Nghiên cứu của HKBU: các enzym vi sinh vật đường ruột kích hoạt lại triclosan gây viêm đại tràng

Một nghiên cứu hợp tác của Đại học Baptist Hồng Kông (HKBU) đã tiết lộ rằng, một số enzym vi sinh vật đường ruột làm trung gian cho sự tái hoạt của triclosan (TCS) từ chất chuyển hóa glucuronid không hoạt động của nó. TCS là một chất kháng khuẩn thường được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm tiêu dùng và có liên quan đến sự phát triển của bệnh viêm đại tràng (colitis).

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Nature Communications – một tạp chí khoa học quốc tế.

Cơ chế tiếp xúc với TCS dẫn đến viêm đại tràng trước đây chưa rõ ràng

TCS được sử dụng rộng rãi như một chất kháng khuẩn trong các sản phẩm tiêu dùng như kem đánh răng, nước súc miệng, chất khử trùng tay, mỹ phẩm và đồ chơi. Đây là một chất gây ô nhiễm môi trường lớn và nhiều nhà khoa học đã chứng minh rằng, tiếp xúc với TCS làm tăng nguy cơ mắc bệnh viêm đại tràng.

Một khi đi vào cơ thể con người, TCS sẽ được chuyển hóa nhanh chóng để tạo thành chất chuyển hóa không hoạt tính sinh học TCS-glucuronide (TCS-G), chất này dễ dàng bị đào thải khỏi cơ thể. Do đặc điểm này, cơ chế về cách thức tiếp xúc với môi trường với TCS dẫn đến nhiễm độc đường ruột trong cơ thể con người trước đây vẫn chưa rõ ràng.

Để trả lời câu hỏi này, một nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư Cai Zongwei, Chủ nhiệm Khoa Hóa học và Giám đốc Phòng thí nghiệm trọng điểm Nhà nước về Phân tích sinh học và Môi trường tại HKBU đồng dẫn đầu; Giáo sư Matthew R Redinbo đến từ Đại học Bắc Carolina tại Chapel Hill (Mỹ) và Giáo sư Zhang Guodong đến từ Đại học Massachusetts Amherst (Mỹ) đã thực hiện một nghiên cứu dựa trên giả thuyết rằng, một số enzym vi sinh vật đường ruột hoạt động trên TCS-G trong ruột, dẫn đến sự kích hoạt lại TCS và sự phát triển sau đó của bệnh viêm đại tràng.

Nồng độ TCS cao trong ruột

Để bắt đầu, nhóm nghiên cứu đã tìm cách xác định xem liệu ruột có cấu trúc trao đổi chất TCS khác so với các mô khác của cơ thể hay không. Một nhóm chuột được cho ăn thức ăn có chứa TCS. Sau 4 tuần, mọi người thấy rằng, TCS-G không hoạt động về mặt sinh học chiếm ưu thế trong gan, mật, tim và ruột non của chúng, trong khi TCS gây viêm đại tràng chiếm ưu thế trong ruột (manh tràng và ruột kết). Kết quả cho thấy ruột có nồng độ TCS cao đặc biệt so với các mô cơ thể khác.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phân tích mối quan hệ giữa các sản phẩm chứa TCS và nồng độ TCS trong cơ thể người. Trong một nhóm đối tượng người đã sử dụng các sản phẩm chăm sóc cá nhân có chứa TCS trong 4 tháng, cả TCS và TCS-G đều được phát hiện trong mẫu phân và nước tiểu của họ, với TCS chiếm ưu thế trong phân và TCS-G chiếm ưu thế trong nước tiểu. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu không phát hiện thấy TCS và TCS-G trong nhóm đối chứng đã sử dụng các sản phẩm chăm sóc cá nhân không có TCS. Kết quả cho thấy việc sử dụng các sản phẩm có chứa TCS dẫn đến lượng TCS cao, cụ thể là trong ruột người.

Hệ vi sinh vật đường ruột có ý nghĩa trong chuyển đổi TCS-G

Câu hỏi vẫn là tại sao ruột người lại có nồng độ TCS rất cao. Để giải đáp điều này, nhóm nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng, hệ vi sinh vật đường ruột tham gia vào quá trình chuyển đổi TCS-G thành TCS, dẫn đến sự tích tụ TCS trong ruột.

Để kiểm tra giả thuyết này, các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng, trong môi trường in vitro, vi khuẩn đường ruột được nuôi cấy từ cả chuột và người có thể xúc tác quá trình chuyển đổi TCS-G thành TCS. Để điều tra xem hiện tượng tương tự có xuất hiện trong môi trường in vivo hay không, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng, việc ức chế vi khuẩn đường ruột từ chuột bằng cách áp dụng phương pháp điều trị kháng sinh gần như làm giảm một nửa nồng độ TCS trong ruột của chúng và làm tăng nồng độ TCS- G gấp 6 lần. Kết quả khẳng định rằng, hệ vi sinh vật đường ruột đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi TCS-G thành TCS trong ruột.

Các enzym cụ thể xúc tác chuyển đổi TCS-G

Để tìm hiểu cơ chế mà hệ vi sinh vật đường ruột xúc tác quá trình chuyển đổi TCS-G, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào các enzym β-glucuronidase (GUS) trong ruột được sản xuất bởi vi khuẩn đường ruột ở cả chuột và người, vì chúng đã được chứng minh là xúc tác cho một loạt các chất chuyển hóa chuyển đổi. Bằng cách sử dụng một loạt các kỹ thuật sàng lọc, hai loại GUS, cụ thể là GUS “Loop 1” (GUS liên kết vòng 1) và “flavin mononucleotide (FMN) -binding”, được phát hiện là có hiệu quả nhất trong việc chuyển đổi TCS-G thành TCS trong ống nghiệm.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã áp dụng chất ức chế GUS, một loại thuốc ức chế chức năng của GUS liên kết vòng 1 và FMN, cho những con chuột tiếp xúc với TCS và không tiếp xúc với TCS. Mọi người thấy rằng, chất ức chế GUS có thể hạn chế sự chuyển đổi TCS-G thành TCS bởi các enzym GUS. Viêm ruột kết ở chuột tiếp xúc với TCS cũng thuyên giảm sau khi áp dụng chất ức chế GUS. Kết quả ủng hộ quan điểm cho rằng, các enzym GUS của vi sinh vật cụ thể thúc đẩy quá trình chuyển đổi TCS-G thành TCS, và kết quả là, nguy cơ phát triển bệnh viêm đại tràng tăng lên.

Cần kiểm soát TCS nghiêm ngặt hơn

Giáo sư Cai Zongwei cho biết: “Kết quả nghiên cứu của chúng tôi đã xác định rõ cơ chế mà hệ vi sinh vật đường ruột tham gia vào quá trình chuyển hóa và tạo ra độc chất của TCS và nghiên cứu đưa ra cách ngăn ngừa sự phát triển của bệnh viêm đại tràng sau khi môi trường tiếp xúc với hóa chất. Các cơ quan quản lý nên xem xét áp dụng các biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn đối với việc sử dụng TCS. Mặc dù Co quan Quản lý thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã cấm tiếp thị TCS trong các sản phẩm sát trùng không kê đơn vào năm 2016, song hóa chất này vẫn được chấp thuận sử dụng trong nhiều loại sản phẩm. Sự minh bạch về thành phần TCS trong nhãn sản phẩm và hình ảnh minh họa cũng cần được cải thiện để người tiêu dùng có thể nhận thức được những rủi ro tiềm ẩn và đưa ra lựa chọn sáng suốt”.

#HongKongBaptistUniversity #HKBU