Những chủng bệnh lao nào có khả năng lây nhiễm cao nhất?

Theo một nghiên cứu mới so sánh cách các chủng vi khuẩn khác nhau di chuyển trong các quần thể hỗn hợp ở các thành phố quốc tế, đối với một số dạng bệnh lao, khả năng người tiếp xúc bị nhiễm bệnh phụ thuộc vào việc cá nhân đó và vi khuẩn có cùng quê hương hay không.

Kết quả nghiên cứu do các nhà khoa học tại Trường Y Harvard dẫn đầu và được công bố trên tạp chí Nature Microbiology ngày 1 tháng 8 đã cung cấp bằng chứng xác thực đầu tiên về những quan sát lâu dài khiến các nhà khoa học nghi ngờ rằng tác nhân gây bệnh, nơi chốn và vật chủ là con người tương tác với nhau theo cách riêng biệt, ảnh hưởng đến nguy cơ nhiễm trùng và thúc đẩy sự khác biệt về khả năng mắc bệnh.

Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu này củng cố thêm cho giả thuyết lâu đời trong lĩnh vực này rằng một số loại vi khuẩn cụ thể và vật chủ là con người có thể đã cùng tiến hóa trong hàng trăm hoặc hàng nghìn năm.

Những phát hiện này cũng có thể giúp cung cấp thông tin về các phương pháp phòng ngừa và điều trị mới cho bệnh lao, một tác nhân gây bệnh nguy hiểm khiến hơn 10 triệu người mắc bệnh và gây ra hơn một triệu ca tử vong trên toàn thế giới mỗi năm, theo Tổ chức Y tế Thế giới .

Trong phân tích hiện tại, được cho là so sánh có kiểm soát đầu tiên về khả năng lây nhiễm của các chủng TB trong quần thể có nguồn gốc địa lý hỗn hợp, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một nhóm nghiên cứu riêng bằng cách kết hợp các hồ sơ bệnh án từ những bệnh nhân mắc TB ở Thành phố New York, Amsterdam và Hamburg. Làm như vậy, họ đã có đủ dữ liệu để hỗ trợ cho các mô hình của mình.

Phân tích cho thấy những người tiếp xúc gần trong gia đình với những người được chẩn đoán mắc chủng lao từ dòng dõi hạn chế về mặt địa lý có tỷ lệ nhiễm trùng thấp hơn 14% và tỷ lệ phát triển bệnh lao hoạt động thấp hơn 45% so với những người tiếp xúc với chủng lao thuộc dòng dõi phổ biến.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các chủng vi khuẩn có phạm vi địa lý hẹp có khả năng lây nhiễm cho những người có nguồn gốc từ khu vực địa lý bản địa của vi khuẩn cao hơn nhiều so với những người ở bên ngoài khu vực đó.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tỷ lệ nhiễm trùng giảm 38 phần trăm khi một người tiếp xúc với một tác nhân gây bệnh hạn chế từ một khu vực địa lý không phù hợp với bối cảnh của người đó, so với khi một người tiếp xúc với một loại vi khuẩn hạn chế về mặt địa lý từ một khu vực phù hợp với quốc gia của họ. Điều này đúng với những người đã từng sống ở khu vực đó và với những người có cả cha và mẹ đều có thể truy tìm nguồn gốc di sản của họ đến khu vực đó.

Các nhà nghiên cứu cho biết mối quan hệ giữa tác nhân gây bệnh và vật chủ này chỉ ra sự tiến hóa chung giữa con người và vi khuẩn với một số đặc điểm sinh học khiến cả hai tương thích hơn và làm tăng nguy cơ nhiễm trùng.

"Quy mô của tác động này lớn đến mức đáng ngạc nhiên", Maha Farhat, Phó Giáo sư Tin học Y sinh Gilbert S. Omenn, MD '65, Tiến sĩ tại Viện Blavatnik thuộc HMS cho biết. "Đó là một chỉ báo tốt cho thấy tác động đến sức khỏe cộng đồng là đáng kể".

