Chạy đua vũ khí và … dịch cúm
Nguyễn Văn Tuấn
Một trong những câu hỏi và cũng là vấn đề của y tế công cộng hiện nay là tại sao các virút, kể cả virút cúm, phát triển khả năng kháng thuốc rất nhanh. Sự kháng thuốc của virút là một kết quả của một sự cạnh tranh vì sinh tồn giữa virút và con người, và về lâu dài, con người lại chính là kẻ chiến bại.
Một trong những quan tâm lớn về cúm A/H1N1 hiện nay là tình trạng kháng thuốc của virút H1N1. Theo những nghiên cứu mới nhất virút H1N1 đang trở nên kháng các thuốc như Tamiflu (oseltamivir) và Relenza (zanamivir), hai trong những thuốc hàng đầu chống virút cúm. Tỉ lệ kháng thuốc được ghi nhận dao động từ 12% ở Mĩ và 16% trên thế giới. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy tỉ lệ kháng thuốc có thể lên đến 98%.
Tại sao virút H1N1 hay các virút gây bệnh nói chung có khả năng kháng thuốc? Có thể xem khả năng kháng thuốc của virút như là một quá trình tiến hóa vì sinh tồn của virút, một cuộc cạnh tranh với con người. Cuộc cạnh tranh này cũng chẳng khác gì … cuộc chạy đua vũ khí giữa các quốc gia trên thế giới. Mối quan hệ giữa ki sinh vật và kí chủ cũng là một cuộc chạy đua để sinh tồn. Kí sinh vật ở đây kể cả những vi rút gây bệnh, và kí chủ là người, chim, heo, v.v… Cuộc chạy đua này rất khốc liệt, tàn nhẫn, và phí phạm, mà chỉ có thể sử dụng ngôn ngữ quân sự và chiến tranh mới có thể minh họa được vấn đề.
Một cuộc cạnh tranh không công bằng
Cứ mỗi lần một quốc gia hay bộ lạc có một vũ khí mới thì đối phương sẽ tìm cách sản xuất ra một vũ khí mới khác để tự vệ. Ngày xưa, sự ra đời của kiếm, cung và tên là động cơ để phát triển áo giáp và lá chắn. Ngày nay, sự có mặt của radar cho ra đời một loại máy bay Stealth có thể tránh radar. Tương tự, nếu chó sói có khả năng chạy nhanh để săn bắt thỏ thì thỏ cũng có khả năng tiến hóa chạy nhanh hơn chó sói, và chó sói lại tiến hóa để chạy nhanh hơn ... Đây là những cuộc chạy đua toàn cầu với sự tham gia của hầu hết các sinh vật sống trên hành tinh này, một cuộc chạy đua không có hồi kết.
Nhiều người trong giới khoa học nghĩ rằng kí sinh và kí chủ thường đồng tồn tại với nhau trong tình trạng hợp tác vì hòa bình. Nhưng giả định này sai và phi thực tế. Một số cơ chế phòng bệnh của cơ thể con người đã tiến hóa trong thời gian 10.000 năm qua, và trong thời gian đó, có lẽ con người đã trải qua 300 thế hệ. Nhưng con người đã tiến hóa với khả năng kháng các bệnh truyền nhiễm như bệnh đậu mùa và bệnh lao trong vài thế kỉ qua, với khoảng 12 thế hệ. Trong khi đó, các virút cúm và vi trùng lao có thể tiến hóa 300 thế hệ trong vòng 1 tuần! Trong khi chúng ta cần 1000 năm để tiến hóa thì virút và vi trùng có thể tiến hóa trong vòng 1 ngày. Do đó, trong cuộc chạy đua sinh tồn này, con người ở vào một vị thế bất lợi, chúng ta không thể tiến hóa nhanh để chạy trốn khỏi sự tấn công của virút.
