Triết lý cân bằng tự nhiên

vì những phát hiện liên quan đến cơ chế ở mức phân tử trong cách thức tế bào cảm nhận và thích nghi với sự thiếu oxy có trong cơ thể. Đón mừng Xuân mới, xin kể chuyện thành tựu y sinh mới này.

Các khám phá của 3 giáo sư đoạt giải Nobel Y sinh năm nay phát hiện cơ chế của một trong những tiến trình thích nghi thiết yếu nhất của sự sống. Ta cần biết, các loài sinh vật cần dưỡng khí tức ôxy để duy trì sự sống và con người đã nhận thức được tầm quan trọng của ôxy từ nhiều thế kỷ qua. Tuy nhiên, có 2 bí ẩn mà nay mới được giải mã.

Thứ nhất, phương cách mà tế bào thích nghi với các lượng ôxy khác nhau, nhất là khi thiếu, nay mới được thấu hiểu. Quá trình tiến hóa lâu dài đã giúp cơ thể con người có những cơ chế thích ứng tuyệt vời với những thay đổi từ môi trường xung quanh, cũng như thay đổi trong cơ thể. Chính 3 nhà khoa học đã thiết lập nền tảng cho chúng ta biết về nồng độ ôxy trong cơ thể ảnh hưởng đến chức năng sinh lý và chuyển hóa tế bào như thế nào để đối phó với tình trạng thiếu ôxy.

Thứ hai, trước đây, người ta đã biết rằng khi cơ thể không đủ ôxy thì có hiện tượng làm tăng hormone erythropoietin (EPO) để thúc đẩy việc sản xuất nhiều hơn hồng cầu - là những tế bào vận chuyển ôxy của cơ thể. Nay 3 nhà khoa học giúp biết cơ chế nào kích hoạt phản ứng này như thế nào.

Khi hiểu được các cơ chế cơ bản, chúng ta sẽ có thể áp dụng vào việc chăm sóc sức khỏe và điều trị bệnh. Những khám phá của 3 nhà khoa học đã mở đường cho những chiến lược mới đầy hứa hẹn để trị bệnh thiếu máu, ung thư và nhiều bệnh khác.

Khi cơ thể thiếu ôxy, điều gì sẽ xảy ra?

Phát hiện của 3 nhà khoa học đoạt giải Nobel Y sinh năm nay đã trả lời câu hỏi trên. Họ phát hiện ra có cơ chế cảm nhận nồng độ ôxy xuất hiện trong gần như ở mọi tế bào.

Ta cần biết, ôxy là nguyên tố rất cần cho sự sống vì rất cần cho hô hấp tế bào. Hô hấp tế bào là tập hợp các phản ứng trao đổi chất diễn ra trong tế bào để chuyển đổi các chất dinh dưỡng thành năng lượng (chính là adenosine triphosphate: ATP, một dạng năng lượng hóa học). Và ôxy rất cần cho chuyển đổi đó. Khi con người sống trong tình trạng thiếu oxy gọi là hypoxia (thiếu dưỡng khí), như sống trong điều kiện ở núi cao không khí loãng, số lượng ôxy có trong không khí giảm xuống thì cơ thể phải thích nghi chống lại điều kiện này.

Khi các tế bào trong cơ thể thiếu ôxy, một phản ứng quan trọng sẽ xảy ra là có sự gia tăng nồng độ hormone erythropoietin (EPO). EPO là một glycoprotein do các tế bào của thận tiết. EPO tác động trên tủy xương làm gia tăng số lượng các hồng cầu sinh ra. Hồng cầu có chức năng chuyển tải hemoglobin gắn với ôxy. Hồng cầu tăng có nghĩa cơ thể được làm tăng lượng ôxy. Các hoạt động vừa kể là do gene.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu về gene EPO và cách thức nó hoạt động khi thiếu nồng độ ôxy trong máu; sự điều hòa phụ thuộc vào ôxy của gene tạo EPO; phát hiện cơ chế cảm thụ ôxy có mặt trong hầu như tất cả các mô của cơ thể, không chỉ trong các tế bào thận nơi EPO được sản xuất. Bên cạnh đó, nhà khoa học Semenza còn tìm thấy trong các tế bào gan nuôi cấy một phức hợp protein liên kết với đoạn DNA điều hòa gene tạo EPO. Ông gọi phức hợp này là yếu tố cảm ứng với thiếu ôxy -HIF (hypoxia-inducible factor) và xác định các gene mã hóa HIF.

