Nhiều người duy trì thói quen ăn ít rau củ, chuộng thức ăn nhanh giàu đạm và chất béo nhưng nghèo xơ. Thói quen này làm dấy lên lo ngại về sức khỏe đường ruột, đặc biệt là nguy cơ viêm đại tràng. Liệu việc cắt giảm prebiotic và chất xơ trong thời gian dài có khiến hệ vi sinh vật đường ruột quay sang gây hại cho chính cơ thể?
Thiếu hụt prebiotic và chất xơ kéo dài khiến hệ vi khuẩn đường ruột bị bỏ đói, buộc chúng phải dùng lớp chất nhầy mucin của đại tràng làm thức ăn thay thế [1]. Quá trình này làm mỏng lớp màng nhầy bảo vệ, tăng tính thấm biểu mô và khiến cơ thể dễ bị tấn công bởi mầm bệnh nguy hiểm [1, 2, 3].
Cơ chế bảo vệ của màng nhầy và vai trò của prebiotic
Prebiotic là các thành phần lên men chọn lọc, thường bao gồm carbohydrate không tiêu hóa được, oligosaccharide hoặc polysaccharide ngắn như inulin, oligofructose, galactofructose, galacto-oligosaccharides (GOS) và xylo-oligosaccharides (XOS) [2]. Chúng có đặc tính kháng axit dạ dày, không bị hấp thu ở ruột non mà đi xuống đại tràng để làm thức ăn cho các vi khuẩn có lợi [2]. Tại đây, prebiotic kích thích các loài như Bifidobacteria và Lactobacilli phát triển, thúc đẩy sản xuất axit béo chuỗi ngắn (SCFA) và làm giảm độ pH đường ruột [2].
Đại tràng được lót bởi lớp chất nhầy chứa glycoprotein mang tên mucin, do tế bào hình đài (goblet cells) tiết ra, trong đó Mucin 2 (MUC2) là thành phần cấu trúc cốt lõi [1]. Lớp gel này hoạt động như bức tường thành đầu tiên ngăn cách vi khuẩn với lớp tế bào biểu mô mỏng manh [1]. Khi khẩu phần ăn đầy đủ chất xơ, các loài vi khuẩn đường ruột tiêu hóa chất xơ và sống cộng sinh hòa bình với vật chủ [1, 7]. Tuy nhiên, nếu nguồn thức ăn bên ngoài bị cắt đứt, một số vi khuẩn sở hữu hệ enzyme carbohydrate hoạt tính sẽ chuyển sang tiêu thụ glycan từ chính lớp nhầy mucin của vật chủ để sinh tồn [3].
Bằng chứng vi khuẩn ăn mòn lớp mucin khi thiếu xơ
Nghiên cứu công bố năm 2017 đã kiểm tra tác động của việc thiếu hụt chất xơ đối với chức năng bảo vệ của màng nhầy đại tràng trên mô hình động vật [4]. Các nhà khoa học phát hiện hệ vi sinh vật thiếu chất xơ sẽ làm thoái hóa lớp rào cản chất nhầy và làm tăng đáng kể nguy cơ nhiễm mầm bệnh Citrobacter rodentium [4]. Đáng chú ý, một chế độ ăn chỉ bổ sung xơ hòa tan tinh chế (như inulin, arabinoxylan, beta-glucan) ở hàm lượng khoảng 10% vẫn không thể giảm thiểu sự xói mòn chất nhầy so với chế độ giàu xơ thực vật tự nhiên có vách tế bào nguyên vẹn ở mức 15% [4].
Một báo cáo tổng quan năm 2021 tiếp tục củng cố cơ chế này [5]. Ở chuột gnotobiotic chỉ cư trú duy nhất vi khuẩn Bacteroides thetaiotaomicron, việc ăn chế độ thiếu hụt polysaccharide phức tạp đã dẫn đến lớp chất nhầy đại tràng bị mỏng đi, vi khuẩn tiến sát hơn vào tế bào biểu mô và tăng biểu hiện của dấu ấn gây viêm REG3beta [5]. Nghiên cứu cũng chỉ ra sự bỏ đói chất xơ làm tăng tỷ lệ phong phú của các chủng vi khuẩn phân giải chất nhầy chuyên biệt như Akkermansia muciniphila và Bacteroides caccae, dẫn đến tổn thương rào cản niêm mạc [5].
