Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Điều gì khiến chúng ta đi vào giấc ngủ? Câu trả lời có thể không chỉ nằm trong não bộ, mà còn ở sự tương tác phức tạp giữa não và những vi sinh vật hình thành trong đường ruột con người.
  Nghiên cứu mới từ Đại học Bang Washington (WSU) mở ra một cách tiếp cận hoàn toàn mới trong việc hiểu giấc ngủ. Công trình cho thấy một chất có tên peptidoglycan (PG)– thành phần trong thành tế bào dạng lưới của vi khuẩn – vốn tồn tại tự nhiên trong não chuột và có mối liên hệ chặt chẽ với chu kỳ giấc ngủ. Những phát hiện này góp phần bổ sung và làm mới một giả thuyết rộng hơn mà các nhà khoa học tại WSU đã theo đuổi nhiều năm nay – giả thuyết cho rằng giấc ngủ hình thành từ sự giao tiếp giữa các hệ thống điều hòa giấc ngủ của cơ thể và quần thể vi sinh vật sống bên trong chúng ta. “Điều này mở ra một khía cạnh hoàn toàn mới cho những gì chúng ta từng biết,” Erika English, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại WSU và là tác giả chính của hai công bố khoa học gần đây, chia sẻ.

Quan điểm cho rằng giấc ngủ bắt nguồn từ "tình trạng holobiont" này phù hợp với nhiều bằng chứng cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột của chúng ta đóng vai trò quan trọng trong nhận thức, cảm giác thèm ăn, ham muốn tình dục và các hoạt động khác,... Quan điểm này đảo ngược mô hình truyền thống vốn tập trung vào não bộ, đồng thời gợi mở những tác động sâu rộng đến cách hiểu của chúng ta về tiến hóa, ý chí tự do, cũng như phương hướng phát triển các liệu pháp điều trị rối loạn giấc ngủ trong tương lai.

Những phát hiện mới liên quan đến PG – thành phần của thành tế bào vi khuẩn – càng củng cố giả thuyết này, cho thấy các sản phẩm từ thành tế bào vi khuẩn có thể đóng vai trò điều hòa giấc ngủ. PG vốn được biết là có khả năng thúc đẩy giấc ngủ khi tiêm vào động vật, nhưng trước đây giới khoa học cho rằng nó không thể tự nhiên di chuyển vào não. English, một nhà khoa học nghiên cứu về giấc ngủ, đã chứng minh rằng PG, cùng với các thụ thể liên quan đến tín hiệu PG, thực sự hiện diện tại nhiều vùng não và thay đổi theo nhịp ngày đêm cũng như tình trạng thiếu ngủ.

Kết quả này đã được công bố trên tạp chí Frontiers in Neuroscience, với sự đồng tác giả của Giáo sư James Krueger – nhà nghiên cứu giấc ngủ kỳ cựu tại WSU. English cũng là tác giả chính của một bài báo khác đăng trên Sleep Medicine Reviews cùng Krueger, trong đó đề xuất giả thuyết “holobiont condition” về giấc ngủ. Bài báo này kết hợp hai quan điểm phổ biến: quan điểm thứ nhất cho rằng giấc ngủ được điều khiển bởi não và hệ thần kinh, trong khi quan điểm còn lại nhấn mạnh “giấc ngủ cục bộ” – tức trạng thái buồn ngủ xuất hiện dần ở các mạng lưới tế bào nhỏ khắp cơ thể. Những trạng thái này đã được quan sát trong các thí nghiệm nuôi cấy tế bào, còn gọi là “mô hình giấc ngủ trong đĩa”. Khi nhiều “điểm ngủ” nhỏ này tích tụ lại, giống như những ngọn đèn trong căn nhà lần lượt tắt đi, cơ thể sẽ chuyển dần từ trạng thái tỉnh táo sang ngủ.

Giả thuyết mới hợp nhất hai góc nhìn này, đề xuất rằng giấc ngủ là kết quả của sự tương tác giữa cơ thể và hệ vi sinh vật cư trú – hai hệ thống độc lập nhưng liên tục giao thoa và phối hợp. “Không phải cái này hoặc cái kia, mà là cả hai cùng lúc. Chúng phải phối hợp với nhau,” English nói. “Giấc ngủ thực sự là một quá trình. Nó diễn ra ở nhiều tốc độ khác nhau, ở nhiều cấp độ tổ chức tế bào và mô, và hình thành nhờ sự phối hợp sâu rộng.”

Các bằng chứng liên kết giữa hệ vi sinh vật và hành vi ngày càng rõ ràng, cho thấy vi sinh đường ruột có vai trò quan trọng đối với nhận thức và hành vi cơ bản của con người. Công trình này làm đảo lộn quan điểm truyền thống về thần kinh học ở người, gợi ý rằng hệ thần kinh không hoàn toàn vận hành theo hướng “từ trên xuống” — tức chỉ đơn thuần là kết quả của các quyết định trong não — mà còn theo hướng “từ dưới lên” — tức được chi phối bởi những vi sinh vật tí hon, vốn đã tiến hóa để định hình động vật trở thành vật chủ của chúng và nhu cầu của chúng có thể ảnh hưởng đến hoạt động cũng như nhận thức của vật chủ.

“Chúng ta mang trong mình cả một cộng đồng vi sinh vật. Những vi sinh này có lịch sử tiến hóa lâu dài hơn bất kỳ loài động vật có vú, chim hay côn trùng nào – lâu hơn hàng tỷ năm,” Krueger, người được vinh danh là “Huyền thoại sống trong nghiên cứu giấc ngủ” bởi Hiệp hội Nghiên cứu Giấc ngủ vào năm 2023, chia sẻ. “Chúng tôi tin rằng sự tiến hóa của giấc ngủ bắt đầu từ thuở xa xưa với chu kỳ hoạt động/nghỉ ngơi của vi khuẩn, và các phân tử điều khiển chu kỳ đó có mối liên hệ với những phân tử chi phối nhận thức ngày nay.”

Công trình của English mở rộng mối liên hệ đã biết giữa vi khuẩn và giấc ngủ – bao gồm thực tế rằng nhịp ngủ ảnh hưởng đến chức năng của hệ vi sinh đường ruột, và rằng các nhiễm khuẩn thường khiến con người ngủ nhiều hơn.

Những phát hiện mới này chỉ là khởi đầu cho những câu hỏi lớn mà English mong muốn tiếp tục khám phá. “Giờ đây, khi thế giới ngày càng nhận thức rõ tầm quan trọng của vi sinh vật – không chỉ liên quan đến bệnh mà cả trong sức khỏe – đây thực sự là thời điểm đầy hứng khởi để mở rộng hiểu biết của chúng ta về cách chúng ta giao tiếp với vi sinh vật, và cách chúng giao tiếp lại với chúng ta,” bà phát biểu.

Nguồn bài viết:
Các Tài liệu do Đại học Bang Washington cung cấp. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về văn phong và độ dài.
Tạp chí tham khảo:
Erika L. English, James M. Krueger. Bacterial peptidoglycan levels have brain area, time of day, and sleep loss-induced fluctuations. Frontiers in Neuroscience, 2025; 19 DOI: 10.3389/fnins.2025.1608302.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250925025336.htm