Nhiều người có thói quen bổ sung biotin liều cao để chăm sóc tóc và móng tay, nhưng bất ngờ nhận kết quả xét nghiệm máu chẩn đoán mắc bệnh cường giáp dù cơ thể hoàn toàn khỏe mạnh. Tình trạng này khiến không ít bệnh nhân lo lắng, thậm chí phải bắt đầu những đợt điều trị thuốc kháng giáp không cần thiết.

Thực chất, biotin liều cao không trực tiếp phá hủy hay kích thích tuyến giáp sản sinh quá mức hormone, mà chất này làm sai lệch chính phản ứng hóa học trong thiết bị phân tích miễn dịch tại phòng xét nghiệm [1], [2]. Hiện tượng này tạo ra kết quả bệnh lý giả mạo, làm đảo lộn hoàn toàn các chỉ số hormone tuyến giáp thực tế trong cơ thể người bệnh [1], [2].

Biotin và công nghệ xét nghiệm: Mối liên kết sinh học bị quá tải

Biotin, còn được gọi là vitamin B7, là một coenzym thiết yếu tham gia vào hoạt động của bốn loại enzym carboxylase liên quan đến quá trình chuyển hóa acid béo, dị hóa leucine và tân tạo đường [2]. Nhu cầu khuyến nghị hàng ngày (RDI) của cơ thể đối với biotin rất khiêm tốn, chỉ vào khoảng 30 microgam mỗi ngày [2]. Tuy nhiên, trên thị trường hiện nay, các chế phẩm bổ sung làm đẹp hoặc điều trị thường chứa hàm lượng biotin cao gấp hàng trăm đến hàng chục nghìn lần mức khuyến nghị này [2].

Trong y học cận lâm sàng, tương tác giữa biotin và streptavidin được ứng dụng vô cùng rộng rãi để cố định các phức hợp miễn dịch trong máy xét nghiệm tự động [1], [3]. Liên kết giữa biotin và protein streptavidin là một trong những liên kết phi cộng hóa trị bền vững nhất trong tự nhiên, giúp các thiết bị xét nghiệm "bắt giữ" và định lượng các kháng thể hoặc kháng nguyên mục tiêu với độ nhạy rất cao [4], [1].

Vấn đề nảy sinh khi bệnh nhân nạp một lượng lớn biotin vào cơ thể [1]. Nồng độ biotin tự do trong huyết thanh tăng vọt sẽ cạnh tranh trực tiếp với các kháng thể gắn biotin của hóa chất xét nghiệm, từ đó phá vỡ cơ chế bắt giữ tín hiệu trên bề mặt gắn streptavidin [4], [3]. Tùy thuộc vào thiết kế của phép đo miễn dịch, sự can thiệp này sẽ gây ra kết quả cao giả tạo hoặc thấp giả tạo [4], [2].

Cơ chế can thiệp miễn dịch: Khi máy móc bị "đánh lừa"

Các xét nghiệm máu định lượng hormone tuyến giáp và các chỉ số sinh hóa thông thường được chia thành hai định dạng xét nghiệm chính: kỹ thuật bắt cặp (sandwich immunoassay) và kỹ thuật cạnh tranh (competitive immunoassay) [4], [3]. Biotin liều cao tác động trái ngược nhau lên hai dạng thiết kế này [4], [3].

Ở kỹ thuật bắt cặp hai vị trí (sandwich), chất cần đo (chẳng hạn như hormone kích thích tuyến giáp TSH) sẽ bị kẹp giữa một kháng thể gắn biotin và một kháng thể phát tín hiệu [4], [3]. Bình thường, phức hợp này sẽ bám vào hạt vi cầu phủ streptavidin để phát ra tín hiệu đo lường [4], [1]. Khi huyết thanh chứa nồng độ biotin tự do quá cao, biotin tự do sẽ nhanh chóng chiếm giữ các vị trí gắn trên streptavidin trước, khiến phức hợp chứa kháng nguyên bị rửa trôi [4]. Kết quả là máy ghi nhận tín hiệu ánh sáng giảm sút nghiêm trọng, dẫn đến kết luận chỉ số TSH bị thấp giả tạo [4], [3]. Ngoài TSH, kỹ thuật sandwich còn được áp dụng cho hormone kích thích nang trứng (FSH), troponin T độ nhạy cao và beta-hCG, khiến các chỉ số này cũng bị giảm thấp giả mạo khi có mặt biotin [4], [3].

