Chất xơ và vi khuẩn đường ruột Chế độ ăn giàu chất xơ, ví dụ như trái cây và rau củ, làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường, tim mạch và viêm khớp. Thật vậy, các bằng chứng về lợi ích của chất xơ vượt trên mọi bệnh tật: Chế độ ăn nhiều chất xơ hơn dường như giúp giảm tỷ lệ tử vong, bất kể vì lý do gì.

Đó là lý do các chuyên gia luôn nói rằng chất xơ tốt cho chúng ta. Tuy nhiên, trong khi lợi ích của chất xơ đã rất rõ ràng, lý do nó hữu ích đến thế vẫn chưa được sáng tỏ. “Câu hỏi này đặt ra thì dễ nhưng trả lời thì lại khó,” Fredrik Bäckhed, nhà sinh vật học của Đại học Gothenburg tại Thụy Điển, cho biết.

Ông và các nhà khoa học khác đang tiến hành những thí nghiệm mang đến một số đầu mối quan trọng mới tiết lộ vai trò của chất xơ đối với sức khỏe con người. Nghiên cứu của họ chỉ ra rằng chất xơ  không mang lại nhiều lợi ích trực tiếp cho cơ thể con người.

Thay vào đó, chất xơ mà ta nạp vào cơ thể nuôi sống hàng tỷ lợi khuẩn trong ruột. Cộng đồng vi khuẩn này khỏe mạnh đồng nghĩa với đường ruột và hệ miễn dịch của ta hoạt động tốt.

Để tiêu hóa, thức ăn cần được trộn lẫn với enzyme để phân giải các phân tử. Sau đó, những đoạn phân tử này đi qua thành ruột và thẩm thấu vào ruột.

Tuy nhiên, lượng enzyme cơ thể tạo ra là có hạn nên không thể phân giải nhiều hợp chất khó phân giải trong thực vật. Thuật ngữ “chất xơ” chỉ những phân tử không thể tiêu hóa này.

Thế nhưng chất xơ chỉ không thể tiêu hóa đối với chúng ta. Đường ruột được bao phủ bởi một lớp chất nhầy mà trên bề mặt là tấm thảm chứa hàng trăm loài vi khuẩn, một phần của microbiome (hệ vi sinh vật trong cơ thể người). Một số vi khuẩn chứa các enzyme cần thiết để phân giải nhiều loại chất xơ khác nhau.

Khả năng tồn tại của vi khuẩn trong chất xơ mà ta không thể tự tiêu hóa khiến nhiều chuyên gia tự hỏi liệu vi khuẩn có liên quan gì đến lợi ích của chế độ ăn uống nhiều rau củ hay không. Hai nghiên cứu chi tiết được công bố gần đây trên tạp chí Cell Host and Microbe đã cung cấp bằng chứng thuyết phục là có.

Trong một thí nghiệm, Tiến sĩ Andrew T. Gewirtz của Đại học bang Georgia và các đồng nghiệp đã cho chuột ăn uống theo chế độ nghèo chất xơ và giàu chất béo. Bằng cách kiểm tra các đoạn DNA vi khuẩn trong phân của chúng, các nhà khoa học có thể ước lượng kích thước quần thể vi khuẩn đường ruột trong mỗi con chuột.

Họ nhận thấy khi áp dụng chế độ ăn nghèo chất xơ, quần thể vi khuẩn bị phá vỡ và kích thước thu nhỏ lại 10 lần.

Tiến sĩ Bäckhed cùng các cộng sự tiến hành một thí nghiệm tương tự, xem xét hệ vi khuẩn đường ruột ở chuột khi chuyển từ thực phẩm giàu chất xơ sang nghèo chất xơ. “Về cơ bản thì đó là những món bạn ăn ở McDonald. Nhiều mỡ, nhiều đường và chứa 20% chất đạm,” Bäckhed nói.

Các nhà khoa học tập trung vào sự đa dạng của chủng loại vi khuẩn tạo nên hệ vi khuẩn đường ruột ở chuột. Việc chuyển loài động vật này sang chế độ ăn uống nghèo chất xơ tạo ra tác động đáng kể: Những loại vi khuẩn phổ biến trở nên hiếm gặp, và những loại vi khuẩn hiếm hoi xuất hiện phổ biến.

