Nhiều người dù đã kiểm soát khẩu phần ăn và tập luyện thể dục đều đặn nhưng tình trạng mỡ bụng và cân nặng dư thừa vẫn không hề thuyên giảm. Một trong những nguyên nhân tiềm ẩn đang thu hút sự chú ý của giới y khoa nằm ở hệ vi sinh vật sống trong đường tiêu hóa [1], [2].
Thực tế, hệ vi sinh vật đường ruột tham gia điều hòa quá trình tích tụ mỡ thông qua khả năng khai thác năng lượng từ thức ăn và tác động đến các phản ứng chuyển hóa của vật chủ [3], [4]. Trong đó, sự mất cân bằng giữa hai ngành vi khuẩn chính là Firmicutes và Bacteroidetes thường xuyên được ghi nhận ở những người thừa cân, béo bụng [5], [6].
Hệ vi sinh vật đường ruột và cơ chế tích lũy năng lượng
Hệ thống tiêu hóa của con người không chỉ đơn thuần là nơi xử lý thức ăn mà còn là ngôi nhà của khoảng 100 nghìn tỷ vi sinh vật mang theo hàng triệu gen trao đổi chất [5], [7]. Trong khi tế bào người chỉ có khoảng 10 nghìn tỷ, số lượng tế bào vi sinh vật bên trong và bên ngoài cơ thể gấp tới 10 lần và cung cấp lượng gen từ 2 đến 20 triệu gen vi khuẩn [5]. Hệ vi sinh này sở hữu các enzyme tiêu hóa chuyên biệt mà bộ gen người không thể mã hóa, giúp lên men và chuyển hóa nhiều hợp chất thức ăn không tiêu hóa được [5].
Về mặt cấu trúc phân loại, hệ vi sinh vật đường ruột ở người trưởng thành khỏe mạnh chủ yếu gồm các ngành vi khuẩn: Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia và Fusobacteria [1], [3]. Trong số này, hai ngành Firmicutes và Bacteroidetes chiếm ưu thế tuyệt đối, lên tới khoảng 90% tổng lượng vi khuẩn [1], [5]. Ngành Firmicutes bao gồm các vi khuẩn gram dương như Clostridium, Lactobacillus, Coprococcus, trong khi ngành Bacteroidetes chứa các chi như Bacteroides, Prevotella, Desulfuribacillus [6].
Cơ chế khiến hệ vi khuẩn điều hòa lượng mỡ cơ thể bắt đầu từ khả năng trích xuất năng lượng [3], [4]. Các vi sinh vật trong đường ruột có khả năng lên men các carbohydrate khó tiêu hóa [2], [5]. Quá trình lên men này tạo ra các chất chuyển hóa như acetate, làm tăng lượng năng lượng hấp thu từ thức ăn và sau đó lưu trữ lượng năng lượng này vào các mô mỡ [2], [3]. Sự mất cân bằng hệ vi khuẩn (dysbiosis) làm thay đổi hoàn toàn năng lực trích xuất và lưu trữ năng lượng này của vật chủ, từ đó thúc đẩy tích lũy mô mỡ [3], [4].
Tỷ lệ Firmicutes trên Bacteroidetes ở người béo bụng
Sự dịch chuyển tỷ lệ giữa hai ngành vi khuẩn chủ đạo Firmicutes và Bacteroidetes (thường gọi là tỷ lệ F/B) từ lâu đã được quan sát thấy ở người thừa cân [4], [6]. Rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng những người có thể trạng gầy thường sở hữu nhiều vi khuẩn thuộc ngành Bacteroidetes hơn, trong khi những người thừa cân béo phì lại có số lượng cụm vi khuẩn Firmicutes tăng cao [3], [4].
Khi tỷ lệ Firmicutes tăng lên và Bacteroidetes suy giảm tương đối, tỷ số Firmicutes/Bacteroidetes tăng vọt [4], [6]. Ở nhóm trẻ em và thanh thiếu niên thừa cân, mức độ dồi dào của Firmicutes có mối tương quan thuận rõ rệt với chỉ số khối cơ thể BMI [6]. Ngược lại, lượng vi khuẩn Bacteroidetes lại tương quan nghịch với chỉ số BMI [6].
