Không ít người trưởng thành thường xuyên than phiền về tình trạng đãng trí, làm trước quên sau hoặc dễ rơi vào trạng thái ủ rũ, u uất mà chỉ nghĩ do áp lực công việc. Trên thực tế, những xáo trộn thầm lặng này có thể bắt nguồn từ sự thiếu hụt các vi chất dinh dưỡng thiết yếu trong chế độ ăn hàng ngày, đặc biệt là kẽm. Kẽm đóng vai trò trực tiếp trong việc điều phối các tín hiệu dẫn truyền thần kinh và duy trì tính mềm dẻo của các khớp thần kinh tại những khu vực cốt lõi của não bộ.
Nhiều bằng chứng khoa học cho thấy tình trạng thiếu hụt kẽm có mối liên hệ mật thiết với các rối loạn cảm xúc và sự suy giảm khả năng ghi nhớ. Việc thiếu hụt vi chất này làm gián đoạn khả năng truyền đạt thông tin giữa các tế bào thần kinh tại vùng hải mã và vỏ não, từ đó làm gia tăng nguy cơ suy giảm nhận thức và các triệu chứng tương tự trầm cảm.
Kẽm điều hòa tín hiệu thần kinh tại vùng hải mã và vỏ não ra sao?
Trong não bộ, phần lớn lượng kẽm (khoảng 90%) tồn tại ở dạng liên kết chặt chẽ với các protein để đóng vai trò làm yếu tố cấu trúc hoặc xúc tác sinh học [1]. Tuy nhiên, tại các vùng quan trọng như vỏ não và hệ viền (limbic), kẽm còn tồn tại dưới dạng ion tự do (Zn2+) nằm bên trong các túi tiếp hợp thần kinh [1]. Lượng ion kẽm tự do này hoạt động như một chất truyền tin thứ hai vô cùng quan trọng đối với các chức năng cấp cao của hệ thần kinh trung ương [2].
Khi các tế bào thần kinh hoạt động, ion kẽm được giải phóng từ các đầu tận cùng của sợi thần kinh glutamate (glutamatergic) [3]. Sau khi phóng thích, nồng độ ion kẽm sẽ gia tăng ở cả khoang ngoại bào lẫn bên trong tế bào chất của nơ-ron [3]. Dòng ion kẽm đi vào nội bào chủ yếu thông qua các kênh thấm canxi, tạo thành một xung tín hiệu kẽm nội bào đặc hiệu [3]. Quá trình này có sự liên kết chặt chẽ với sự giải phóng glutamate trước synap nhằm điều khiển các đáp ứng sinh học tiếp theo [2].
Tín hiệu kẽm tại vùng hải mã tham gia trực tiếp vào tính mềm dẻo của synap thần kinh [3]. Tính mềm dẻo này là khả năng biến đổi linh hoạt về số lượng, cấu trúc và cường độ kết nối giữa các tế bào thần kinh, vốn là biểu hiện nền tảng của các hoạt động học tập và ghi nhớ [4]. Hiện tượng tăng cường tính tiếp hợp lâu dài (LTP) đại diện cho sự gia tăng cường độ tín hiệu tiếp hợp giữa hai tế bào thần kinh và được xem là cơ chế phân tử chủ chốt hình thành nên trí nhớ [4]. Sự vận động nhịp nhàng của ion kẽm nội bào chính là chìa khóa để duy trì hiện tượng LTP này diễn ra trơn tru [2].
Dấu hiệu thiếu hụt kẽm: Suy giảm trí nhớ và tâm trạng u uất
Khi cơ thể rơi vào tình trạng thiếu kẽm mạn tính, các chức năng nhận thức sẽ bắt đầu bị suy giảm [2]. Các nghiên cứu chỉ ra rằng ở giai đoạn thiếu kẽm, các triệu chứng tâm thần kinh thực tế xuất hiện còn sớm hơn cả thời điểm nồng độ tín hiệu ion kẽm trong vùng hải mã bị sụt giảm [3]. Tình trạng thiếu kẽm cận lâm sàng lại là vấn đề khá phổ biến ở người cao tuổi, nhóm đối tượng vốn đã có nguy cơ cao dễ mắc chứng trầm cảm [3].
