Nhiều người thường cảm thấy các khớp gối, khớp ngón tay ê ẩm và nhức mỏi tăng dần sau các giai đoạn ăn uống nhiều đồ ngọt hoặc thực phẩm chế biến sẵn. Mối liên hệ giữa chế độ ăn uống nhiều đường và tình trạng đau nhức xương khớp là một thắc mắc y khoa rất phổ biến hiện nay.
Thực tế, chế độ ăn nhiều đường và thực phẩm sinh nhiệt cao thúc đẩy cơ thể tích tụ các hợp chất glycat hóa bền vững (gọi tắt là AGEs). Các hợp chất này âm thầm biến đổi cấu trúc protein trong sụn khớp, khiến sụn mất đi độ đàn hồi tự nhiên, trở nên xơ cứng, dễ nứt vỡ và làm bùng phát các phản ứng viêm gây đau nhức khớp kéo dài.
AGEs hình thành như thế nào trong cơ thể?
Các sản phẩm glycat hóa bền vững (AGEs) là một nhóm hợp chất đa dạng hình thành khi các loại đường khử phản ứng với protein, lipid hoặc axit nucleic mà không cần sự xúc tác của enzym [2, 5]. Quá trình này về bản chất là một phần của phản ứng Maillard giai đoạn muộn [1].
AGEs có thể được hình thành từ hai nguồn chính: nội sinh và ngoại sinh. Về mặt nội sinh, chúng xuất hiện tự nhiên bên trong cơ thể và gia tăng mạnh mẽ khi lượng đường huyết tăng cao [1]. Sự glycat hóa này làm biến đổi cấu trúc và tác động tiêu cực đến chức năng vốn có của các phân tử sinh học trong mô [2].
Về mặt ngoại sinh, AGEs xâm nhập vào cơ thể thông qua đường ăn uống [2, 5]. Lượng AGEs trong chế độ ăn đặc biệt tăng vọt ở các loại thực phẩm được xử lý qua nhiệt độ cao như đồ nướng, đồ quay, nướng vỉ và đồ chiên rán [2]. Sự dung nạp thực phẩm giàu AGEs góp phần đáng kể làm gia tăng gánh nặng tích tụ chất này trên toàn cơ thể [1].
Cơ chế AGEs tấn công và làm giòn mô sụn khớp
Khớp của chúng ta vận động trơn tru nhờ vào lớp sụn khớp dẻo dai bao bọc đầu xương. Thành phần cốt lõi tạo nên sự dẻo dai này là mạng lưới sợi collagen loại II. Khi lượng đường dư thừa tiếp xúc với sụn, AGEs bắt đầu tích tụ và tạo ra các liên kết chéo bất thường giữa các sợi collagen [3].
Các liên kết chéo này làm suy giảm tính linh hoạt của sụn khớp, khiến toàn bộ mô sụn trở nên giòn hơn và dễ tổn thương trước các áp lực cơ học thông thường [3]. Một nghiên cứu trên sụn khớp người cho thấy các chỉ dấu liên kết chéo AGEs như pentosidine, N(epsilon)-(carboxymethyl)lysine và N(epsilon)-(carboxyethyl)lysine đều tích tụ gia tăng theo tuổi tác (p < 0,0001) [4]. Đồng thời, các phân tích chức năng cho thấy khả năng tiêu hóa collagen sụn bằng enzyme collagenase vi khuẩn suy giảm tuyến tính tỉ lệ thuận với mức độ glycat hóa [4]. Điều này chứng minh mạng lưới collagen bị biến đổi trở nên trơ cứng, cản trở sự tự đổi mới sinh học của mô sụn [4].
Bên cạnh đó, các nghiên cứu cơ sinh học chỉ ra rằng trạng thái trương nở của nền ngoại bào đóng vai trò phòng vệ tự nhiên [3]. Khi sụn được đặt trong điều kiện nhược trương làm mô nở ra, mô sụn ít bị ảnh hưởng bởi quá trình glycat hóa hơn, với mức tăng mô đun Young hiệu dụng thấp hơn khoảng 80% và hàm lượng liên kết chéo pentosidine trên mỗi collagen thấp hơn 47% so với điều kiện ưu trương làm mô co lại [3]. Nồng độ glycosaminoglycan lành mạnh giúp giữ độ cứng sụn ở mức phù hợp nhờ độ trương nở, bảo vệ sợi collagen trước tác hại của glycat hóa [3].