Tại sao sự khác biệt lại quan trọng

Nhờ việc sử dụng ngày càng nhiều trình tự gen, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy không phải tất cả các chủng lưu hành đều được tạo ra như nhau. Một số dòng dõi lan rộng và chịu trách nhiệm cho phần lớn bệnh lao trên toàn thế giới, trong khi những dòng dõi khác chỉ phổ biến ở một số khu vực hạn chế. Do bản chất phức tạp của việc truyền bệnh lao trong các bối cảnh có tỷ lệ mắc bệnh cao, nơi mọi người thường tiếp xúc nhiều lần với các dòng dõi khác nhau, các nhà nghiên cứu không thể so sánh các chủng trong các điều kiện tương tự và phải suy đoán về các giải thích có thể có cho sự khác biệt giữa các chủng.

Nhiều yếu tố làm tăng nguy cơ mắc bệnh lao từ tiếp xúc gần. Một trong những yếu tố dự đoán tốt nhất về việc một người có lây nhiễm cho những người tiếp xúc gần hay không là lượng vi khuẩn, được đo bằng xét nghiệm gọi là soi đờm, cho biết có bao nhiêu vi khuẩn mà một người mang trong hệ hô hấp.

Nhưng nghiên cứu mới cho thấy đối với các chủng vi khuẩn bị hạn chế về mặt địa lý, việc một người có tổ tiên sống ở nơi chủng vi khuẩn này phổ biến hay không là yếu tố dự báo nguy cơ nhiễm trùng thậm chí còn lớn hơn lượng vi khuẩn trong đờm. Trong các trường hợp được phân tích trong nghiên cứu, nguy cơ có tổ tiên chung này thậm chí còn lớn hơn nguy cơ mắc bệnh tiểu đường và các bệnh mãn tính khác trước đây đã được chứng minh là khiến mọi người dễ bị nhiễm trùng hơn.

Những phát hiện này bổ sung vào số lượng bằng chứng ngày càng tăng về tầm quan trọng của việc chú ý đến sự khác biệt lớn giữa các dòng bệnh lao khác nhau và đến chi tiết về cách các dòng bệnh lao khác nhau tương tác với các quần thể vật chủ khác nhau.

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng một số nhóm gen của bệnh lao dễ phát triển tình trạng kháng thuốc hơn và vắc-xin phòng bệnh lao dường như có hiệu quả hơn ở một số nơi so với những nơi khác. Cũng có bằng chứng cho thấy một số phác đồ điều trị có thể phù hợp hơn với một số chủng bệnh lao so với những chủng khác.

Matthias Groeschel, nghiên cứu viên về tin sinh học tại phòng thí nghiệm của Farhat tại HMS; bác sĩ nội trú tại Charité, một bệnh viện đại học ở Berlin; và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "Những phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu được điều gì khiến các chủng bệnh lao khác nhau có hành vi khác nhau và tại sao một số chủng lại có mối quan hệ gần gũi với các nhóm người cụ thể có liên quan".

Ngoài việc phân tích dữ liệu lâm sàng, bộ gen và sức khỏe cộng đồng, các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm khả năng lây nhiễm đại thực bào ở người của các chủng TB khác nhau, một loại tế bào miễn dịch mà TB chiếm đoạt để gây nhiễm trùng và bệnh tật. Các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy tế bào từ những người hiến tặng từ các vùng khác nhau. Một lần nữa, các dòng tế bào từ những người có tổ tiên phù hợp với môi trường sống bản địa của một chủng vi khuẩn lao hạn chế dễ bị nhiễm trùng hơn so với các tế bào từ những người bên ngoài khu vực, phản ánh kết quả nghiên cứu dịch tễ học của họ.

Các nhà nghiên cứu cho biết cho đến nay, hầu hết các thí nghiệm về sự tương tác giữa tế bào miễn dịch của con người và bệnh lao đều chưa so sánh cách bệnh lao tương tác với các tế bào của vật chủ từ các quần thể hoặc địa điểm khác nhau.

Mặc dù thí nghiệm này không được thiết kế để nắm bắt những hiểu biết sâu sắc về cơ chế cơ bản của mối quan hệ giữa quần thể người và bệnh lao có chung bối cảnh địa lý, nhưng nó nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng nhiều chủng bệnh lao và tế bào từ nhiều quần thể khác nhau để cung cấp thông tin cho việc điều trị và phòng ngừa. Các nhà nghiên cứu cho biết nó cũng chỉ ra nhu cầu nghiên cứu cơ bản hơn để hiểu được sự khác biệt về bộ gen và cấu trúc trong cách tế bào vi khuẩn và vật chủ tương tác.