Cơ chế kết nối giữa thiếu kẽm và tâm trạng tiêu cực liên quan mật thiết đến hệ thống nội tiết. Tình trạng thiếu kẽm làm khởi phát sự tiết hormone glucocorticoid bất thường trong cơ thể [3]. Sự gia tăng nồng độ glucocorticoid trong huyết tương này được xác định là có liên quan trực tiếp đến sự suy giảm nhận thức do thiếu kẽm gây ra, thay vì chỉ đơn thuần do suy giảm tín hiệu ion kẽm tại khớp thần kinh [2]. Ở động vật thí nghiệm, sự mất cân bằng này làm gia tăng rõ rệt các hành vi tương tự như trầm cảm [3].
Về mặt sinh học thần kinh, bệnh trầm cảm được đặc trưng bởi sự suy giảm tính mềm dẻo thần kinh, bao gồm tình trạng teo nơ-ron và mất synap tại vùng hải mã cũng như vỏ não trước trán [5]. Cả tình trạng thiếu kẽm và sự cô lập xã hội đều có khả năng làm suy giảm tính dẻo của nơ-ron và liên quan trực tiếp đến chứng trầm cảm nặng [6]. Khi khả năng liên kết giữa các nơ-ron suy yếu ở mức độ vừa phải, trạng thái trầm cảm sẽ xuất hiện [6].
Nghiên cứu thực nghiệm nói gì về vai trò của kẽm?
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành nhiều thử nghiệm để làm rõ tác động của kẽm đối với nhận thức và chức năng tiếp hợp thần kinh. Một tổng quan nghiên cứu công bố năm 2011 đã tổng hợp dữ liệu cho thấy tín hiệu ion kẽm vùng hải mã phục vụ cho việc duy trì một bộ não khỏe mạnh [3]. Tín hiệu glucocorticoid phản ứng với sự cân bằng nội môi của kẽm trong cơ thể sống liên kết chặt chẽ với cơ chế sinh bệnh học của trầm cảm [3]. Nghiên cứu này ghi nhận rằng các rối loạn hành vi tâm thần xuất hiện ngay từ giai đoạn đầu của sự thiếu hụt kẽm [3].
Năm 2013, một nghiên cứu khác trên mô hình động vật chuột cống đã phát hiện hiện tượng thú vị liên quan đến sự suy giảm dẻo dai thần kinh do thiếu kẽm [6]. Khi thiếu kẽm đi kèm với sự cô lập xã hội, các biểu hiện hành vi chuyển biến thành tính hung hăng thay vì trầm cảm đơn thuần [6]. Tác giả nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng sự tổn thương vừa phải tính dẻo nơ-ron dẫn đến trạng thái trầm cảm, nhưng nếu sự tổn thương tiếp tục tăng lên dưới tải trọng thần kinh lớn hơn thì có thể chuyển thành trạng thái hưng cảm [6].
Năm 2022, một nghiên cứu đánh giá vai trò của kẽm trên mô hình chuột cống bị gây bệnh tương tự Alzheimer rải rác (sAD) bằng cách tiêm streptozotocin vào não thất (icv-STZ) [7]. Đánh giá khả năng ghi nhớ không gian bằng thử nghiệm mê cung nước Morris cho thấy những con chuột bị tiêm hóa chất này xuất hiện khiếm khuyết trí nhớ nghiêm trọng [7]. Phân tích mô học vùng hải mã cho thấy chuột bệnh bị giảm đáng kể protein PSD95 và p-GSK3beta, đồng thời giảm mức mRNA của các thụ thể BDNF, PSD95, SIRT1, GLUT4, thụ thể insulin và ZnT3 [7]. Khi được bổ sung kẽm, các khiếm khuyết trí nhớ trên chuột đã được phục hồi hoàn toàn, đồng thời đưa các chỉ số protein và mRNA quan trọng này trở lại mức bình thường [7].
Cảnh báo từ khoa học: Thừa kẽm cũng nguy hại cho trí nhớ
Mặc dù thiếu kẽm gây hại cho não bộ, việc tự ý bổ sung quá nhiều khoáng chất này cũng đem lại hậu quả tiêu cực không kém. Một nghiên cứu công bố năm 2016 trên chuột cống trưởng thành cho thấy việc bổ sung kẽm qua nước uống kéo dài trong 4 tuần làm tăng gấp đôi lượng kẽm hấp thụ hàng ngày đã gây tác dụng phụ rõ rệt [8]. Việc thừa kẽm này làm suy giảm nghiêm trọng quá trình củng cố trí nhớ phụ thuộc vùng hải mã, được kiểm tra thông qua các bài thử nghiệm điều kiện hóa sợ hãi theo ngữ cảnh và tránh né thụ động [8].