Ngược lại, ở kỹ thuật cạnh tranh, thường dùng để định lượng các phân tử có kích thước nhỏ như thyroxine tự do (FT4) hay triiodothyronine tự do (FT3), nồng độ chất cần đo tỉ lệ nghịch với cường độ tín hiệu [4], [3]. Lượng biotin ngoại sinh dư thừa trong máu sẽ ngăn cản kháng nguyên đánh dấu liên kết với streptavidin, làm giảm tín hiệu phát hiện [4], [3]. Máy phân tích tự động hiểu lầm rằng sự suy giảm tín hiệu này là do nồng độ hormone nội sinh trong máu bệnh nhân quá cao, từ đó trả về kết quả FT4, FT3 và tổng lượng T3 tăng cao giả tạo [4], [3], [5].

Sự kết hợp giữa kết quả TSH giảm thấp giả tạo và FT4, FT3 tăng cao giả tạo đã tạo nên một bức tranh sinh hóa hoàn hảo của hội chứng nhiễm độc giáp hoặc bệnh Basedow (Graves), dù tuyến giáp của người bệnh hoàn toàn bình thường [4], [6], [2].

Bằng chứng khoa học: Các nghiên cứu thực nghiệm và báo cáo ca bệnh

Nhiều nghiên cứu lâm sàng và thực nghiệm đã làm sáng tỏ mức độ sai lệch nghiêm trọng do biotin gây ra trên các hệ thống phân tích máu hiện đại:

Một nghiên cứu thực nghiệm công bố năm 2023 thực hiện trên máy phân tích tự động Beckman DXI800 đã kiểm tra sự can thiệp của biotin cả trong ống nghiệm (in vitro) và trên cơ thể người (in vivo) [5]. Các nhà khoa học cho 3 người tình nguyện khỏe mạnh uống viên bổ sung biotin liều 10 mg và so sánh kết quả xét nghiệm chức năng tuyến giáp trước cùng thời điểm 2 giờ sau khi uống [5]. Kết quả ghi nhận sự can thiệp tích cực rõ rệt khiến FT4, FT3 và T3 toàn phần tăng cao giả tạo, đồng thời làm giảm giả tạo chỉ số thyroglobulin trên các bộ kit sử dụng công nghệ biotin [5]. Ngược lại, các xét nghiệm không dựa trên nền tảng biotin như xét nghiệm TSH và T4 toàn phần của hệ thống này hoàn toàn không bị ảnh hưởng [5].

Nghiên cứu đánh giá toàn diện công bố năm 2018 trên hệ thống xét nghiệm Roche Cobas 8000 e602 đã pha các nồng độ biotin khác nhau vào mẫu huyết thanh gộp của bệnh nhân [3]. Kết quả cho thấy các xét nghiệm miễn dịch kiểu sandwich bị giảm giả tạo ở các mức độ khác nhau tương ứng với nồng độ biotin, trong đó giảm mạnh nhất là troponin T độ nhạy cao, TSH và FSH [3]. Đồng thời, các xét nghiệm kiểu cạnh tranh bị tăng giả tạo, đáng chú ý nhất là triiodothyronine (T3) và vitamin D [3].

Về động lực học tác động, dữ liệu từ nhóm tác giả Wijeratne được trích dẫn lại cho thấy sau khi đối tượng uống 30 mg biotin, nồng độ FT4 đo được đạt đỉnh tăng gấp 7 lần sau khoảng 2 giờ và tiếp tục duy trì mức tăng bất thường này trong suốt 24 giờ [6]. Trong khi đó, tác giả Elston và các cộng sự cũng ghi nhận bằng chứng về sự can thiệp vào các xét nghiệm chức năng tuyến giáp kéo dài tới 16 giờ sau liều biotin cuối cùng [6].

Năm 2016, một trường hợp bệnh nhân tại New Zealand dùng biotin liều cao được báo cáo có các chỉ số chức năng tuyến giáp bất thường rõ rệt không phù hợp với bệnh cảnh lâm sàng [2]. Đáng chú ý, sau khi ngừng biotin, các chỉ số xét nghiệm tuyến giáp của bệnh nhân đã trở về bình thường nhanh hơn rất nhiều so với thời gian bán thải sinh học của hormone T4, khẳng định tình trạng bất thường ban đầu thuần túy là do nhiễu xét nghiệm [2].

Năm 2020, một báo cáo lâm sàng ghi nhận bệnh nhân nữ 70 tuổi mắc bệnh xơ cứng rải rác tiến triển được chuyển viện vì nghi ngờ nhiễm độc giáp [1]. Kết quả xét nghiệm cho thấy nồng độ hormone T3, T4 tăng rất cao và TSH giảm sâu, nhưng bệnh nhân không có bất kỳ triệu chứng lâm sàng nào của hội chứng cường giáp [1]. Sau khi phát hiện bệnh nhân đang dùng biotin liều cao và chỉ định ngừng thuốc, toàn bộ các xét nghiệm chức năng tuyến giáp đã nhanh chóng trở về bình thường [1].

