Mùi hương từ những con đường tấp nập, tủ đựng thịt bị hỏng và những cảnh tội ác ghê tởm; đó là mùi hôi thối đặc trưng của thịt thối rữa. Mặc dù có mùi thơm khó chịu, hợp chất hóa học có thể phục vụ một mục đích quan trọng trong cơ thể người sống, nghiên cứu mới cho thấy.
Theo một nghiên cứu mới được công bố trực tuyến ngày 30 tháng 1 trên tạp chí Cell Metabolism, một hợp chất, được gọi là putrescine, bật công tắc trong một số tế bào miễn dịch nhất định giúp chúng nuốt chửng các mô chết trong cơ thể. Điều đó, đến lượt nó, có thể giúp cơ thể ngăn chặn bệnh tim.
Các tác giả đã nghiên cứu cả tế bào người và chuột, cũng như chuột sống, để tìm hiểu làm thế nào những tế bào miễn dịch giòn xác chết này, được gọi là đại thực bào, pha chế putrescine từ phần còn lại được tiêu hóa xoay quanh trong bụng của chúng.
Nếu nguồn cung cấp putrescine của chúng bị thiếu, đại thực bào phải vật lộn để tiêu thụ thêm các tế bào, khiến xác chết chồng chất, phá vỡ và tiết ra các chất có hại vào cơ thể. Các mô chết rò rỉ các chất độc hại có thể kích hoạt viêm và góp phần gây ra các bệnh, bao gồm xơ vữa động mạch, trong đó các mảng mỡ tích tụ trong động mạch và có thể vỡ ra, gây ra các cơn đau tim hoặc đột quỵ.
Các tế bào "hoại tử" bị rò rỉ này "thực sự là một dấu hiệu đặc trưng của những gì phân biệt các tổn thương vận động tương đối lành tính với các nguyên nhân gây bệnh", tác giả cao cấp Tiến sĩ Ira Tabas, giáo sư bệnh học và sinh học tế bào tại Đại học Bác sĩ và Bác sĩ phẫu thuật của Đại học Columbia, nói với Khoa học trực tiếp. Putrescine chỉ là một thành viên của đội vệ sinh cơ thể, nhưng hiểu được vai trò của nó trong việc làm sạch tế bào một ngày nào đó có thể giúp các bác sĩ điều trị chứng xơ vữa động mạch và nhiều bệnh khác, như bệnh tự miễn và ung thư, Tabas nói thêm.
"Khả năng của các đại thực bào ăn nhiều tế bào chết là rất, rất quan trọng để tránh những vấn đề này", ông nói. Ước tính hàng tỷ, "nếu không phải hàng nghìn tỷ", các tế bào chết trong cơ thể chúng ta mỗi ngày, khiến việc dọn dẹp xác chết trở thành một thành phần cực kỳ quan trọng đối với sức khỏe hàng ngày của chúng ta. "Cơ sở của nghiên cứu này là tìm hiểu điều gì xảy ra sau khi ăn tế bào chết đầu tiên của nó", Tabas nói.
Một bữa tiệc buffet xác chết
Quá trình làm sạch các tế bào chết khỏi cơ thể được gọi là efferocytosis, một thuật ngữ bắt nguồn từ cụm từ tiếng Latin "để mang đến ngôi mộ", theo một tuyên bố mô tả nghiên cứu mới. Đại thực bào vượt trội trong việc nhấn chìm và tiêu hóa xác chết tế bào. Các tế bào khác giúp loại bỏ các mô chết và bệnh khi cần thiết, nhưng các đại thực bào làm cho cuộc sống của chúng ngấu nghiến các mảnh vỡ tế bào.