Hiện tượng xói mòn này cũng được xác nhận trong một nghiên cứu kéo dài 40 ngày [1]. Việc thiếu chất xơ mạn tính hoặc ngắt quãng trong 40 ngày khiến vi sinh vật đường ruột chuyển sang sử dụng glycoprotein nhầy làm dinh dưỡng, gây xói mòn lớp màng bảo vệ [1]. Tình trạng này ở chuột bình thường tạo ra kiểu hình tổn hại nghiêm trọng tương tự như ở chuột bị đột biến thiếu hụt gen mucin MUC2, khiến chúng dễ bị viêm đại tràng tử vong khi phơi nhiễm vi khuẩn gây bệnh [1].
Tranh luận khoa học: Vi khuẩn ăn mòn hay cơ thể giảm tiết nhầy?
Dù nhiều bằng chứng nhấn mạnh vi khuẩn tiêu hóa lớp nhầy [2, 3, 7], một nghiên cứu công bố năm 2022 đã đưa ra góc nhìn bổ sung đáng chú ý bằng phương pháp định lượng tuyệt đối [6]. Nghiên cứu tiến hành cho chuột nhịn chất xơ trong 7 ngày và quan sát sự thay đổi giải phẫu, sinh lý đường ruột [6]. Kết quả cho thấy chiều dài ruột bị thu ngắn, cấu trúc hốc biểu mô đại tràng bị phá vỡ, lớp chất nhầy suy giảm và biểu hiện gen muc2 giảm mạnh [6].
Đặc biệt, định lượng vi sinh vật cho thấy tổng tải lượng và độ đa dạng vi khuẩn giảm trên toàn bộ đường tiêu hóa, bao gồm cả các nhóm phân giải xơ và sinh butyrate [6]. Số lượng tuyệt đối của các vi khuẩn ăn mòn chất nhầy không thực sự gia tăng; sự gia tăng chỉ là ảo giác thống kê khi phân tích tỷ lệ tương đối do các loài khác chết đi [6]. Do đó, nghiên cứu này kết luận sự xói mòn màng nhầy khi thiếu xơ ngắn hạn chủ yếu bắt nguồn từ việc suy giảm sản xuất chất nhầy của chính cơ thể, chứ không đơn thuần do sự phát triển quá mức của vi khuẩn ăn nhầy [6].
Cơ chế điều hòa chất nhầy còn phụ thuộc vào mối quan hệ phức tạp giữa các loài vi khuẩn [1]. Điển hình, vi khuẩn Bacteroides thetaiotaomicron sản sinh axetat giúp kích hoạt KLF4 để thúc đẩy tế bào goblet biệt hóa và tăng biểu hiện gen tạo mucin [1]. Ngược lại, vi khuẩn Faecalibacterium prausnitzii tiêu thụ axetat này để tạo ra butyrate, giữ vai trò kìm hãm để lớp nhầy không bị sản xuất quá mức, duy trì cấu trúc biểu mô khỏe mạnh [1].
Hệ quả suy giảm hàng rào ruột từ chế độ ăn kiểu phương Tây
Chế độ ăn kiểu phương Tây đặc trưng bởi nghèo chất xơ và giàu chất béo gây tổn hại sâu sắc đến cấu trúc bảo vệ đại tràng [1, 5]. Nghiên cứu năm 2019 cho thấy việc chuyển sang chế độ ăn nghèo xơ kiểu phương Tây nhanh chóng làm giảm độ đa dạng vi sinh vật, giảm mạnh các vi khuẩn thuộc ngành Bacteroidetes và Actinobacteria [3]. Sự mất cân bằng này làm giảm tốc độ phát triển của lớp nhầy và tăng độ thấm của màng bảo vệ, cho phép các vi khuẩn xâm nhập vào sâu hơn [1, 5].
