Đối với những ai mong muốn gặt hái thành công trong công việc lẫn cuộc sống cá nhân, việc duy trì khả năng nhận thức và sự kiên cường về tinh thần khi tuổi tác ngày càng cao là những ưu tiên hàng đầu. Các nghiên cứu cho thấy một số chủng probiotic cụ thể có thể tác động đến chức năng não bộ và sức khỏe nhận thức tổng thể theo thời gian. Sự tương tác này có thể xảy ra nhờ trục ruột-não – một hệ thống giao tiếp hai chiều giữa não bộ và hệ thần kinh trung ương.
Các chủng vi sinh vật có lợi B. breve MCC1274 và L. plantarum PS23 đã cho thấy khả năng hỗ trợ sức khỏe não bộ và cải thiện các chức năng nhận thức, bao gồm trí nhớ, trong các nghiên cứu lâm sàng trên người và các nghiên cứu tiền lâm sàng (các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm không sử dụng đối tượng người).
Mặc dù các nghiên cứu trên người cho thấy các chủng probiotic này có thể hỗ trợ một số khía cạnh liên quan đến trí nhớ và nhận thức, nhưng chúng chưa giải thích được cơ chế hoạt động cụ thể. Tuy nhiên, các nghiên cứu tiền lâm sàng trên động vật giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hoạt động đằng sau những chủng vi sinh vật đáng chú ý này. Kết quả từ các nghiên cứu tiền lâm sàng về cả MCC1274 và PS23 cho thấy vai trò của chúng trong chức năng chống oxy hóa, phản ứng miễn dịch, tính dẻo dai thần kinh và nhiều khía cạnh khác.
Hãy cùng xem xét các nghiên cứu tiền lâm sàng để tìm hiểu xem những "chất sinh học có lợi cho não" này có thể hỗ trợ chức năng nhận thức khỏe mạnh như thế nào trong quá trình lão hóa của con người.
Cổ vi khuẩn B. breve MCC1274 có tác dụng hỗ trợ sức khỏe não bộ trong các nghiên cứu tiền lâm sàng
MCC1274 là một chủng vi khuẩn Bifidobacterium breve đã được nghiên cứu qua bốn thử nghiệm lâm sàng trên người nhằm tìm hiểu vai trò của nó trong việc hỗ trợ các quá trình hoạt động của não bộ và cải thiện chức năng nhận thức. Chẳng hạn, một thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên có đối chứng trên người đã cho thấy MCC1274 giúp cải thiện trí nhớ tức thời, trí nhớ dài hạn và khả năng thị giác-không gian/xây dựng (liên quan đến nhận thức không gian) ở những người nghi ngờ mắc chứng suy giảm nhận thức nhẹ.
Cơ chế hoạt động của nó như thế nào? Các thí nghiệm tiền lâm sàng cho thấy MCC1274 hỗ trợ chức năng nhận thức nhờ (1) tác dụng chống oxy hóa và (2) các quá trình sinh hóa khác giúp thúc đẩy phản ứng miễn dịch lành mạnh trong não và khả năng thích ứng thần kinh liên quan.
MCC1274 có thể có tác dụng chống oxy hóa
Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng chủng vi sinh vật có lợi MCC1274 có thể hỗ trợ hoạt động của não bộ bằng cách tăng nồng độ các chất chống oxy hóa di chuyển từ ruột lên não. Để nghiên cứu vấn đề này, các nhà khoa học đã cho chuột khỏe mạnh (“loại hoang dã”) uống nước pha với B. breve MCC1274 hoặc nước muối sinh lý trong bốn tháng. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã lấy mẫu máu và phân tích các chất chuyển hóa trong huyết tương của chuột để xác định cơ chế cơ bản đằng sau những tác dụng có lợi của chủng vi sinh vật có lợi này.
Các chất chuyển hóa trong huyết tương này là những phân tử nhỏ có trong huyết tương, có thể được tạo ra từ quá trình chuyển hóa của vi sinh vật. Vi sinh vật đường ruột sử dụng các enzym để phân giải các sản phẩm tiêu hóa thức ăn trong ruột, và các chất chuyển hóa này là sản phẩm phụ của quá trình này. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã tìm cách xác định những chất chuyển hóa trong huyết tương nào bị ảnh hưởng bởi việc bổ sung MCC1274 và liệu chúng có mang lại lợi ích nào hay không.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc bổ sung B. breve đã làm thay đổi đáng kể các chất chuyển hóa trong huyết tương của chuột. Đặc biệt, các nhà khoa học đã quan sát thấy nồng độ các chất chuyển hóa isoflavone tăng cao – đây là những hợp chất chống oxy hóa được chứng minh là có tác dụng hỗ trợ chức năng não bộ và giảm căng thẳng oxy hóa.
