Những phát hiện mới về vai trò của Vitamin D trong đời sống con người

Vào đầu thế kỷ XX, trước kỷ nguyên chất kháng sinh, những người mắc bệnh lao thường được đưa đến những nơi đầy nắng để dưỡng bệnh. Và thật kỳ lạ, nhiều người trong số họ đã hồi phục sức khoẻ. Hiện tượng tương tự cũng đã từng xảy ra vào năm 1822 ở những trẻ em bị còi xương. Bệnh tăng lên rõ rệt trong thế kỷ XVIII và XIX ở châu Âu, trùng với thời kỳ công nghiệp hoá và sự di chuyển của hàng loạt nông dân ra thành thị. Khi ấy, một bác sĩ ở Vacsava đã nhận thấy bệnh còi xương hiếm gặp ở các trẻ em Ba Lan sống ở nông thôn và chứng minh rằng có thể chữa khỏi bệnh nếu cho trẻ luôn tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Năm 1824, các bác sĩ người Đức cho rằng, dầu gan cá tuyết (cá Moruy) cũng có tác dụng chữa còi xương. Tuy nhiên, phải gần một thế kỷ sau, các nhà khoa học mới tìm ra mối liên hệ giữa tác động của nắng, dầu gan cá với việc chữa bệnh còi xương. Năm 1922, nhân tố quan trọng gặp phổ biến trong da và dầu cá đã được xác định, đó là vitamin D. 50 năm tiếp theo, các nghiên cứu về vitamin D đều hướng vào tìm hiểu vai trò của vitamin này trong việc kiến tạo xương và điều hoà dòng canxi trong máu ra/vào xương. Tuy nhiên, chỉ 25 năm qua, các nhà khoa học mới sửng sốt phát hiện ra rằng, chức năng của cái gọi là “vitamin nắng” này không chỉ giới hạn trong việc kiến tạo xương mà đa dạng và quan trọng hơn nhiều.

Vitamin D là tên gọi của 2 phân tử rất giống nhau: D3 (cholecalciferol) được tạo thành trong da từ 7-dehidrocholesterol (sản phẩm phân giải của cholesterol) đáp ứng với tia UVB (có bước sóng 290-320 nm); D2 (ergocalciferol) gặp trong một số thực phẩm như cá (cá thu, cá ngừ, cá hồi...), dầu cá, các loại nấm, ngũ cốc, nước cam, lòng đỏ trứng. Tuy nhiên, trong cơ thể, cả D3 và D2 đều không có hoạt tính sinh học. Trước hết, mỗi phân tử phải được hidroxil hoá để tạo thành 25-hidroxivitamin D (25D). Phản ứng diễn ra trong gan và 25D chuyển vào máu. Khi cơ thể cần, 25D tiếp tục được hidroxil hoá thành 1,25-dihidroxivitamin D (1,25D) là dạng có hoạt tính sinh học. Sự chuyển hoá này được phát hiện đầu tiên ở thận - nơi cung cấp phần lớn 1,25D tuần hoàn trong cơ thể. Mặc dù nhiều mô khác cũng có thể tạo thành enzim và chuyển hoá 25D nhưng da là cơ quan duy nhất có khả năng tổng hợp 1,25D đáp ứng với tia UVB từ đầu đến cuối.

1,25D có tác dụng đóng/mở các gen trong hầu hết các mô của cơ thể. Trước hết, phân tử này gắn với một protein gọi là chất nhận vitamin D (VDR) - đóng vai trò như một yếu tố phiên chuyển trong nhân tế bào. Sau đó VDR gắn tiếp vào một protein khác gọi là chất nhận retinoit-x (RXR) và phức hợp [1,25D-VDR-RXR] liên kết vào một vị trí đặc biệt trên ADN gần với một gen đích. Gen này được hoạt hoá sẽ phiên chuyển thành ARN thông tin, rồi thành protein. Như vậy, bằng cách hướng dẫn tế bào tạo thành một protein đặc biệt, 1,25D đã làm thay đổi hẳn chức năng của tế bào và khả năng hoạt hoá gen trong các tế bào khác nhau, là cơ sở cho các tác dụng sinh lý phổ biến của vitamin D.

Ít nhất 1.000 gen khác nhau được điều hoà nhờ 1,25D, một số trong đó tham gia vào việc “chế tạo” canxi trong quá trình tạo xương. Tuy nhiên, nhiều gen khác cũng chịu ảnh hưởng bởi hoạt tính của vitamin D, bao gồm cả các gen có chức năng bảo vệ tế bào.

