghiên cứu của Cryan và những người khác đã chỉ ra rằng cấy ghép vi khuẩn từ ruột của những người bị rối loạn tâm thần như trầm cảm vào ruột của loài gặm nhấm có thể gây ra các triệu chứng tương tự ở động vật.

Những tác động này có thể xảy ra theo nhiều cách – thông qua dây thần kinh phế vị kết nối ruột với não, thông qua ảnh hưởng của thần kinh vi khuẩn đường ruột lên hệ thống miễn dịch của chúng ta hoặc do vi khuẩn tổng hợp các phân tử mà tế bào thần kinh của chúng ta sử dụng để giao tiếp. Cryan và các đồng tác giả tóm tắt khoa học trong một tập hợp các bài báo bao gồm Con người và hệ vi sinh vật: Một lý thuyết mới về mọi thứ? được xuất bản trong Tạp chí hàng năm về tâm lý học lâm sàng. Cryan nói với Tạp chí Knowable rằng mặc dù sẽ mất nhiều nghiên cứu hơn để xác định các cơ chế và tìm ra cách áp dụng những hiểu biết sâu sắc, nhưng có một số điều chúng ta có thể làm.

Con người và hệ vi sinh vật: Một lý thuyết mới về mọi thứ? – với tất cả sự tôn trọng, đó không phải là một chút tham vọng sao?

Tiêu đề đó được thừa nhận là hơi phóng đại. Nhưng điểm chúng tôi đang cố gắng đưa ra là nó không thực sự kỳ lạ khi microbiome tham gia vào mọi thứ, bởi vì các vi khuẩn ở đó đầu tiên, và vì vậy loài của chúng ta đã tiến hóa trong sự hiện diện của chúng. Chúng tôi đã có thể chỉ ra rằng lớn lên trong môi trường không có vi trùng thực sự ảnh hưởng đến sự phát triển của não chuột, ví dụ, theo nhiều cách khác nhau.

Hệ thống miễn dịch của chúng ta cũng được định hình hoàn toàn bởi các tín hiệu vi sinh vật. Thông qua con đường đó, viêm trong ruột của chúng ta có thể ảnh hưởng đến tâm trạng của chúng ta và gây ra các triệu chứng của hành vi bệnh tật khá giống với các khía cạnh quan trọng của trầm cảm và lo lắng. Nhiều rối loạn tâm thần cũng được biết là có liên quan đến các vấn đề tiêu hóa khác nhau, mặc dù nguyên nhân và kết quả thường chưa rõ ràng. Vì vậy, nếu bạn nghiên cứu cơ thể, bao gồm cả não, bạn bỏ qua vi khuẩn trong tình trạng nguy hiểm của riêng bạn.

Hầu hết mọi người đều đồng ý với ý tưởng rằng vi khuẩn đường ruột ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng ta, nhưng có thể khó chấp nhận hơn rằng chúng cũng ảnh hưởng đến cách chúng ta cảm nhận và suy nghĩ. Làm thế nào bạn thuyết phục bản thân điều này là đúng?

Tôi là một nhà sinh học thần kinh căng thẳng, vì vậy tôi đã được đào tạo về các rối loạn liên quan đến căng thẳng như trầm cảm và lo lắng, và mối quan tâm của tôi thực sự là sử dụng các mô hình động vật căng thẳng để tìm kiếm các chiến lược trị liệu mới.

Khi tôi chuyển đến Đại học Cork vào năm 2005, tôi đã gặp một nhà nghiên cứu lâm sàng, Ted Dinan, và chúng tôi bắt đầu làm việc cùng nhau để nghiên cứu hội chứng ruột kích thích, một rối loạn rất phổ biến được đặc trưng bởi sự thay đổi thói quen đại tiện và đau bụng.

Điều đó thật thú vị với tôi, vì nó đã trở nên rất rõ ràng rằng đây cũng là một rối loạn liên quan đến căng thẳng. Vì vậy, chúng tôi bắt đầu làm việc trên một mô hình động vật được gọi là mô hình tách mẹ, nơi chuột con bị tách khỏi mẹ sớm trong cuộc sống và phát triển một hội chứng giống như căng thẳng khi chúng lớn lên.

Siobhain O_Mahony, một sinh viên tốt nghiệp vào thời điểm đó, cũng muốn nhìn vào hệ vi sinh vật, và tôi nhớ đã nói với cô ấy, Không! Tập trung, tập trung! Nhưng dù sao cô cũng đã tiếp tục và tìm thấy một dấu hiệu của sự căng thẳng đầu đời này trong hệ vi sinh vật của chuột trưởng thành. Đó là một khoảnh khắc eureka đối với tôi.