Nguyên nhân phân tử của chứng hay quên do bổ sung thừa kẽm được xác định là do sự rối loạn chức năng của enzym GSK-3beta tại vùng hải mã [8]. Đây là loại enzym giữ vai trò trọng yếu trong việc điều hòa các tiến trình hình thành và củng cố ký ức [8]. Mặt khác, việc thừa kẽm còn làm giảm khả năng nhớ lại các sự kiện căng thẳng xảy ra 4 tuần trước đó [8].
Một nghiên cứu thực hiện năm 2017 trên các lát cắt hải mã cấp tính vùng CA1 từ chuột cống đực Wistar già (82 đến 84 tuần tuổi) cũng ghi nhận tình trạng gia tăng nồng độ kẽm bất thường [1]. Lượng kẽm tích tụ dư thừa này đi kèm với sự suy giảm hiện tượng LTP muộn và suy giảm quá trình đánh dấu/thu giữ synap (STC) [1]. Đáng chú ý, khi các nhà khoa học sử dụng chất thải sắt/kẽm (chelator) thấm qua màng tế bào để loại bỏ lượng kẽm dư thừa, các khiếm khuyết về tính dẻo khớp thần kinh đã được phục hồi [1]. Tương tự, hoạt động quá mức của các nơ-ron glutamate cũng dẫn đến dòng ion kẽm ngoại bào tràn vào trong nơ-ron quá nhiều, gây suy giảm nhận thức [2].
Lợi ích và giới hạn từ các bằng chứng hiện có
Các bằng chứng khoa học cho thấy kẽm là một vi chất dinh dưỡng vi lượng thiết yếu đóng vai trò kép: vừa là chất xúc tác cấu trúc vừa là yếu tố phát tín hiệu điều hòa các mạch thần kinh [2]. Sự mất cân bằng nội môi của kẽm, dù là thiếu hụt hay dư thừa, đều tác động trực tiếp lên vùng hải mã và vỏ não trước trán, hai trung khu chịu trách nhiệm quản lý cảm xúc và trí nhớ dài hạn [3], [5]. Việc duy trì đủ nồng độ kẽm là nền tảng giúp ngăn ngừa nguy cơ suy giảm tính mềm dẻo của nơ-ron [6].
Tuy nhiên, phần lớn các dữ liệu thực nghiệm chuyên sâu về nồng độ kẽm nội bào, tín hiệu ion và quá trình phục hồi khớp thần kinh hiện nay mới chỉ được thực hiện trên động vật thí nghiệm như chuột cống hoặc trên các lát cắt mô não [1], [8], [7]. Cơ chế sinh học ở người phức tạp hơn nhiều và chịu sự chi phối của hàng loạt mạng lưới protein liên kết kẽm đa chức năng [2]. Do đó, các kết quả thí nghiệm không thể dùng để khẳng định kẽm là "thuốc thần" có thể chữa khỏi bệnh trầm cảm hay đảo ngược hoàn toàn chứng mất trí nhớ ở người.
Những hiểu lầm thường gặp về kẽm và hệ thần kinh
Hiểu lầm phổ biến nhất là quan niệm "càng uống nhiều kẽm thì trí não càng thông minh và nhớ lâu". Như nghiên cứu năm 2016 đã chứng minh, việc tăng gấp đôi lượng kẽm nạp vào liên tục trong một tháng có thể gây rối loạn enzym GSK-3beta và làm hỏng khả năng củng cố ký ức [8]. Kẽm chỉ phát huy tác dụng tích cực khi nằm trong một giới hạn sinh lý cân bằng nghiêm ngặt [2].
Một hiểu lầm khác là cho rằng chứng trầm cảm hay hay quên chỉ đơn thuần do thiếu kẽm và chỉ cần uống viên bổ sung là giải quyết được vấn đề. Thực tế, trầm cảm là một rối loạn đa chiều liên quan đến sự suy giảm kết nối trong mạng lưới vỏ não trước trán - hệ viền và sự thất bại của tính dẻo thần kinh tổng thể [5]. Kẽm chỉ là một trong những yếu tố tham gia điều hòa hormone glucocorticoid và hỗ trợ khớp thần kinh [3].
