Một nghiên cứu mới hấp dẫn của các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Fred Hutchinson đang chỉ ra một cơ chế có thể liên quan đến béo phì với các bệnh thoái hóa thần kinh. Nghiên cứu chi tiết về ruồi giấm cho thấy tình trạng kháng insulin do chế độ ăn uống gây ra có thể làm suy giảm khả năng của não trong việc loại bỏ các mảnh vụn tế bào thần kinh và góp phần phát triển các bệnh như Alzheimer.
Mối quan hệ giữa béo phì và chứng mất trí nhớ vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng. Một số nghiên cứu dịch tễ học quy mô lớn trong những năm gần đây đã mang lại kết quả không nhất quán một cách đáng thất vọng. Một nghiên cứu lớn kéo dài 40 năm trên gần 20.000 nam giới đã báo cáo mối liên hệ chặt chẽ giữa trọng lượng cơ thể cao hơn và nguy cơ tử vong do chứng mất trí nhớ. Tuy nhiên, một nghiên cứu quan trọng khác xem xét dữ liệu trong 20 năm từ gần hai triệu người đã đưa ra một kết luận khác, cho thấy tình trạng thiếu cân ở tuổi trung niên có liên quan đến tăng nguy cơ mắc chứng mất trí nhớ ở tuổi già.
Cơ sở cho những phát hiện trái ngược nhau này là bí ẩn về việc béo phì có thể góp phần trực tiếp như thế nào vào quá trình thoái hóa thần kinh. Một trường phái tư tưởng cho rằng béo phì có thể không ảnh hưởng trực tiếp đến chứng mất trí nhớ mà thay vào đó, những ảnh hưởng thứ cấp đến lối sống của việc thừa cân (chế độ ăn uống kém, thiếu tập thể dục, v.v.) mới là những tác động tiêu cực đến sức khỏe não bộ.
Để hiểu rõ hơn về việc béo phì có thể gây ra tình trạng thoái hóa thần kinh như thế nào, các nhà nghiên cứu thường xem xét một loại ruồi giấm nhỏ có tên là Drosophilia. Như nhà nghiên cứu Akhila Rajan giải thích với New Atlas, những con ruồi giấm này cung cấp cho các nhà khoa học một cách hữu ích để mô hình hóa tác động sinh lý của việc tăng cân ở người.
“Ruồi tiêu thụ đường từ trái cây” Rajan nói. “Bằng cách tăng lượng đường trong chế độ ăn tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm, họ tăng ‘cân nặng’. – về mặt dự trữ chất béo. Chúng tôi thấy rằng khi chúng ta cho ruồi ăn chế độ ăn nhiều đường, nó sẽ gây ra những thay đổi sinh lý đáng chú ý phản ánh tác động của bệnh tiểu đường loại 2 ở người, bao gồm cả tình trạng kháng insulin. Do đó, ruồi được cho ăn chế độ ăn nhiều đường đóng vai trò là mô hình tuyệt vời để hiểu được điều gì không ổn ở con người.”
Ruồi giấm cũng chứa các tế bào miễn dịch não có độ nhạy insulin tương tự như những gì chúng ta thấy trong não người. Vì vậy, cho côn trùng ăn chế độ ăn nhiều đường mang lại cho các nhà nghiên cứu một cách hữu ích để nghiên cứu tác động của chế độ ăn và insulin lên các tế bào não quan trọng.
Giả thuyết chính trong nghiên cứu mới này xoay quanh một quá trình gọi là thực bào. Đây là một cơ chế tế bào thiết yếu để loại bỏ cả mầm bệnh và các hạt chết hoặc rối loạn chức năng. Người ta thường tin rằng ở người, hầu hết các bệnh liên quan đến chứng mất trí nhớ phần nào là do não ngày càng mất khả năng loại bỏ các protein độc hại trong não. Ví dụ, bệnh Alzheimer được đặc trưng bởi sự gia tăng các cụm protein amyloid gây tổn hại mà trong một bộ não khỏe mạnh thường sẽ bị loại bỏ bởi các tế bào miễn dịch gọi là microglia.