Kích hoạt phản ứng viêm và đẩy nhanh thoái hóa khớp
Sự tích tụ của AGEs không chỉ dừng lại ở việc phá hủy cơ học mà còn châm ngòi cho các chuỗi phản ứng sinh hóa gây viêm bên trong ổ khớp. Khi hình thành do phản ứng giữa protein và đường, AGEs có khả năng kích hoạt quá trình sản sinh các gốc tự do (ROS) và kích thích biểu hiện của nhiều yếu tố gây viêm [5].
Nghiên cứu trên tế bào nội mô mạch máu rốn người (HUVECs) tiếp xúc với AGEs đã ghi nhận sự gia tăng biểu hiện của các cytokine và dấu ấn tiền viêm nguy hiểm như IL-1beta, IL-18, ICAM-1, VCAM-1, phức hợp NLRP3, Caspase-1 và protein phản ứng C (CRP) [5]. Trong cơ thể, các phản ứng tiền viêm này có thể làm xấu đi chức năng tim, thận, đái tháo đường và các biến chứng liên quan [2].
Tại sụn khớp, các quá trình viêm nhiễm và thoái hóa làm nồng độ AGEs tăng cao rõ rệt [6]. Kiểm tra lâm sàng trên các bệnh nhân điều trị bệnh lý khớp gối đã chỉ ra rằng các tổn thương bệnh lý cấp tính như rách sụn chêm hoặc đứt dây chằng chéo trước làm gia tăng đáng kể sự hình thành AGEs ngay cả ở nhóm bệnh nhân trẻ tuổi [6]. Huỳnh quang nội tại của sụn tương quan trực tiếp với tình trạng thoái hóa và viêm trên hình ảnh X-quang và thăm khám lâm sàng [6].
Bằng chứng khoa học: Tích tụ AGEs và nguy cơ hẹp khe khớp
Các nghiên cứu dài hạn trên người đã làm rõ hơn mối liên hệ giữa sự tích lũy AGEs và tốc độ phá hủy khớp gối trong đời sống thực tế.
Nghiên cứu đoàn hệ tiến cứu kéo dài 48 tháng thuộc sáng kiến thoái hóa khớp (Osteoarthritis Initiative) theo dõi 160 nam giới và 287 nữ giới đã đo lường lượng AGEs tích tụ ở da (sAGE) bằng phương pháp huỳnh quang da không xâm lấn [7]. Tốc độ tiến triển thoái hóa khớp gối được đánh giá qua sự thay đổi hàng năm của hiện tượng hẹp khe khớp (JSN) và độ rộng khe khớp (JSW) [7].
Kết quả cho thấy ở nam giới, lượng sAGEs đo tại thời điểm 36 tháng chia theo các tam phân vị có liên quan mật thiết đến mức độ hẹp khe khớp lớn hơn trong 4 năm [7]. Tỷ lệ đầu gối bị hẹp khe khớp ở tháng thứ 48 tăng dần theo các mức tam phân vị sAGE lần lượt là 7,0%, 16,0% và 17,7% ở nam giới (p đo xu hướng tuyến tính = 0,03) [7]. Ngược lại, ở nữ giới, tỷ lệ này lần lượt là 11,4%, 14,4% và 8,4% và không ghi nhận mối liên hệ có ý nghĩa thống kê (p = 0,33) [7].
Nghiên cứu này đem lại bằng chứng sơ bộ cho thấy AGEs tích tụ trong cơ thể độc lập với tuổi tác và chỉ số khối cơ thể (BMI) có liên quan đến hiện tượng hẹp khoảng hở sụn khớp gối ở nam giới, dù cơ chế tạo ra sự khác biệt theo giới tính vẫn cần được làm rõ thêm [7].
Lợi ích và giới hạn của các bằng chứng hiện nay
Các nghiên cứu hiện tại mang lại cái nhìn sâu sắc về mặt sinh hóa, giúp giải thích rõ ràng con đường mà lượng đường dư thừa và AGEs gây tổn hại tới cấu trúc vi mô của hệ cơ xương khớp [5, 8]. Việc nhận biết AGEs như một yếu tố nguy cơ có thể can thiệp được mở ra nhiều triển vọng trong dự phòng các bệnh mạn tính liên quan đến lão hóa [1].
Tuy nhiên, giới khoa học vẫn còn những tranh luận nhất định về tác động thực tế của AGEs từ chế độ ăn. Hiện vẫn đang có tranh luận về việc liệu AGEs trong chế độ ăn có được hấp thu một lượng đáng kể vào cơ thể hay không và liệu chúng có thực sự gây hại toàn diện sau khi hấp thu [2]. Hiệp hội Đái tháo đường Hoa Kỳ (ADA) hiện chưa đưa ra khuyến nghị chính thức về việc phải tránh tuyệt đối các thực phẩm chứa AGEs [2].
