Sức khoẻ từ nền tảng tế bào và phân tử

Hiểu cơ thể cần gì để chủ động chăm sóc sức khoẻ từ bên trong — từ tế bào, ADN, dinh dưỡng đến lối sống và môi trường, dựa trên tài liệu của WHO và NIH.

Vì sức khoẻ của chính mình, hãy dành ít phút tìm hiểu khoa học về tế bào và phân tử — để hiểu cơ thể cần gì và biết cách chăm sóc sức khoẻ đúng từ nền tảng.

Hơn một thế kỷ trước, Thomas Alva Edison đã đưa ra một dự đoán nổi tiếng về tương lai của y học:

"The doctor of the future will give no medicine, but will instruct his patient in the care of the human frame, in diet and cause and prevention of diseases."

— Thomas A. Edison, 1903

Có thể dịch:

"Bác sĩ của tương lai sẽ không cho thuốc, mà sẽ hướng dẫn người bệnh cách chăm sóc cơ thể, về chế độ ăn, nguyên nhân và cách phòng ngừa bệnh tật."

Đây không phải một câu danh ngôn được gán cho Edison trên mạng. Thomas A. Edison Papers của Đại học Rutgers xác nhận câu nói xuất hiện trong cuộc phỏng vấn đăng trên St. Louis Post-Dispatch ngày 1/1/1903.

Hơn 120 năm sau, sinh học tế bào và sinh học phân tử giúp chúng ta nhìn sâu vào điều mà thời Edison chưa thể quan sát đầy đủ: bên trong cơ thể, sức khoẻ được duy trì bởi hoạt động phối hợp của tế bào, gene, protein, enzyme, các con đường chuyển hoá và những hệ thống điều hoà vô cùng tinh vi.

Sức khoẻ của cơ thể bắt đầu từ hoạt động của tế bào

Cơ thể không hoạt động như một khối duy nhất.

Tim hoạt động được vì các tế bào cơ tim phối hợp co bóp. Não hoạt động nhờ neuron và nhiều tế bào hỗ trợ. Gan thực hiện chuyển hoá nhờ tế bào gan. Hệ miễn dịch phụ thuộc vào nhiều quần thể tế bào miễn dịch khác nhau.

Vì vậy, chức năng của cơ quan cuối cùng phụ thuộc vào hoạt động phối hợp của các tế bào tạo nên cơ quan đó. Nếu bạn chưa đọc phần nền, nên xem trước bài Sinh học tế bào — nền tảng của cấu trúc và hoạt động sống.

Nhưng tế bào không thể hoạt động nếu không có vật chất và năng lượng.

Ở cấp độ phân tử, tế bào cần nước, oxy, amino acid, glucose và các nguồn năng lượng khác, acid béo, vitamin, khoáng chất và nhiều phân tử sinh học để xây dựng cấu trúc và duy trì chuyển hoá.

Amino acid là những đơn vị cấu tạo protein. Quá trình polymer hoá amino acid thành protein cần năng lượng ATP và GTP; trình tự amino acid được xác định thông qua thông tin di truyền và quá trình dịch mã.

Điều đó dẫn đến một nguyên lý rất căn bản:

Muốn tế bào thực hiện chức năng bình thường, cơ thể phải có nguyên liệu, năng lượng và môi trường sinh lý phù hợp để bộ máy tế bào vận hành.

ADN cung cấp thông tin — tế bào biến thông tin thành hoạt động sống

Bên trong tế bào còn có một tầng sâu hơn: thông tin di truyền.

ADN chứa thông tin của gene. Đối với các gene mã hoá protein, thông tin được phiên mã thành RNA; mRNA sau đó được ribosome đọc để lắp ráp các amino acid thành chuỗi polypeptide theo mã di truyền. Chi tiết về cơ chế này có trong bài Sinh học phân tử — cơ chế vận hành của sự sống.

Có thể khái quát:

ADN → GENE → PHIÊN MÃ → RNA → DỊCH MÃ → PROTEIN → ENZYME · RECEPTOR · KÊNH ION · PROTEIN VẬN CHUYỂN · TÍN HIỆU → CHUYỂN HOÁ VÀ CHỨC NĂNG TẾ BÀO

Nhưng một chuỗi amino acid vừa được tạo ra vẫn chưa nhất thiết là một protein hoạt động. Protein còn phải gấp thành cấu trúc ba chiều thích hợp và, với nhiều protein, phải tiếp tục được xử lý hoặc biến đổi để có chức năng và đến đúng vị trí trong tế bào.

