Mối tương quan giữa các chi vi khuẩn đường ruột và chỉ số lâm sàng ở bệnh nhân nhiễm trùng huyết

Bài viết được viết bởi Thạc sĩ, Bác sĩ Mai Viễn Phương - Bác sĩ nội soi tiêu hóa - Khoa Khám bệnh & Nội khoa - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Central Park.

Vào tháng 2 năm 2016, SCCM và Hiệp hội Y học Chăm sóc Đặc biệt Châu Âu đã cùng đưa ra định nghĩa về nhiễm trùng huyết như sau: “Nhiễm trùng huyết là rối loạn chức năng cơ quan đe dọa tính mạng do phản ứng của vật chủ bị rối loạn điều chỉnh đối với nhiễm trùng”. Định nghĩa này nhấn mạnh mối quan hệ chặt chẽ giữa nhiễm trùng huyết và rối loạn chức năng cơ quan.

Hệ vi khuẩn đường ruột là một thành phần quan trọng của đường ruột, đóng vai trò sinh lý chính trong bối cảnh sinh tổng hợp và trao đổi chất. Tuy nhiên, các bệnh hiểm nghèo dẫn đến nhiều thay đổi về sự đa dạng của hệ vi khuẩn đường ruột, gây ra sự phát triển quá mức của vi khuẩn gây bệnh.

Nhiễm trùng huyết đề cập đến tình trạng rối loạn chức năng cơ quan, đe dọa tính mạng con người do phản ứng mất cân bằng với nhiễm trùng. Là nơi chứa vi khuẩn và nội độc tố lớn nhất trong cơ thể, đường ruột được coi là “động cơ” gây nhiễm trùng huyết và hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan. Trường hợp bình thường, hệ vi khuẩn đường ruột đóng vai trò có lợi trong bối cảnh sinh lý và miễn dịch, tồn tại ở trạng thái cân bằng nội môi quan trọng đối với việc duy trì sức khỏe con người.

Nghiên cứu của các tác giả cho thấy mối tương quan rõ ràng giữa sự phong phú của các thành phần lợi khuẩn đường ruột và các chỉ số lâm sàng trong nhiễm trùng huyết. Các chỉ số lâm sàng được sử dụng trong nghiên cứu này là D-Lac, endotoxin, DAO và PCT. Trong những trường hợp bình thường, D-Lac được sản xuất thông qua chuyển hóa methylglyoxal, hàm lượng của nó trong máu rất nhỏ.

Tuy nhiên, khi quá trình đường phân làm tăng số lượng lớn vi khuẩn đường tiêu hóa và chức năng hàng rào đường ruột bị suy giảm, hàm lượng D-Lac tăng mạnh. Nội độc tố là thành phần tế bào của vi khuẩn Gram âm, chỉ được giải phóng khi vi khuẩn bị ly giải và chết. DAO là một enzym nội bào hoạt tính cao trong nhung mao trên của niêm mạc ruột của động vật có vú, bao gồm cả con người. Hoạt động của nó gắn liền với sự tổng hợp axit nucleic và protein trong tế bào niêm mạc. Do đó, ba chỉ số trên có thể phản ánh tính toàn vẹn và mức độ tổn thương của hàng rào cơ học của ruột.

Ngoài ra, PCT phản ánh mức độ hoạt động của phản ứng viêm toàn thân, các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ của nó, bao gồm kích thước và loại cơ quan bị nhiễm bệnh, loại vi khuẩn gây bệnh, mức độ viêm và trạng thái đáp ứng miễn dịch. Nghiên cứu của các tác giả cho thấy nồng độ PCT, endotoxin, DAO và D-Lac huyết thanh ở bệnh nhân nhiễm trùng huyết có tương quan với sự phong phú của các chi vi khuẩn đường ruột khác nhau.

Đáng chú ý, một số chi này có tương quan với nhiều chỉ số lâm sàng cùng một lúc. Ví dụ, sự phong phú của Peptostreptococcus và Dorea có tương quan thuận với nồng độ PCT, endotoxin và DAO trong huyết thanh; hơn nữa, sự phong phú của Roseburia có tương quan thuận với nồng độ trong huyết thanh của PCT, endotoxin và D-Lac.

Ruminococcus là một thành phần quan trọng của hệ vi khuẩn đường ruột bình thường. Một nghiên cứu được công bố vào năm 2017 bằng cách sử dụng các mẫu từ các cá thể người Hán trẻ tuổi cho thấy, những thay đổi trong hệ vi khuẩn đường ruột của người dân Trung Quốc, các chi Ruminococcus và Fusobacterium trong số những chi khác tương đối nhiều ở những người Trung Quốc béo phì, trong khi sự phong phú của vi khuẩn đã giảm đáng kể.

Đáng chú ý, hai Ruminococcus loài, chủng Ruminococcus và gnavus Ruminococcus, nên được đề cập đến vì chúng có liên quan đến bệnh viêm ruột và rối loạn chuyển hóa. Điều quan trọng là từ sự giảm đáng kể số lượng và sự phong phú của vi khuẩn đường ruột, bao gồm sự giảm số lượng vi khuẩn thuộc họ Phylum Bacteroidetes, sự gia tăng về số lượng phong phú của loài Verrucomicrobia và sự gia tăng về sự phong phú của chi Ruminococcus ở những bệnh nhân nhiễm trùng huyết, các tác giả có thể thiết lập song song với kết quả nghiên cứu những người Trung Quốc béo phì.