Kích thước nhỏ của virút là một lợi thế của chúng: chúng có thể tồn tại với một số lượng cực kì đông đảo. Kích thước của virút H1N1 chỉ bằng khoảng 1 phần 10.000 mm. Một giọt nước cũng có thể hàm chứa 1 tỉ virút. Mỗi chúng ta mang trong người khoảng 5 tỉ tế bào virút, phần lớn là ở trong hệ thống tiêu hóa và hô hấp. Với số lượng khổng lồ này, ngay cả với một tỉ lệ tiến hóa rất thấp, các virút có thể biến hóa khôn lường mà chúng ta không thể nào tiên lượng một cách chính xác được.
Ngày nay, virút H1N1 đang hoành hành ở Bắc Mĩ thật ra không phải là một virút cúm heo, cũng không phải là virút đã gây đại dịch Tây Ban Nha năm 1918. Các nhà khoa học mới phát hiện rằng virút hiện hành chỉ mới tiến hóa trong vòng 6 đến 11 tháng trước đây. Một số cấu trúc DNA của chúng có nguồn gốc từ virút cúm tìm thấy ở Bắc Mĩ, một mảng DNA có nguồn từ Âu châu và Á châu, và một mảng DNA có nguồn gốc từ chim và virút cúm mùa.
Kháng thuốc
Thuốc kháng sinh có lẽ là một trong những phát minh có ích nhất trong thế kỉ 20, và thể hiện một đóng góp ngoạn mục của khoa học cho y khoa. Dù arsenic đã được sử dụng cho điều trị bệnh giang mai từ những năm đầu thập niên 1910, nhưng thời đại kháng sinh chỉ thật sự hình thành khi Alexander Fleming phát hiện rằng vi khuẩn trong các đĩa thí nghiệm không thể tăng trưởng khi đặt gần các nơi có mốc penicillium. Tại sao thuốc kháng sinh hiệu quả nhất lại xuất phát từ mốc? Có thể nói thuốc kháng sinh là một loại vũ khí hóa học được tiến hóa trong nấm và vi khuẩn để các sinh vật này có thể phòng chống lại các vi khuẩn gây bệnh. Chúng đã được tiến hóa qua hàng triệu năm với những quá trình sửa sai (trial and error) để khai thác thế yếu của vi khuẩn mà không gây độc hại cho nấm.
Một số lượng nấm và sản phẩm từ vi khuẩn mà con người sử dụng ngày nay tương đối an toàn và có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh lao, hô hấp, và một số bệnh truyền nhiễm khác. Trong nhiều thập niên qua, thuốc kháng sinh là một phương tiện y tế quan trọng của các nước đã phát triển để phòng chống các bệnh truyền nhiễm. Qua những biện pháp y tế công cộng và thuốc kháng sinh, các nước đã phát triển nói chung đã thành công một cách ngoạn mục trong việc chinh phục bệnh truyền nhiễm. Trước thành công này, năm 1969, Bộ trưởng Y tế Mĩ tuyên bố đầy tự hào rằng “đã đến lúc chúng ta đóng sổ bệnh truyền nhiễm”.
Nhưng cũng như bất cứ thời đại vàng son khác, thời đại vàng son chống bệnh nhiễm cũng có thời gian ngắn ngũi. Ngày nay, chúng ta biết rằng những vi khuẩn gây bệnh lao và bệnh lậu rất khó kiểm soát và khống chế hơn là những vi khuẩn gây bệnh này trong quá khứ. Các vi khuẩn đã tiến hóa chống lại các thuốc kháng sinh như là chúng đã tiến hóa để chống lại các vũ khí tự nhiên của con người và nấm trong suốt lịch sử tiến hóa.
Vi khuẩn staphylococcal là một vi khuẩn phổ biến nhất trong các vết thương. Năm 1941, tất cả vi khuẩn này đều bị thuốc penicillin khống chế. Đến năm 1944, một số chủng dòng thuộc vi khuẩn này đã tiến hóa để có thể sản xuất các enzyme có khả năng cắt penicillin ra từng mảnh và vô hiệu hóa penicillin. Ngày nay, 95% các dòng staphylococcus đều có dấu hiệu hay khả năng kháng penicillin. Năm 1950, một loại penicillin nhân tạo là methicillin có thể sản xuất để tiêu diệt các vi sinh vật này, nhưng các vi khuẩn này sau đó lại tiến hóa thành những chủng và dòng mới, và thuốc kháng sinh mới cần phải sản xuất. Năm 1980, thuốc ciprofloxacin cho chúng ta một niềm hi vọng lớn khi mới được giới thiệu trên thị trường, nhưng chỉ vài năm sau, hơn 80% các dòng staphylococcal đã trở nên kháng thuốc.