Phần tiếp theo của câu đố đến khi chúng tôi chỉ ra rằng những con chuột được sinh ra trong môi trường không có vi trùng có phản ứng căng thẳng quá mức khi chúng lớn lên. Vì vậy, chúng tôi đã chỉ ra rằng căng thẳng đã ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật và bây giờ chúng tôi đã chỉ ra rằng microbiome đang điều chỉnh cách chuột phản ứng với căng thẳng. Hóa ra một nghiên cứu rất hay từ Nhật Bản đã cho thấy điều này.

Phần thứ ba của câu đố đối với tôi là hỏi liệu chúng ta có thể thay đổi hệ vi sinh vật để giảm bớt một số tác động của căng thẳng hay không. Vào năm 2011, chúng tôi đã có thể chỉ ra rằng một chủng vi khuẩn cụ thể Lactobacillus, khi được trao cho những con chuột khỏe mạnh bình thường trong tình huống căng thẳng, có thể làm giảm phản ứng căng thẳng và dây thần kinh phế vị kết nối ruột với não là cần thiết cho điều đó.

Ba điều này kết hợp với nhau, từ 2006 đến 2011, thực sự kết tinh mối quan tâm của tôi trong mối liên hệ giữa hệ vi sinh vật đường ruột, não và hành vi. Kể từ đó, chúng tôi đã tham gia vào cuộc hành trình kỳ diệu này để thử và hiểu những khám phá này, khám phá các cơ chế và tìm cách chúng dịch sang con người.

Bạn có thể giải thích một con chuột chán nản hoặc lo lắng trông như thế nào và bạn định lượng điều đó như thế nào không?

Một cách để nhìn vào nỗi sợ hãi là định lượng tần suất chuột mạo hiểm vào các khu vực rộng mở, mà chúng thường tránh. Nếu chúng ta cho chuột Valium hoặc một loại thuốc giảm lo lắng khác, nó sẽ ra ngoài và khám phá và vô tư, không nói là hơi liều lĩnh. Trầm cảm thường được nghiên cứu bằng cách nhìn vào những con chuột trong một xi lanh nước. Họ là những người bơi giỏi, nhưng họ không thích bơi lội, vì vậy sau một thời gian, họ sẽ dừng lại và áp dụng một tư thế bất động. Tuy nhiên, nếu bạn cho họ thuốc chống trầm cảm, họ vẫn tiếp tục.

Những loại mô hình này đã cho thấy tính hợp lệ của chúng trong các nghiên cứu về các tác nhân dược lý được sử dụng trong tâm thần học của con người, và vì vậy chúng rất lý tưởng để khám phá xem các thao tác microbiome có tác dụng tương tự hay không. Điều này có thể được thực hiện bằng cách cấy ghép các vi khuẩn từ mô hình chuột mắc bệnh tâm thần sang chuột khỏe mạnh để xem liệu điều đó có tạo ra các vấn đề tương tự hay ngược lại để xem liệu nó có thể giải quyết chúng hay không.

Theo một logic tương tự, chúng tôi đã chỉ ra rằng microbiome có thể quan trọng trong quá trình lão hóa não và suy giảm nhận thức. Chúng tôi đã lấy microbiome từ những con chuột tám tuần tuổi và đưa nó cho động vật 22 tháng tuổi – đây là những con chuột rất già. Và chúng tôi đã có thể cho thấy những thay đổi quy mô lớn trên khắp cơ thể – trong hệ vi sinh vật và hệ thống miễn dịch, mà còn ở vùng hải mã, một cấu trúc não liên quan đến trí nhớ.

Ở những động vật già nhận được microbiome từ những con non, vùng hải mã trông hoàn toàn trẻ hóa trong thành phần hóa học của nó. Họ cũng thực hiện tốt hơn đáng kể trong mê cung được thiết kế để kiểm tra trí nhớ của họ. Phát hiện này hiện đã được nhân rộng trong hai phòng thí nghiệm khác, mang lại cho nó sự tin tưởng hơn nữa.

Những thí nghiệm như vậy rất khó nếu không muốn nói là không thể thực hiện ở người. Làm thế nào để thực hiện bước nhảy đó?