Đây chính là sự tinh vi của sự sống:

• Thông tin phải đúng.
• Nguyên liệu phải có.
• Năng lượng phải được cung cấp.
• Bộ máy tế bào phải hoạt động.
• Các phản ứng sinh hoá phải được điều hoà.

Dinh dưỡng chính là một phần của nguồn nguyên liệu

Ở cấp độ tế bào, dinh dưỡng không đơn thuần có nghĩa là "ăn để no".

Protein của thực phẩm cung cấp amino acid. Một số amino acid cơ thể người không tự tổng hợp được đầy đủ và phải nhận từ chế độ ăn.

Carbohydrate cung cấp một nguồn nhiên liệu quan trọng; glucose có thể được chuyển hoá qua đường phân, chu trình acid citric và phosphoryl hoá oxy hoá để tạo năng lượng.

Lipid vừa là nguồn năng lượng vừa là thành phần thiết yếu của màng tế bào.

Vitamin và khoáng chất tham gia vào rất nhiều hệ thống enzyme, coenzyme, cân bằng ion và các quá trình sinh lý khác.

Ty thể sử dụng năng lượng từ quá trình oxy hoá chất dinh dưỡng và chuỗi vận chuyển electron để tạo phần lớn ATP của nhiều tế bào động vật; oxy đóng vai trò thiết yếu ở cuối chuỗi hô hấp.

Như vậy:

DINH DƯỠNG → TIÊU HOÁ VÀ HẤP THU → VẬN CHUYỂN → ĐẾN TẾ BÀO → CHUYỂN HOÁ → NĂNG LƯỢNG + NGUYÊN LIỆU → CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG TẾ BÀO

Đó là cơ sở sinh học để hiểu tại sao dinh dưỡng có vai trò nền tảng đối với sức khoẻ.

Nhưng dinh dưỡng không hoạt động một mình

Đây là điều rất quan trọng.

Một cơ thể khoẻ mạnh không thể được xây dựng chỉ bằng một vitamin, một khoáng chất, một loại thảo dược hay một thực phẩm riêng lẻ.

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) xác định bốn nguyên tắc nền tảng của một chế độ ăn lành mạnh là đầy đủ, cân bằng, điều độ và đa dạng. WHO cũng nhấn mạnh chế độ ăn lành mạnh giúp phòng ngừa thiếu hoặc thừa dinh dưỡng và giảm nguy cơ nhiều bệnh không lây nhiễm.

Điều này rất gần với một nguyên tắc quan trọng trong chăm sóc dinh dưỡng:

ĐÚNG — ĐỦ — CÂN BẰNG — PHÙ HỢP

Không chỉ cần nguyên liệu. Các nguyên liệu còn phải được cơ thể tiêu hoá, hấp thu, vận chuyển và sử dụng phù hợp.

Lối sống cũng tác động đến môi trường của tế bào

Tế bào không sống tách biệt khỏi cách chúng ta sống.

Hoạt động thể chất ảnh hưởng đến chuyển hoá năng lượng, cơ xương, tim mạch và nhiều hệ thống điều hoà. WHO ghi nhận hoạt động thể chất thường xuyên mang lại lợi ích đáng kể cho sức khoẻ thể chất và tinh thần, đồng thời góp phần phòng ngừa và quản lý nhiều bệnh không lây nhiễm.

Giấc ngủ, nhịp sinh học, stress, hút thuốc, rượu và các phơi nhiễm môi trường cũng có thể ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý mà tế bào phải thích nghi.

Vì vậy, chăm sóc sức khoẻ từ nền tảng không thể chỉ hỏi:

"Tôi cần uống chất gì?"

Mà cần hỏi rộng hơn:

"Tôi đang tạo ra môi trường sinh học như thế nào cho các tế bào của mình mỗi ngày?"

Môi trường có thể tác động đến cả hệ thống điều hoà gene

Sinh học hiện đại còn đưa chúng ta đến một tầng sâu hơn nữa: biểu sinh (epigenetics).

Viện Khoa học Sức khoẻ Môi trường Quốc gia Hoa Kỳ (NIEHS thuộc NIH) mô tả biểu sinh là lĩnh vực nghiên cứu các quá trình góp phần điều khiển khi nào những gene nhất định được bật hoặc tắt. Những thay đổi biểu sinh có thể làm thay đổi cách thông tin di truyền được biểu hiện mà không trực tiếp thay đổi mã ADN.