Từ những năm 80 của thế kỷ XX, nhiều dẫn chứng đã cho thấy: Vitamin D có khả năng chống ung thư và có mối liên hệ giữa việc sưởi nắng với tỷ lệ mắc một số bệnh ung thư. Chẳng hạn, nếu chuột bị ung thư ở đầu và cổ được điều trị bằng hợp chất EB1089 (một chất tổng hợp tương tự với 1,25D) thì sinh trưởng của khối u sẽ giảm đi 80%. Đối với các động vật bị ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt, kết quả cũng tương tự. Việc xác định các gen được hoạt hoá bởi EB1089 đã khẳng định chất này ức chế sinh sản của tế bào bằng cách thay đổi hoạt tính của các gen khác, trong đó có một gen kìm hãm sinh trưởng của các tế bào bình thường có ADN bị hư hại, nhờ vậy mà làm giảm nguy cơ trở thành ung thư của các tế bào này. EB1089 cũng hoạt hoá các gen hướng dẫn tế bào u phân hoá nhiều hơn nhằm hạn chế khả năng sinh sản của tế bào. Dựa vào các đặc tính trên, nhiều công ty dược đang tiến hành sản xuất EB1089 như một hoá chất điều trị ung thư.

Ngoài tác dụng chống ung thư, gần đây các nhà khoa học còn phát hiện ra một cơ chế quan trọng khác trong việc bảo vệ cơ thể của vitamin D, đó là kích thích tế bào tổng hợp một số chất kháng sinh peptit như catelixidin và defensin beta-2. Người ta nhận thấy, khi được xử lý với 1,25D rồi cho tiếp xúc với vi khuẩn gây bệnh, các tế bào miễn dịch sẽ tiết ra catelixidin. Hơn nữa, để đáp ứng với vách tế bào vi khuẩn, tế bào miễn dịch của người đã tổng hợp cả protein VDR và enzim chuyển hóa 25D thành 1,25D kích thích tế bào miễn dịch tạo thành catelixidin tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn, kể cả vi khuẩn lao (Mycobacterium tuberculosis). Do đó, đây là lần đầu tiên, bí ẩn của việc điều trị bệnh lao nhờ tắm nắng được hé mở: Nồng độ vitamin D tăng lên ở các bệnh nhân lao do tắm nắng có thể đã cung cấp cho các tế bào miễn dịch một số tiền chất cần cho việc tạo thành chất kháng sinh tự nhiên để tiêu diệt vi khuẩn lao.

Các nhà khoa học cho rằng, một số tác dụng bảo vệ của vitamin D có thể đã bắt nguồn từ trong da, do đó đặc tính kìm hãm sinh trưởng của vitamin này đối với tế bào ung thư là dễ hiểu. Tuy nhiên, việc tiếp xúc quá lâu với tia UVB sẽ gây hư hại cho ADN của tế bào da và có thể chuyển hóa chúng thành tế bào ung thư. Mặt khác, việc sưởi nắng kéo dài sẽ làm da bị cháy bỏng, dẫn đến tích lũy dịch và viêm nhiễm. Trong tình hình như vậy, việc tổng hợp các chất kháng sinh trong cơ thể là cần thiết. Hơn nữa, bản thân 1,25D cũng tác dụng như một tác nhân kháng viêm do ảnh hưởng đến sự tương tác của các tế bào miễn dịch. Như chúng ta biết, các loại tế bào miễn dịch giao tiếp qua việc tiết ra các yếu tố gọi là xitokin mở đầu cho một kiểu đáp ứng miễn dịch đặc biệt: Vitamin D kìm hãm các đáp ứng viêm quá mức bằng cách ngăn cản “cuộc nói chuyện riêng” của xitokin.

Vào đầu những năm 90, các nhà khoa học đã chứng minh rằng, chuột được xử lý 1,25D sẽ không bị viêm nhiễm các vết thương, trái lại, chuột thiếu vitamin D rất nhạy cảm với vết thương. Chức năng kìm hãm miễn dịch của vitamin D lập tức gợi ra những khả năng điều trị mới bằng cách sử dụng vitamin D hoặc các chất tương tự để phòng ngừa các bệnh tự miễn bắt nguồn từ những đáp ứng quá mức của xitokin, như: Bệnh tiểu đường tự miễn, bệnh xơ cứng và bệnh viêm ruột.

Theo các nhà khoa học, nhiều loại tế bào, kể cả các tế bào miễn dịch, có khả năng sử dụng 1,25D và chuyển hóa 25D thành 1,25D, do đó tác dụng kháng viêm của 1,25D không chỉ giới hạn ở da hoặc chỉ ở phạm vi da cháy nắng. Việc chứng minh 1,25D có hoạt tính sinh học vượt xa vai trò trong điều chỉnh cân bằng canxi đã ủng hộ cho các dẫn chứng dịch tễ học rằng: Nồng độ vitamin D thấp có thể là nguyên nhân gây ra một số bệnh ung thư, bệnh tự miễn và bệnh truyền nhiễm như cúm. Hơn nữa, nồng độ vitamin D cũng thay đổi theo mùa và ảnh hưởng đến tỷ lệ bệnh.