Căng thẳng oxy hóa là tình trạng mất cân bằng giữa các gốc tự do và chất chống oxy hóa trong cơ thể. Cơ thể chúng ta cần cả hai loại phân tử này để hoạt động bình thường, nhưng vấn đề sẽ nảy sinh khi số lượng gốc tự do (sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình trao đổi chất) vượt quá số lượng chất chống oxy hóa.
Mặc dù các gốc tự do có vai trò hỗ trợ hệ miễn dịch và các quá trình khác, nhưng cơ thể chúng ta chỉ cần một lượng nhỏ hoặc vừa phải. Căng thẳng oxy hóa xảy ra khi nồng độ các gốc tự do tăng lên mức không lành mạnh. Khi ở mức quá cao, chúng sẽ gây tổn thương cho các tế bào trong cơ thể, bao gồm cả các tế bào trong não. Trong quá trình lão hóa lành mạnh,căng thẳng oxy hóa đã được liên kết với các vấn đề về nhận thức, bao gồm cả các vấn đề về trí nhớ; và các nghiên cứu cho thấy một số hợp chất tự nhiên có thể giúp cân bằng lại tình trạng này.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng isoflavone, một loại flavonoid có trong đậu nành, có tác dụng cải thiện chức năng nhận thức ở người trưởng thành khỏe mạnh. Một nghiên cứu tiền lâm sàng trước đây đã chứng minh rằng chủng B. breve MCC1274 có thể tăng cường quá trình chuyển hóa sinh học của isoflavone cũng như tác động đến hệ vi sinh vật đường ruột. Do đó, MCC1274 có thể tạo ra các chất chuyển hóa này hoặc gián tiếp tác động đến quá trình sản sinh chúng bằng cách tăng tổng số lượng vi sinh vật có lợi trong đường ruột.
MCC1274 có thể hỗ trợ quá trình tái cấu trúc thần kinh trong não
Một đặc điểm đáng chú ý của não bộ là khả năng thích ứng để tự tái tổ chức bằng cách hình thành, điều chỉnh và củng cố các kết nối thần kinh. Hiện tượng này được gọi là tính dẻo dai thần kinh, và nó phần nào chịu ảnh hưởng của các tế bào miễn dịch cư trú trong não, được gọi là tế bào microglia. Trong nghiên cứu tiền lâm sàng có nhóm đối chứng dùng giả dược này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng MCC1274 có thể giúp cân bằng phản ứng miễn dịch của các tế bào microglia này, từ đó thúc đẩy tính dẻo dai thần kinh và giảm hoạt động oxy hóa.
Các tế bào microglia đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ hệ thần kinh trung ương và duy trì sức khỏe của não bộ. Chúng có tính năng động cao và tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau, nhưng thường được mô tả là ở trạng thái nghỉ ngơi hoặc trạng thái hoạt động. Chúng là các tế bào hỗ trợ thần kinh và miễn dịch của não bộ, nơi chúng liên tục cảm nhận và điều hòa hoạt động thần kinh, đồng thời khi được kích hoạt, chúng sẽ xử lý các tình trạng nhiễm trùng hoặc chấn thương.
Khi ở trạng thái “nghỉ ngơi”, các tế bào này liên tục cảm nhận môi trường xung quanh và loại bỏ các tế bào thần kinh, cả hai quá trình này đều góp phần duy trì sự cân bằng nội môi và tính dẻo dai của tế bào thần kinh. Các tế bào vi mô trong trạng thái không hoạt động này tham gia vào quá trình tái cấu trúc các khớp thần kinh và tính dẻo dai tổng thể của khớp thần kinh, những yếu tố có vai trò quan trọng đối với quá trình học tập và trí nhớ.
