Các nhà nghiên cứu tại Massachusetts Institute of Technology (MIT) mới đây đã phát hiện một loại protein trong đường tiêu hóa có khả năng vô hiệu hóa nhiều loại vi khuẩn gây bệnh, đồng thời củng cố lớp hàng rào chất nhầy bảo vệ niêm mạc ruột.

Loại protein này có tên intelectin-2, thuộc nhóm lectin - các protein có khả năng nhận diện vi sinh vật bằng cách liên kết với các phân tử đường trên bề mặt tế bào. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Protein đa năng với cơ chế bảo vệ “hai lớp”

Các bề mặt niêm mạc trong cơ thể, đặc biệt là đường tiêu hóa, được bao phủ bởi lớp chất nhầy đóng vai trò như tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại vi sinh vật gây bệnh. Lớp bảo vệ này chứa nhiều phân tử miễn dịch, trong đó có lectin.

Theo nhóm nghiên cứu, intelectin-2 có thể liên kết với các phân tử đường trên màng vi khuẩn, khiến chúng bị “bẫy” và không thể tiếp tục phát triển. Bên cạnh đó, protein này còn liên kết chéo với các phân tử mucin tạo nên chất nhầy, giúp củng cố cấu trúc và độ bền của hàng rào bảo vệ trong đường ruột.

“Đáng chú ý là intelectin-2 hoạt động theo hai cơ chế bổ trợ lẫn nhau. Nó giúp ổn định lớp chất nhầy bảo vệ, và khi hàng rào này bị tổn thương, protein này có thể trực tiếp vô hiệu hóa hoặc kìm hãm các vi khuẩn này thoát ra ngoài”, bà Laura Kiessling, giáo sư hóa học tại MIT và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Các nhà khoa học cho biết bộ gen người mã hóa hơn 200 loại lectin, đóng vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch và quá trình giao tiếp giữa các tế bào. Trong số đó, họ intelectin ở người gồm hai protein chính là intelectin-1 và intelectin-2.

Hai protein này có cấu trúc gần giống nhau, nhưng intelectin-1 chủ yếu liên kết với các carbohydrate đặc trưng trên vi khuẩn và vi sinh vật khác. Trong khi đó, chức năng của intelectin-2 trước đây vẫn chưa được hiểu rõ.

Trong nghiên cứu mới, nhóm khoa học phát hiện intelectin-2 của cả người và chuột đều có khả năng liên kết với galactose, một loại đường phổ biến trong các phân tử mucin tạo nên chất nhầy đường ruột. Khi liên kết với mucin, protein này giúp gia cố hàng rào chất nhầy.

Đáng chú ý, galactose cũng xuất hiện trên bề mặt của nhiều loại vi khuẩn. Nhờ vậy, intelectin-2 có thể bám vào các vi sinh vật mang loại đường này, bao gồm nhiều tác nhân gây bệnh trong đường tiêu hóa. Các thí nghiệm cho thấy vi khuẩn bị “bẫy” bởi intelectin-2 sẽ dần bị phá vỡ màng tế bào và bị tiêu diệt theo thời gian.

Hoạt tính kháng khuẩn của protein này được ghi nhận trên phạm vi rộng, thậm chí với một số chủng vi khuẩn có khả năng kháng kháng sinh.

Tiềm năng điều trị bệnh đường ruột

Nhóm nghiên cứu cho rằng chức năng kép của intelectin-2 (vừa củng cố hàng rào chất nhầy vừa trực tiếp kiểm soát vi khuẩn) có thể giúp bảo vệ hiệu quả lớp niêm mạc của đường tiêu hóa.

Ở những bệnh nhân mắc bệnh viêm ruột, nồng độ intelectin-2 có thể tăng hoặc giảm bất thường. Nếu quá thấp, hàng rào chất nhầy sẽ suy yếu; ngược lại, nếu quá cao, protein này có thể tiêu diệt cả những vi khuẩn có lợi trong hệ vi sinh đường ruột.

Do đó, việc điều chỉnh và khôi phục mức intelectin-2 phù hợp có thể trở thành một hướng tiếp cận mới trong điều trị các rối loạn tiêu hóa.

Ngoài ra, protein này còn có khả năng vô hiệu hóa các vi khuẩn nguy hiểm như Staphylococcus aureus và Klebsiella pneumoniae, vốn được biết đến là những tác nhân gây nhiễm trùng thường khó điều trị bằng kháng sinh.

Theo các nhà khoa học, việc khai thác các lectin tự nhiên của con người như một công cụ chống vi khuẩn kháng thuốc có thể mở ra chiến lược hoàn toàn mới trong y học. Thay vì chỉ dựa vào kháng sinh, các nhà nghiên cứu kỳ vọng có thể tận dụng chính những protein bảo vệ sẵn có của cơ thể để chống lại mầm bệnh.