Một đại thực bào riêng lẻ thường phải dọn sạch hàng chục tế bào, nếu không muốn nói là để giữ cho sủi bọt hoạt động trơn tru, Tiến sĩ Nicholas Leeper, giáo sư phẫu thuật mạch máu tại Đại học Y Stanford, người không tham gia nghiên cứu cho biết. Nhưng không ai biết làm thế nào một đại thực bào có thể đảm nhận khối lượng công việc như vậy. "Nó luôn luôn là một bí ẩn", ông nói.
Làm sáng tỏ bí ẩn này có thể rất quan trọng để điều trị cho những người bị xơ vữa động mạch, Leeper nói với Live Science. Bằng chứng cho thấy efferocytosis trở nên khiếm khuyết trong các động mạch bị bệnh, khiến các mảng bám trở nên không ổn định và rò rỉ, theo đánh giá năm 2017 trên tạp chí Circulation. Khi một mảng bám vỡ ra, các protein bị cô lập bên trong cấu trúc nổ ra và báo hiệu một đội quân tiểu cầu sẽ lắp ráp tại địa điểm này. Các tiểu cầu nhận thấy vỡ là một vết thương cần phải đóng cục, nhưng thực tế, các tiểu cầu cuối cùng đã làm tắc nghẽn động mạch, dẫn đến đột quỵ, đau tim hoặc ngừng tim đột ngột, Tabas nói.
"Đó là phích cắm tiểu cầu mà chúng tôi tham gia," Tabas lưu ý. Khôi phục tình trạng sủi bọt đến mức khỏe mạnh về mặt lý thuyết có thể ngăn ngừa chết mô và vỡ mảng bám, nhưng trước tiên các nhà khoa học phải hiểu làm thế nào các đại thực bào chức năng đầy đủ tiêu thụ rất nhiều tế bào.
Vì vậy, Tabas và các đồng nghiệp đã sắp xếp một bữa tiệc tối cho các đại thực bào của con người, hoàn thành với một bữa tiệc buffet tế bào chết.
Để nắm bắt bữa ăn, các đại thực bào sử dụng một loại protein có tên Rac1 để tạo ra các sợi tơ kéo dài từ cơ thể tế bào của chúng. Các sợi nhỏ bám vào xác chết tế bào và cuộn chúng vào đại thực bào, nơi các tế bào đã chết sau đó bị phá vỡ thành các bộ phận cấu thành của chúng. Trong khi tiêu thụ món ăn nhẹ này, đại thực bào cũng tiêu hóa một số protein Rac1 của chính nó. Rac1 còn lại phải được hồi sinh trước khi đại thực bào có thể dùng bữa khác, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy - nhưng trước tiên, tế bào đòi hỏi thứ gì đó để kích thích sự thèm ăn của nó.
Hóa ra, bữa ăn đầu tiên bị đại thực bào nuốt chửng giúp tế bào ăn nhiều hơn và nhiều hơn. Protein trong các tế bào chết bị phân hủy thành các axit amin riêng lẻ, bao gồm một loại được gọi là arginine. Một enzyme chiếm arginine, biến nó thành một phân tử gọi là ornithine và sau đó chuyển sản phẩm đó sang enzyme thứ hai. Ornithine bị biến thành putrescine, do đó, tạo ra một phản ứng dây chuyền khiến cho bất kỳ Rac1 nào còn lại phải chuyển sang trạng thái vượt tốc và xây dựng các dây tóc hiệu quả hơn trước. Rac1 tăng cường cho phép đại thực bào đi sau nhiều thực phẩm hơn.
Khai thác các đại thực bào đói
Nhóm nghiên cứu đã cố gắng ngăn chặn việc sản xuất putrescine trong cả đại thực bào của người và chuột và thấy rằng các tế bào không còn có thể tiêu thụ nhiều bữa ăn trong một lần ngồi. Các nhà nghiên cứu đã tự hỏi làm thế nào mức độ putrescine thấp có thể góp phần vào chứng xơ vữa động mạch. Trong một mô hình chuột của bệnh, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng động vật có triệu chứng tiến triển thiếu một thành phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất putrescine: enzyme biến arginine thành ornithine, được gọi là arginase-1.
