Màu thực phẩm có thể giảm tổn thương tủy sống

Chất phụ gia phổ biến tạo màu kẹo M&Ms và nước uống Gatorade hứa hẹn mang lại triển vọng ngăn ngừa những phá hủy nghiêm trọng trong giai đoạn hai của tổn thương tủy sống.

Trong một bài viết trên tờ Proceedings of the National Academy of Sciences, các nhà nghiên cứu báo cáo rằng hợp chất Brilliant Blue G (BBG) có thể ngăn chặn sự tăng lên của biến đổi phân tử dẫn tới những phá hủy giai đoạn hai vài giờ sau chấn thương đầu tiên, giai đoạn chứng kiến sự mở rộng hơn nữa vùng tổn thương trong tủy và thậm chí vĩnh viễn làm mất khả năng vận động của bệnh nhân.

Nghiên cứu này được xây dựng trên kết quả thí nghiệm đột phá được các nhà khoa học thuộc trung tâm Y khoa đại học Rochester công bố lần đầu 5 năm trước. Tháng 8 năm 2004, trong câu chuyện trang bìa trên tờ Nature Medicine, các nhà khoa học đã miêu tả chi tiết chất ATP, nguồn năng lượng thiết yếu giúp các tế bào trong cơ thể con người tồn tại và hoạt động, có thể nhanh chóng tràn vào các khu vực quanh tổn thương tủy sống ngay sau khi tổn thương này bắt đầu xuất hiện, giết chết các tế bào không thuộc vùng tổn thương và đang hoàn toàn khỏe mạnh.

Khám phá gây bất ngờ này đã đánh dấu một mốc quan trọng trong việc làm rõ tổn thương giai đoạn hai xuất hiện như thế nào trên cơ thể bệnh nhân. Nó cũng mang lại triển vọng mới về cách ngăn ngừa tổn thương giai đoạn hai, với việc sử dụng ATP oxy hóa, một hợp chất được cho là ngăn chặn tác động xấu của ATP trên tế bào khỏe mạnh. Những con chuột bị tổn thương cột sống trong thí nghiệm đã hồi phục nhiều phần trên chi sau khi được tiêm một liều ATP oxy hóa, chúng thậm chí có thể di chuyển, đi lại trở lại với các mức độ nhanh nhẹn khác nhau.

Giờ đây, các nhà khoa học đã thành công trong việc tìm ra một hợp chất có tác dụng tương tự mà họ có thể dễ dàng kiểm soát sau khi tiêm vào cơ thể người bệnh. Trước đây, nhóm nghiên cứu phải tiêm trực tiếp hợp chất ATP oxy hóa vào tủy sống bị tổn thương để thu được cùng kết quả.

“Chúng tôi đã đạt được những kết quả tuyệt vời khi tiêm trực tiếp ATP oxy hóa vào tủy sống, nhưng phương pháp này là không khả quan để áp dụng cho các bệnh nhân,” dẫn lời Maiken Nedergaard, trưởng nhóm nghiên cứu, giáo sư giải phẫu thần kinh, giám đốc trung tâm Y khoa Thần kinh Tịnh tiến thuộc đại học Rochester. “Trước hết, không ai muốn bị đâm kim tiêm trực tiếp vào một tủy sống vừa trải qua chấn thương dữ dội.Trong khi đó, ATP oxy hóa, hợp chất mà chúng tôi sử dụng ban đầu, lại không thể được tiêm trực tiếp vào mạch máu do những tác dụng phụ của nó. Cho nên chúng tôi hiểu rằng cần phải tìm ra cách khác để nhanh chóng đưa vào tủy một chất ngăn không cho ATP giết chết các nơ-ron thần kinh vận động lành lặn.”

Nedergaard cảnh báo mặc dù công trình này có vẻ rất triển vọng đối với điều trị tổn thương tủy sống, nhưng vẫn cần thêm vài năm nữa trước khi có thể áp dụng hàng loạt trên các bệnh nhân. Hơn nữa, bất kì biện pháp điều trị khả quan nào cũng chỉ phát huy tác dụng đối với những người vừa mới trải qua chấn thương tủy sống, chúng hoàn toàn vô tác dụng đối với các bệnh nhân đã trải qua chấn thương 24 giờ hoặc hơn. Tương tự như tác nhân làm tan huyết khối (clot-busting agent) chỉ có thể giúp bệnh nhân vừa bị đột quỵ hoặc đau tim vài giờ trước, hợp chất mới được phát hiện trong nghiên cứu này cũng chỉ phát huy tác dụng với nhũng người bệnh vừa trải qua chấn thương tủy sống và được điều trị ngay lập tức sau vài giờ đồng hồ.
Triển vọng mới

Trong khi ATP thường được coi là hoàn toàn có lợi cho cơ thể con người (nguồn năng lượng chính cung cấp cho tất cả các tế bào), Nedergaard là nhà nghiên cứu đầu tiên khám phá ra mặt trái của nó đối với tủy sống. Ngay sau khi chấn thương tủy xuất hiện, ATP tràn đến vùng tổn thương với tốc độ nhanh gấp hàng trăm lần so với thông thường. Chính với tốc độ khủng khiếp này mà các nơ-ron bị kích thích quá mức và chết vì sức ép chuyển hóa.