Cùng với những thay đổi trong hệ vi khuẩn đường ruột, cả hai nhóm nghiên cứu cũng quan sát được những thay đổi nhanh chóng trên bản thân con chuột. Đường ruột của chúng teo nhỏ lại và lớp niêm mạc ruột mỏng đi. Kết quả là vi khuẩn áp sát thành ruột hơn đáng kể và sự xâm lấn đó kích thích phản ứng miễn dịch.

Sau vài ngày ăn uống thiếu chất xơ, đường ruột của chuột phát sinh chứng viêm mãn tính. Sau vài tuần, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Gewirtz quan sát thấy chuột bắt đầu thay đổi theo những chiều hướng khác, chẳng hạn như tăng chất béo và đường huyết.

Tiến sĩ Bäckhed và các cộng sự cho một nhóm động vật gặm nhấm khác ăn theo chế độ giàu chất béo, kèm theo một lượng khiêm tốn chất xơ inulin. Họ nhận thấy lớp nhầy ở đường ruột của những con chuột này khỏe mạnh hơn ở những con không được ăn chất xơ và vi khuẩn cũng ở khoảng cách an toàn hơn với thành ruột.

Tiến sĩ Gewirtz và đồng nghiệp cũng cho chuột ăn thực phẩm chứa inulin nhưng liều lượng cao hơn. Sự cải thiện thậm chí còn đáng kinh ngạc hơn: Mặc cho chế độ thức ăn giàu chất béo, quần thể vi khuẩn đường ruột rất khỏe mạnh, đường ruột gần như không có gì thay đổi và chuột ít tăng cân hơn.

Tiến sĩ Bäckhed thực hiện một thí nghiệm thú vị khác: Họ pha vào nước uống của những con chuột ăn theo chế độ giàu chất béo một loại khuẩn ăn chất xơ. Điều này giúp chuột cải thiện tốt hơn: Dù chế độ ăn vẫn nhiều chất béo, những con chuột này sản xuất nhiều chất nhầy đường ruột hơn, tạo ra hàng rào khỏe mạnh giữ vi khuẩn cách xa thành ruột.

Theo Tiến sĩ Gewirtz, một cách mà chất xơ mang lại lợi ích sức khỏe là gián tiếp đem đến cho ta nguồn thực phẩm khác. Khi vi khuẩn đã sử dụng hết năng lượng trong chất xơ, nó thải ra những mảnh phân tử. Các phân tử này có dạng axit béo chuỗi ngắn được thành ruột hấp thụ để làm nhiên liệu.

Tuy nhiên, vi khuẩn trong ruột không chỉ tạo ra năng lượng mà còn truyền đi tín hiệu.

Những tế bào ruột dựa vào tín hiệu hóa học từ vi khuẩn để hoạt động thích hợp, Tiến sĩ Gewitz cho biết. Các tế bào này đáp lại tín hiệu bằng cách nhân bản và tạo ra nguồn chất nhờn khỏe mạnh. Chúng cũng giải phóng những phân tử diệt vi khuẩn.

Nhờ tạo ra các phản hồi này, vi khuẩn đường ruột duy trì tình trạng chung sống hòa bình với hệ miễn dịch. Nó nằm trên bề mặt chất nhầy, giữ khoảng cách an toàn với thành ruột. Bất kỳ vi khuẩn nào áp quá sát thành ruột sẽ bị độc tố diệt khuẩn tiêu diệt.

Trong khi nguồn thức ăn trực tiếp của một số loại vi khuẩn trong ruột là chất xơ, những vi khuẩn này cũng nuôi dưỡng các loài khác bằng chất thải của mình. Nhiều loài trong hệ sinh thái này – tất cả đều sử dụng chất xơ – có thể có liên hệ với ruột của chúng ta.

Chất xơ và vi khuẩn đường ruột

Một nghiên cứu mới đây cho thấy chế độ ăn thiếu chất xơ sẽ phá hủy mối quan hệ hòa bình này. Các loài phụ thuộc vào chất xơ bị đói và điều tương tự xảy ra với loài phụ thuộc chúng. Một số có thể chuyển sang “xơi tái” chất nhầy của chính chủ nhân. Khi nhận được ít nhiên liệu, tế bào ruột bị chậm phát triển. Và vì không có dòng tín hiệu hóa học liên tục từ vi khuẩn, các tế bào sẽ chậm trễ trong việc sản xuất chất nhầy lẫn độc tố diệt vi khuẩn.