Một điều chúng ta có thể làm là cấy ghép vi khuẩn từ ruột của những người bị rối loạn tâm thần sang loài gặm nhấm, để xem liệu chúng có gây ra các hành vi tương tự hay không. Điều này hiện đã được thực hiện cho trầm cảm, lo lắng, tâm thần phân liệt, rối loạn lo âu xã hội và thậm chí cả bệnh Alzheimer. Trong một trong những nghiên cứu của riêng chúng tôi, chúng tôi đã chuyển hệ vi sinh vật trong phân từ bệnh nhân trầm cảm sang mô hình chuột. Điều này dẫn đến hành vi gợi nhớ đến điều đó trong các mô hình chuột bị trầm cảm, chẳng hạn như tăng lo lắng và không quan tâm đến phần thưởng, ngoài viêm.

Ngoài ra, chúng ta có thể xem liệu các chủng vi khuẩn mà chúng ta đã xác định là kẻ gây rối ở loài gặm nhấm cũng xảy ra ở những người có vấn đề về tâm thần và liệu các chủng có lợi ở loài gặm nhấm có thể giúp ích cho con người hay không.

Những gì tôi thực sự muốn làm là theo dõi một nhóm lớn những người khỏe mạnh trong một vài năm và theo dõi sức khỏe tinh thần và não bộ của họ cũng như những thay đổi trong hệ vi sinh vật của họ, và thường xuyên cấy ghép vi khuẩn đường ruột của họ vào chuột. Điều này sẽ cho chúng ta một cái nhìn tốt hơn nhiều về cách mối quan hệ này phát triển.

Bạn có nghĩ rằng một số chế phẩm sinh học có sẵn trong các cửa hàng ngày nay có thể hữu ích, hoặc không hoàn toàn?

Theo tôi, nhiều cái gọi là men vi sinh hoàn toàn không phải là men vi sinh. Probiotic, theo định nghĩa, là các vi sinh vật sống, khi dùng đủ lượng, có thể mang lại lợi ích cho sức khỏe. Hầu hết những gì được bán trong các cửa hàng sẽ không bao giờ đáp ứng tiêu chí đó. Để chứng minh rằng một cái gì đó mang lại lợi ích sức khỏe, bạn cần các thử nghiệm lâm sàng để cho thấy nó hiệu quả hơn giả dược. Đó là điều đầu tiên. Thứ hai, bạn phải chứng minh rằng các vi khuẩn còn sống và chúng có thể tồn tại trong axit dạ dày.

Đã có các thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng đúng cách đối với một số sản phẩm. Nhưng đối với hầu hết các sản phẩm có sẵn trên quầy ngày nay, các nghiên cứu như vậy đã không được thực hiện, bởi vì các cơ quan quản lý không yêu cầu chúng đối với chế phẩm sinh học như đối với thuốc.

Có rất nhiều dầu rắn ngoài kia. Đối với hầu hết mọi người, nó có thể vô hại, nhưng nếu bạn bị ức chế miễn dịch, nó có thể nguy hiểm: Ngay cả vi khuẩn có lợi cũng có thể gây hại lớn nếu hệ thống miễn dịch của bạn không hoạt động đúng.

Đừng hiểu sai ý tôi, tôi nghĩ rằng có rất nhiều phát hiện đầy hứa hẹn, nhưng lĩnh vực này đang ở giai đoạn sơ khai. Tôi nhiệt tình hơn nhiều ngay bây giờ về các phương pháp tiếp cận thực phẩm toàn phần điều chỉnh chế độ ăn uống của mọi người để bao gồm nhiều thực phẩm lên men hơn – một nguồn vi khuẩn có lợi – và các chất xơ mà nhiều thành viên có lợi trong hệ vi sinh vật của chúng ta cần để tồn tại. Và điều này, mọi người đều có thể làm.

Bạn đã thực hiện bất kỳ thí nghiệm nào cho thấy chế độ ăn uống như vậy có thể cải thiện sức khỏe tâm thần chưa?

Chúng tôi vừa thực hiện một nghiên cứu nhỏ với cái mà chúng tôi gọi là chế độ ăn uống tâm sinh học. Kirsten Berding, một chuyên gia dinh dưỡng người Đức đã làm một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong nhóm của tôi, đã lấy một nhóm người có chế độ ăn uống xấu, nhạy cảm với căng thẳng – cụ thể là số lượng sinh viên của chúng tôi – và đưa họ vào chế độ ăn kiêng một tháng để thực sự tăng cường thực phẩm và chất xơ lên men vì lợi ích của hệ vi sinh vật. Những gì chúng tôi đã chỉ ra là những người tốt hơn tuân theo chế độ ăn kiêng, việc giảm căng thẳng càng lớn.