HIF còn được phát hiện có vai trò trong sự hình thành các mạch máu mới. Đặc biệt, các khối u ung thư phát triển nhờ thích ứng với tình trạng thiếu ôxy và tăng sinh mạch máu. Như vậy, đối phó với tình trạng thiếu ôxy, cơ thể thích ứng không chỉ tạo thêm hồng cầu mà còn tăng sinh thêm mạch máu. Cũng nhờ hiểu biết về cơ chế cảm ứng điều hòa ôxy ở mức độ phân tử sẽ mở ra hướng nghiên cứu các thuốc mới ức chế tăng sinh mạch máu trong điều trị ung thư (vì tế bào ung thư sống và phát triển chính nhờ sự tăng sinh mạch máu nuôi nó).

Như vậy, nhờ các nghiên cứu của 3 nhà khoa học đoạt giải Noel mà ta hiểu cơ chế thính nghi của cơ thể khi thiếu ôxy. Trong cuộc sống hằng ngày, có những lúc cơ thể chúng ta cần nhiều ôxy hơn mức bình thường. Hoặc có những lúc chấn thương thì một bộ phận nào đó phải được cung cấp máu nhiều hơn. Những thay đổi đó buộc cơ thể chúng ta phải có cơ chế để thích nghi. Những người thường xuyên tập thể thao cũng thế, cơ thể họ thích nghi khi vận động nhiều cần nhiều ôxy, bằng cách sản xuất ra nhiều hồng cầu hơn, hay sẽ hình thành nhiều mạch máu hơn để cung cấp đủ ôxy cho các cơ quan.

Ba nhà khoa học đã tìm ra gene điều khiển tạo EPO, từ đó chúng ta có thể phát triển những thuốc tăng cường sự tiết EPO, hoặc giúp cơ thể sản xuất thêm hồng cầu, giúp trị bệnh thiếu máu do thiếu hồng cầu.

Với bệnh ung thư, các tế bào ung thư thường kích thích tạo ra thêm nhiều mạch máu giúp tế bào ung thư phát triển nhanh. Cũng nhờ hiểu biết từ các công trình nghiên cứu này, chúng ta có thể tìm cách ngăn chặn sự hình thành mạch máu mới trong ung thư. Ngoài ra, cách tăng cường sản xuất hồng cầu và mạch máu cũng có thể giúp điều trị một số bệnh về tim mạch.

“Cân bằng” sẽ giúp giảm bệnh

Phát hiện của 3 nhà khoa học đoạt giải Nobel Y sinh 2019 cho thấy trong y học cổ truyền có nhiều quan điểm phù hợp với y học hiện đại. Môi trường sống cũng như cơ thể chúng ta luôn có những thay đổi liên tục. Trong cơ thể chúng ta từng phút, từng giờ luôn có những biến đổi và đột biến. Tuy nhiên cơ thể chúng ta luôn có các cơ chế điều chỉnh, thay đổi để phù hợp với ngoại cảnh hoặc ngăn chặn các đột biến có hại. Lý luận của y học cổ truyền coi trọng “cân bằng” và “điều hòa”. “Trung dung” - tức cân bằng giữa hai thái cực, được người xưa tôn vinh là tiêu chuẩn tối cao trong phòng chữa bệnh. Khi cơ thể có sự cân bằng thì chắc chắn nó sẽ không cần thay đổi nhiều, như vậy sẽ không bệnh tật. Khi cơ thể buộc phải thay đổi để thích nghi thì có nghĩa đã có sự mất cân bằng (sự thiếu ôxy trong cơ thể là mất cân bằng), nếu quá đáng, cơ thể không thích nghi nổi thì bị bệnh tật. Chữa khỏi bệnh có nghĩa đã lập lại sự cân bằng.

Có một ứng dụng từ giải Nobel Y sinh 2019, đó là luyện tập thể thao là một cách giúp cơ thể sản xuất nhiều hồng cầu hơn, nhiều mạch máu hơn và sẽ giúp các bộ phận cơ thể hoạt động tốt hơn. Trong trường hợp môi trường hoặc một bộ phận nào đó trong cơ thể thiếu ôxy thì những người thường xuyên tập luyện có lợi thế hơn trong việc cung cấp nhiều ôxy hơn cho tế bào, nhờ đó ít sinh bệnh hơn.

PGS. TS. Nguyễn Hữu Đức