Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) dẫn đầu đã xác định được một phương pháp đầy hứa hẹn giúp vết thương mãn tính mau lành hơn, bao gồm cả những vết thương bị nhiễm khuẩn kháng kháng sinh.

Vết thương mãn tính đang trở thành một vấn đề sức khỏe toàn cầu ngày càng nghiêm trọng. Mỗi năm, khoảng 18,6 triệu người trên toàn thế giới mắc chứng loét bàn chân do tiểu đường. Trong suốt cuộc đời, có tới một trong ba người mắc bệnh tiểu đường có thể bị loét bàn chân.

Những vết thương kéo dài này là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến việc phải cắt cụt chi dưới. Nhiễm trùng kéo dài thường khiến việc chữa lành trở nên khó khăn hơn, khiến bệnh nhân mắc kẹt trong vòng luẩn quẩn của các biến chứng lặp đi lặp lại.

Tại Singapore, các vết thương mãn tính như loét bàn chân do tiểu đường, loét do tỳ đè và loét tĩnh mạch chân đang trở nên phổ biến hơn. Hơn 16.000 trường hợp được báo cáo mỗi năm, đặc biệt là ở người lớn tuổi và người mắc bệnh tiểu đường.

Vi khuẩn phổ biến cản trở quá trình lành vết thương như thế nào?

Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Science Advances, hợp tác với các nhà nghiên cứu từ Đại học Geneva, Thụy Sĩ. Nghiên cứu tiết lộ cách một loại vi khuẩn phổ biến, Enterococcus faecalis (E. faecalis), có thể chủ động can thiệp vào khả năng tự lành vết thương của cơ thể. Nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc ngăn chặn quá trình này cho phép các tế bào da phục hồi và làm lành vết thương.

E. faecalis là một tác nhân gây bệnh cơ hội thường được tìm thấy trong các bệnh nhiễm trùng mãn tính như loét bàn chân do tiểu đường. Những vết thương này rất khó điều trị và thường không lành, làm tăng nguy cơ biến chứng nghiêm trọng và phải cắt cụt chi.

Kháng kháng sinh làm tăng thêm độ khó. Một số chủng E. faecalis không còn đáp ứng với một số loại kháng sinh thường dùng, khiến việc kiểm soát nhiễm trùng ngày càng trở nên khó khăn.

Mặc dù các bác sĩ từ lâu đã biết rằng nhiễm trùng có thể làm chậm quá trình lành vết thương, nhưng lý do sinh học chính xác cho tác động này vẫn chưa rõ ràng.

Nghiên cứu này do Phó Giáo sư Guillaume Thibault thuộc Trường Khoa học Sinh học của Đại học Công nghệ Nanyang (NTU) và Giáo sư Kimberly Kline từ Đại học Geneva, đồng thời là giáo sư thỉnh giảng tại SCELSE - Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Sinh thái Môi trường Singapore, thuộc NTU, cùng chủ trì.

Vai trò của quá trình trao đổi chất của vi khuẩn và stress tế bào

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng E. faecalis hoạt động khác biệt so với nhiều loại vi khuẩn khác gây nhiễm trùng vết thương. Thay vì chủ yếu dựa vào độc tố, nó giải phóng các gốc oxy phản ứng (ROS), một sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất làm gián đoạn chức năng chữa lành bình thường của các tế bào da người.

Tác giả chính, Tiến sĩ Aaron Tan, Nghiên cứu sinh của NTU, đã phát hiện ra rằng E. faecalis sử dụng một quá trình trao đổi chất gọi là vận chuyển điện tử ngoại bào (EET - extracellular electron transport). Quá trình này liên tục sản sinh ra hydrogen peroxide (H₂O₂), một gốc oxy phản ứng cao có khả năng gây hại cho mô sống.

Khi E. faecalis có mặt trong vết thương, hydrogen peroxide (H₂O₂) mà nó sản sinh ra gây ra stress oxy hóa trong các tế bào da người xung quanh.

Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy stress oxy hóa này kích hoạt phản ứng bảo vệ trong các tế bào keratinocyte, các tế bào da chịu trách nhiệm sửa chữa vết thương. Phản ứng này được gọi là "phản ứng protein không gấp cuộn".

Trong điều kiện bình thường, phản ứng protein không gấp cuộn giúp các tế bào sống sót sau tổn thương bằng cách làm chậm quá trình sản xuất protein và các hoạt động thiết yếu khác, cho chúng thời gian để phục hồi.

Tuy nhiên, một khi được kích hoạt trong bối cảnh này, phản ứng này sẽ làm tê liệt các tế bào một cách hiệu quả. Nó ngăn cản chúng di chuyển vào vùng vết thương để bịt kín mô bị tổn thương, một quá trình được gọi là di chuyển tế bào.

Để khẳng định tầm quan trọng của con đường này, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một chủng E. faecalis biến đổi gen thiếu con đường EET. Những vi khuẩn biến đổi này sản sinh ra ít hydrogen peroxide (H₂O₂) hơn nhiều và không còn khả năng ngăn chặn quá trình lành vết thương.

Kết quả này xác nhận rằng con đường trao đổi chất đóng vai trò trung tâm trong cách E. faecalis phá vỡ quá trình phục hồi da. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã điều tra xem liệu việc trung hòa hydrogen peroxide (H₂O₂) có thể đảo ngược tổn thương hay không.

Phương pháp điều trị tiềm năng ngoài kháng sinh

Khi các nhà nghiên cứu điều trị các tế bào da bị stress bằng catalase, một loại enzyme chống oxy hóa tự nhiên có khả năng phân hủy hydrogen peroxide (H₂O₂), mức độ stress của tế bào đã giảm xuống. Kết quả là, các tế bào đã lấy lại khả năng di chuyển và chữa lành vết thương.

Cách tiếp cận này cung cấp một phương pháp thay thế để giải quyết các bệnh nhiễm trùng do E. faecalis kháng kháng sinh gây ra. Thay vì cố gắng tiêu diệt vi khuẩn bằng kháng sinh, chiến lược này tập trung vào việc trung hòa các chất có hại mà vi khuẩn sản sinh ra.

"Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy chính quá trình trao đổi chất của vi khuẩn là vũ khí, đây là một phát hiện bất ngờ mà các nhà khoa học trước đây chưa biết đến," Phó Giáo sư Thibault, đồng thời là Trợ lý Trưởng khoa (Hợp tác Quốc tế) tại Trường Khoa học, cho biết.

"Thay vì tập trung vào việc tiêu diệt vi khuẩn bằng kháng sinh, điều này ngày càng khó khăn và dẫn đến tình trạng kháng kháng sinh trong tương lai, giờ đây chúng ta có thể vô hiệu hóa chúng bằng cách ngăn chặn các sản phẩm có hại mà chúng tạo ra và khôi phục quá trình lành vết thương. Thay vì nhắm vào nguồn gốc, chúng ta vô hiệu hóa nguyên nhân thực sự gây ra các vết thương mãn tính - các gốc oxy phản ứng."

Nghiên cứu này liên kết trực tiếp quá trình trao đổi chất của vi khuẩn với sự rối loạn chức năng trong tế bào người, chỉ ra một chiến lược điều trị mới cho các vết thương mãn tính.

Các nhà nghiên cứu cho rằng các loại băng vết thương trong tương lai được tẩm chất chống oxy hóa như catalase có thể giúp thúc đẩy quá trình lành vết thương.

Vì các chất chống oxy hóa như catalase đã được sử dụng rộng rãi và hiểu rõ, nhóm nghiên cứu tin rằng phương pháp này có thể chuyển từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sang sử dụng lâm sàng nhanh hơn so với việc phát triển một loại thuốc hoàn toàn mới.

Vì cơ chế này đã được chứng minh bằng cách sử dụng tế bào da người, nên các phát hiện này có liên quan trực tiếp đến sinh lý học của con người và có thể dẫn đến các phương pháp điều trị mới cho những người có vết thương khó lành.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu dự định tiến hành thử nghiệm lâm sàng trên người sau khi xác định được cách hiệu quả nhất để cung cấp chất chống oxy hóa thông qua các nghiên cứu đang diễn ra trên mô hình động vật.
 
Tài liệu tham khảo:
 
Aaron Ming Zhi Tan, Cenk Celik, Stella Yue Ting Lee, Mark Veleba, Caroline S. Manzano, Rahim M. K. Abdul, Guillaume Thibault, Kimberly A. Kline. Enterococcus faecalis redox metabolism activates the unfolded protein response to impair wound healing. Science Advances, 2026; 12 (3) DOI: 10.1126/sciadv.aeb5297
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260120015650.htm