Các nhà khoa học tìm ra "thủ phạm" khiến vết thương mãn tính mãi không lành

Các nhà khoa học đã tìm ra một lý do gây ngạc nhiên khiến nhiều vết thương mãn tính từ chối hồi phục, ngay cả khi đã được điều trị bằng các loại kháng sinh mạnh nhất. Một loại vi khuẩn phổ biến thường thấy trong các vết loét lâu ngày không chỉ đơn thuần là kháng thuốc; nó còn chủ động giải phóng các phân tử gây hại làm tê liệt tế bào da và chặn đứng quá trình sửa chữa mô. Nghiên cứu mới cho thấy việc trung hòa các phân tử độc hại này bằng chất chống oxy hóa có thể giúp tế bào da phục hồi và tái khởi động quá trình chữa lành.

1. Thách thức toàn cầu từ những vết thương "không bao giờ khép miệng"

Vết thương mãn tính đang trở thành một vấn đề y tế cộng đồng nghiêm trọng và ngày càng gia tăng trên toàn thế giới. Theo thống kê, mỗi năm có khoảng 18,6 triệu người bị loét chân do tiểu đường. Trong suốt cuộc đời, cứ ba người mắc bệnh tiểu đường thì có một người có nguy cơ đối mặt với tình trạng này ít nhất một lần.

Tại Singapore, các vết thương mãn tính như loét chân do tiểu đường, loét do tì đè (vết loét ở bệnh nhân nằm lâu) và loét chân do tĩnh mạch đang trở nên phổ biến hơn do tình trạng già hóa dân số. Với hơn 16.000 ca được báo cáo mỗi năm, đây là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến việc phải cắt cụt chi dưới. Tình trạng nhiễm trùng dai dẳng khiến quá trình điều trị trở thành một vòng lặp luẩn quẩn: nhiễm trùng – vết thương không lành – biến chứng – cắt cụt.

Mặc dù từ lâu các bác sĩ đã biết rằng nhiễm trùng làm chậm quá trình lành vết thương, nhưng lý do sinh học chính xác đằng sau hiện tượng này vẫn là một ẩn số cho đến khi nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Science Advances.

Ảnh: các vết thương mãn tính như loét chân do tiểu đường, loét do tì đè (vết loét ở bệnh nhân nằm lâu) và loét chân do tĩnh mạch đang trở nên phổ biến hơn do tình trạng già hóa dân số.

2. Thủ phạm mang tên Enterococcus faecalis (E. faecalis)

Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Phó Giáo sư Guillaume Thibault (Trường Khoa học Sinh học NTU) và Giáo sư Kimberly Kline (Đại học Geneva). Họ tập trung vào Enterococcus faecalis – một loại vi khuẩn "cơ hội" thường xuyên cư ngụ trong các vết thương khó trị.

Điểm khác biệt của E. faecalis so với các loại vi khuẩn gây bệnh khác là chiến thuật tấn công của nó. Thay vì chỉ tiết ra các độc tố trực tiếp phá hủy tế bào, nó tấn công vào "hệ thống vận hành" của tế bào da người thông qua các sản phẩm phụ từ quá trình trao đổi chất của chính nó.

3. Cơ chế gây hại: Khi "Hơi thở" của vi khuẩn là thuốc độc

Tiến sĩ Aaron Tan, nghiên cứu viên tại NTU và là tác giả chính của nghiên cứu, đã phát hiện ra rằng E. faecalis sử dụng một quá trình trao đổi chất gọi là Vận chuyển điện tử ngoại bào (Extracellular Electron Transport - EET).

Trong quá trình này, vi khuẩn liên tục tạo ra Hydro peroxide (H2​O2​) – một loại Oxy hoạt tính (ROS) có khả năng gây tổn hại nghiêm trọng cho các mô sống. Khi vi khuẩn này hiện diện với số lượng lớn trong vết thương, lượng Hydro peroxide mà nó thải ra sẽ bao vây các tế bào da xung quanh, tạo ra một môi trường "stress oxy hóa" cực độ.