"Điều quan trọng là phải hiểu rằng sự đa dạng lớn về di truyền của con người và bệnh lao có thể tác động đáng kể đến cách con người và vi khuẩn phản ứng với nhau và với những thứ như thuốc và vắc-xin", Farhat cho biết. "Chúng ta phải kết hợp điều đó vào cách chúng ta suy nghĩ về căn bệnh này".

Groeschel cho biết: "Chúng tôi đang ở giai đoạn đầu của việc đánh giá cao tầm quan trọng của sự đa dạng đó. Còn rất nhiều điều cần tìm hiểu về cách nó có thể tác động đến hiệu quả của thuốc, vắc-xin và quá trình bệnh tật diễn ra ở các chủng khác nhau".

Trong khi các nhóm gen bệnh lao có liên quan chặt chẽ nhưng riêng biệt được phát hiện bằng các phương pháp phân tích kiểu gen truyền thống hơn, việc sử dụng rộng rãi giải trình tự toàn bộ hệ gen của các sở y tế công cộng trên toàn thế giới đã cho phép các bác sĩ và nhà nghiên cứu lập hồ sơ tốt hơn về vi khuẩn lao và theo dõi các đợt bùng phát cũng như tình trạng kháng thuốc về mặt di truyền.

Việc nhận ra rằng các vết bẩn cục bộ cao không lây lan tốt sang các vùng khác khiến các nhà nghiên cứu suy đoán rằng các chủng bị hạn chế ở khu vực ít lây nhiễm hơn các chủng lan rộng. Vì các chủng bị hạn chế vẫn tồn tại trong phạm vi hạn chế của chúng, một số nhà nghiên cứu suy đoán rằng các quần thể vi khuẩn cục bộ có thể đã cùng tiến hóa với vật chủ là con người của chúng, khiến các quần thể con người khác nhau dễ mắc các loại bệnh lao khác nhau hơn. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng điều này cũng có nghĩa là các chủng bệnh lao khác nhau sẽ có mức độ nhạy cảm khác nhau với các phương pháp điều trị và vắc-xin khác nhau. Ví dụ, sự khác biệt về cấu trúc trong hình dạng của vi khuẩn có thể ngăn cản một số loại thuốc liên kết hiệu quả với vi khuẩn từ các chủng khác nhau.

Cho đến gần đây, những giả thuyết này gần như không thể kiểm chứng được, do sự khác biệt giữa các điều kiện văn hóa và môi trường có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ lây nhiễm ở các cộng đồng khác nhau và các khu vực khác trên thế giới. Hơn nữa, thực tế là các vết bẩn bị hạn chế hiếm khi di chuyển ra khỏi nơi cư trú khiến việc thu thập đủ dữ liệu để đo lường sự khác biệt giữa các chủng trở nên khó khăn.

Để vượt qua những trở ngại này, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với các sở y tế công cộng và các nhóm nghiên cứu từ Hoa Kỳ, Hà Lan và Đức để tập hợp một cơ sở dữ liệu khổng lồ tích hợp các báo cáo ca bệnh lao, hồ sơ di truyền tác nhân gây bệnh và hồ sơ y tế công cộng về tỷ lệ lây nhiễm trong số những người tiếp xúc gần. Phân tích cũng kết hợp các chi tiết nhân khẩu học về mạng lưới xã hội của những người bị nhiễm bệnh để đánh giá cách các dòng dõi di truyền khác nhau của bệnh lao lây lan trong các quần thể khác. Tổng cộng, nghiên cứu bao gồm 5.256 ca bệnh lao và 28.889 người tiếp xúc gần.

Groeschel cho biết: "Nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về lý do tại sao việc các nhà nghiên cứu hợp tác với nhiều loại đối tác khác nhau lại quan trọng đến vậy". "Chúng tôi đã có thể hợp nhất dữ liệu y tế công cộng từ ba thành phố lớn và sử dụng các công cụ sinh học tính toán mạnh mẽ mà chúng tôi có thể tiếp cận trong y học học thuật để trả lời một câu hỏi phức tạp có ý nghĩa quan trọng đối với y tế công cộng và sinh học tiến hóa, phát triển vắc-xin và nghiên cứu thuốc".

Nguồn Trường Y khoa Harvard