Nghiên cứu trên cũng chỉ rõ hai khía cạnh bảo vệ riêng biệt: việc bổ sung chủng Bifidobacterium longum giúp phục hồi tốc độ tăng trưởng của lớp nhầy nhưng không ngăn được việc tăng tính thấm, trong khi việc bổ sung prebiotic inulin lại ngăn chặn hiệu quả sự gia tăng tính thấm của màng nhầy [3]. Khi hàng rào niêm mạc suy yếu, hiện tượng vi khuẩn xâm nhập diễn ra, kích hoạt phản ứng viêm và gia tăng nguy cơ mắc các bệnh lý chuyển hóa cũng như bệnh mạn tính [1, 5]. Đáng chú ý, thí nghiệm cấy ghép phân trên chuột nhận chế độ ăn ít xơ được dùng kháng sinh cho thấy việc nhận vi sinh vật từ chuột ăn nhiều xơ giúp khôi phục tốc độ mọc của màng nhầy và giảm khả năng xâm nhập của vi khuẩn [5].
Mặt khác, quá trình vi khuẩn chuyển hóa mucin không hoàn toàn mang tính tiêu cực [5]. Ở bệnh nhân viêm loét đại tràng (UC), các nhà nghiên cứu phát hiện hoạt tính enzyme mucinase và nồng độ n-butyrate trong phân bị suy giảm [5]. Khi cho chuột ăn chế độ giàu mucin trong 3 tuần, độ đa dạng alpha tăng lên, mức độ phong phú của Akkermansia và Allobaculum tăng, hỗ trợ sản sinh butyrate và góp phần giảm viêm [5].
Ai nên thận trọng với chế độ ăn nghèo prebiotic?
Những người đang theo đuổi các chế độ ăn kiêng loại bỏ hoàn toàn carbohydrate hoặc cực đoan cắt giảm tinh bột, rau xanh cần hết sức lưu ý. Việc duy trì chế độ ăn thiếu hụt chất xơ trong thời gian dài có thể đặt lớp màng nhầy bảo vệ đại tràng vào trạng thái mỏng dần và suy yếu [2, 7].
Những đối tượng có tiền sử viêm ruột, viêm đại tràng hoặc hệ miễn dịch niêm mạc kém cần tham khảo ý kiến chuyên gia y tế trước khi cắt giảm chất xơ. Việc thiếu hụt cơ chất lên men đường ruột có thể tạo điều kiện cho mầm bệnh cơ hội như Citrobacter dễ dàng bám dính và kích hoạt phản ứng viêm cấp tính [2, 7].
Gợi ý chế độ ăn giúp nuôi dưỡng màng nhầy đại tràng
Để bảo vệ và duy trì lớp màng nhầy nguyên vẹn, khẩu phần ăn hàng ngày cần ưu tiên các loại chất xơ tự nhiên đa dạng từ các loại thực vật nguyên bản thay vì chỉ phụ thuộc vào xơ hòa tan tinh chế [4].
Chế độ ăn nên kết hợp các nguồn thực phẩm giàu prebiotic tự nhiên nhằm kích thích vi khuẩn có lợi như Bifidobacteria và Lactobacillus [2]. Việc bổ sung các chất xơ hòa tan như inulin hoặc arabinogalactan có thể hỗ trợ đường ruột sản xuất các axit béo chuỗi ngắn, axit axetic, axit lactic, làm giảm pH lòng ruột và ức chế sự sinh sôi của các vi khuẩn có hại như Citrobacter hay họ Enterobacteriaceae [1, 8]. Cùng với đó, nên duy trì chế độ dinh dưỡng Địa Trung Hải đa dạng gồm hạt, trái cây, các loại đậu và rau củ để duy trì cấu trúc đại tràng khỏe mạnh [6].
Nuôi dưỡng đường ruột là một quá trình liên tục và cần sự cân bằng lâu dài. Lớp chất nhầy đại tràng là tấm khiên sinh học sống động, được nuôi dưỡng tốt nhất khi chúng ta cung cấp đủ prebiotic và chất xơ phức tạp mỗi ngày. Người có bệnh lý nền đường tiêu hóa cần tham khảo bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia dinh dưỡng trước khi thay đổi lớn trong chế độ ăn uống.