Khi phản ứng với chấn thương hoặc thoái hóa thần kinh, các tế bào microglia sẽ được kích hoạt và thay đổi hình dạng, đồng thời tiết ra các protein kích hoạt hệ miễn dịch và các gốc tự do phản ứng. Trong quá trình lão hóa, người ta phát hiện ra rằng các tế bào microglia chuyển sang trạng thái quá mẫn cảm và hoạt động quá mức, điều này cản trở tính dẻo dai của khớp thần kinh. Trong những trường hợp này, một biện pháp can thiệp nhằm làm giảm bớt hoặc làm dịu trạng thái hoạt động quá mức này sẽ giúp các tế bào microglia trở lại trạng thái nghỉ ngơi có lợi cho hệ thần kinh.
Để xác định liệu MCC1274 có hỗ trợ sức khỏe não bộ ở chuột khỏe mạnh hay không, các nhà nghiên cứu đã cho chuột dùng chế phẩm sinh học này và sau đó tiến hành một loạt các thử nghiệm để đánh giá tác dụng của nó. Các con chuột được phân ngẫu nhiên vào nhóm dùng chế phẩm sinh học hoặc nhóm dùng giả dược. Trong bốn tháng, nhóm dùng chế phẩm sinh học được cho dùng B. breve MCC1274 (1 tỷ CFU) năm lần mỗi tuần, trong khi nhóm dùng giả dược chỉ được tiêm dung dịch muối.
Kết thúc nghiên cứu, các nhà khoa học đã ghi nhận sự giảm nồng độ của một loại protein phản ứng miễn dịch nhất định, vốn là dấu hiệu cho thấy sự hoạt hóa của tế bào microglia – các tế bào miễn dịch của não. Do đó, MCC1274 dường như làm giảm bớt, hay làm dịu, quá trình hoạt hóa của tế bào microglia ở chuột khỏe mạnh. Sự giảm bớt hoạt động của tế bào microglia này giúp cân bằng tình trạng hoạt động quá mức và từ đó hỗ trợ khả năng tái tạo thần kinh.
Những thay đổi ở các protein synap khác trong vùng hải mã cũng cho thấy tác dụng bảo vệ thần kinh. Tác dụng cân bằng đối với phản ứng miễn dịch có thể giúp cải thiện quá trình truyền dẫn synap và tính dẻo dai của synap, từ đó góp phần duy trì chức năng nhận thức, bao gồm cả chức năng trí nhớ, ở não bộ đang lão hóa.
Trong các nghiên cứu tiền lâm sàng, L. paracasei PS23 hỗ trợ quá trình lão hóa lành mạnh
L. paracasei PS23 là một chủng thuộc loài vi khuẩn Lacticaseibacillus paracasei; các nghiên cứu trên người cho thấy chủng này có tác động tích cực đến việc điều hòa căng thẳng, cân bằng cảm xúc và các con đường truyền tín hiệu trong não. Các nghiên cứu tiền lâm sàng sử dụng PS23 trên chuột già cho thấy rằng chế phẩm sinh học này có thể hỗ trợ quá trình lão hóa lành mạnh bằng cách giúp duy trì chức năng nhận thức, bao gồm trí nhớ, và hỗ trợ khối lượng cơ bắp. Mặc dù cần có thêm nghiên cứu để hiểu đầy đủ tác động của nó đối với nhận thức của con người, nhưng nghiên cứu tiền lâm sàng giúp chúng ta hiểu được các cơ chế góp phần vào tác dụng có lợi của chế phẩm sinh học này.
Trong các nghiên cứu tiền lâm sàng sau đây, các nhà khoa học đã quan sát thấy một số thay đổi đáng chú ý về sức khỏe não bộ và hành vi ở các mô hình động vật của họ. Những thay đổi này bao gồm sự cải thiện về trí nhớ và khả năng định hướng không gian, cùng với việc giảm các hành vi có dấu hiệu lo âu.
Các nhà khoa học cho rằng những thay đổi tích cực này là do phản ứng miễn dịch lành mạnh ở nhóm PS23, sự giảm thiểu căng thẳng oxy hóa và khả năng thích ứng thần kinh được cải thiện – tất cả đều góp phần duy trì sức khỏe não bộ khi chúng ta già đi. Các cơ chế được đề xuất này cũng khá tương đồng với những gì đã quan sát được trong các nghiên cứu tiền lâm sàng về MCC1274.