Tia UVB xâm nhập khí quyển trực tiếp hơn ở những vùng nhiệt đới so với những vùng ôn đới. Vì con người thu được vitamin D chủ yếu qua tiếp xúc với tia UVB, nên nồng độ của 25D trong máu ở các cư dân, nói chung giảm theo độ tăng của vĩ tuyến, mặc dầu ở một vĩ tuyến đã cho thấy những biến đổi do sự khác nhau về dân tộc và chế độ ăn cũng như do khí hậu địa phương và độ cao. Phù hợp với các hoạt tính điều hòa gen của vitamin D, ta thấy có sự liên quan rõ rệt giữa sự tăng của vĩ tuyến và sự tăng nguy cơ của một số bệnh, đặc biệt là bệnh xơ cứng. Đây là một bệnh tiến triển chậm, gây nên bởi sự tấn công của tế bào miễn dịch lên màng myelin bảo vệ bao quanh các sợi thần kinh của hệ thần kinh trung ương. Tỷ lệ mắc bệnh này cao hơn đáng kể ở những vùng xa nhất tính từ xích đạo thuộc Bắc Mỹ, châu Âu và Úc, mà nguyên nhân chính là sự tiếp xúc với tia UVB bị giảm đi. Sự tiến triển và bùng phát triệu chứng bệnh ở những bệnh nhân xơ cứng cũng biểu hiện những thay đổi rõ rệt theo mùa: Nặng nhất là về mùa xuân (khi nồng độ 25D trong máu là thấp nhất) và nhẹ nhất là về mùa thu (khi nồng độ D3 tăng lên sau mùa hè). Tình hình tương tự cũng nhận thấy ở bệnh tiểu đường tự miễn và một số bệnh ung thư. Chẳng hạn, ở Mỹ, tỷ lệ người mắc ung thư vú, buồng trứng, bàng quang, ruột kết, ruột thẳng tăng gấp 2 lần từ Nam lên Bắc.

Ngoài những nghiên cứu đối chiếu việc tắm nắng với tỷ lệ bệnh, gần đây, các nhà khoa học còn nhận thấy có mối liên hệ tương tự giữa nguy cơ mắc bệnh với nồng độ 25D trong máu. Dựa chủ yếu vào nhu cầu kiến tạo xương, các nhà khoa học cho rằng: Nồng độ 25D 30-45 ng/ml là đủ ở mức tối thiểu, nồng độ 21-29 ng/ml là thấp và thường đi kèm với biểu hiện xốp xương. Một số triệu chứng còi xương có thể xuất hiện khi nồng độ vitamin D thấp hơn 20 ng/ml và nguy cơ bị ung thư ruột kết tăng lên. Đáng tiếc, nồng độ thấp như trên lại thường xuyên gặp ở đa số người dân, nhất là về mùa đông.

Ngoài vĩ tuyến, yếu tố chủng tộc cũng là nguyên nhân gây ra sự thiếu hụt vitamin D. Da trắng tổng hợp vitamin D nhanh gấp 6 lần da sẫm, vì nồng độ melanin ở da sẫm cao hơn ở da trắng đã cản trở sự xâm nhập của tia UV. Do đó, những người Mỹ gốc Phi thường có nồng độ 25D chỉ bằng nửa so với người da trắng và 42% phụ nữ Mỹ gốc Phi bị thiếu hụt 25D trầm trọng với nồng độ 25D trong máu nhỏ hơn 15 ng/ml.

Việc phơi nắng quá mức sẽ có hại cho da mà nguyên nhân cũng do thiếu vitamin D. Tuy nhiên, nếu vì phơi nắng lâu mà vitamin D tích luỹ nhiều và có thể độc cho cơ thể thì chính UVB lại phân huỷ phần vitamin D dư thừa này.

Như vậy, các dẫn chứng thực nghiệm ngày càng cho thấy tác dụng âm ỉ và đa dạng của việc thiếu vitamin D, biểu hiện trong suốt cuộc sống của con người ở dạng: Tần độ gãy xương tăng lên, mẫn cảm hơn với các bệnh truyền nhiễm, bệnh tự miễn cũng như tần độ cao của các bệnh ung thư.

Rõ ràng, do còn ít hiểu biết về chức năng của vitamin D, con người đã từng bỏ phí một nguồn thần dược trời cho. Hy vọng rằng, với những phát hiện mới về vai trò của vitamin D, từ nay, chúng ta sẽ không còn chỉ biết sử dụng nắng để phơi cho quần áo chóng khô, cho thức ăn khỏi mốc mà quan trọng hơn, còn biết tích cực, chủ động tiếp xúc với nắng để buộc da tổng hợp đủ vitamin D giúp cho cơ thể phòng ngừa và điều trị nhiều bệnh hiểm nghèo.