Nhịn ăn gián đoạn trong phòng các bệnh mạn tính và rối lôạn chuyển hóa

Giải thưởng Nobel Sinh lý học- Y học 2016 về tự thực bào (autophagy)

Autophagy có nghĩa là "tự ăn chính mình". Đây là một quá trình sinh học thiết yếu giúp tế bào tiêu hủy, dọn dẹp và tái chế các thành phần bị tổn thương hoặc già cỗi. Quá trình này hoạt động như một hệ thống xử lý rác thải nội bào, giúp tế bào sinh tồn trước tình trạng căng thẳng hoặc thiếu hụt dinh dưỡng. Tư thập niên 1990, nhóm nghiên cứu của Ohsumi đã xác định được các gen chịu trách nhiệm kiểm soát quá trình tự thực ở tế bòa nấm men, sau đó là giải mã thành công cơ chế hoạt động tự thực bào trong cơ thể con người, có cùng một cơ chế tương tự nấm men. Ông đã mô tả tín hiệu stress khởi đầu autophagy và cơ chế mà các protein và phức hợp protein thúc đẩy các giai đoạn khác nhau của sự hình thành tự thực bào. Khám phá của ông đã mở ra một kỷ nguyên mới cho y sinh học, giúp nhân loại hiểu rõ hơn cách tế bào thích ứng khi bị bỏ đói hoặc phản ứng trước các tác nhân nhiễm trùng. Khi quá trình tự thực bị rối loạn hoặc đột biến, nó có thể dẫn đến nhiều căn bệnh mạn tính, cũng như các thuốc và biện pháp điều trị chúng [2]

Autophagy kiểm soát những chức năng sinh lý quan trọng, trong đó các thành phần tế bào cần được giáng hóa và tái chế, cung cấp nhiên liệu dùng làm năng lượng và tạo nên những “viên gạch” để xây mới các thành phần tế bào, và do đó thiết yếu cho đáp ứng của tế bào bị bỏ đói và các loại stress khác. Ngoài ra tự thực giúp loại bỏ vi khuẩn và vi rút xâm nhập tế bào, góp phần vào sự phát triển của phôi và biệt hóa tế bào; loại bỏ protein và các bào quan bị hư hỏng, một cơ chế kiểm soát chất lượng cực kì quan trọng để đối phó với những hậu quả tiêu cực của quá trình lão hóa.

Khi tự thực bị gián đoạn hoặc rối loạn (Hình trên) có liên quan đến bệnh Parkinson, tiểu đường týp 2 và các rối loạn khác xuất hiện ở người già, thậm chí có liên quan đến ung thư. Nhiều nghiên cứu về tự thực, về các thuốc nhắm vào tự thực trong các bệnh khác nhau còn đang tiếp tục phát triển [3].

Nhịn ăn và tự thực trong phòng chống bệnh mạn tính và rối loạn chuyển hóa

Khi nhịn ăn, các cơ quan trong cơ thể thay đổi cách hoạt động để tiết kiệm năng lượng và kích hoạt quá trình Autophagy dọn dẹp tế bào lỗi. Sớm nhất của nhịn ăn làm lượng đường trong máu và insulin giảm xuống, kích hoạt tín hiệu đói tế bào qua việc ức chế các protein khởi động quá trình tự thực bào (autophagy) để dọn dẹp các thành phần hư hỏng, tái chế năng lượng và duy trì sự sống cho tế bào [4].

Nhịn ăn ngắn ngày (12 đến 48 giờ), có 3 giai đoạn xảy ra kế tiếp như sau: 1) Giảm insulin và tăng glucagon, mức đường dự trữ (glycogen) cạn dần sau 12–24 giờ;  2) Kích hoạt tự thực bào nhẹ: tế bào bắt đầu quá trình "dọn rác", tìm kiếm và phân hủy các protein sai lệch hoặc ty thể bị tổn thương (mitophagy); 3) Tái chế nguyên liệu: Các thể tự thực cùng lysosome để tiêu hủy rác nội bào thành axit amin, cung cấp năng lượng thay thế cho các cơ quan thiết yếu.

Nhịn ăn dài ngày (trên 48 đến 72+ giờ), có 3 giai đoạn xảy ra tiếp theo của giai đoạn trên: 1) Chuyển hóa thể xeton (ketosis) được kích hoạt: khi glycogen cạn kiệt hoàn toàn, gan bắt đầu chuyển hóa chất béo thành xeton để làm nhiên liệu chính cho não và cơ thể; 2) Tự thực bào đạt đỉnh: tốc độ tự thực bào tăng mạnh mẽ trên toàn bộ các mô để bảo vệ tế bào khỏi bị tổn thương do đói kéo dài; 3) Quá trình dọn dẹp sâu và tái sinh: cơ thể tiêu hủy triệt để các tế bào già cỗi, loại bỏ mầm mống viêm và kích thích tế bào gốc tái tạo mô mới khi được cung cấp dinh dưỡng trở lại.

