Hệ sinh thái vi sinh vật đường ruột bao gồm các loài vi khuẩn đa dạng. Những vi khuẩn này có thể tạo ra chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học ảnh hưởng trực tiếp đến hệ miễn dịch của vật chủ. Sự mất cân bằng của chất chuyển hóa ở vi sinh vật có liên quan đến cơ chế bệnh sinh của những rối loạn mãn tính, bao gồm cả viêm loét đại tràng. Trong một bài báo gần đây được xuất bản trên PNAS, nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Osaka dẫn đầu đã khám phá ra cơ chế phân tử; khiến tình trạng viêm đại tràng nặng được ức chế thông qua việc điều chỉnh mức độ đường ruột của một chất chuyển hóa vi sinh vật; adenosine triphosphate (ATP), ảnh hưởng đến một số tế bào miễn dịch và tạo điều kiện phản ứng viêm.

Vì ATP được tiết ra bởi vi khuẩn trong ruột; được gọi là ATP luminal, ảnh hưởng đến hệ miễn dịch của vật chủ, lượng ATP luminal được kiểm soát chặt chẽ để ngăn ngừa viêm ruột. Tuy nhiên, cơ chế cụ thể để điều chỉnh nồng độ ATP trong đại tràng vẫn chưa được hiểu rõ. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã tìm hiểu vai trò của một enzym thủy phân ATP, được gọi là ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase 8 (E-NTPD8), trong ruột kết.

Các enzyme thuộc họ E-NTPD có thể phá vỡ phân tử ATP thành adenosine diphosphate hoặc adenosine monophosphate, được gọi là thủy phân ATP, để ngăn chặn những phản ứng miễn dịch không phù hợp. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm nuôi cấy tế bào và phát hiện ra rằng E-NTPD8 có thể thủy phân ATP được thêm vào môi trường nuôi cấy tế bào. Để điều tra tác động cụ thể của hoạt động này in vivo, họ đã tạo ra mô hình với những con chuột thiếu gen mã hóa protein E-NTPD8.

Tác giả Kiyoshi Takeda cho biết: “Ở những con chuột bị loại trực tiếp, biểu hiện E-NTPD8 bị loại bỏ hoàn toàn trong tế bào biểu mô ruột kết, trong khi chuột loại hoang dã có biểu hiện cao của protein này trong các tế bào này. Có mức độ cao hơn nhiều của ATP trong ruột của những con chuột loại trực tiếp”.

Hơn nữa, sau khi gây viêm đại tràng bằng hóa chất, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy các triệu chứng nghiêm trọng hơn ở những con chuột loại E-NTPD8. Chúng có số lượng tế bào Th17 và bạch cầu trung tính cao hơn trong ruột kết, là những loại tế bào miễn dịch. Điều trị những con chuột này bằng một loại kháng thể đặc biệt để làm suy giảm bạch cầu trung tính đã cải thiện rõ rệt triệu chứng viêm đại tràng nặng, trong khi sự suy giảm của các loại tế bào miễn dịch khác thì không.

Tác giả Hisako Kayama giải thích: “Các thí nghiệm cơ học bổ sung cho chúng tôi thấy rằng sự tương tác phân tử giữa ATP và một thụ thể được gọi là P2X4R là rất quan trọng. Những con chuột thiếu cả E-NTPD8 và P2X4R đã cải thiện bệnh đáng kể, cũng như giảm số lượng bạch cầu trung tính so với những con chuột bình thường”.

Nhóm nghiên cứu xác định rằng ATP luminal có thể thúc đẩy quá trình gọi là đường phân thông qua P2X4R trong bạch cầu trung tính, giúp kéo dài thời gian tồn tại của chúng. Điều này dẫn đến tăng viêm do tích tụ bạch cầu trung tính trong ruột kết. Kayama giải thích: “Dữ liệu của chúng tôi gợi ý rằng việc kiểm soát tín hiệu và mức độ biểu hiện ATP-P2X4R của E-NTPD8 có thể được sử dụng để can thiệp điều trị đối với bệnh viêm loét đại tràng ở người”.

Các bệnh viêm ruột như viêm loét đại tràng và bệnh Crohn ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống của hàng triệu người trên toàn thế giới. Nghiên cứu này xác định cơ chế làm giảm số lượng bạch cầu trung tính trong đại tràng và ngăn ngừa viêm đại tràng nặng. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng kết quả nghiên cứu sẽ làm sáng tỏ căn nguyên của bệnh viêm loét đại tràng và phát triển các phương pháp điều trị mới.

Đ.T.V (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2021-09-atp-hydrolyzing-ectoenzyme-e-ntpd8-attenuates-colitis.html, 21/9/2021