Bên cạnh việc gia tăng hấp thu calo, sự áp đảo của các vi khuẩn thuộc ngành Firmicutes còn liên quan đến phản ứng viêm mức độ thấp và điều hòa biểu sinh [2], [6]. Cụ thể, tỷ lệ Firmicutes cao ở trẻ béo phì có liên quan tới sự methyl hóa DNA của các gen chịu trách nhiệm chuyển hóa lipid, đáp ứng viêm và béo phì [6]. Đồng thời, lượng Firmicutes dồi dào còn đi kèm với nồng độ yếu tố hoại tử khối u alpha (TNF-alpha) trong huyết thanh cao hơn, phản ánh tình trạng viêm mạn tính vốn có ở người béo phì [2], [6].
Các bằng chứng khoa học ghi nhận sự thay đổi vi khuẩn
Mối liên hệ giữa vi sinh vật đường ruột và sự tích tụ mỡ lần đầu tiên được chứng minh rõ nét qua các thí nghiệm trên chuột không mầm bệnh (germ-free mice) [4]. Khi các nhà khoa học cấy hệ vi sinh vật từ chuột nuôi bình thường sang chuột không có mầm bệnh, hàm lượng mỡ và mức độ kháng insulin của những con chuột được cấy đã tăng lên đáng kể dù lượng thức ăn tiêu thụ bị cắt giảm [4]. Kết quả giải trình tự gen 16S rRNA ở chuột béo phì cho thấy sự suy giảm tới 50% số lượng Bacteroidetes và sự gia tăng tương ứng của Firmicutes [4]. Khả năng thu hoạch năng lượng từ chế độ ăn của hệ vi sinh ở chuột béo phì mạnh hơn hẳn chuột bình thường [4].
Một nghiên cứu thực hiện năm 2011 trên đối tượng trẻ em và người lớn Ai Cập đã so sánh tỷ lệ vi khuẩn giữa nhóm béo phì và nhóm có cân nặng bình thường bằng kỹ thuật PCR [2]. Kết quả ghi nhận tỷ lệ của cả hai ngành Firmicutes và Bacteroidetes đều tăng có ý nghĩa thống kê ở nhóm béo phì so với nhóm bình thường (lần lượt với p < 0,001 và p = 0,003) [2]. Đáng chú ý, các vi khuẩn sinh hydro thuộc họ Prevotellaceae (ngành Bacteroidetes) cùng với một số vi khuẩn Firmicutes xuất hiện nổi bật hơn ở người béo phì, thúc đẩy quá trình lên men và tăng sản sinh acetate, dẫn tới hấp thu năng lượng cao hơn [2].
Một tổng quan hệ thống công bố năm 2020 đã sàng lọc từ 12.496 công trình khoa học và chọn ra 32 nghiên cứu đủ điều kiện trên người lớn [8]. Đánh giá chất lượng bằng thang đo Newcastle-Ottawa cho thấy người trưởng thành béo phì có tỷ lệ Firmicutes/Bacteroidetes cao hơn hẳn so với người bình thường [8]. Nhóm béo phì ghi nhận sự gia tăng của Firmicutes, Fusobacteria, Proteobacteria, Mollicutes, Lactobacillus reuteri, đồng thời giảm sút các vi khuẩn như Bacteroidetes, Verrucomicrobia (Akkermansia muciniphila), Faecalibacterium prausnitzii, Methanobrevibacter smithii, Lactobacillus plantarum và Lactobacillus paracasei [8].
Nghiên cứu tại Ukraine cũng ghi nhận kết quả tương đồng khi tỷ lệ Firmicutes/Bacteroidetes tăng tịnh tiến theo sự gia tăng của chỉ số BMI [4]. Tương tự, một nghiên cứu trên mô hình chuột Zucker béo phì và gầy ghi nhận số lượng vi khuẩn thuộc các nhóm Lactobacillus/Enterococcus, C. leptum, Roseburia, và Ruminococcus trong mỗi gam phân ở chuột béo phì cao hơn hẳn so với chuột gầy [3].
Những nghiên cứu cho kết quả trái ngược và giới hạn bằng chứng
Mặc dù giả thuyết tỷ lệ Firmicutes/Bacteroidetes tăng cao ở người béo phì nhận được sự ủng hộ rộng rãi, bức tranh khoa học thực tế phức tạp hơn nhiều và vẫn còn nhiều kết quả trái chiều [1], [4].
