Miễn dịch vi khuẩn là chìa khóa của vắc-xin phòng bệnh tiêu chảy

Một số người bị nhiễm trùng đường ruột do vi khuẩn không hề có triệu chứng trong khi vẫn truyền bệnh cho người khác. Một nghiên cứu mới đã làm sáng tỏ sự tương tác giữa vi khuẩn, chế độ ăn uống và hệ thống miễn dịch xảy ra với mầm bệnh gây bệnh tiêu chảy phổ biến. Nó có thể đã mở ra cơ hội phát triển một loại vắc-xin ngăn ngừa tình trạng mất nước và suy dinh dưỡng do bệnh tiêu chảy gây ra.

Cơ thể chúng ta chống lại các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn theo một trong hai cách: tiêu diệt hoàn toàn mầm bệnh xâm nhập hoặc làm suy yếu nó, nghĩa là nó vẫn tồn tại trong cơ thể. Loại thứ hai dẫn đến tình trạng “mang mầm bệnh không có triệu chứng”, nghĩa là mặc dù vật chủ không có triệu chứng nhiễm trùng nhưng họ vẫn có thể lây bệnh sang cho người khác.

Mặc dù vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) nói chung là vô hại, nhưng một số chủng gây tiêu chảy ra nước hoặc có máu, co thắt dạ dày, buồn nôn và nôn và mệt mỏi. Các bệnh tiêu chảy như bệnh do E. coli gây ra phổ biến ở các nước có thu nhập thấp và trung bình và có thể dẫn đến suy dinh dưỡng. Theo một nghiên cứu năm 2023, chúng là nguyên nhân thứ hai gây tử vong ở trẻ em dưới 5 tuổi trên toàn cầu. Không có vắc-xin để ngăn ngừa bệnh tiêu chảy.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Sinh học Salk ở California, Hoa Kỳ, đã xem xét những người mang mầm bệnh nhưng không có triệu chứng, các cơ chế làm cơ sở cho sự phát triển khả năng miễn dịch đối với vi khuẩn gây bệnh và liệu nó có thể khai thác cho mục đích điều trị hay không.

Janelle Ayres, tác giả liên hệ của nghiên cứu cho biết: “Không thể tạo ra khả năng miễn dịch lâu dài chống lại vi khuẩn như C. Rodentium hoặc E. coli bằng các chiến lược tiêm chủng đã được thiết lập. Chúng tôi muốn tìm ra cơ chế nào duy trì khả năng miễn dịch lâu dài này, vì vậy chúng tôi có thể sử dụng cơ chế đó để tạo ra một giải pháp hiệu quả đối với các bệnh tiêu chảy này”.

Citrobacter Rodentium, hay C. Rodentium, là mầm bệnh đường ruột đặc hiệu của chuột, mô hình lây nhiễm vi khuẩn E. coli ở người.

Trở lại năm 2018, Ayres và nhóm các nhà nghiên cứu ở Salk của cô đã phát hiện ra rằng các biện pháp can thiệp vào chế độ ăn uống đã tạo ra mối quan hệ hợp tác giữa vi khuẩn và vật chủ, trong đó vật chủ không hề có triệu chứng mặc dù bị nhiễm trùng. Họ phát hiện ra rằng những con chuột được cho ăn chế độ ăn giàu chất sắt có thể sống sót sau khi bị nhiễm vi khuẩn mà nếu không sẽ gây chết người bằng cách tăng lượng glucose không được hấp thụ trong ruột, cung cấp cho vi khuẩn thức ăn và do đó làm giảm khả năng chúng tấn công vật chủ. Phát hiện này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng hệ thống miễn dịch thích nghi của chuột, hệ thống 'ghi nhớ' nhiễm trùng, có thể liên quan đến việc tạo ra nhiễm trùng không có triệu chứng lâu dài. Con người cũng sở hữu một hệ thống miễn dịch thích nghi.

Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu tập trung vào việc liệu nhiễm trùng không có triệu chứng có dẫn đến khả năng miễn dịch lâu dài hay không và liệu loại miễn dịch đó có thể được tái tạo dưới dạng vắc-xin hay không.

Để kiểm tra xem chế độ ăn uống có ảnh hưởng đến nhiễm trùng không triệu chứng hay không, các nhà nghiên cứu đã cho chuột ăn chế độ ăn giàu chất sắt hoặc chế độ ăn bình thường trong hai tuần sau khi bị nhiễm C. Rodentium. Những con chuột được cho ăn chế độ giàu chất sắt không có triệu chứng ngay sau khi nhiễm bệnh, trong khi những con được cho ăn theo chế độ bình thường thì có. Tất cả những con chuột sau đó được áp dụng chế độ ăn bình thường để xem liệu tình trạng nhiễm trùng không có triệu chứng có kéo dài hay không.

Bất kể chúng được cho ăn theo chế độ giàu chất sắt hay bình thường, những con chuột có hệ thống miễn dịch thích nghi đã bị tổn hại về mặt di truyền không thể duy trì mối quan hệ hợp tác với vi khuẩn. Những con chuột có hệ thống miễn dịch chức năng không có triệu chứng và khả năng miễn dịch với vi khuẩn của chúng kéo dài ngay cả khi chúng bị tái nhiễm C. Rodentium sau một tháng. Dựa trên những phát hiện của họ, các nhà nghiên cứu kết luận rằng hệ thống miễn dịch thích nghi là một phần cần thiết để duy trì khả năng miễn dịch vi khuẩn lâu dài.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng mức độ đột biến của vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng. Họ lặp lại thí nghiệm chế độ ăn giàu chất sắt hơn so với bình thường bằng cách sử dụng vi khuẩn có thể và không thể gây bệnh. Họ phát hiện ra rằng chỉ những con chuột nhiễm vi khuẩn gây bệnh chưa biến đổi mới duy trì được khả năng miễn dịch sau khi tái nhiễm.

Mặc dù các nhà nghiên cứu cần xác nhận kết quả của họ trên các đối tượng là con người, nhưng họ cho biết phát hiện của họ mở ra cơ hội phát triển vắc-xin chống lại bệnh tiêu chảy.

Ayres cho biết, họ phát hiện ra rằng việc tạo miễn dịch chống nhiễm trùng tiêu chảy là có thể nếu chúng ta cho phép vi khuẩn giữ lại một số hành vi gây bệnh của nó. Cái nhìn sâu sắc này có thể dẫn đến sự phát triển của vắc-xin, có thể làm giảm các triệu chứng và tỷ lệ tử vong cũng như bảo vệ chống lại các bệnh nhiễm trùng trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu kêu gọi mọi người không tiêu thụ một lượng lớn chất sắt sau khi đọc nghiên cứu này của họ.