Nghiên cứu không hoàn toàn mù quáng, bởi vì mọi người biết họ đang ăn gì, nhưng họ không biết họ đang ăn nó để làm gì. Và đây mới chỉ là khởi đầu: Chúng tôi hiện đang thực hiện một nghiên cứu dài hơn nhiều để cố gắng thực sự gỡ rối điều này.

Chúng tôi cũng đã thực hiện một nghiên cứu nhỏ có đối chứng ngẫu nhiên với sợi polydextrose được chứng minh là cải thiện hiệu suất của các tình nguyện viên khỏe mạnh trong một loạt các bài kiểm tra nhận thức.

Rõ ràng, nhiều công việc thuộc loại này là cần thiết. Nhưng trong trường hợp này, tôi không nghĩ chúng ta nên chờ đợi điều đó. Hãy suy nghĩ về thí nghiệm mà chúng tôi đã cấy ghép vi khuẩn từ chuột trẻ sang chuột già, ví dụ: Tôi không quảng cáo cấy ghép phân cho người lớn tuổi. Những gì chúng tôi đã tìm thấy là chế độ ăn uống của bạn càng đa dạng, hệ vi sinh vật của bạn càng đa dạng và sức khỏe của bạn càng tốt khi bạn già đi. Nếu bạn nhìn vào thực phẩm màu be, nhạt nhẽo được phục vụ trong nhiều viện dưỡng lão và bệnh viện ngày nay, đó không phải là loại chế độ ăn kiêng giúp mọi người duy trì hệ vi sinh vật khỏe mạnh và do đó có một bộ não khỏe mạnh.

Chúng tôi đã thực hiện một nghiên cứu trên chuột, nơi chúng tôi điều chỉnh chế độ ăn uống của chúng để chứa nhiều inulin, một chất xơ mà chúng tôi biết hỗ trợ sự phát triển của các chủng vi khuẩn có lợi và thấy rằng chúng tôi có thể làm giảm viêm thần kinh thường liên quan đến suy giảm nhận thức trong lão hóa. Chất xơ này có mặt trong chế độ ăn uống hàng ngày của chúng ta – có rất nhiều chất xơ trong các loại rau như tỏi tây, atisô và rau diếp xoăn. Vì vậy, có lẽ nếu bạn đang nghĩ đến việc có một cuộc khủng hoảng giữa cuộc đời, hãy quên đi chiếc xe máy và bắt đầu trồng rau.

Đây là tất cả ở những bệnh nhân khỏe mạnh. Bạn có nghĩ rằng chế độ ăn uống cũng có thể giúp những người có vấn đề về sức khỏe tâm thần?

Tôi có, nhưng chúng ta cần phải kiểm tra nó, tất nhiên. Một nghiên cứu trước đây của chúng tôi cho thấy những học sinh sinh mổ, những người đã bỏ lỡ một số vi khuẩn mà trẻ sơ sinh mắc phải trong khi sinh âm đạo, có phản ứng miễn dịch và tâm lý cao đối với cả căng thẳng mãn tính và cấp tính, phù hợp với những phát hiện của chúng tôi ở chuột. Sẽ rất thú vị khi kiểm tra xem chế độ ăn uống tâm sinh học có thể mang lại lợi ích cho họ hay không.

Như tôi đã nói, nhiều rối loạn tâm thần cũng liên quan đến viêm và các vấn đề khác trong ruột. Tất nhiên, mối quan hệ này hoạt động theo cả hai cách, và không phải lúc nào cũng rõ ràng ở mức độ bất thường trong ruột là nguyên nhân hoặc kết quả của các vấn đề tâm thần – hoặc liệu đó có phải là một chút của cả hai. Nhưng nếu chúng ta có thể cho thấy một hệ vi sinh vật khỏe mạnh hơn có thể cải thiện sức khỏe tâm thần, đó sẽ là một tin tuyệt vời.

Đây là những gì hấp dẫn về microbiome: Nó có thể thay đổi nhiều hơn phần còn lại của cơ thể chúng ta. Nếu chúng ta hiểu nó hoạt động như thế nào, điều đó có thể cung cấp cho mọi người nhiều lựa chọn hơn để cải thiện sức khỏe của họ, ngay cả khi họ không có khởi đầu tốt nhất, nói về mặt vi khuẩn. Đó là những gì chúng tôi hy vọng sẽ đạt được.