Một nghiên cứu công bố năm 2021 phân tích hệ vi sinh ở trẻ em Trung Quốc bằng giải trình tự gen 16S rRNA ghi nhận rằng hai ngành Firmicutes và Bacteroidetes chiếm 90% tổng số vi khuẩn [1]. Tuy nhiên, nghiên cứu này không quan sát thấy sự khác biệt đáng kể nào về độ phong phú của Firmicutes cũng như tỷ lệ giữa Firmicutes và Bacteroidetes giữa 3 nhóm: trẻ bình thường, thừa cân và béo phì [1]. Dù tỷ lệ phần trăm của Bacteroidetes ở nhóm béo phì có thấp hơn so với nhóm bình thường và thừa cân, nhưng sự thay đổi của tỷ lệ tổng thể không đạt ý nghĩa thống kê [1]. Thậm chí, một nghiên cứu khác của Maya-lucas được dẫn lại cho thấy một số thành viên của cả hai ngành Firmicutes và Bacteroidetes ở trẻ có cân nặng bình thường lại dồi dào hơn ít nhất gấp 2 lần so với trẻ béo phì [1].
Tại Mỹ, một nghiên cứu quy mô lớn phân tích cơ sở dữ liệu đường ruột công khai trên 1.655 người lớn khỏe mạnh và 898 người lớn béo phì đã ghi nhận một phát hiện bất ngờ: tỷ lệ Firmicutes/Bacteroidetes ở những người béo phì thực tế lại tương đối thấp so với người bình thường [4]. Một số tác giả khác như Zhang cũng ghi nhận sự khác biệt về độ phong phú của Bacteroidetes giữa người béo và người bình thường là không có ý nghĩa thống kê [4].
Những mâu thuẫn này bắt nguồn từ việc thành phần hệ vi sinh vật đường ruột chịu ảnh hưởng rất lớn từ các yếu tố di truyền của vật chủ, môi trường sống, chế độ ăn uống, nơi sinh, hệ vi sinh của người mẹ và sự phát triển sinh lý theo độ tuổi [2], [6]. Do đó, việc khái quát hóa sự biến đổi của tỷ lệ F/B từ quần thể dân cư này sang quần thể khác tiềm ẩn nhiều sai lệch [2]. Hiện nay, giới khoa học vẫn đang tranh luận về việc liệu có nên sử dụng tỷ lệ Firmicutes/Bacteroidetes như một chỉ số lâm sàng đơn lẻ hay đích nhắm điều trị béo phì hay không [6]. Nhiều ý kiến cho rằng cần phân tích chi tiết hơn ở cấp độ chi, loài hoặc định lượng các chất chuyển hóa đặc hiệu thay vì chỉ nhìn vào tỷ lệ ở cấp độ ngành [6].
Những hiểu lầm thường gặp về vi khuẩn đường ruột và mỡ bụng
Nhiều người lầm tưởng rằng toàn bộ vi khuẩn thuộc ngành Firmicutes đều là "vi khuẩn xấu" gây tích mỡ bụng, còn Bacteroidetes hoàn toàn là "vi khuẩn tốt" giúp giảm cân. Cách phân loại rạch ròi này không hoàn toàn chính xác trong sinh học đường ruột [3], [8]. Cả hai ngành vi khuẩn này đều có hàng nghìn loài khác nhau với các chức năng chuyển hóa vô cùng đa dạng [5], [7]. Chẳng hạn, trong ngành Firmicutes vẫn có những loài sinh học có lợi, trong khi một số loài thuộc Bacteroidetes như họ Prevotellaceae lại liên quan đến việc tăng hấp thu năng lượng từ carbohydrate ở người béo phì [2], [8].
Một hiểu lầm phổ biến khác là chỉ cần uống bổ sung men vi sinh (probiotic) chứa vài chủng vi khuẩn là có thể "đánh bay" mỡ bụng mà không cần điều chỉnh ăn uống [4], [7]. Hệ vi sinh vật đường ruột chứa từ 2 đến 20 triệu gen vi khuẩn và chịu tác động liên tục từ thực phẩm nạp vào hằng ngày [5]. Việc bổ sung vi sinh vật đơn thuần không thể đảo ngược tình trạng dư thừa calo nếu chế độ dinh dưỡng vẫn chứa nhiều chất béo bão hòa hoặc đường tinh luyện.
