Có một chất độc hại gọi là các loại oxy phản ứng (ROS, Reactive oxygen species). Giống như ô tô sử dụng xăng và oxy để tạo động lực trong động cơ, cơ thể chúng ta sử dụng glucose và oxy để tạo ra năng lượng trong ty thể.
Trong quá trình đó, ô tô thải ra khí thải và cơ thể con người tạo ra các loại oxy phản ứng. Do đó, miễn là con người còn sống, không thể tránh khỏi sự xuất hiện của các loại oxy phản ứng.
Từ quan điểm sinh học phân tử, các loại oxy phản ứng được gọi là 'gốc tự do' (free radical). Trong phân tử của tế bào bình thường, các electron tồn tại theo cặp, nhưng vì một lý do nào đó mà electron không thể tạo thành cặp, nó trở thành gốc tự do ở trạng thái không ổn định. Gốc tự do có xu hướng tấn công các tế bào xung quanh để cướp electron nhằm ổn định, và trong quá trình này, các tế bào bị tấn công sẽ bị tổn thương [1].
Các loại oxy phản ứng không phải lúc nào cũng xấu. Chúng đóng vai trò rất quan trọng trong hệ miễn dịch của cơ thể chúng ta. Khi bạch cầu tiêu diệt vi khuẩn hoặc virus, chúng sử dụng các loại oxy phản ứng để thực hiện tác dụng diệt khuẩn [2].
Các loại oxy phản ứng cũng đóng vai trò truyền tín hiệu trong việc gây ra 'chết tế bào theo chương trình' (Apoptosis) khiến các tế bào bị tổn thương hoặc đột biến tự chết [3]. Nói cách khác, một lượng vừa đủ các loại oxy phản ứng là cần thiết cho cơ thể chúng ta.
Vấn đề là 'quá mức'. Khi các loại oxy phản ứng trở nên quá nhiều, 'quá trình oxy hóa' xảy ra trong các tế bào của cơ thể chúng ta giống như sắt bị gỉ trong không khí, gây tổn thương ty thể và gây ra những thay đổi cấu trúc trong màng tế bào, protein, lipid, DNA và các mô khác (hình dưới) [4].
Kết quả là có thể gây ra nhiều bệnh khác nhau như bệnh tim mạch, tiểu đường, bệnh hô hấp, mất trí nhớ và bệnh thần kinh, bệnh gan và thận, lão hóa da, ung thư, v.v. [5, 6, 7].
Tuy nhiên, không cần quá lo sợ về các loại oxy phản ứng. Cơ thể chúng ta đã có sẵn cơ chế phòng vệ để xử lý chúng. Ví dụ, khi táo bị cắt chuyển sang màu nâu là do quá trình oxy hóa, nhưng khi bôi nước chanh lên bề mặt táo đã cắt, hiện tượng chuyển màu nâu sẽ không xảy ra. Những chất như vậy được gọi là 'chất chống oxy hóa', và vitamin C trong nước chanh thực hiện chức năng đó.
'Chất chống oxy hóa' bao gồm các chất được tạo ra trong cơ thể (enzym) và các chất được hấp thụ qua thực phẩm (vitamin). Các chất được tạo ra trong cơ thể bao gồm superoxide dismutase (SOD), catalase, glutathione, coenzyme Q10, v.v.
Các chất được hấp thụ qua thực phẩm bao gồm vitamin C (ascorbic acid) và vitamin E (tocopherol), carotenoid (beta-carotene, lutein, lycopene), polyphenol (catechin, resveratrol, isoflavone, anthocyanin, quercetin) và các nguyên tố vi lượng như selen, kẽm, v.v. [8]. Những chất chống oxy hóa này trung hòa các loại oxy phản ứng, biến chúng thành các dạng vô hại như nước và oxy, và giúp phục hồi các mô bị tổn thương [9].
Năm 1969, nhóm nghiên cứu của giáo sư McCord và Fridovich tại Đại học Duke, Mỹ đã phát hiện ra enzym 'superoxide dismutase (SOD)' loại bỏ các loại oxy phản ứng, mở đầu cho nghiên cứu phát triển chất chống oxy hóa để điều trị bệnh và ngăn ngừa lão hóa [10].
SOD là một enzym chống oxy hóa mạnh mẽ. Khi 'các loại oxy phản ứng' gặp SOD, chúng nhận được electron thiếu hụt và trở thành 'hydrogen peroxide (H2O2)'. Sau đó, hydrogen peroxide gặp catalase và glutathione, biến thành nước (H2O) và được thải ra ngoài cơ thể. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu tại Trường Y Johns Hopkins, Mỹ đã cho biết “hơn 90% các bệnh mãn tính là do các loại oxy phản ứng gây ra” [11].
Giờ đây, nhân loại đã mở ra con đường để thoát khỏi các bệnh thoái hóa do lão hóa và sống lâu khỏe mạnh bằng cách sử dụng SOD và các 'chất chống oxy hóa' khác để loại bỏ các loại oxy phản ứng. Do đó, nghiên cứu lâm sàng sử dụng chất chống oxy hóa đã được tiến hành rộng rãi ở cấp quốc gia.