Ngoài ra, nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực hợp chất glycat hóa từ chế độ ăn vẫn thường dựa trên các dữ liệu định lượng còn nhiều nghi vấn và chưa xác định đặc tính cấu trúc đầy đủ, đòi hỏi các tiêu chí chất lượng khắt khe hơn trong tương lai để đánh giá chính xác rủi ro sức khỏe [8].
Những hiểu lầm thường gặp về đường và tổn thương sụn
Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ những ai mắc bệnh đái tháo đường nặng mới đối mặt với nguy cơ tích tụ AGEs làm hỏng sụn. Thực tế, sự tích lũy pentosidine và các sản phẩm của phản ứng Maillard diễn ra âm thầm theo tiến trình lão hóa tự nhiên ở mọi cá nhân, nhưng việc nạp quá nhiều đường khử và đồ ăn nhiệt độ cao sẽ đẩy nhanh đáng kể gánh nặng này [5, 8].
Một hiểu lầm phổ biến khác là cho rằng các tổn thương khớp chỉ xuất hiện ở người cao tuổi. Dữ liệu y khoa ghi nhận các tổn thương cơ học cấp tính như rách sụn chêm hoặc dây chằng ở người trẻ tuổi cũng kích thích sự hình thành AGEs trong sụn khớp tăng vọt [6]. Do đó, người trẻ có chế độ ăn nhiều đường và thực phẩm chiên nướng nhiệt độ cao kết hợp với chấn thương khớp hoàn toàn có thể đối mặt với nguy cơ thoái hóa sụn sớm hơn bình thường [2, 6].
Ai nên thận trọng với sự gia tăng của AGEs?
Những người đang gặp các vấn đề về khớp mạn tính hoặc đã có dấu hiệu thoái hóa khớp gối cần đặc biệt lưu tâm đến việc kiểm soát nguồn sinh AGEs để hạn chế tình trạng hẹp khe khớp tiến triển [7]. Nam giới có dấu hiệu đau khớp cơ học cũng cần chú ý khi các bằng chứng cho thấy mối liên quan rõ rệt giữa lượng AGEs tích tụ và sự hẹp khe sụn gối [7].
Người có đường huyết cao hoặc mắc đái tháo đường nằm trong nhóm rủi ro cao nhất, vì tình trạng tăng đường huyết nội sinh là môi trường thuận lợi thúc đẩy phản ứng glycat hóa các đại phân tử diễn ra liên tục [1]. Ngoài ra, những người vừa trải qua phẫu thuật khớp, chấn thương dây chằng hoặc sụn chêm cũng cần thận trọng để tránh làm trầm trọng thêm các phản ứng viêm mô cục bộ [6]. Khi có bệnh nền hoặc triệu chứng sưng đau khớp bất thường, người bệnh nên đi khám chuyên khoa và hỏi ý kiến bác sĩ điều trị.
Ứng dụng thực tế để giảm thiểu tác hại lên khớp
Để giảm bớt gánh nặng AGEs cho hệ xương khớp, giải pháp trực tiếp nhất là điều chỉnh phương pháp chế biến và lựa chọn thực phẩm hàng ngày. Người tiêu dùng nên hạn chế các món ăn chế biến ở nhiệt độ rất cao như chiên ngập dầu, nướng vỉ, quay hoặc nướng bánh vốn chứa hàm lượng AGEs ngoại sinh rất cao [2]. Thay vào đó, hãy ưu tiên các phương pháp chế biến nhiệt thấp hơn, có độ ẩm như luộc, hấp hoặc hầm.
Bên cạnh đó, việc hạn chế tiêu thụ lượng đường khử dư thừa trong khẩu phần giúp làm giảm sự hình thành AGEs nội sinh và duy trì môi trường thẩm thấu tối ưu cho mô sụn [1, 5]. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng ghi nhận một số hợp chất tự nhiên như axit caffeic (CA) có tiềm năng ức chế sự hình thành AGEs giữa glucose và protein, đồng thời làm giảm sản sinh các chất gây viêm như IL-1beta, CRP và các gốc tự do ROS [5]. Dù vậy, người tiêu dùng không nên tự ý dùng các thực phẩm bổ sung liều cao mà nên duy trì chế độ dinh dưỡng tự nhiên, cân bằng.
Việc kiểm soát lượng đường nạp vào cùng thói quen chế biến lành mạnh chính là tấm lá chắn bảo vệ sụn khớp từ sớm. Sự cân bằng trong dinh dưỡng hàng ngày kết hợp vận động hợp lý sẽ giúp duy trì độ dẻo dai của khớp xương theo thời gian.