Bên cạnh bản thân biotin, nghiên cứu năm 2018 còn mô tả hiện tượng tương tự ở hai bệnh nhân nữ (77 tuổi và 25 tuổi) bị chẩn đoán nhầm là cường giáp và được kê đơn thuốc kháng giáp carbimazole suốt nhiều năm [4]. Mặc dù không dùng thực phẩm chức năng biotin, huyết thanh của họ lại chứa kháng thể IgM kháng streptavidin ái lực cao, gây ra hiện tượng can thiệp y hệt như biotin trên các xét nghiệm miễn dịch bắt cặp và cạnh tranh [4].

Nguy cơ điều trị sai lầm từ các xét nghiệm bị can thiệp

Sự sai lệch trên kết quả xét nghiệm miễn dịch tuyến giáp không chỉ là một lỗi kỹ thuật đơn thuần trong phòng thí nghiệm mà còn gây ra những hệ lụy lâm sàng hết sức nguy hiểm [7].

Một nghiên cứu tổng quan công bố năm 2018 rà soát dữ liệu từ hơn 150 bệnh nhân gặp tình trạng can thiệp xét nghiệm tuyến giáp đã đưa ra con số báo động: có từ 50% trở lên các trường hợp can thiệp được ghi nhận đã dẫn đến việc chẩn đoán sai hoặc xử trí điều trị không phù hợp [7]. Hậu quả là người bệnh bị chỉ định dùng các loại thuốc điều trị không cần thiết (kèm theo nguy cơ gặp các tác dụng phụ nghiêm trọng), bị điều chỉnh hay ngưng sai các phác đồ đang điều trị, hoặc phải thực hiện thêm các thăm dò cận lâm sàng tốn kém và không cần thiết như xạ hình tuyến giáp bằng I-123 [7].

Nghiên cứu này cũng chỉ ra 6 nguyên nhân chính gây can thiệp vào xét nghiệm TSH, FT4 và FT3 tự động gồm: macro-TSH, biotin, kháng thể kháng streptavidin, kháng thể kháng ruthenium, tự kháng thể kháng hormone tuyến giáp và kháng thể dị loại [7]. Tỷ lệ hiện hành của một số tình trạng can thiệp này có thể lên tới gần 1% số ca xét nghiệm, tạo nên quy mô ảnh hưởng rất lớn trong thực hành lâm sàng thường quy [7].

Nhóm đối tượng cần đặc biệt thận trọng với biotin liều cao

Bất kỳ ai đang sử dụng các sản phẩm chứa vitamin B7 đều cần lưu ý về hiện tượng nhiễu xét nghiệm, tuy nhiên có những nhóm đối tượng đối mặt với rủi ro chẩn đoán sai lệch cao hơn:

Thứ nhất là người mắc bệnh thần kinh mạn tính, đặc biệt là bệnh xơ cứng rải rác tiến triển [1], [2]. Bệnh nhân thuộc nhóm này thường được chỉ định dùng biotin liều cực cao, có thể lên tới 10.000 lần nhu cầu khuyến nghị hàng ngày (RDI), nhằm cải thiện chất lượng cuộc sống và kết quả vận động [2]. Liều lượng khổng lồ này chắc chắn sẽ gây nhiễu nặng nề lên các xét nghiệm miễn dịch sử dụng hệ thống biotin-streptavidin [1], [2].

Thứ hai là trẻ em và bệnh nhân điều trị các bệnh lý chuyển hóa [8]. Điển hình là trường hợp một bệnh nhi nam 7 tháng tuổi bị toan chuyển hóa, suy thận và nghi ngờ mắc bệnh chuyển hóa được báo cáo năm 2021 [8]. Bệnh nhi được cho dùng 20 mg biotin mỗi ngày trong 2 tháng để điều trị toan chuyển hóa [8]. Khi xét nghiệm thấy FT4, FT3, anti-TPO, anti-TG tăng cao và TSH giảm thấp, bé đã bị chẩn đoán nhầm cường giáp và phải uống thuốc kháng giáp methimazole 0,8 mg/kg/ngày nhưng không đạt được bình giáp [8]. Chỉ đến khi phát hiện ra can thiệp do biotin và ngưng sử dụng, các chỉ số chức năng tuyến giáp mới dần bình thường hóa [8].