Hậu quả là khoảng cách giữa vi khuẩn và thành ruột ngày một gần hơn và hệ miễn dịch bị kích thích cao độ.

Theo Eric C. Martens, nhà vi sinh vật học ở Đại học Michigan, người không tham gia trong nghiên cứu, “Đường ruột luôn cân bằng giữa việc cố gắng chứa đựng những sinh vật này mà không để xảy ra phản ứng thái quá. Đó có thể là ranh giới giữa khỏe mạnh và bệnh tật.”

Chứng viêm có thể giúp ta chống lại sự nhiễm trùng, nhưng nếu trở thành mãn tính, nó sẽ gây hại cho cơ thể. Trong số các rối loạn khác, viêm mãn tính cản trở việc cơ thể sử dụng calo trong thực phẩm và dự trữ calo dưới dạng chất béo thay vì đốt cháy calo để tạo năng lượng.

Justin L. Sonnenburg, nhà sinh vật học của Đại học Stanford (không góp mặt trong nghiên cứu mới) cho rằng chế độ ăn uống nghèo chất xơ gây ra mức độ viêm thấp không chỉ trong đường ruột mà cả toàn bộ cơ thể.

Nghiên cứu của ông cho thấy khi vi khuẩn phá vỡ chất xơ thành những axit béo chuỗi ngắn, một số thấm vào dòng máu và đi đến các cơ quan khác, nơi nó đóng vai trò tín hiệu làm dịu hệ thống miễn dịch.

Tiến sĩ Sonnenburg nói, “Bạn có thể chữa trị vấn đề xảy ra ở phổi dựa trên thực phẩm bạn đang nuôi sống vi khuẩn trong đường ruột.”

Hannah D. Holscher, nhà khoa học dinh dưỡng tại Đại học Illinois (không góp mặt trong nghiên cứu mới) cho rằng các kết quả thử nghiệm trên chuột cần được kiểm tra đối với người. Tuy nhiên, rất khó để tiến hành những nghiên cứu như vậy ở người.

Trong phòng nghiên cứu của mình, Tiến sĩ Holscher và các đồng nghiệp cung cấp bữa ăn cho các tình nguyện viên trong 2 tuần. Sau đó, cô tăng thêm lượng chất xơ trong khẩu phần ăn – chẳng hạn như quả óc chó và quan sát sự thay đổi về cả vi khuẩn lẫn mức độ viêm của họ.

Tiến sĩ Holscher và các nhà nghiên cứu khác hy vọng mình sẽ khám phá ra cách chất xơ tác động đến hệ vi khuẩn để áp dụng nó vào phương pháp điều trị một số rối loạn. Việc giảm viêm bằng chất xơ cũng có thể hỗ trợ điều trị những rối loạn miễn dịch như viêm ruột.

Đồng thời, chất xơ có thể đẩy lùi bệnh béo phì. Tháng trước, trong Tạp chí Dinh dưỡng Lâm sàng Hoa Kỳ, Tiến sĩ Holscher và các cộng sự đã xem xét một số thử nghiệm về việc bổ sung chất xơ có thể giúp người béo phì giảm trung bình 2kg.

Tuy nhiên, đối với những ai muốn duy trì sức khỏe thì chỉ bổ sung một loại dưỡng chất vào chế độ ăn uống điển hình của người phương Tây không phải là phương thuốc chữa bách bệnh. Một nghiên cứu mới cho thấy việc cho chuột ăn inulin chỉ phục hồi phần nào sức khỏe của chúng.

Có lẽ là do chúng ta phụ thuộc vào nhiều loại chất xơ khác nhau từ thực vật. Rất có khả năng mỗi loại sẽ nuôi dưỡng một số vi khuẩn cụ thể và gửi những tín hiệu quan trọng của riêng chúng đến cơ thể của ta.

Tiến sĩ Bäckhed cho biết, “Lợi ích của chất xơ chỉ ra một điều mà tất cả chúng ta đều biết nhưng chẳng ai chịu làm. Đó là nếu tăng cường ăn rau xanh, đồng thời bớt ăn đồ ngọt và đồ chiên lại thì bạn sẽ khỏe mạnh hơn về lâu về dài.”


Tác giả: Carl Zimmer

Nguồn UBrand