Nhiều người cũng tin rằng xét nghiệm máu bình thường thì chắc chắn não bộ không thiếu kẽm. Tuy nhiên, các triệu chứng tâm thần kinh có thể xuất hiện từ rất sớm, ngay cả trước khi quan sát thấy sự suy giảm tín hiệu ion kẽm rõ rệt tại vùng hải mã [3]. Tình trạng thiếu kẽm cận lâm sàng khó phát hiện nhưng vẫn có thể gây rối loạn trục điều hòa nội tiết và ảnh hưởng tới chức năng thần kinh [3].
Ai nên thận trọng khi quan tâm đến vi chất kẽm?
Người cao tuổi là nhóm đối tượng dễ gặp tình trạng thiếu kẽm cận lâm sàng nhất và cũng là nhóm nhạy cảm với bệnh trầm cảm [3]. Mặc dù vậy, quá trình lão hóa tự nhiên cũng có thể đi kèm với sự tích tụ ion kẽm bất thường tại các lát cắt hải mã gây ức chế khả năng tạo trí nhớ mới [1]. Do đó, người già tuyệt đối không nên tự ý dùng các loại viên uống kẽm liều cao kéo dài mà không có chỉ định chuyên môn.
Phụ nữ mang thai và cho con bú cần đặc biệt lưu ý duy trì đủ kẽm, bởi tình trạng thiếu kẽm trong thai kỳ và sau sinh không chỉ gây suy giảm nhận thức ở mẹ mà còn làm suy giảm chú ý, hành vi tâm thần kinh và phát triển vận động của trẻ nhỏ [8]. Việc bổ sung cần thông qua hướng dẫn của bác sĩ sản khoa để đảm bảo an toàn tuyệt đối.
Những người đang điều trị các rối loạn tâm thần, trầm cảm hoặc bệnh thoái hóa thần kinh cần tham khảo ý kiến bác sĩ điều trị trước khi sử dụng bất kỳ sản phẩm bổ sung kẽm nào. Các vi chất này có thể tương tác với các thụ thể thần kinh, kênh ion hoặc làm thay đổi nồng độ glucocorticoid trong cơ thể [3], [2]. Việc tự ý bổ sung không đúng cách có thể làm thay đổi đáp ứng của phác đồ điều trị chuyên khoa.
Gợi ý áp dụng thực tế an toàn cho não bộ
Cách an toàn và bền vững nhất để bảo đảm lượng kẽm cho hệ thần kinh là thông qua chế độ ăn uống đa dạng hàng ngày. Kẽm tự nhiên có nhiều trong các loại hải sản như hàu, sò, tôm, cua, các loại thịt đỏ nạc, thịt gia cầm, trứng, các loại đậu hạt và ngũ cốc nguyên cám. Nguồn kẽm từ thực phẩm tự nhiên giúp cơ thể tự điều hòa hấp thu và hạn chế tối đa nguy cơ quá liều gây độc cho synap thần kinh.
Nên chế biến thực phẩm bằng cách hấp, luộc hoặc nấu chín vừa tới để bảo toàn lượng khoáng chất. Đối với các loại đậu và hạt, việc ngâm nước trước khi chế biến giúp giảm bớt hàm lượng phytate, một chất cản trở sự hấp thu kẽm vào cơ thể. Kết hợp thực phẩm giàu kẽm với các nguồn protein lành mạnh sẽ hỗ trợ quá trình vận chuyển vi chất này diễn ra thuận lợi hơn.
Nếu có dấu hiệu hay quên kéo dài kèm theo cảm giác mệt mỏi, u uất, người bệnh nên đi khám tại các cơ sở y tế để được đánh giá toàn diện thay vì tự mua thực phẩm chức năng bổ sung. Khi được bác sĩ chỉ định dùng kẽm dạng uống, cần tuân thủ nghiêm ngặt liều lượng và thời gian được khuyến cáo, tránh dùng cùng lúc với các chất ức chế hấp thu.
Duy trì nồng độ kẽm cân bằng là một mắt xích không thể thiếu để bảo vệ tính dẻo dai của các khớp thần kinh và ổn định tâm trạng. Một lối sống lành mạnh kết hợp chế độ dinh dưỡng đầy đủ, cân đối chính là giải pháp tối ưu nhất giúp nuôi dưỡng vùng hải mã và vỏ não luôn khỏe mạnh theo năm tháng.
