Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Vũ Hán, Trung Quốc, "3b-hydroxysteroid dehydrogenase (enzyme xúc tác) biểu hiện trong hệ vi sinh vật đường ruột làm suy giảm estradiol (hóc-môn sinh dục) và có liên quan đến chứng trầm cảm ở phụ nữ tiền mãn kinh”. Thông tin trên được công bố trên tạp chí Cell Metabolism.
Nghiên cứu trước đây đã xác định tâm trạng bình thường hoặc trầm cảm có thể liên quan đến nồng độ estradiol. Estradiol là dạng chính của estrogen trong những năm sinh sản. Phụ nữ tiền mãn kinh bị trầm cảm đã được quan sát thấy có nồng độ estradiol thấp hơn nhưng nguyên nhân của mối tương quan vẫn chưa được hiểu rõ.
Hiện tại, cuộc điều tra được bắt đầu bằng cách quan sát thấy nồng độ estradiol trong máu của phụ nữ tiền mãn kinh bị trầm cảm thấp hơn khoảng 43%. Estradiol đi vào ruột sau quá trình chuyển hóa ở gan và sau đó được tái hấp thu một phần trở lại máu. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã đi theo con đường từ các mẫu máu thấp, quay trở lại ruột.
Các mẫu hệ vi sinh vật đường ruột được thu thập từ phụ nữ tiền mãn kinh có và không có trầm cảm. Các thử nghiệm cho thấy trong vòng 2 giờ, estradiol bị phân hủy 77,8% trong ruột của phụ nữ bị trầm cảm và chỉ 19,3% ở nhóm không bị trầm cảm. Kết quả gợi ý ngay cả khi cả hai nhóm đều có khả năng sản xuất estradiol ở mức lành mạnh, thì vẫn có điều gì đó gây ra hoặc đẩy nhanh quá trình phân hủy estradiol trong môi trường hệ vi sinh vật.
Các nhà nghiên cứu đã giới thiệu hệ vi sinh vật mẫu bị trầm cảm cho chuột và nhận thấy nồng độ estradiol trong máu giảm 25% so với nhóm đối chứng. Các thí nghiệm đã quan sát các hành vi giống như trầm cảm ở những con chuột có nồng độ estradiol thấp hơn. Kết quả cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột của phụ nữ tiền mãn kinh bị trầm cảm có thể làm giảm estradiol huyết thanh ở chuột và gây ra các hành vi giống như trầm cảm, bắt chước những gì quan sát thấy ở người.
Với dấu hiệu rõ ràng về một số yếu tố của hệ vi sinh vật có liên quan, nhóm đã đi tìm nguồn gốc của vấn đề. Để phân lập một vi khuẩn đường ruột tiềm năng có thể làm suy giảm estradiol, họ đã mạ các đĩa thí nghiệm bằng estradiol làm nguồn carbon duy nhất và đưa hệ vi sinh vật đường ruột của nhóm trầm cảm vào. Một khuẩn lạc màu trắng nhạt với các cạnh mờ và bề mặt nhẵn xuất hiện trên đĩa. Một loại vi khuẩn duy nhất đã được phân lập và xác định là Klebsiella aerogenes.
K. aerogenes đã được thử nghiệm phân lập với estradiol. Sau khi ủ trong năm ngày, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng 61,8% estradiol đã được chuyển thành estrone. Với một cơ chế đáng ngờ, các nhà nghiên cứu đã quyết định thử nghiệm lại những con chuột với vi khuẩn đã phân lập.
Lần này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng ba nhóm chuột, một nhóm đối chứng, một nhóm được tiêm K. aerogenes và nhóm thứ ba, cũng được tiêm vi khuẩn này nhưng được cho thêm một loại kháng sinh để xem liệu hoạt động này có bị ngăn chặn hay không. Kết quả xác nhận rằng chỉ riêng K. aerogenes đã làm giảm nồng độ estradiol ở chuột và gây ra các hành vi giống như trầm cảm. Ngoài ra, thuốc kháng sinh cefotaxime làm giảm bớt các hành vi giống như trầm cảm ở chuột. Với ý tưởng về nguyên nhân gây ra sự sụt giảm estradiol ở bệnh nhân, nhóm nghiên cứu đã chuyển hướng sang nghiên cứu về cách thức gây suy giảm.
Toàn bộ trình tự bộ gen đã được thực hiện trên K. aerogenes. Sử dụng kết hợp cơ sở dữ liệu, KEGG để tương tác phân tử và GenBank để tham khảo bộ gen, nhóm đã xác định được 3β-HSD, một loại enzyme do vi khuẩn tạo ra có khả năng phân giải estradiol thành estrone.
Các nhà nghiên cứu quay lại với những con chuột để xác nhận rằng enzyme đang được đề cập hoạt động như mong đợi. E. coli với một gen được chèn vào để tạo ra 3β-HSD đã được đưa vào chuột. Một lần nữa, họ thấy nồng độ estradiol giảm (45%) và chuột hoạt động giống như trầm cảm. Một phần bổ sung của thí nghiệm đã làm tăng nồng độ estrone ở chuột để kiểm tra tác dụng của riêng dạng giảm, nhưng không đạt được kết quả.
Cuối cùng, tỷ lệ K. aerogenes và 3β-HSD được phát hiện cao hơn trong hệ vi sinh vật của phụ nữ tiền mãn kinh bị trầm cảm so với những người không mắc bệnh. Các nhà nghiên cứu cho rằng vi khuẩn phân giải estradiol và enzym 3β-HSD có thể là mục tiêu can thiệp tiềm năng đối với bệnh trầm cảm ở phụ nữ tiền mãn kinh.
Mỹ Linh