Nghiên cứu gen PS23 trên chuột được làm già hóa
Giống như con người, chuột cũng thể hiện những khả năng nhận thức phức tạp, như trí nhớ không gian, khả năng học tập và các hành vi xã hội. Chúng cũng có những mô hình lão hóa não bộ tương đồng đáng kể với con người. Các nhà nghiên cứu thường sử dụng chuột được làm già hóa nhân tạo làm mô hình nghiên cứu để đánh giá chức năng nhận thức và tác động của một số biện pháp can thiệp, bao gồm cả men vi sinh. Những nghiên cứu tiền lâm sàng này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của men vi sinh trong việc mang lại lợi ích cho sức khỏe nhận thức ở người cao tuổi.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình lão hóa ở chuột khỏe mạnh có thể đi kèm với sự gia tăng các hành vi giống như lo âu và sự suy giảm chức năng nhận thức (ví dụ: khả năng học tập và trí nhớ về không gian).
Hai nghiên cứu tiền lâm sàng gần đây về PS23 đã sử dụng các mô hình động vật già hóa nhân tạo để tìm hiểu sâu hơn về cơ sở khoa học đằng sau những lợi ích nhận thức của chế phẩm sinh học này.⁶,⁷Trong mỗi nghiên cứu ngẫu nhiên có đối chứng giả dược, các nhà nghiên cứu đã chia những con chuột già hóa nhân tạo thành ít nhất hai nhóm: nhóm dùng giả dược và nhóm dùng chế phẩm sinh học. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các bài kiểm tra hành vi, bao gồm bài kiểm tra không gian mở và bài kiểm tra mê cung nước Morris, để quan sát các hành vi liên quan đến căng thẳng và nhận thức.
PS23 hỗ trợ chức năng nhận thức ở chuột già
Để nghiên cứu chức năng nhận thức, các nhà khoa học đã so sánh những con chuột bị lão hóa sớm được cho dùng PS23 với những con chuột được cho dùng giả dược thông qua các bài kiểm tra hành vi, đồng thời phân tích nồng độ các yếu tố trong máu và mô não.
Trong các bài kiểm tra hành vi, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy những khiếm khuyết rõ rệt về trí nhớ không gian ở nhóm chuột già dùng giả dược. Tuy nhiên, nhóm chuột già dùng PS23 lại không biểu hiện những khiếm khuyết này; kết quả của chúng tương tự như ở nhóm chuột không già. Những kết quả này cho thấy chế phẩm sinh học đã giúp cải thiện tình trạng suy giảm trí nhớ do tuổi tác ở chuột.
Những lợi ích của PS23 đối với trí nhớ không gian tương ứng với nồng độ yếu tố dinh dưỡng thần kinh có nguồn gốc từ não (BDNF) và nồng độ enzyme superoxide dismutase (SOD) cao hơn. BDNF là một loại protein quan trọng trong não có liên quan đến tính dẻo dai thần kinh, đặc biệt là trong các quá trình học tập và ghi nhớ.
SOD được coi là một trong những enzym đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ cơ chế bảo vệ của các chất chống oxy hóa. Nồng độ enzym này không chỉ cao hơn trong máu của những con chuột già được cho dùng PS23 so với nhóm dùng giả dược, mà còn cao hơn ở vùng hải mã – khu vực não bộ có vai trò quan trọng đối với trí nhớ.
Trong các nghiên cứu này, PS23 đã duy trì nồng độ SOD trong vùng hải mã trong quá trình lão hóa, trong khi quá trình lão hóa không có sự hỗ trợ của chế phẩm sinh học này lại cho thấy sự sụt giảm nồng độ SOD trong vùng hải mã. Nồng độ SOD giảm dần theo tuổi tác, ngay cả khi chúng ta vẫn khỏe mạnh về mặt khác. Những phát hiện này trên chuột cho thấy PS23 có thể làm giảm các rối loạn trí nhớ và cải thiện các hành vi liên quan đến lo âu ở người cao tuổi.
PS23 có thể là loại men vi sinh duy nhất đã được nghiên cứu và cho thấy nồng độ SOD cao hơn trong não.
Các kết quả này cho thấy việc bổ sung PS23 có thể được xem như một chiến lược nhằm hỗ trợ chức năng nhận thức (ví dụ như trí nhớ) trong quá trình lão hóa bình thường, vốn có thể liên quan đến các yếu tố miễn dịch hoặc stress oxy hóa.