Tuy nhiên, vào những năm 1990, các nghiên cứu đã được công bố làm dội gáo nước lạnh vào bầu không khí này. Nghiên cứu ATBC (Alpha-Tocopherol, Beta-Carotene) công bố năm 1994 là một trong những nghiên cứu quan trọng và gây sốc nhất trong lịch sử y học.
Vào thời điểm đó, các nhà khoa học tin rằng beta-carotene (tiền chất của vitamin A) và alpha-tocopherol (vitamin E) trong rau và trái cây sẽ ngăn ngừa ung thư. Đặc biệt, những người hút thuốc nhiều có nhiều các loại oxy phản ứng có hại trong cơ thể, nên kỳ vọng rằng những 'chất bổ sung chống oxy hóa' này sẽ ngăn ngừa ung thư phổi là rất lớn, và để chứng minh giả thuyết này, một nghiên cứu lớn nhất trong lịch sử về phòng ngừa ung thư phổi đã được bắt đầu với sự hợp tác của Viện Y tế Quốc gia Phần Lan và Viện Ung thư Quốc gia Mỹ, nhắm vào người dân Phần Lan [12].
Từ năm 1985 đến 1993, một nghiên cứu quy mô lớn đã được tiến hành theo phương pháp 'mù đôi' (Double-blind) trên khoảng 29.000 nam giới hút thuốc (50-69 tuổi) hút ít nhất 5 điếu thuốc mỗi ngày (trung bình 1 gói). Cả người tham gia uống thuốc hàng ngày và bác sĩ cho thuốc đều không biết ai đang uống thực phẩm bổ sung thực sự để tăng tính khách quan của thí nghiệm.
Kết quả của nghiên cứu kéo dài trung bình 6,1 năm là đáng thất vọng. Mặc dù kỳ vọng rằng "uống thực phẩm bổ sung chống oxy hóa sẽ giảm ung thư phổi", nhưng alpha-tocopherol không có tác dụng gì, và tỷ lệ mắc ung thư phổi ở nhóm uống beta-carotene cao hơn 18%, khiến cả thế giới ngạc nhiên (*dưới đây là đồ thị -〉 những người uống beta-carotene (đường liền) có tỷ lệ mắc ung thư phổi cao hơn theo thời gian so với những người không uống (đường chấm) [13].
Bài báo kết luận rằng "tưởng rằng vitamin sẽ ngăn ngừa ung thư, nhưng khi người hút thuốc uống viên beta-carotene thì lại dễ mắc ung thư phổi hơn" đã trở thành một nghiên cứu mang tính biểu tượng trong y học hiện đại, nhắc nhở về tầm quan trọng của 'y học dựa trên bằng chứng' (Evidence-Based Medicine). Vitamin trong thực phẩm bổ sung không mang lại hiệu quả giống như vitamin trong trái cây và rau quả thực sự.
Tiến sĩ y khoa Song Moo-ho, chuyên gia chỉnh hình và y học lối sống
Tài liệu tham khảo
1. Sciencedirect https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/free-radical
2. JA Knight. Free radicals, antioxidants, and the immune system. Annals of clinical & laboratory science 2000;30(2):145-158.
3. M Redza-Dutordoir, DA Averill-Bates. Activation of apoptosis signalling pathways by reactive oxygen species. Biochim Biophys Acta 2016;1863(12):2977-2992.
4. Z Zou, H Chang, H Li, et al. Induction of reactive oxygen species: an emerging approach for cancer therapy. Apoptosis 2017;22:1321–1335.
5. YA Hajam, R Rani, SY Ganie, et al. Oxidative Stress in Human Pathology and Aging: Molecular Mechanisms and Perspectives. Cells 2022;11(3):552.
6. YA Hajam, R Rani, SY Ganie, et al. Oxidative Stress in Human Pathology and Aging: Molecular Mechanisms and Perspectives. Cells 2022;11(3):552.
7. MI Anik, N Mahmud, AA Masud, et al. Role of reactive oxygen species in aging and age-related diseases: a review. ACS applied bio materials 2022;5(9):4028-4054.
8. S Sen, R Chakraborty. The role of antioxidants in human health. In Oxidative stress: diagnostics, prevention, and therapy (pp. 1-37). American Chemical Society 2011.
9. V Lobo, A Patil, A Phatak, N Chandra. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacogn Rev 2010;4(8):118-26.
10. JM McCord, I Fridovich. Superoxide Dismutase, An Enzymic Function for Erythrocuprein (Hemocuprein). Journal of Biological Chemistry 1969;244(22):6049–6055.
11. Health Chosun https://m.health.chosun.com/svc/news_view.html?contid=2017052801010
12. ATBC Cancer Prevention Study Group. The alpha-tocopherol, beta-carotene lung cancer prevention study: design, methods, participant characteristics, and compliance. Annals of epidemiology 1994;4(1):1-10.
13. Alpha-Tocopherol Beta Carotene Cancer Prevention Study Group. The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. NEJM 1994;330(15);1029-1035.
