Phát hiện khả năng 'thao túng não bộ' từ thuốc đái tháo đường được tin dùng hơn 60 năm qua

Trong hơn 6 thập kỷ qua, metformin đã khẳng định vị thế là lựa chọn hàng đầu trên toàn cầu trong điều trị đái tháo đường type 2 nhờ hiệu quả cao, chi phí hợp lý và độ an toàn đã được kiểm chứng qua thời gian.

Từ lâu, cộng đồng y khoa vẫn duy trì quan điểm rằng loại thuốc này gây hạ đường huyết chủ yếu thông qua các tác động tại cơ quan ngoại vi. Cụ thể, thuốc được cho là làm giảm sản xuất glucose tại gan thông qua việc kích hoạt enzyme AMPK hoặc ức chế các chuỗi truyền tín hiệu tại gan, đồng thời cải thiện khả năng hấp thụ glucose ở ruột.

Tuy nhiên, một công trình nghiên cứu đột phá vừa được công bố trên tạp chí khoa học Science Advances đã làm thay đổi hoàn toàn góc nhìn truyền thống này.

Metformin là lựa chọn hàng đầu trên toàn cầu trong điều trị đái tháo đường type 2 nhờ hiệu quả cao, chi phí hợp lý và độ an toàn đã được kiểm chứng qua thời gian. Ảnh: Shutterstock

Nhóm các nhà khoa học quốc tế do Đại học Y khoa Baylor (Mỹ) dẫn đầu đã phát hiện não bộ mới chính là trung tâm điều khiển quan trọng giúp metformin phát huy tác dụng hạ đường huyết khi sử dụng ở liều lượng điều trị thông thường.

Đi sâu vào cơ chế phân tử, các nhà nghiên cứu nhận thấy metformin tác động trực tiếp lên một nhóm tế bào thần kinh đặc biệt tại vùng hạ đồi, khu vực vốn đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát năng lượng và chuyển hóa của cơ thể. Nhóm tế bào này được nhận diện nhờ chứa một loại protein đặc trưng mang tên steroidogenic factor 1 (SF1).

Khi metformin đi vào cơ thể với liều thấp tương đương liều điều trị ở người, thuốc sẽ ức chế hoạt động của một loại protein mang tên Rap1 bên trong các tế bào thần kinh chứa SF1. Sự ức chế protein Rap1 sẽ kích hoạt các tín hiệu thần kinh truyền đến các cơ quan ngoại vi, từ đó thúc đẩy quá trình hạ đường huyết một cách hiệu quả.

Để chứng minh vai trò quyết định của con đường tín hiệu qua não, các chuyên gia đã tiến hành hàng loạt thí nghiệm sinh học trên mô hình chuột. Kết quả cho thấy những con chuột bị biến đổi gen làm mất protein Rap1 ở não hoặc bị kích thích liên tục hoạt động của Rap1 hoàn toàn không phản ứng với metformin ở liều điều trị thấp.

Ngay cả khi được tiêm hoặc uống metformin với liều lượng chuẩn, mức đường huyết của những con chuột này vẫn không giảm. Đáng chú ý, chúng vẫn phản ứng bình thường với các loại thuốc điều trị đái tháo đường khác như rosiglitazone, exendin-4 hay insulin, chứng tỏ sự thiếu hụt Rap1 chỉ làm vô hiệu hóa duy nhất cơ chế tác động của metformin.

Não bộ mới chính là trung tâm điều khiển quan trọng giúp metformin phát huy tác dụng hạ đường huyết khi sử dụng ở liều lượng điều trị thông thường. Hình minh họa: Shutterstock

Đặc biệt hơn, khi các nhà khoa học đưa một lượng rất nhỏ metformin trực tiếp vào não của chuột thí nghiệm, mức đường huyết của chúng lập tức giảm mạnh. Liều lượng metformin đưa trực tiếp vào não nhỏ hơn hàng nghìn lần so với liều cần thiết khi dùng qua đường uống hoặc tiêm ngoại vi, nhưng vẫn mang lại hiệu quả hạ đường huyết vượt trội mà không gây ra tác dụng phụ như chán ăn hay sụt cân.

Điều này cho thấy hệ thần kinh trung ương cực kỳ nhạy cảm với metformin và phản ứng mạnh mẽ ngay cả ở nồng độ thuốc rất thấp.

Nghiên cứu cũng làm rõ sự khác biệt giữa liều lượng điều trị lâm sàng và liều lượng cực cao thường dùng trong các thí nghiệm trước đây. Ở liều điều trị thông thường, metformin hoạt động chủ yếu thông qua con đường thần kinh Rap1 ở vùng hạ đồi.

Trái lại, khi sử dụng liều lượng cực lớn, vượt xa mức khuyến cáo trong y khoa, thuốc mới bắt đầu kích hoạt các cơ chế ngoại vi tại gan và ruột mà không cần thông qua não. Điều này giải thích lý do vì sao nhiều nghiên cứu trước đây lại bỏ qua vai trò của não bộ khi chỉ tập trung vào các liều thử nghiệm quá cao.

Phát hiện mới không chỉ giải mã bí ẩn kéo dài hơn nửa thế kỷ về cơ chế hoạt động của metformin mà còn mở ra hướng đi đầy triển vọng cho ngành y dược học.

Việc xác định được trục tín hiệu Rap1 tại vùng hạ đồi hứa hẹn sẽ giúp các nhà khoa học phát triển những thế hệ thuốc mới tác động trúng đích vào hệ thần kinh, giúp kiểm soát bệnh đái tháo đường loại hai hiệu quả hơn, giảm thiểu liều lượng sử dụng và hạn chế tối đa các tác dụng phụ không mong muốn trên đường tiêu hóa cho bệnh nhân.