Trước đây, các nhà khoa học đã phát hiện một quần thể tế bào miễn dịch trong não có thể đóng vai trò như “bàn đạp ga” và “phanh” điều chỉnh mức độ lo âu ở chuột. Nay, nghiên cứu mới từ phòng thí nghiệm của Mario Capecchi, giáo sư di truyền học người tại University of Utah Health và là người đoạt Nobel Prize in Physiology or Medicine, đã xác định canxi là tín hiệu hóa học quan trọng kích hoạt các tế bào miễn dịch này trong các hành vi liên quan đến rối loạn ám ảnh–cưỡng chế và lo âu ở chuột khỏe mạnh, cũng như trong mô hình chuột mắc rối loạn phổ ám ảnh–cưỡng chế (OCSD) và lo âu mạn tính. Phát hiện này thiết lập một khuôn khổ mới để nghiên cứu cách lo âu hình thành và kéo dài thông qua tín hiệu canxi trong vi tế bào thần kinh đệm (microglia). Kết quả được công bố trên tạp chí Molecular Psychiatry.

Điểm chính:

Nghiên cứu trước đó xác định một nhóm tế bào miễn dịch trong não giúp điều hòa các hành vi giống lo âu ở chuột.

Hiện nay, mức canxi cao trong các tế bào này được liên hệ với lo âu ở cả chuột khỏe mạnh và mô hình lo âu mạn tính.

Ý nghĩa: Phát hiện mở ra hướng phát triển các phương pháp điều trị lo âu mới nhắm vào canxi trong tế bào miễn dịch não.

“Microglia không chỉ là các tế bào miễn dịch thụ động mà còn chủ động kiểm soát các hành vi liên quan đến lo âu, chải chuốt (grooming) và ám ảnh–cưỡng chế thông qua các tín hiệu phân tử cụ thể như canxi,” Naveen Nagarajan, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Điều này khiến microglia trở thành mục tiêu quan trọng để hiểu và điều trị các rối loạn tâm thần–thần kinh.”

Tín hiệu canxi liên quan đến hành vi lo âu

Một nhóm microglia cụ thể, gọi là microglia Hoxb8, dường như có khả năng kích hoạt hành vi chải chuốt ám ảnh và các hành vi liên quan đến lo âu ở chuột. Khi các nhà nghiên cứu sử dụng công cụ di truyền kết hợp với kích thích tế bào bằng ánh sáng để tạm thời kích hoạt microglia Hoxb8 ở chuột khỏe mạnh, những con chuột này bắt đầu thể hiện hành vi chải chuốt và lo âu. Tuy nhiên, trước đây chưa rõ điều gì xảy ra bên trong các tế bào này gây ra những thay đổi đó. Nghiên cứu mới cho thấy tín hiệu canxi đóng vai trò then chốt.

Các nhà khoa học phát hiện rằng mức canxi cao trong microglia là tín hiệu phân tử quan trọng kích hoạt hành vi chải chuốt ám ảnh và lo âu. Ion canxi cho phép các tế bào microglia mã hóa và truyền tải thông tin điều khiển hành vi. Khi chuột bình thường thực hiện các hành vi như chải chuốt, đứng im bất động (freezing) hoặc các hành vi lo âu khác, mức canxi trong microglia Hoxb8 tăng vọt. Khi hành vi kết thúc, mức canxi trở lại bình thường. Ngược lại, ở chuột mắc lo âu mạn tính và OCSD, mức canxi luôn cao trong microglia Hoxb8 đột biến.

Để quan sát điều này, nhóm nghiên cứu sử dụng kết hợp công cụ di truyền và một kính hiển vi siêu nhỏ chỉ bằng nửa móng tay. Tín hiệu canxi khiến microglia được biến đổi gen phát sáng màu xanh, và kính hiển vi mini cho phép theo dõi sự thay đổi mức canxi trong từng tế bào microglia trong não của những con chuột đang hoạt động tự do — lần đầu tiên điều này được thực hiện.

Mở ra hướng điều trị lo âu mới

Nếu có thể phát triển thuốc nhằm giảm tín hiệu canxi quá mức trong microglia Hoxb8, điều này có thể mở ra một hướng điều trị mới cho rối loạn lo âu và OCSD. “Cuối cùng, hiểu biết này hỗ trợ phát triển các liệu pháp nhắm trúng đích, thậm chí mang tính phòng ngừa — điều mà hiện nay vẫn còn thiếu trong lâm sàng,” Nagarajan cho biết.

Các nhà nghiên cứu nhận định phát hiện này có ý nghĩa rộng lớn. Rối loạn lo âu và OCSD ảnh hưởng đến hàng trăm triệu người trên toàn thế giới và thường đi kèm với rối loạn phổ tự kỷ. Các phương pháp điều trị hiện tại chủ yếu tác động rộng lên các chất dẫn truyền thần kinh nhưng không hiệu quả với tất cả bệnh nhân.

Bằng cách xác định canxi trong microglia là cơ chế trung tâm điều hòa lo âu, nghiên cứu này mở ra khả năng phát triển một lớp liệu pháp mới nhắm trực tiếp vào tế bào miễn dịch của não và điều chỉnh chính xác các con đường tín hiệu canxi. Những phương pháp này có tiềm năng mang lại hiệu quả cao hơn, chính xác hơn và bền vững hơn.

Ngoài ý nghĩa lâm sàng, công trình này còn đánh dấu một bước ngoặt trong cách hiểu về não bộ. Phù hợp với các nghiên cứu trước đó, kết quả cho thấy hành vi không chỉ xuất phát từ nơ-ron mà còn từ sự tương tác giữa hệ thần kinh và hệ miễn dịch. Nghiên cứu cũng kết nối các lĩnh vực khoa học thần kinh, miễn dịch học và tâm thần học thành một cái nhìn tích hợp hơn về trí não con người.

“Phát hiện này buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về cấu trúc cơ bản của chức năng não,” Nagarajan nói. “Nó hé lộ một lớp kiểm soát ẩn trực tiếp điều chỉnh các trạng thái hành vi liên quan đến OCSD và lo âu, đồng thời mở ra con đường mới để hiểu và điều trị các bệnh tâm thần.”