*Khi nhịn ăn, Autophagy xảy ra tại các cơ quan điều hòa chuyển hóa của cơ thể [5]:

• Tại Gan: gan nhanh chóng phân hủy glycogen (đường dự trữ) để duy trì đường huyết. Quá trình tự thực bào kích hoạt mạnh giúp gan dọn dẹp các giọt mỡ thừa và ty thể già cỗi. Khi glycogen cạn kiệt, gan chuyển sang chế độ đốt mỡ để tạo ra xeton (ketone bodies). Đây là nguồn năng lượng sạch thay thế cho glucose.
• Tuyến tụy: tụy được "nghỉ ngơi" vì không phải tiết insulin để xử lý thức ăn. Thay vào đó, tụy tăng tiết glucagon để báo hiệu cho gan giải phóng đường. Khi mức insulin giữ ở mức rất thấp, các tế bào beta của tuyến tụy có cơ hội tự sửa chữa. Quá trình tự thực bào giúp loại bỏ các protein bị lỗi trong tụy, cải thiện độ nhạy insulin khi bạn ăn trở lại.
• Não bộ: não bộ bắt đầu sử dụng một phần xeton. Sự chuyển đổi này kích thích tiết chất BDNF (yếu tố dinh dưỡng thần kinh có nguồn gốc từ não), giúp tăng cường trí nhớ và khả năng học tập. Khi quá trình tự thực bào ở não đạt mức cao, giúp phân hủy các mảng bám protein độc hại (như amyloid-beta, nguyên nhân gây bệnh Alzheimer). Bộ não chuyển sang hoạt động tối ưu bằng xeton, giúp bạn tỉnh táo và tăng khả năng sinh tồn của tế bào thần kinh.
• Cơ bắp: cơ bắp bắt đầu chuyển sang đốt mỡ và axit béo tự do để tiết kiệm glucose cho não. Hormone tăng trưởng (HGH) cũng được tăng cường để bảo vệ các sợi cơ không bị giáng hóa. Tự thực bào sẽ chọn lọc và phân hủy các protein cơ bị tổn thương hoặc cũ kỹ để tái chế thành năng lượng. Cơ thể chỉ thực sự phân hủy cơ bắp mạnh (teo cơ) khi rơi vào tình trạng đói khát cực hạn (suy kiệt hoàn toàn mỡ dự trữ).
• Hệ miễn dịch: Nồng độ các chất gây viêm trong máu giảm xuống đáng kể. Tế bào miễn dịch bắt đầu quá trình tự thực để tiêu diệt các vi khuẩn hoặc virus nội bào đang ẩn nấp. Cơ thể kích hoạt phản ứng tiêu hủy các tế bào bạch cầu già cỗi, suy yếu hoặc bị tổn thương. Khi bạn ăn trở lại, các tế bào gốc trong tủy xương sẽ được kích hoạt để sản sinh ra một hệ miễn dịch hoàn toàn mới và khỏe mạnh hơn.

• Với bệnh nhân ung thư: Có thể duy trì khung nhịn ăn 12–14 tiếng hằng ngày như một thói quen sinh hoạt. Nhịn ăn ngắn hạn trước ngày hóa trị (để tăng độ nhạy của tế bào u và giảm tác dụng phụ của hóa chất), việc này cần do  bác sĩ điều trị chỉ định, không nên tự làm tại nhà. Mục tiêu của người bệnh ung thư là bảo tồn khối cơ và cân nặng. Do đó, trong "cửa sổ ăn uống" (10–12 tiếng được ăn) trong ngày, bệnh nhân cần nạp đủ lượng protein và calo cao hơn người bình thường theo hướng dẫn của chuyên gia dinh dưỡng lâm sàng.

Lưu ý: Nhịn ăn có nhiều phương pháp, cách thức khác nhau, áp dụng phù hợp với tường trường hợp bệnh lý và tình trạng dinh dưỡng cụ thể. Để áp dụng có hiệu quả và tránh các tác dụng phụ  không mong muốn, tốt nhất trước khi thực hành nên tham khảo ý kiến của các chuyên gia dinh dưỡng.

Phòng khám Dinh dưỡng VIAM, 12 Hoàng Cầu, Đống đa, Hà Nội, Đt.0935183939; Nhận khám tư vấn ăn uống cho người bị bệnh mạn tính, rối loạn chuyển hóa như thừa cân béo phì, tăng huyết áp, rối loạn mỡ máu, đái tháo đường, ung thư…xây dựng chế độ ăn phù hợp nhất với mục tiêu và tình trạng sức khỏe của khách hàng.

Tài liệu tham khảo

1. Nobel Assembly at Karolinska Institutet 2016. Decided  to  award  the  Nobel  Prize  in  Physiology  or  Medicine to Yoshinori  Ohsumi for  his discoveries  of  mechanisms  for  autophagy.
2. Mizushima  N,  Noda T,  Ohsumi  Y  1998.  A  protein  conjugation  system  essential  for  autophagy.  Nature  395:  395-­398.
3. Ichimura  Y,   Kirisako   T,  Ohsumi  Y  2000.   A  ubiquitin like   system  mediates   protein  lipidation.  Nature,  408:  488- 492
4. Brogi S, Tabanelli R, Puca S, Calderone V 2024. Intermittent Fasting: Myths, Fakes and Truth on This Dietary Regimen Approach. Foods 13, 1960. https://doi.org/ 10.3390/foods13131960
5. Abdalla MMI, Bhatnagar P, Zulkaflee MHB, Mohammed Irfan AMS, Eid N 2026. Intermittent fasting enhances cancer therapy via autophagy-dependent and independent mechanisms: Evidence and implications. World J Clin Oncol 17(2): 115289. DOI: 10.5306/wjco.v17.i2.115289