Hơn nữa, hệ vi sinh vật không phải là yếu tố duy nhất quyết định cân nặng [2]. Tích lũy mỡ bụng là kết quả tổng hòa của các yếu tố di truyền, hoạt động thể chất, môi trường sống và tình trạng nội tiết [2]. Không thể coi sự mất cân bằng vi khuẩn đường ruột là nguyên nhân đơn độc gây ra béo bụng [2], [4].
Ai nên thận trọng khi can thiệp vào hệ vi sinh đường ruột?
Những người mắc các bệnh lý rối loạn chuyển hóa phức tạp như đái tháo đường tuýp 2 hoặc hội chứng chuyển hóa cần đặc biệt cẩn trọng [2]. Việc tự ý sử dụng các chế phẩm sinh học liều cao mà không có chỉ định có thể gây xáo trộn thêm tình trạng viêm mạn tính vốn có [2], [6].
Trẻ em và thanh thiếu niên thừa cân béo phì là đối tượng cần lưu tâm [6]. Hệ vi sinh vật ở lứa tuổi này đang trong giai đoạn phát triển sinh lý và có sự biến thiên cá nhân rất lớn giữa các độ tuổi [6]. Can thiệp tùy tiện vào hệ vi sinh của trẻ có thể ảnh hưởng tiêu cực tới quá trình hoàn thiện miễn dịch và chuyển hóa tự nhiên [5], [6].
Bệnh nhân mắc bệnh sỏi mật đi kèm béo phì cũng cần có sự theo dõi sát sao của nhân viên y tế [5]. Các rối loạn về hệ vi sinh vật và tỷ lệ Firmicutes/Bacteroidetes có liên quan mật thiết đến yếu tố nguy cơ của bệnh lý sỏi mật, đòi hỏi các đánh giá chuyên khoa cẩn trọng [5]. Người có bệnh nền đường tiêu hóa hoặc đang sử dụng thuốc điều trị cần tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi thay đổi chế độ dinh dưỡng nhằm tác động đến vi khuẩn đường ruột.
Áp dụng thực tế để nuôi dưỡng hệ vi sinh cân bằng
Dù các nghiên cứu còn nhiều tranh luận về tỷ lệ F/B, các nhà khoa học đều đồng thuận rằng độ phong phú và tính đa dạng cao của các loài vi khuẩn trong ruột là chỉ dấu quan trọng cho một sức khỏe tối ưu [5]. Để nuôi dưỡng hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh nhằm hỗ trợ kiểm soát mỡ thừa, việc điều chỉnh lối sống đóng vai trò cốt lõi [7].
Chế độ ăn nên ưu tiên đa dạng các nguồn chất xơ tự nhiên từ rau củ quả, các loại đậu và ngũ cốc nguyên hạt [5]. Chất xơ là nguồn cơ chất quan trọng giúp duy trì sự cân bằng của các vi khuẩn có lợi và ngăn ngừa tình trạng mất cân bằng vi sinh [3], [5]. Bổ sung các loại thực phẩm lên men tự nhiên có thể hỗ trợ cung cấp thêm các chủng vi sinh phong phú cho hệ tiêu hóa [8], [7].
Ngoài dinh dưỡng, duy trì việc vận động thể chất thường xuyên và ngủ đủ giấc cũng là những biện pháp tự nhiên đã được xác lập giúp ổn định chuyển hóa cơ thể. Cần kết hợp hài hòa giữa việc kiểm soát năng lượng nạp vào và chăm sóc sức khỏe đường ruột một cách kiên trì, bền vững.
Sự tương tác giữa hệ vi sinh vật đường ruột và sự tích tụ mỡ bụng là một lĩnh vực y khoa đầy triển vọng nhưng cũng rất đa chiều [1], [4]. Thay vì tìm kiếm những giải pháp thần tốc hay phụ thuộc vào các sản phẩm bổ sung chưa được kiểm chứng, việc duy trì một lối sống lành mạnh, ăn uống đa dạng chất xơ và tham vấn nhân viên y tế chuyên khoa khi cần thiết luôn là nền tảng vững chắc nhất để bảo vệ sức khỏe và vóc dáng [5], [7].