Thứ ba là bệnh nhân suy giảm chức năng thận hoặc suy thận [8]. Ở người có chức năng thận khỏe mạnh, biotin được bài tiết khá nhanh qua nước tiểu [8]. Tuy nhiên, ở bệnh nhân suy thận, quá trình đào thải bị đình trệ nghiêm trọng, khiến thời gian biotin lưu lại trong máu kéo dài hơn rất nhiều so với bình thường [8].

Các phương pháp giải quyết nhiễu tại phòng xét nghiệm

Khi có sự không tương thích rõ rệt giữa biểu hiện lâm sàng của người bệnh và kết quả xét nghiệm máu, nhân viên y tế và chuyên viên xét nghiệm có thể áp dụng các biện pháp kỹ thuật để xác định và loại bỏ can thiệp:

Phương pháp tiền ủ mẫu huyết thanh với các hạt vi cầu phủ sẵn streptavidin là một kỹ thuật hiệu quả giúp hấp phụ toàn bộ lượng biotin tự do hoặc kháng thể kháng streptavidin trong mẫu trước khi tiến hành phân tích, từ đó khôi phục lại kết quả xét nghiệm chính xác [4], [6].

Chuyển đổi sang hệ thống máy xét nghiệm sử dụng phương pháp thay thế không dựa trên tương tác biotin-streptavidin là một giải pháp trực tiếp khác [4], [6], [8]. Trong thực tế, sự mâu thuẫn giữa kết quả T3 toàn phần (dùng hóa chất chứa biotin, bị tăng cao giả tạo) và T4 toàn phần (không dùng biotin, kết quả bình thường) trên cùng một mẫu máu có thể là dấu hiệu điểm mặt sự can thiệp của biotin [5].

Ngoài ra, các quy trình phòng xét nghiệm như so sánh đa phương pháp, thực hiện kỹ thuật pha loãng mẫu, sử dụng các hóa chất ức chế can thiệp hoặc kết tủa bằng polyethylene glycol (PEG) cũng nằm trong thuật toán phát hiện can thiệp được khuyến cáo áp dụng [7].

Hướng dẫn thực tế: Cần ngưng biotin bao lâu trước khi lấy máu?

Để đảm bảo kết quả xét nghiệm phản ánh đúng tình trạng sức khỏe thực tế, việc nắm rõ thời gian đào thải biotin là vô cùng cần thiết:

Thông thường, đối với các trường hợp có chức năng thận bình thường, nồng độ TSH và FT4 trong huyết thanh sẽ trở về trạng thái bình thường sau khi ngưng sử dụng biotin từ 24 đến 48 giờ [6]. Nếu nghi ngờ kết quả bị nhiễu do biotin, khuyến cáo chung là nên tạm ngừng bổ sung biotin từ 2 đến 3 ngày trước khi tiến hành lấy máu xét nghiệm lại [6].

Đối với các xét nghiệm đo kháng thể thụ thể TSH (như TRAb hay TBII), sự can thiệp có thể kéo dài hơn và cần tới 7 ngày sau khi ngừng biotin để các chỉ số này trở lại mức chính xác [6]. Nhìn chung, các xét nghiệm miễn dịch sử dụng biotin nên được thực hiện sau liều biotin cuối cùng từ 2 đến 7 ngày [8].

Riêng đối với bệnh nhân suy thận, khoảng thời gian chờ đợi cần phải kéo dài hơn rất nhiều [8]. Điển hình như trường hợp bệnh nhi suy thận nói trên, các xét nghiệm chức năng tuyến giáp phải mất tới 12 ngày sau khi ngừng biotin mới trở về mức bình thường [8]. Trong những trường hợp bệnh nhân suy thận không thể ngừng bổ sung biotin hoặc cần kết quả khẩn cấp, bác sĩ bắt buộc phải chỉ định phân tích máu bằng các phương pháp xét nghiệm thay thế không dùng nền tảng biotin [8].

Biotin là một vi chất quan trọng cho quá trình chuyển hóa, nhưng việc lạm dụng hoặc bổ sung không kiểm soát có thể gây ra những chẩn đoán sai lệch nghiêm trọng về bệnh lý tuyến giáp. Người dân cần luôn chủ động thông báo cho bác sĩ điều trị và kỹ thuật viên lấy máu về mọi loại thực phẩm chức năng, vitamin đang sử dụng trước khi thực hiện xét nghiệm. Khi kết quả xét nghiệm máu cho thấy bất thường nhưng cơ thể không hề có triệu chứng tương ứng, việc trao đổi kỹ lưỡng với bác sĩ chuyên khoa để rà soát nguyên nhân gây nhiễu luôn là bước đi cần thiết trước khi bắt đầu bất kỳ phác đồ điều trị nào.