Các nhà khoa học đang nghiên cứu ảnh hưởng của những phơi nhiễm như ô nhiễm không khí, khói thuốc, kim loại và một số hoá chất môi trường lên điều hoà biểu sinh và biểu hiện gene. Chủ đề này được trình bày kỹ hơn trong bài Trình tự ADN không thay đổi, nhưng tại sao gene vẫn có thể hoạt động khác đi?.

Điều đó cho chúng ta một bức tranh rất sâu sắc:

DINH DƯỠNG + LỐI SỐNG + MÔI TRƯỜNG → CHUYỂN HOÁ VÀ TÍN HIỆU TẾ BÀO → ĐIỀU HOÀ GENE VÀ BIỂU SINH → PROTEIN VÀ ENZYME → CHUYỂN HOÁ TẾ BÀO → CHỨC NĂNG MÔ VÀ CƠ QUAN

Không phải mọi thay đổi sức khoẻ đều do biểu sinh, và cũng không thể tuỳ ý "bật gene tốt, tắt gene xấu" bằng một thực phẩm hay sản phẩm. Nhưng biểu sinh cho thấy gene và môi trường không phải hai thế giới hoàn toàn tách biệt.

Vậy muốn có sức khoẻ, chúng ta nên bắt đầu từ đâu?

Từ góc nhìn của sinh học tế bào và sinh học phân tử, câu trả lời không nằm ở một "chất thần kỳ".

Nó nằm ở việc xây dựng một hệ thống sống lành mạnh:

• Cung cấp dinh dưỡng đa dạng và cân bằng.
• Duy trì vận động phù hợp.
• Ngủ và phục hồi đầy đủ.
• Không hút thuốc.
• Hạn chế những phơi nhiễm có hại.
• Duy trì môi trường sống lành mạnh.
• Theo dõi những yếu tố nguy cơ sức khoẻ cần thiết.
• Và khi có bệnh, sử dụng chăm sóc y tế và điều trị phù hợp.

WHO cũng xác định chế độ ăn không lành mạnh, thiếu vận động, thuốc lá, sử dụng rượu có hại và ô nhiễm không khí là những yếu tố nguy cơ quan trọng của bệnh không lây nhiễm.

Đây cũng chính là điểm khiến câu nói của Edison từ năm 1903 vẫn đáng suy ngẫm: chăm sóc cơ thể — dinh dưỡng — tìm hiểu nguyên nhân — phòng ngừa bệnh tật.

Sức khoẻ không bắt đầu từ một sản phẩm — sức khoẻ bắt đầu từ sự hiểu biết

Sinh học tế bào cho chúng ta biết cơ thể được vận hành bởi tế bào.

Sinh học phân tử cho chúng ta biết bên trong tế bào là một mạng lưới ADN — RNA — protein — enzyme — năng lượng — chuyển hoá và tín hiệu.

Khoa học dinh dưỡng cho chúng ta biết cơ thể phải nhận được nguyên liệu và năng lượng phù hợp.

Khoa học về lối sống và môi trường cho chúng ta thấy những gì chúng ta làm và tiếp xúc mỗi ngày có thể ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của toàn hệ thống.

Vì vậy:

Hiểu tế bào để hiểu cơ thể. Hiểu phân tử để hiểu cơ chế. Hiểu dinh dưỡng, môi trường và lối sống để biết cách chăm sóc sức khoẻ từ nền tảng.

Đó không phải là thay thế y học hay thuốc khi thuốc thực sự cần thiết.

Đó là đưa phòng ngừa, dinh dưỡng, lối sống và sự hiểu biết về chính cơ thể trở về đúng vị trí quan trọng của chúng trong chăm sóc sức khoẻ.

Và có lẽ đó cũng chính là phần sâu sắc nhất trong dự đoán mà Thomas Edison đã đưa ra từ hơn một thế kỷ trước.

Nguồn khoa học chính

• Thomas A. Edison Papers — Rutgers University (phỏng vấn đăng trên St. Louis Post-Dispatch, 1/1/1903)
• WHO — Healthy diet
• WHO — Physical activity
• WHO — Noncommunicable diseases
• NIEHS / NIH — Epigenetics