Trong một nỗ lực để điều trị cho động vật, nhóm nghiên cứu đã thêm liều thấp putrescine trực tiếp vào nước uống của động vật. (Khi được hòa tan và phân phối với liều lượng thấp, hợp chất siêu hôi thối không còn tạo ra mùi khó chịu.) Sau khi điều trị, đại thực bào chuột dường như tiêu thụ tế bào hiệu quả hơn và các mảng bám của động vật bắt đầu co lại.
Để kết nối các chấm từ chuột với người, nhóm nghiên cứu cũng lấy mẫu các đại thực bào từ những người bị xơ vữa động mạch sớm và tiến triển và lưu ý một mô hình tương tự: Các đại thực bào từ những người mắc bệnh tiến triển hơn được trang bị ít arginase-1. Cho rằng sự hình thành của putrescine hoạt động rất giống nhau ở chuột và người, về mặt lý thuyết, các phương pháp điều trị điều khiển sự hình thành đó có thể điều trị chứng xơ vữa động mạch.
"Tôi sẽ không đẩy putrescine như một phương pháp điều trị", cụ thể, nhưng các phương pháp điều trị khác có thể được phát triển để tăng cường chứng sủi bọt theo những cách khác, Tabas nói. Ở liều cao, putrescine có thể gây độc cho người và động vật và gây ra rối loạn tiêu hóa, ông nói. Điểm chính là efferocytosis, khi mở ra đúng cách, giúp duy trì sức khỏe của con người và ngăn ngừa bệnh tật, Tabas nói.
Có thể là "người ta có thể thúc đẩy quá trình chuyển đổi tế bào sang tình huống gây ra chứng tăng bạch cầu và sửa chữa các động mạch bị tổn thương", Tiến sĩ Ira Goldberg, giám đốc Khoa Nội tiết, Tiểu đường và Chuyển hóa tại NYU Langone Health, nói với Live Khoa học trong một email. "Quan trọng hơn, quá trình này có thể tương tự như xảy ra trong các tình huống khác làm chết tế bào", Goldberg, người không tham gia vào nghiên cứu mới cho biết.
Ví dụ, nghiên cứu cho thấy rằng efferocytosis trở nên tồi tệ trong các bệnh tự miễn dịch như lupus, trong đó các tế bào chết tích tụ trong các hạch bạch huyết và phá vỡ chức năng tế bào miễn dịch. Các tế bào ung thư tránh bị ăn bởi đại thực bào bằng cách gửi các tín hiệu gọi là "đừng ăn tôi", do đó, tăng cường sủi bọt tại các vị trí khối u có thể đóng vai trò là một hình thức điều trị ung thư. Tuy nhiên, hiện tại, cái nhìn sâu sắc về chứng sủi bọt có thể đánh dấu một "bước tiến lớn" trong điều trị bệnh tim, Leeper nói.
"Tầm quan trọng của con đường liên quan đến bệnh tim mạch không thể được nói quá. Về cơ bản, tất cả những người trưởng thành ở thế giới phương Tây đều bị xơ vữa động mạch," Leeper nói. Bệnh dịch có thể bắt đầu phát triển ngay từ tuổi thiếu niên, ông nói. Bản thân Leeper gần đây đã phát triển một loại thuốc giúp đại thực bào nhận biết và ăn các tế bào sắp chết ở chuột bị xơ vữa động mạch. Khi các nhà khoa học tiếp tục phát hiện ra các phản ứng hóa học khác nhau liên quan đến chứng sủi bọt, các nhà phát triển thuốc có thể học cách thúc đẩy quá trình thông qua các liệu pháp khác nhau.
Leeper cho biết dòng nghiên cứu một ngày nào đó có thể dẫn đến các phương pháp điều trị nhằm giải quyết "một số kẻ giết người hàng đầu trên thế giới".
