Các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Ung thư Ludwig và Đại học Princeton đã thực hiện hai nghiên cứu nhằm tìm hiểu cách thức thức ăn ảnh hưởng đến hoạt động của hệ vi sinh đường ruột.

Kết quả cho thấy, chất xơ không chỉ nuôi vi khuẩn có lợi mà còn giúp ngăn chúng lấy protein từ chính lớp chất nhầy bảo vệ ruột. Lớp chất nhầy bao phủ thành ruột đóng vai trò như một hàng rào, ngăn vi khuẩn tiếp xúc trực tiếp với các tế bào của cơ thể.

Nhưng khi nguồn chất xơ trong thức ăn trở nên khan hiếm, một số vi khuẩn có thể chuyển sang phân giải protein của vật chủ, trong đó có protein nằm trong lớp chất nhầy này. Các thí nghiệm truy dấu đồng vị ở chuột cho thấy quá trình này tạo ra nhiều hợp chất phenol không có lợi.

Ngược lại, khi có đủ chất xơ, vi khuẩn có xu hướng sử dụng nguồn thức ăn từ thực vật thay vì phân giải lớp nhầy. Điều này làm giảm quá trình phân hủy hàng rào bảo vệ ruột và hạn chế việc hình thành một số chất chuyển hóa có liên quan đến tác động bất lợi đối với sức khỏe.

Đáng chú ý, nghiên cứu còn phát hiện một nhóm protein thực vật khó tiêu mà các nhà khoa học gọi là proteins imitating fiber (Prif), có thể đóng vai trò tương tự chất xơ trong việc định hướng hoạt động của hệ vi sinh. Những protein này đi xuống ruột và trở thành nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn.

Khi được cung cấp Prif cùng với chất xơ, hệ vi sinh chuyển hướng quá trình chuyển hóa amino acid theo hướng tạo ra nhiều phenylpropionate và axit hippuric – những chất được liên hệ với sức khỏe đường ruột và kiểm soát cân nặng – đồng thời giảm p-cresol sulfate và phenol sulfate.

Phát hiện này giúp giải thích thêm vì sao chế độ ăn giàu thực vật có thể tác động mạnh đến hệ vi sinh.

Một phát hiện khác từ nghiên cứu thứ hai thậm chí làm thay đổi cách hiểu lâu nay về nguồn gốc các chất chuyển hóa của hệ vi sinh.

Các nhà khoa học từng cho rằng nhiều hợp chất phenol và indole trong cơ thể chủ yếu do vi khuẩn đường ruột tạo ra. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng kỹ thuật truy dấu đồng vị trên chuột, chuột cống và tế bào người, nhóm nghiên cứu nhận thấy cơ thể động vật có vú cũng có thể tự sản xuất đáng kể nhiều hợp chất trong số này.

Ở chuột, nồng độ một số chất như indole-3-lactate và indole-3-acetate vẫn duy trì ở mức cao ngay cả sau khi dùng kháng sinh làm xáo trộn hệ vi sinh đường ruột. Trong khi đó, những chất thực sự chỉ do vi khuẩn tạo ra, chẳng hạn indole-3-propionate và p-cresol sulfate, lại giảm sau điều trị bằng kháng sinh.

Theo GS Joshua Rabinowitz, kết quả này cho thấy muốn can thiệp vào hệ vi sinh để cải thiện sức khỏe, các nhà khoa học cần hiểu chính xác thành phần nào trong thức ăn kiểm soát từng sản phẩm chuyển hóa của vi khuẩn, thay vì chỉ đơn giản tăng hoặc giảm số lượng vi khuẩn.

Hai nghiên cứu mở ra khả năng phát triển những chế độ ăn, probiotic hoặc liệu pháp chuyển hóa được thiết kế chính xác hơn, nhằm tăng các chất có lợi và hạn chế những chất có khả năng gây hại.

Tuy nhiên, đây vẫn là nghiên cứu cơ chế và chưa có nghĩa rằng một loại thực phẩm cụ thể có thể điều trị bệnh.