Trong thực hành lâm sàng, người ta biết rằng những người béo phì có đặc điểm kháng insulin và rối loạn lipid máu với kiểu hình viêm đáng kể hơn, là yếu tố nguy cơ của các bệnh tim mạch, tiểu đường, loãng xương và một số bệnh ung thư trong số các bệnh khác. Điều thú vị là bệnh nhân có nhiễm trùng huyết còn có các biểu hiện lâm sàng như kháng insulin, rối loạn lipid máu và phản ứng viêm, có tác động xấu đến mức độ nặng của bệnh và tiên lượng. Do đó, các tác giả mạnh dạn suy đoán rằng, kiểu hình đường ruột của bệnh nhân béo phì làm cho họ dễ bị các biến chứng của nhiễm trùng huyết, điều này có ý nghĩa lớn đối với việc điều trị và phòng ngừa nhiễm trùng huyết. Tất nhiên, cỡ mẫu trong nghiên cứu này là nhỏ, do đó cần phải tiến hành các nghiên cứu đa trung tâm lớn hơn để hỗ trợ các phát hiện. Hơn nữa, cơ chế được đề xuất yêu cầu xác nhận thêm trong các nghiên cứu trên động vật để làm rõ.

Nghiên cứu của các tác giả cho thấy, sự phong phú của Roseburia trong đường ruột của bệnh nhân nhiễm trùng huyết chắc chắn có liên quan đến nồng độ các dấu hiệu huyết thanh của chức năng hàng rào ruột. Roseburia là một trong những chi vi khuẩn chính sản xuất butyrate trong hệ vi khuẩn đường ruột của con người. Butyrate là nguồn năng lượng chính của tế bào biểu mô ruột kết. Nghiên cứu cho thấy rằng, sự phong phú của vi khuẩn sản xuất butyrate trong đường ruột ở những bệnh nhân bị giảm hoặc biến mất, dẫn đến giảm sản xuất butyrate và sự chết đi của các tế bào biểu mô ruột do “đói”. Quan trọng hơn, một nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chi Roseburia có thể cải thiện hệ sinh thái đường ruột, ngăn ngừa rò rỉ ruột và giảm tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường.

Nghiên cứu của các tác giả cho thấy, sự phong phú của Roseburia trong ruột có tương quan thuận với nồng độ PCT, endotoxin và D-Lac huyết thanh ở những bệnh nhân có chỉ số nhiễm trùng máu. Đặc biệt, chức năng hàng rào của ruột cũng bị tổn thương và phản ứng viêm toàn thân nghiêm trọng với hàm lượng cao hơn Roseburia, điều này dường như mâu thuẫn với kết quả nghiên cứu hiện có.

Các tác giả suy đoán rằng, các phản ứng viêm toàn thân ở bệnh nhân nhiễm trùng huyết gây ra tổn thương đường ruột và cơ thể có tác dụng tự điều chỉnh đối với tổn thương này. Ngoài ra, một nghiên cứu được công bố gần đây cho thấy, các tế bào miễn dịch và tự kháng thể của bệnh nhân mắc hội chứng kháng phospholipid (một bệnh tự miễn) có thể phản ứng chéo với các biểu mô bắt chước của bệnh Roseburia. Cùng với điều này, Roseburia cũng có thể gây ra các bệnh tự miễn dịch ở những con chuột nhạy cảm. Một lần nữa, những kết quả này cho thấy tác động tích cực và tiêu cực của vi khuẩn đường ruột không phải là bất biến.

Dưới các kích thích khác nhau như nhiễm trùng huyết, chấn thương và bỏng, một dòng vi khuẩn khỏe mạnh có thể chuyển thành vi khuẩn gây bệnh trong vòng vài giờ. Ví dụ, Pseudomonas aeruginosa được tiêm vào manh tràng của những con chuột trong một nhóm phẫu thuật giả để nuôi cấy, sau đó, vi khuẩn được thu thập và cấy vào khoang bụng chưa bị phá hủy của chuột; người ta thấy rằng không có trường hợp tử vong nào xảy ra.

Tuy nhiên, dòng tương tự đã tiêm vào manh tràng của những con chuột sau khi cắt gan 30% để nuôi cấy, sau đó được thu thập và cấy vào khoang bụng không bị tổn thương của chuột, dẫn đến cái chết của chúng. Mặc dù các cơ chế cơ bản của sự biến đổi như vậy vẫn chưa được kết luận, nhưng những kết quả này cho thấy rằng môi trường vật chủ không chỉ có thể thay đổi sự đa dạng của các loài vi khuẩn mà còn thay đổi độc lực của chúng. Do đó, tác dụng có lợi hay có hại của một loại vi khuẩn cụ thể không phải là tuyệt đối, chúng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố.

Trong nghiên cứu này, các tác giả báo cáo rằng bệnh nhân nhiễm trùng huyết trong ICU có biểu hiện rối loạn vi sinh đường ruột, kéo dài ít nhất 1 tuần. Hơn nữa, rối loạn vi sinh đường ruột có tương quan với các chỉ số liên quan đến viêm và liên hàng rào ruột trong nhiễm trùng huyết. Tuy nhiên, nghiên cứu này không phải là không có hạn chế. Vì cỡ mẫu nhỏ, do đó cần phải thực hiện các nghiên cứu lớn hơn và đa trung tâm để hỗ trợ những phát hiện này. Các nghiên cứu bổ sung trên động vật có thể cần thiết để làm rõ các cơ chế phân tử liên quan.

Tài liệu tham khảo:
Yang XJ, Liu D, Ren HY, Zhang XY, Zhang J, Yang XJ. Effects of sepsis and its treatment measures on intestinal flora structure in critical care patients. World J Gastroenterol 2021; 27(19): 2376-2393 [DOI: 10.3748/wjg.v27.i19.2376]