Câu hỏi lớn được khám phá trong nghiên cứu mới này là liệu chế độ ăn nhiều đường có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng loại bỏ các mảnh vụn thần kinh độc hại này của não hay không. Và bằng cách sử dụng mô hình ruồi giấm, Rajan và đồng tác giả nghiên cứu Mroj Alassaf đã chứng minh một cách khéo léo rằng điều này chắc chắn đúng. Nghiên cứu đã chứng minh chế độ ăn nhiều đường làm suy yếu khả năng loại bỏ các mảnh vụn thần kinh của tế bào thần kinh đệm của ruồi. Và mặc dù tất nhiên đây là nghiên cứu chỉ thực hiện với ruồi giấm nhưng Rajan tin tưởng rằng cơ chế này có thể áp dụng được cho con người.
“Mặc dù điều quan trọng là phải thừa nhận rằng tế bào thần kinh đệm của ruồi và tế bào thần kinh đệm của con người biểu hiện sự khác biệt về cấu trúc và chức năng, nhưng cũng cần lưu ý rằng các nghiên cứu trong ống nghiệm đã tiết lộ rằng tế bào thần kinh đệm ở người rất nhạy cảm với insulin và phản ứng tương ứng,” ; Rajan nói với New Atlas. “Phát hiện hấp dẫn này mở ra cơ hội cho khả năng cơ chế mà chúng tôi đang khám phá trong các tế bào thần kinh đệm của ruồi có thể có một số đặc điểm chung với các tế bào của con người.”
Suzanne Craft, một nhà nghiên cứu từ Trường Y khoa Wake Forest, từ lâu đã nghiên cứu vai trò của insulin trong não. Cô ấy không thực hiện nghiên cứu mới này nhưng gọi các cơ chế này là nổi bật “hấp dẫn” và gợi ý rằng chúng có thể giúp giải thích một số nghiên cứu dịch tễ học ở người liên quan đến chế độ ăn uống kém với nguy cơ mắc bệnh Alzheimer. Craft thận trọng khi nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu rõ hơn về cách những phát hiện của ruồi đục quả này ảnh hưởng đến con người nhưng cũng chỉ ra rằng có bằng chứng rõ ràng cho thấy việc suy giảm tín hiệu insulin đóng vai trò trong các tình trạng như bệnh Alzihemer (AD).
“Trong các nghiên cứu có liên quan, chúng tôi đã ghi nhận rằng những người trưởng thành trung niên bình thường áp dụng chế độ ăn phương Tây trong một tháng đã bị suy giảm tín hiệu insulin và những thay đổi bệnh lý trong dấu hiệu amyloid AD trong dịch não tủy,”” Craft nói với New Atlas trong một email. “Hơn nữa, tín hiệu insulin đóng một vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh của chức năng miễn dịch giúp giảm bớt tình trạng viêm và được trung gian bởi microglia và tế bào hình sao ở người. Do đó, các tình trạng gây kháng insulin như chế độ ăn gây béo phì có thể ảnh hưởng xấu đến chức năng miễn dịch và bệnh lý AD.”
So, if this obesity-induced neurodegeneration is translatable to humans what future therapeutic options, could we develop to better treat dementia diseases? Beyond everyone losing weight and eating better perhaps the most straightforward possibility would be simply increasing circulating insulin levels?
Interestingly, there is ongoing research exploring that very option. In fact, a recent Phase 2 clinical trial looked at testing an intranasal insulin spray designed to deliver the hormone directly to the brain. The idea is cognitive health could be improved by improving insulin signaling in the brain, and early results have been mildly promising.
Rajan, however, is unsure if directly increasing insulin levels will help improve brain health, at least in terms of restoring phagocytosis. She suggests her work has shown genetically increasing circulating insulin levels have led to other kinds of glial dysfunction. So the solution may be to look further down the chain of insulin signaling.
“Metformin – a well-known AMPK inhibitor – stands out as the most well-established drug for treating type 2 diabetes and has the unique ability to cross the blood-brain barrier,” Rajan says. “However, current research findings present a complex picture regarding whether metformin treatment benefits or harms neuronal health and survival. Notably, these effects appear to vary based on factors such as dosage and treatment duration.”
There certainly are studies that have found links between metformin use and lower rates of cognitive decline. Exactly how this works is still unclear, and it’s unlikely metformin will be the specific solution to dementia prevention. But what these new findings definitely do are gesture towards ways that neurodegeneration could be prevented by better understanding the intricate molecular mechanisms at play.