Các nhà khoa học vừa phát hiện ra một hệ thống mạch máu chưa từng thấy đi xuyên vào xương

Khi nghĩ về xương, chúng ta đều tưởng tượng nó là một thứ gì đó rất rắn chắc, đặc biệt là lớp xương đặc phía ngoài làm nhiệm vụ bảo vệ cho lớp xương xốp bên trong.

Nhưng mới đây, các nhà khoa học đã khám phá ra những đường hầm bí ẩn trong lớp xương đặc, cả ở động vật và con người, có thể khiến chúng ta phải xem xét lại cấu trúc và chức năng của giải phẫu cơ bản của xương.

Nếu phát hiện này được xác nhận, sách giáo khoa sinh học và các giáo trình y sinh chắc chắn sẽ cần viết thêm nhiều trang mới trong tương lai.

Thử zoom sâu vào xương bằng một kính hiển vi hiện đại, bạn sẽ phát hiện ra những đường hầm bí ẩn này. Chúng là gì vậy?

Trong một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature Metabolism, các nhà khoa học Đức báo cáo rằng họ đã tìm thấy một mạng lưới mạch máu phì nhiêu chưa từng được phát hiện trước đó, hoạt động như một hệ thống đường hầm bí mật bên trong xương, giúp máu và các tế bào miễn dịch lan truyền hiệu quả và nhanh chóng khắp cơ thể.

"Thật bất ngờ khi [tới thời điểm này chúng ta vẫn] có thể tìm thấy một cấu trúc giải phẫu trọng điểm mới chưa từng được mô tả trong bất kỳ sách giáo khoa nào xuất bản trong thế kỷ 21", nhà nghiên cứu miễn dịch phân tử Matthias Gunzer đến từ Đại học Duisburg-Essen nói.

Những kênh nhỏ này, được gọi là "mạch xuyên xương đặc" (trans-cortical vessels-TCV), có thể là điểm mới trong khoa học, nhưng chúng đã giúp giải thích tại sao phương pháp truyền thuốc khẩn cấp trên các chiến trường trong quá khứ có thể nhanh chóng hồi sinh những người lính bị thương.

Trong những trường hợp khẩn cấp như vậy, các bác sĩ hoặc một người đồng đội không phải lúc nào cũng có thời gian hoặc khả năng tìm hoặc tiêm tĩnh mạch, họ phải dùng đến cách tiêm thuốc trực tiếp vào tủy xương.

Quân đội từ lâu đã biết tiêm trực tiếp thuốc vào tủy xương thì nhanh hơn mạch máu, nhưng họ cũng không ngờ trong xương đặc lại có mạch máu.

"Mặc dù ngày càng có nhiều bằng chứng cho sự hiện diện của một nguồn cung cấp máu phức tạp trong xương, các cơ chế phân tử và giải phẫu dựa trên sự dịch chuyển nhanh chóng của các tế bào và chất lỏng từ tủy xương đến hệ tuần hoàn [trước phát hiện này] vẫn khó có thể hiểu được", một bình luận về nghiên cứu mới giải thích.

Nhưng sau nghiên cứu mới này, cơ sở của cơ chế đó bắt đầu được vạch trần. Các nhà khoa học phát hiện ra hệ thống mạch máu ngầm trong xương một cách tình cờ. Vài năm trước, khi tiến sĩ Gunzer đang nghiên cứu các tế bào máu nhuộm huỳnh quang ở chuột, ông quan sát chúng dưới kính hiển vi và thấy máu dường như đi xuyên qua được vùng xương đặc.

Tiến sĩ Gunzer ngay lập tức lục tung các tài liệu y khoa để tìm một lý thuyết hoặc bằng chứng nào đó giải thích cho hiện tượng này. Nhưng ông không tìm được bất cứ điều gì. Nó thôi thúc tiến sĩ Gunzer tự thành lập một dự án để nghiên cứu chi tiết khám phá mới của ông.

Trong dự án này, nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Gunzer đã sử dụng một hóa chất gọi là ethyl cinnamate để tẩy sạch xương chày trên chân của chuột, khiến chúng trở nên trong suốt.

Sau đó, bằng cách sử dụng kính hiển vi huỳnh quang tấm ánh sáng (LSFM) và kính hiển vi tia X, lần đầu tiên họ có thể phát hiện hàng trăm mạch máu nhỏ bé đi xuyên qua lớp xương đặc của chuột.

Khi xương những con chuột được tẩy trong suốt, hàng trăm mạch máu nhỏ đã lộ diện

Theo các nhà nghiên cứu, một xương chày của chuột có thể chứa hơn 1.000 mao mạch nhỏ như vậy, và thật đáng kinh ngạc, nhóm nghiên cứu cho biết hơn 80% động mạch và 59% máu tĩnh mạch giao với các kênh này.

Có những dòng máu rất lớn đang cung cấp đến một cái gì đó mà các nhà khoa học thậm chí không biết tới trước đó.

"Tôi chưa bao giờ nhìn thấy những kênh máu như vậy. Vì vậy, đây là một bất ngờ đối với tôi", nhà nghiên cứu sinh cơ học Ralph Müller từ Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ, người không tham gia vào nghiên cứu bình luận.

Khi nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Gunzer kiểm tra hình ảnh giải phẫu người bằng cách chụp xương chân của một người tình nguyện (chính tiến sĩ Gunzer), họ đã tìm thấy bằng chứng về cấu trúc TCV tương tự như trên chuột. 

Hệ thống mạch máu xuyên xương đặc của người thậm chí còn dày hơn và các nhà nghiên cứu nói rằng họ cần làm việc để xác định chức năng chính xác của chúng là gì, tại sao chúng xuất hiện trong đó?

Hệ thống TCV trong lớp xương đặc là các mao mạch nhỏ đi từ động mạch và tĩnh mạch lớn bên ngoài xuyên vào trong xương

Nhưng tại sao có một cấu trúc tuyệt vời như vậy trong xương, mà các nhà khoa học đến tận bây giờ mới phát hiện ra? 

Nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Gunzer nói rằng bước đột phá mà họ thực hiện được là nhờ vào những tiến bộ công nghệ trong hình ảnh y tế, nhưng họ thừa nhận ngay cả họ cũng ngạc nhiên trước kết quả bất ngờ này.

"Thật điên rồ, [cho tới tận thế kỷ 21] vẫn còn nhiều thứ trong giải phẫu cơ thể người cần tìm hiểu", tiến sĩ Gunzer nói. "Chúng ta đã phát hiện ra các mạch máu ở một vị trí mới mà trước đây chúng ta không hề biết".

Phát hiện này gợi nhớ đến một hệ thống đường hầm bí mật khác trong hộp sọ được một nhóm các nhà nghiên cứu Harvard tìm ra vào đầu năm ngoái. Cả hai có thể viết tiếp những trang mới trong sách giáo khoa và nhiều tài liệu y khoa, chẳng hạn như hướng dẫn nghiên cứu về các bệnh viêm nhiễm, chấn thương mô, di chuyển tế bào hoặc đơn giản là hiểu về cách máu chảy trong cơ thể.

"Vì các bệnh lý xương điển hình có liên quan đến sự thay đổi trong hệ thống TCV, nhiều hướng nghiên cứu hoàn toàn mới đặc trưng cho vai trò của TCV trong sinh học xương và bệnh lý có thể được hình dung tới ngay từ thời điểm này", các tác giả viết trong báo cáo của họ.

Tham khảo Sciencealert, Nature