4. Tế bào da bị "tê liệt" do phản ứng tự vệ

Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy sự hiện diện của Hydro peroxide từ vi khuẩn đã kích hoạt một phản ứng bảo vệ bên trong các tế bào sừng (keratinocytes) – loại tế bào chịu trách nhiệm chính trong việc đóng miệng vết thương. Phản ứng này được gọi là Phản ứng Protein không gấp nếp (Unfolded Protein Response - UPR).

Trong điều kiện bình thường, UPR là một cơ chế giúp tế bào sống sót khi bị tổn thương bằng cách:

• Làm chậm quá trình sản xuất protein.
• Tạm dừng các hoạt động thiết yếu khác để tế bào có thời gian "tự sửa chữa".

Tuy nhiên, khi bị kích hoạt liên tục bởi vi khuẩn E. faecalis, phản ứng này vô tình trở thành một chiếc "khóa" làm tê liệt tế bào. Thay vì hồi phục và di chuyển đến vùng bị thương để lấp đầy khoảng trống (một quá trình gọi là di cư tế bào), các tế bào da lại rơi vào trạng thái đứng yên và mất khả năng tái tạo mô.

Để khẳng định điều này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một biến thể di truyền của vi khuẩn E. faecalis không có khả năng thực hiện quá trình EET. Kết quả thật kinh ngạc: những vi khuẩn bị biến đổi này tạo ra ít Hydro peroxide hơn hẳn và không còn khả năng ngăn chặn quá trình lành vết thương.

5. Một hướng đi mới: Thay thế kháng sinh bằng chất chống oxy hóa

Một trong những phát hiện quan trọng nhất của nghiên cứu là khả năng đảo ngược tổn thương. Khi nhóm nghiên cứu xử lý các tế bào da đang bị "stress" bằng Catalase – một loại enzyme chống oxy hóa tự nhiên có chức năng phân hủy Hydro peroxide – mức độ căng thẳng của tế bào giảm xuống ngay lập tức. Các tế bào này lấy lại khả năng di chuyển và bắt đầu đóng miệng vết thương một cách hiệu quả.

Phó Giáo sư Thibault cho biết: "Phát hiện của chúng tôi cho thấy bản thân quá trình trao đổi chất của vi khuẩn chính là vũ khí. Đây là một điều bất ngờ mà trước đây giới khoa học chưa từng biết tới."

Ông nhấn mạnh thêm rằng thay vì cố gắng tiêu diệt vi khuẩn bằng kháng sinh – một phương pháp ngày càng khó khăn do tình trạng kháng thuốc và có thể dẫn đến sự ra đời của các loại "siêu vi khuẩn" mới – chúng ta có thể tập trung vào việc trung hòa các chất độc hại mà chúng tạo ra.

6. Tương lai của việc điều trị vết thương mãn tính

Vì các chất chống oxy hóa như Catalase vốn đã được hiểu rõ và sử dụng rộng rãi trong y tế, phương pháp này hứa hẹn sẽ được đưa vào ứng dụng lâm sàng nhanh hơn nhiều so với việc phát triển một loại thuốc kháng sinh mới từ đầu.

Đội ngũ nghiên cứu đề xuất rằng trong tương lai, các loại băng gạc thông minh được tẩm chất chống oxy hóa có thể trở thành tiêu chuẩn vàng trong điều trị vết loét tiểu đường. Điều này không chỉ giúp người bệnh tránh được các ca phẫu thuật cắt cụt chi đau đớn mà còn giảm bớt gánh nặng kinh tế cho hệ thống y tế toàn cầu.

Bước tiếp theo của nhóm là chuyển sang các thử nghiệm trên mô hình động vật để xác định phương thức đưa chất chống oxy hóa vào vết thương hiệu quả nhất, trước khi tiến hành các thử nghiệm lâm sàng trên người.

Nguồn: sciencedaily