Vào thập niên 1960, phần lớn những ca bệnh lậu có thể điều trị dễ dàng với thuốc penicillin, hay nếu có kháng thuốc thì vẫn có thể điều trị bằng ampicillin. Ngày nay, 75% các dòng vi khuẩn gây bệnh lậu đã có sẵn enzyme để “chặt chém” ampicillin và vô hiệu hóa thuốc này.
Cơ chế tiến hóa của vi khuẩn khá đơn giản. Chúng chỉ cần thay đổi một vài khúc DNA trong bộ gen, hay đột biến một số gen cần thiết để đương đầu với “kẻ thù” mới (con người). Nhưng ngoài ra, vi khuẩn còn có thể tiến hóa bằng một thủ thuật đơn giản: chúng có thể tự gây nhiễm trùng bằng một khúc nhỏ DNA gọi là plasmid. Năm 1976, các nhà khoa học phát hiện vi khuẩn gây bệnh lậu mới có một số gen có chức năng tiêu diệt penicillin qua plasmid từ E. coli, một vi khuẩn sống trong đường ruột của con người. Do đó, khoảng 90% vi khuẩn bệnh lậu ở Thái Lan và Phi Luật Tân trở nên kháng thuốc.
Hiện nay, virút H1N1 mới phát hiện đã được tiến hóa và có khả năng kháng thuốc tamiflu và relenza. Trong vòng 6 tháng tới, thế giới sẽ có thuốc mới chống virút H1N1 mới. Tuy nhiên, theo qui luật tiến hóa của virút và cuộc cạnh tranh sinh tồn giữa virút và con người, chúng ta có thể kì vọng rằng một virút H1N1 mới khác sẽ xuất hiện trong tương lai, một loại thuốc mới khác sẽ ra đời, và một cuộc chạy đua mới giữa kí sinh và kí chủ lại diễn ra.
Chấp nhận sống chung với virút
Tuy nhiên, có một tin mừng. Đứng trên phương diện miễn nhiễm học, một đại dịch có thể thay đổi sự phân phối gen của một dân số một cách đột ngột. Những người mắc bệnh và sống sót sẽ có khả năng đề kháng nhiễm trùng trong tương lai, bởi vì họ tích tụ trong cơ thể một hàm lượng lymphocyte có thể sản xuất kháng thể chống lại các virút gây bệnh.
Những đại dịch trong quá khứ cho thấy con người có thể tiến hóa để chống virút trong vòng vài tháng. Khi người Âu châu đến khai thác Mĩ châu, họ mang theo virút bệnh làm chết cho gần 90% người bản xứ trong một thời gian ngắn. Nếu kháng sinh chịu ảnh hưởng của gen, người bản xứ không còn sống sót ắt hẳn phải mang trong người những gen tốt chống virút.
Danh sách những đe dọa mà chúng ta đương đầu với các vi khuẩn kháng thuốc là một danh sách dài và đáng sợ. Virút đã, đang và sẽ tồn tại cùng chúng ta trong cuộc sống; chúng ta không có cách nào loại trừ chúng hoàn toàn. Vấn đề không phải là tìm cách loại trừ chúng (vì không thể làm được), nhưng phải học cách sống với chúng một cách sáng suốt. Có khi chúng ta phải chấp nhận một mức độ nguy hiểm của cuộc sống đa chiều. Mức độ nguy hiểm có thể chấp nhận được tùy thuộc vào nhận thức của từng cá nhân, và trong trường hợp này, lí trí là một phương tiện không thể thiếu được trong cuộc sống mới. Nhận thức về những rủi ro như dịch cúm gia cầm là một điều cần thiết. Nhưng nhận thức như thế là để chúng ta biết những điều không nên hành động, chứ không phải để hốt hoảng.
Chú thích: Bản ngắn hơn đã đăng trên TTCN (16/5/09)