Loại chất phụ gia phổ biến tạo màu cho kẹo M&Ms và nước uống Gatorade hứa hẹn mang lại triển vọng ngăn ngừa những phá hủy nghiêm trọng trong giai đoạn hai của tổn thương tủy sống. (Ảnh: thuộc bản quyền Trung tâm Y khoa trường đại học Rochester)

Các nơ-ron trong tủy sống dễ bị tổn thương bởi ATP như vậy là vì một phân tử mang tên “phân tử thụ quan tử vong” (death receptor). Các nhà khoa học biết rằng thụ quan này – P2X7 – cũng xuất hiện khi tủy sống dư thừa nơ-ron. P2X7 cho phép ATP bám lấy và gửi tín hiệu ào ạt tới các tế bào thần kinh, làm các tế bào này chết đi và làm tồi tệ thêm tình trạng tổn thương tủy sống, dẫn tới mất khả năng vận động của chi.

Vì vậy nhóm nghiên cứu quyết tâm tìm ra một hợp chất ngăn ngừa tác động của ATP với điều kiện hợp chất này phải cho phép tiêm thẳng vào tĩnh mạch bệnh nhân. Điều may mắn là Nedergaard đã phát hiện ra BBG, một chất kháng P2X7R, tương ứng với chất nhuộm xanh FD&C số 1 cả về mặt cấu trúc và chức năng. Được chứng nhận là chất phụ gia an toàn bởi cơ quan Quản lý Thực phẩm & Dược phẩm năm 1982, hơn một triệu kg chất nhuộm màu này được sử dụng hàng năm trên lãnh thổ Hoa Kỳ; mỗi ngày, một người dân Mỹ ăn vào cơ thể trung bình 16 mg chất nhuộm xanh FD&C số 1.

“Do BBG rất giống với chất nhuộm xanh thực phẩm được sử dụng rộng rãi,chúng tôi tin rằng nó cũng có có hiệu lực trong việc ngăn chặn các tổn thương giai đoạn hai như ATP oxy hóa, đồng thời không có bất kỳ tác dụng phụ nào và trở thành tiềm năng điều trị lớn đối với tổn thương tủy sống,” Nedergaard nói.

Và nhóm nghiên cứu đã không phải thất vọng. Một liều BBG được tiêm trực tiếp vào tĩnh mạch làm giảm rõ rệt các tổn thương giai đoạn hai trên chuột bị chấn thương tủy sống, giúp chúng có thể di chuyển trở lại dù chưa hoàn toàn nhanh nhẹn. Ngược lại, những con chuột không được điều trị với BBG vĩnh viễn mất khả năng di chuyển. Tác dụng phụ duy nhất là chuột được tiêm BBG tạm thời có vết xanh trên một vài vùng da.

Cộng tác viên dài hạn của Nedergaard ở dự án này cùng nhiều dự án khác là Steven Goldman, trưởng khoa Thần kinh đại học Rochester. Ông cho biết thêm: “Chúng tôi không đưa ra được bất kì liệu pháp hiệu quả nào cho các bệnh nhân tổn thương tủy sống mãn tính. Chúng tôi chỉ hi vọng mang lại một tác nhân an toàn, hữu hiệu cho các bệnh nhân vừa mới trải qua chấn thương, với mục đích làm giảm các tổn thương ở gian đoạn hai.”

Nedergaard và Goldman cho rằng cần có thêm thử nghiệm trong tương lai để kiểm tra độ an toàn của BBG và các chất liên quan trước khi bắt đầu áp dụng điều trị trên cơ thể người. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tin tưởng qua quá trình thử nghiệm, đây sẽ là một biện pháp điều trị mới cho các tổn thương tủy sống cấp tính trong một vài năm tới.

Các tác giả khác cũng đến từ trung tâm Y khoa đại học Rochester bao gồm: Weiguo Peng, Maria L. Cotrina, Xiaoning Han, Hongmei Yu, Lane Bekar, Livnat Blum, Takahiro Takano, và Guo-Feng Tia.

Nghiên cứu nhận được nguồn tài trợ kinh phí từ chương trình Chấn thương Tủy sống bang New York, Quỹ tài trợ nghiên cứu Y khoa Sheldon Adelson, và Viện Sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ.