DÒNG SỰ KIỆN

Đường dây nóng:

1900 90 95 duongdaynongyte@gmail.com
0901727659 bandientuskds@gmail.com
Vào nơi sâu thẳm của sự sống
GS. NGUYỄN CHẤN HÙNG - 07:31 26/01/2020 GMT+7
Suckhoedoisong.vn - Oxy, dưỡng khí quan trọng của chúng ta đã được khám phá và tìm hiểu từ nhiều thế kỷ qua. Nhưng chỉ mới đây, với nghiên cứu của 3 nhà khoa học đã soi rọi vào đến tận cùng của sự sống, đem đến hy vọng cho việc tìm kiếm các phương pháp trị bệnh thiếu máu, ung thư cũng từ chuyện đơn giản nhất của mỗi người chúng ta là...hít vô, thở ra.

Nghiên cứu về oxy: Nobel Y Sinh năm 2019

Ai cũng biết oxy rất thiết yếu cho sự sống của sinh vật và động vật cần oxy để chuyển hóa thức ăn thành năng lượng.Oxy có công thức O2, chiếm khoảng 1/5 bầu khí quyển của trái đất. Khám phá của nhà sinh lý học người Đức Otto Warburg về bản chất và phương thức hoạt động là của enzym hô hấp, mở ra những phương pháp mới trong lĩnh vực nghiên cứu quá trình chuyển hóa trao đổi chất và hô hấp của tế bào đã giúp ông nhận Giải Nobel Y Sinh năm 1931.

Theo sự tiến hóa, các cơ chế được phát triển để bảo đảm cung cấp đầy đủ oxy cho các mô và các tế bào.Vào đầu thế kỷ 20, cơ chế kiểm soát sự sinh hồng cầu bằng hormon erythropoietin (EPO) đã được khám phá.Khi thiếu lượng oxy sẽ làm gia tăng lượng hormon EPO.Hormon này làm tăng sản xuất các hồng cầu trong máu.Thế nhưng làm thế nào các tế bào thích ứng được với các mức thay đổi của oxy, trước đây vẫn chưa được khám phá ra.

Mới đây, bác sĩ William G. Kaelin Jr (thuộc trường y của Đại học Harvard- Anh), bác sĩ Peter J. Ratcliffe (thuộc trường y Đại học Oxford -Anh) và giáo sư nhi khoa Gregg L. Semenza (thuộc Đại học Johns Hopkins - Mỹ). đã khám phá cơ chế giúp tế bào động vật thích ứng với lượng oxy thay đổi.

Vào nơi sâu thẳm của sự sống

Họ cho thấy sự hoạt động của các gien (cơ chế phân tử) đáp ứng với sự thiếu hụt oxy dưỡng khí.

Cả 3 nhà khoa học đã từng nhận được Giải Quốc tế Quỹ Gairdner và Giải Albert Lasker cho nghiên cứu Y học cơ bản.

- Tìm ra HIF là yếu tố nhạy ứng với tình huống thiếu oxy

Giáo sư Gregg Semenza nghiên cứu gien EPO và chứng minh khi lượng oxy bị suy giảm sẽ ảnh hưởng đến việc điều hòa gien này.Ông cũng tìm ra một hệ thống protein phức hợp mà ông đặt tên là HIF (hypoxia-inducible factor).HIF gồm 2 protein gọi là HIF-1 và ARNT.

Khi dưỡng khí suy giảm, HIF-1 sẽ tăng để điều hòa gien EPO và các gien khác.Khi lượng oxy tăng cao HIF-1 sẽ suy giảm.Ngoài ra, một bộ phận trong tế bào có tên là proteasome sẽ làm thoái hóa HIF-1.Khi dưỡng khí đầy đủ, một phân tử peptid tên là ubiquitin tới gắn vào HIF-1, như đánh dấu báo cho proteasome nhận biết và làm thoái hóa HIF-alpha.

Bác sĩ Peter Ratcliffe cũng nghiên cứu về cơ chế mà dưỡng khí kiểm soát gien EPO và phát hiện hệ thống HIF kiểm soát quá trình sản xuất hồng cầu; không chỉ vậy hệ thống này hiện hữu trong tất cả tế bào, chứ không phải chỉ ở tế bào thận, nơi mà EPO được sản xuất thường lệ.

Vào nơi sâu thẳm của sự sốngCả 3 nhà khoa học đã từng nhận được Giải Quốc tế Quỹ Gairdner (Canada Gairdner International Award) và Giải Albert Lasker cho nghiên cứu Y học cơ bản (Albert Lasker Award for Basic Medical Research).

