Lão hóa không chỉ thể hiện qua những nếp nhăn hay mái tóc bạc mà còn bắt đầu từ bên trong từng tế bào. Theo thời gian, các tế bào hoạt động kém hiệu quả hơn, dễ tổn thương trước bệnh tật và dần mất đi khả năng duy trì các chức năng bình thường của cơ thể.

Một nghiên cứu mới do các nhà khoa học tại Viện Fritz Lipmann (Đức) dẫn đầu vừa phát hiện một cơ chế quan trọng đứng sau quá trình này. Nhóm nghiên cứu cho thấy sự suy giảm của một loại chất béo có tên phosphatidylcholine có thể thúc đẩy quá trình lão hóa của ty thể.

Đáng chú ý, việc bổ sung hợp chất này thông qua chế độ ăn có thể giúp phục hồi một phần chức năng của ty thể. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Khi "nhà máy năng lượng" của tế bào bắt đầu xuống cấp

Để tìm hiểu điều gì khiến tế bào lão hóa, các nhà khoa học đã phân tích mô hình giun tròn, mô người và tế bào người. Kết quả cho thấy lượng phosphatidylcholine giảm dần theo tuổi. Đây là một loại phospholipid giữ vai trò cấu tạo màng tế bào và đặc biệt là màng của ty thể (mitochondria) - bào quan chịu trách nhiệm sản xuất phần lớn năng lượng cho tế bào.

Theo nhóm nghiên cứu, khi lượng phosphatidylcholine giảm, ty thể không còn đủ vật liệu để duy trì cấu trúc của màng. Hệ quả là chúng dần bị phân mảnh, hoạt động kém hiệu quả và mất khả năng đáp ứng linh hoạt trước nhu cầu năng lượng của tế bào.

Ở những tế bào khỏe mạnh, ty thể thường hợp nhất với nhau thành các mạng lưới dài và linh hoạt để phân phối năng lượng khắp tế bào. Tuy nhiên, khi lão hóa, mạng lưới này dần bị phá vỡ.

Ty thể (ở giữa) là một phần trong bộ máy hoạt động của tế bào. Ảnh: Sketchfab.

Tiến sĩ sinh học tế bào Maria Ermolaeva, thành viên nhóm nghiên cứu, ví quá trình này giống như một hệ thống điện đang xuống cấp theo thời gian: "Có thể hình dung toàn bộ hệ thống như một mạng lưới điện với nhiều nhánh nhỏ. Khi lão hóa, các kết nối dần bị hỏng và dòng năng lượng trở nên ngắt quãng. Ty thể vẫn tạo ra năng lượng nhưng hiệu quả thấp hơn và không còn phân phối linh hoạt như trước".

Các thí nghiệm trên giun tròn cũng cho thấy nguyên nhân khiến phosphatidylcholine giảm là do quá trình sản xuất các protein tham gia tổng hợp phân tử này bị suy giảm theo tuổi tác.

Bổ sung một loại chất béo có thể giúp phục hồi ty thể

Điểm đáng chú ý nhất của nghiên cứu là khả năng đảo ngược một phần những thay đổi này.

Khi bổ sung phosphatidylcholine hoặc choline - một dưỡng chất cơ thể có thể chuyển hóa thành phosphatidylcholine - vào khẩu phần ăn của giun tròn, các nhà khoa học ghi nhận ty thể lấy lại trạng thái trẻ trung hơn, linh hoạt hơn và hoạt động hiệu quả hơn.

"Ngay cả chúng tôi cũng bất ngờ trước mức độ ảnh hưởng mạnh mẽ của phân tử này đối với cấu trúc, khả năng kết nối và chức năng của ty thể", tiến sĩ Tetiana Poliezhaieva, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết.

Phân tích mô người cũng cho thấy những người mắc đái tháo đường hoặc béo phì thường có nồng độ phosphatidylcholine thấp hơn. Trong khi đó, những người có hàm lượng chất này cao hơn thường đi bộ nhanh hơn và có trí nhớ tốt hơn - hai dấu hiệu phản ánh quá trình lão hóa khỏe mạnh.

Các nhà khoa học phát hiện việc bổ sung phosphatidylcholine có thể giúp ty thể phục hồi về trạng thái trẻ trung và hoạt động linh hoạt hơn.

Một phát hiện khác là sự suy giảm phosphatidylcholine diễn ra khác nhau giữa nam và nữ. Ở nam giới, mức chất này giảm từ từ theo thời gian. Trong khi đó, ở phụ nữ, sự suy giảm diễn ra rõ rệt hơn, đặc biệt trong giai đoạn mãn kinh, khi nhiều người bắt đầu xuất hiện tình trạng mệt mỏi kéo dài và giảm năng lượng.

Các nhà nghiên cứu cho rằng phosphatidylcholine không phải là nguyên nhân duy nhất khiến ty thể lão hóa, song đây có thể là một mắt xích quan trọng trong quá trình này.

Dù kết quả hiện mới được chứng minh trên mô hình giun và các mẫu mô người, nghiên cứu mở ra triển vọng phát triển các biện pháp can thiệp nhằm làm chậm hoặc đảo ngược một phần quá trình lão hóa tế bào.

Theo nhóm tác giả, bước tiếp theo sẽ là tìm hiểu chi tiết hơn cách sự thiếu hụt phosphatidylcholine làm thay đổi cấu trúc màng ty thể ở cấp độ phân tử. Rối loạn chức năng ty thể hiện được xem là yếu tố liên quan đến nhiều bệnh mạn tính như đái tháo đường, ung thư và các bệnh thoái hóa thần kinh, bao gồm Parkinson.

"Công trình của chúng tôi cho thấy quá trình lão hóa của ty thể, cũng như lão hóa của toàn cơ thể, ít nhất một phần có thể được điều chỉnh. Nếu hiểu rõ các cơ chế nền tảng, chúng ta có thể phát triển những biện pháp can thiệp có mục tiêu", Ermolaeva nói.