Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Một nghiên cứu gần đây được công bố ngày 21 tháng 5 trên tạp chí Nature cho thấy rằng việc làm gián đoạn quá trình tổng hợp axit amin cysteine ở chuột thông qua kỹ thuật biến đổi gen, kết hợp với chế độ ăn không chứa cysteine, dẫn đến giảm tới 30% khối lượng cơ thể chỉ sau một tuần.
Kết quả cho thấy sự suy giảm cysteine làm gián đoạn các con đường trao đổi chất thông thường, buộc tế bào động vật có vú chuyển từ chuyển hóa carbohydrate sang đốt cháy lipid dự trữ nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng. Dưới sự dẫn dắt của các nhà nghiên cứu tại Trường Y khoa NYU Grossman, nghiên cứu đã làm sáng tỏ các cơ chế sinh học nền tảng liên quan đến chuyển hóa năng lượng, đặc biệt là vai trò thiết yếu của cysteine trong việc duy trì mức coenzyme A (CoA) – một phân tử trung gian tham gia hơn 100 phản ứng chuyển hóa và là cofactor của khoảng 4% tổng số enzyme trong cơ thể.
Trước đây, việc nghiên cứu chức năng của CoA ở động vật trưởng thành gặp khó khăn do chuột thiếu hụt CoA thường tử vong sớm. Tuy nhiên, nghiên cứu hiện tại đã lần đầu tiên cung cấp bằng chứng trực tiếp về vai trò trung tâm của CoA trong điều hòa chuyển hóa ở chuột trưởng thành.
Tiến sĩ Evgeny Nudler – đồng tác giả và Giáo sư tại Trường Y khoa NYU Grossman, đồng thời là nhà nghiên cứu tại Viện Y khoa Howard Hughes – nhận định: “Phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng sự suy giảm cysteine dẫn đến kích hoạt một mạng lưới các con đường chuyển hóa được kết nối chặt chẽ, gây ra tình trạng giảm mỡ nhanh chóng ở chuột.”
Mặc dù các phát hiện mang lại hiểu biết quan trọng về sinh lý học trao đổi chất, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng đây không phải là một chiến lược giảm cân khả thi ở người trong thời điểm hiện tại. Vì cysteine hiện diện phổ biến trong thực phẩm, việc tạo ra một chế độ ăn hoàn toàn không có cysteine là không thực tế và có thể gây ra các hậu quả bất lợi trên nhiều mô cơ thể do vai trò thiết yếu của axit amin này trong hàng loạt quá trình tế bào.
Tuy nhiên, các tác giả lưu ý rằng chế độ ăn có nguồn gốc thực vật thường chứa hàm lượng cysteine và tiền chất methionine (một axit amin chứa lưu huỳnh) thấp hơn so với chế độ ăn giàu thịt đỏ. Dù trước đây có những bằng chứng liên hệ giữa việc hạn chế axit amin chứa lưu huỳnh và lợi ích sức khỏe, nghiên cứu này làm rõ rằng chính sự suy giảm cysteine – chứ không phải sự hạn chế methionine – là yếu tố trung tâm mang lại hiệu quả chuyển hóa tích cực.
Tiến sĩ Dan L. Littman (Đồng tác giả) cho biết: “Chúng tôi đặt mục tiêu trong tương lai sẽ xác định vai trò riêng biệt của các mô hoặc tế bào cụ thể trong đáp ứng với thiếu hụt cysteine, thông qua can thiệp di truyền có chọn lọc. Điều này có thể mở ra hướng đi mới cho việc điều hòa cân nặng mà không cần loại bỏ hoàn toàn cysteine.”
Đáng chú ý, đây là nghiên cứu đầu tiên đánh giá tác động của việc loại bỏ hoàn toàn một axit amin thiết yếu – cysteine – đối với quá trình trao đổi chất ở động vật có vú. Kết quả cho thấy thiếu hụt cysteine ảnh hưởng sâu sắc đến phosphoryl hóa oxy hóa – con đường chính sản xuất adenosine triphosphate (ATP), vốn phụ thuộc vào CoA. Tình trạng suy giảm CoA làm giảm hiệu quả sử dụng các phân tử trung gian như pyruvate, orotate, citrate và α-ketoglutarate, dẫn đến mất mát các hợp chất này qua nước tiểu và chuyển đổi chuyển hóa sang sử dụng lipid dự trữ.
Ngoài ra, nghiên cứu phát hiện rằng thiếu hụt cysteine kích hoạt đồng thời hai đáp ứng tế bào chính: phản ứng căng thẳng tích hợp (ISR) và phản ứng căng thẳng oxy hóa (OSR). ISR giúp phục hồi cân bằng nội bào trong điều kiện stress, còn OSR được khởi phát bởi sự gia tăng các loài oxy phản ứng (ROS) do cạn kiệt glutathione – chất chống oxy hóa chủ chốt. Điều đặc biệt là cả ISR và OSR – trước đây chỉ được quan sát ở tế bào ung thư – đã được ghi nhận ở các mô bình thường, cho thấy mức độ căng thẳng chuyển hóa cao trong điều kiện thiếu cysteine.
Cả hai đáp ứng trên được chứng minh là độc lập với sự suy giảm CoA nhưng góp phần gia tăng quá trình giảm cân thông qua việc thúc đẩy tiết GDF15 (hormone gây chán ăn) và ức chế enzyme acetyl-CoA-carboxylase – một thành phần then chốt trong tổng hợp lipid, từ đó ngăn cản cơ thể tái tích lũy mỡ.
Tham khảo Tạp chí :
Alan Varghese, Ivan Gusarov, Begoña Gamallo-Lana, Daria Dolgonos, Yatin Mankan, Ilya Shamovsky, Mydia Phan, Rebecca Jones, Maria Gomez-Jenkins, Eileen White, Rui Wang, Drew R. Jones, Thales Papagiannakopoulos, Michael E. Pacold, Adam C. Mar, Dan R. Littman, Evgeny Nudler. Unravelling cysteine-deficiency-associated rapid weight loss. Nature, 2025; DOI: 10.1038/s41586-025-08996-y