- Từ nghiên cứu bệnh von Hippel-Lindau

Tại Viện Ung thư Dana Farber, giáo sư William Kaelin Jr. đã nghiên cứu bệnh von Hippel Lindau (bệnh VHL)- căn bệnh có yếu tố di truyền, có nguy cơ dẫn tới vài loại ung thư mang gien VHL đột biến. Ông tìm ra gien VHL liên quan đến sự thích ứng của cơ thể trong điều kiện thiếu dưỡng khí, cũng như việc gien VHL có vai trò làm dấu cho proteasome nhận biết và làm thoái hóa HIF-1.

Việc quân bình mức oxy

3 nhà khoa học trên đã làm sáng tỏ sự thích ứng của cơ thể trong điều kiện thiếu dưỡng khí

Mức oxy điều hòa sự tương tác của VHL và HIF-alpha.

Sơ đồ

(1) HIF-1 không bị thoái hóa, liên kết với protein ARNT gắn vào đoạn ADN trên gien phản ứng với tình trạng oxy thấp.

(2) Ở mức oxy bình thường, HIF-1 nhanh chóng thoái hóa

(3) Sự hiện diện của oxy trong tế bào điều chỉnh quá trình thoái hóa bằng nhóm OH trên HIF-1.

(4) VHL nhận ra nhóm OH gắn kết và đánh dấu cho proteasom gây thoái hóa.

Vào nơi sâu thẳm của sự sống

Khí oxy điều hòa sinh lý và bệnh lý

Các phát minh của 3 nhà khoa học đã đem đến sự hiểu biết và ứng dụng cho mọi người về sự thích ứng của cơ thể trong điều kiện thiếu dưỡng chất, các bộ phận cơ thể  trong lúc tập thể dục cao độ; việc tạo các mạch máu mới và sản xuất các hồng cầu trong máu, hệ miễn dịch và nhiều chức năng sinh lý khác.

Sự phát triển bình thường bào thai trong bụng mẹ cũng cần tới sự thích ứng của cơ thể trong điều kiện thiếu dưỡng khí để điều chỉnh sự sinh mạch máu và phát triển lá nhau.

Không chỉ vậy, những người bị bệnh suy thận mạn tính thường mắc chứng thiếu máu do biểu hiện EPO giảm. Nên nhớ EPO được sản xuất bởi các tế bào trong thận, cần thiết cho việc sản xuất hồng cầu.

Trong vài loại ung thư sự thích ứng của cơ thể trong điều kiện thiếu dưỡng khí kích thích sự sinh mạch máu tạo điều kiện cho các tế bào ung thư phát triển.

Vào nơi sâu thẳm của sự sống

Vào năm 1953, nhà sinh vật học phân tử James Watson (Mỹ) và nhà sinh vật học Francis Crick (Anh) đã khám phá ra mô hình xoắn đôi của phân tử DNA, giúp họ nhận Giải Nobel Y Sinh năm 1962.

Rõ ràng phân tử DNA là phân tử cốt yếu của sự truyền đi, của sự tiến hóa. Đây là câu trả lời cho thắc mắc trước đó là bằng cách nào mà gien di truyền có thể truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Từ đây con người bắt đầu hành trình vào nơi sâu thẳm của sự sống cho đến giải Nobel Y học 2019 do 3 nhà khoa học khám phá cơ chế giúp tế bào động vật thích ứng với nồng độ oxy xung quanh.

Các khám phá, nghiên cứu về gien, các protein không phải là dễ hiểu đối với rất nhiều người.Nhưng nhờ việc tìm được cơ chế phân tử, hoạt động của các gien của phân tử DNA trong nhân tế bào chúng ta biết được cơ chế làm việc và hình dáng của chúng.

Những khám phá này đã trở thành nền tảng của vô số những thành tựu nổi bật trong y học và sinh học hiện đại, mở đường cho loài người tiến vào kỷ nguyên công nghệ sinh học, đã đưa hiểu biết của con người vào nơi sâu thẳm của sự sống. Ngoài những nhà khoa học trên, một số giải Nobel gần đây cũng đưa chúng ta vào nơi sâu thẳm này. Cụ thể như:

Giải Nobel Hóa học 2015

Ba nhà khoa học Tomas Lindahl (Thụy Điển), Paul Modrich (Mỹ) và Aziz Sancar (Thổ Nhĩ Kỳ) khám phá ra bộ máy chuyên sửa lỗi cho phân tử DNA. Họ đã cung cấp kiến thức cho mọi người biết nền tảng làm thế nào một tế bào sống hoạt động.

Giải Nobel Y Sinh 2016: Sự tự thực của tế bào

Tự thực (tự ăn mình, Autophagy vốn là một từ có gốc Hi Lạp là auto (tự mình) và phagein (ăn).

Nobel Y Sinh  2016

Giáo sư người Nhật Yoshinori Ohsumi khám phá và làm rõ các cơ chế tự thực, một quá trình cơ bản của tế bào làm thoái hóa và tái chế các thành tố của chính mình.