PS23 giúp giảm lo âu ở chuột già
Tương tự, các thử nghiệm về hành vi và sinh hóa cho thấy PS23 có tác dụng cải thiện tình trạng lo âu trong quá trình lão hóa tự nhiên. Trong thử nghiệm không gian mở, các con chuột được đặt trong một khu vực mở để quan sát các hành vi liên quan đến nhận thức cũng như lo âu. So với nhóm chuột già dùng giả dược, nhóm chuột già dùng PS23 thể hiện ít hành vi giống lo âu hơn trong thử nghiệm này.⁶
Những khác biệt về hành vi này tương ứng với nồng độ serotonin và dopamine – hai chất giúp ổn định tâm trạng – cao hơn trong mô não của chuột PS23. Chúng cũng có nồng độ BDNF cao hơn trong máu. Mặc dù BDNF đóng vai trò quan trọng đối với khả năng thích ứng thần kinh, nó cũng rất quan trọng đối với sức khỏe tinh thần: nồng độ thấp của chất này ở một số vùng não có liên quan đến lo âu và căng thẳng.
MCC1274 và PS23 mang lại lợi ích gì cho chức năng nhận thức?
MCC1274 và PS23 dường như có tác dụng cải thiện chức năng nhận thức nhờ các cơ chế cân bằng hệ miễn dịch và chống oxy hóa, từ đó mang lại lợi ích cho não bộ thông qua trục ruột-não.
Chúng ta đã thấy MCC1274 làm tăng nồng độ các chất chuyển hóa isoflavone có tác dụng chống oxy hóa trong máu và giúp làm dịu các tế bào miễn dịch của não, hay còn gọi là tế bào microglia, từ đó góp phần thúc đẩy khả năng tái tạo thần kinh. Tương tự, các nhà khoa học trong cả hai nghiên cứu đều ghi nhận sự gia tăng nồng độ enzyme chống oxy hóa SOD tại trung tâm trí nhớ của não, tức vùng hồi hải mã. SOD là cơ chế phòng vệ chính của cơ thể chống lại sự sản sinh quá mức của các gốc tự do, một yếu tố chủ chốt gây ra stress oxy hóa.
Các mô hình tiền lâm sàng cho thấy chủng PS23 làm tăng nồng độ của protein BDNF – một loại protein quan trọng trong não – có tác dụng thúc đẩy quá trình học tập, trí nhớ và khả năng thích ứng thần kinh. Cả hai chủng đều được chứng minh là có khả năng làm chậm quá trình suy giảm nhận thức liên quan đến tuổi tác trong các mô hình tiền lâm sàng bằng cách giảm thiểu stress oxy hóa và hỗ trợ quá trình truyền tín hiệu não bộ khỏe mạnh thông qua trục ruột-não.
Các nghiên cứu tiền lâm sàng mà chúng ta đã thảo luận ở đây giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ sở khoa học thú vị đằng sau những tác động tích cực của men vi sinh đối với sức khỏe não bộ, đặc biệt là trí nhớ và các hành vi liên quan đến căng thẳng. Chúng tôi đã phát hiện ra rằng MCC1274 và PS23 có thể hỗ trợ chức năng nhận thức nhờ tác động của chúng lên các con đường liên quan đến hệ miễn dịch trong não. Thông qua trục ruột-não, các chủng vi sinh này phát huy tác dụng cân bằng hệ miễn dịch và chống oxy hóa, như đã được chứng minh trong cả các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng.
Tham khảo
- Xiao, J., Katsumata, N., Bernier, F., Ohno, K., Yamauchi, Y., Odamaki, T., Yoshikawa, K., Ito, K., & Kaneko, T. (2020).https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32623402/
- Ohno, K., Abdelhamid, M., Zhou, C., Jung, C. G., & Michikawa, M. (2022).https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9661342
- Cui, C., Birru, R. L., Snitz, B. E., Ihara, M., Kakuta, C., Lopresti, B. J., Aizenstein, H. J., Lopez, O. L., Mathis, C. A., Miyamoto, Y., Kuller, L. H., & Sekikawa, A. (2020).https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7808187/
- Yao R, Wong CB, Nakamura K, Mitsuyama E, Tanaka A, Kuhara T, Odamaki T, Xiao JZ. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31090459/
- Abdelhamid, M., Zhou, C., Jung, C. G., & Michikawa, M. (2022). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9231139/
- Cheng, L. H., Chou, P. Y., Hou, A. T., Huang, C. L., Shiu, W. L., Wang, S. (2022). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35438699/
- Huang, S. Y., Chen, L. H., Wang, M. F., Hsu, C. C., Chan, C. H., Li, J. X., Huang, H. Y. (2018). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6073302/