Sự tự thực được đặt dưới sự kiểm soát của một loạt các gien, các protein và phức hợp protein. Tự thực là một cơ chế vô cùng quan trọng để tế bào “tự vệ” trong nhiều tình huống xấu như không được cung cấp đủ dinh dưỡng hoặc bị virus, vi khuẩn tấn công.

Giải Nobel Y học 2017: chiếc đồng hồ sinh học

Ba nhà khoa học Mỹ Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash và Michael W. Young khám phá gien kiểm soát nhịp sinh học mỗi ngày. Tiếp theo, họ phân lập thêm các thành tố protein của gien này, bộc lộ được cơ chế điều động chiếc đồng hồ sinh học bên trong của chúng ta.

Đồng hồ bên trong của chúng ta hòa nhịp sinh lý theo các mốc thời gian thay đổi trong ngày. Qua đó, nhịp sinh học được ứng dụng trong điều trị lâm sàng và quản lý bệnh tật cũng như giảm thiểu những rủi ro hàng ngày.

Vào nơi sâu thẳm của sự sống

Vi khuẩn và cây xanh - bí ẩn của sự sống

Chính vi khuẩn cyano cổ xưa tạo ra oxy khoảng 2 - 3 tỉ năm trước. Vi khuẩn này làm gia tăng lượng oxy trong bầu khí quyển của trái đất. Chúng thực hiện quang hợp trong tế bào. Các nhà khoa học cho rằng hạt diệp lục (bộ phận quang hợp) của mọi loại cây là do các vi khuẩn này tiến hóa mà thành. Các tế bào thực vật đã gom các vi khuẩn cyano vào mình qua cơ chế cộng sinh nội tại. Ngược lại, các vi khuẩn đã gởi thân vào cây cối để được đùm bọc. Phần mình, khuẩn cyano lo việc chuyển ánh nắng thành năng lượng cho cây.

Một điều quan trọng là chỉ có cây xanh mới làm ra oxy. Con người, loài vật và các nhà máy thải ra khí CO2 (carbon dioxid), cây cối lại hấp thu vào. Cây cối giữ cho trái đất mát hơn, cung cấp thức ăn, che chở loài người và các loài vật, làm thế giới thành nơi tươi đẹp hơn. Tại các hạt diệp thể trên lá, chất lục diệp nhận lấy tia sáng mặt trời để quang hợp. Lá là bộ phận chính chế tạo thức ăn của cây cối: hứng năng lượng từ mặt trời, chuyển nước và khí CO2 thành đường và tinh bột, các thứ này lại trở thành thức ăn giúp cây phát triển, trổ hoa, ra quả. Lá cây có những lỗ li ti để oxy và CO2 vào, ra.

Hít thở thâm sâu, quý là dường nào

Trong khi mổ, bác sĩ mổ và bác sĩ gây mê luôn phối hợp chặt chẽ vì khi bóc tách một vùng nào trong cơ thể, luôn có một ít máu tươm ra.Nếu  máu này chuyển màu hơi đen sậm, chứng tỏ lượng oxy của người bệnh không đủ,  phải bơm thêm oxy vào để ê kíp tiếp tục cuộc mổ.

Hồng huyết cầu và hemoglobin là phân tử chủ yếu mang khí oxy.Oxy được sử dụng trong các ty thể của tế bào để tạo ra phân tử ATP, nguồn năng lượng giúp các tế bào hoạt động. Chất hemoglobin bắt dính khí ôxy, đổi màu từ xanh sang đỏ tươi. Khí CO2 là một yếu tố điều hòa lượng máu. Nếu CO2 lên cao, các mao quản nở ra để nhận lưu lượng máu lớn hơn.

Trong lồng ngực, khí quản chia làm 2 ống nhỏ gọi là cuống phổi.Mỗi ống này lại chia thành nhiều cuống phổi nhỏ, lại chia nhỏ để thông với các túi xốp tí ti. Phổi người lớn có khoảng 600 triệu túi nhỏ chứa đầy không khí, bao quanh là các mao quản. Khí oxy vào các túi này rồi thẩm thấu các mao quản để vào máu động mạch. Còn máu chứa chất thải từ các tĩnh mạch sẽ phóng thích khí CO2 trở lại. Khí CO2theo cùng lộ trình, đi ngược lại ra khỏi lá phổi khi chúng ta thở ra. Cơ hoành giúp bơm tống khí CO2 ra ngoài, đẩy khí oxy vào phổi.

Tản mạn thêm về việc trao đổi chất giữa người và cây để thấy rằng hít thở thâm sâu quý là dường nào.Chỉ cần có lượng oxy đầy đủ, khỏi cần cơ chế điều ứng với lượng oxy thấp, bệnh tật cũng ít hơn, mọi người nên nhớ nhé.

 

GS. NGUYỄN CHẤN HÙNG

Tin liên quan
Tin chân bài
Bình luận
TIN CÙNG CHUYÊN MỤC
Xem thêm