Sự chuyển dịch nhanh chóng về kinh tế, tốc độ đô thị hóa và sự thay đổi trong lối sống trên phạm vi toàn cầu đã dẫn đến vấn đề về sức khỏe cộng đồng đó là gánh nặng kép của tình trạng dinh dưỡng. Trong khi tình trạng thiếu dinh dưỡng và thiếu vi chất vẫn tồn tại dai dẳng ở các khu vực nghèo, tỷ lệ thừa cân, béo phì cùng các bệnh không lây nhiễm (NCDs) liên quan đến chế độ ăn uống lại gia tăng với tốc độ đáng báo động, đặc biệt là ở nhóm đối tượng trẻ em và trẻ vị thành niên. Xu hướng này đặt ra những thách thức lớn đối với hệ thống y tế toàn cầu do béo phì học đường là tiền đề cho hàng loạt bệnh lý tim mạch, đái tháo đường và suy giảm chất lượng sống khi trưởng thành.
Tại Việt Nam, dữ liệu giám sát dịch tễ học từ Viện Dinh dưỡng Quốc gia phản ánh xu hướng gia tăng cực kỳ nhanh chóng và mang tính trẻ hóa của béo phì. Sau hơn hai thập kỷ phát triển kinh tế, tỷ lệ người Việt Nam bị thừa cân, béo phì đã tăng gấp 7 lần. Hiện nay, khoảng 19,5% dân số, tương đương với gần 20 triệu người, đang sống chung với tình trạng thừa cân hoặc béo phì. Trong đó, béo phì ở trẻ em độ tuổi học đường (từ 5 đến 19 tuổi) đã tăng hơn gấp đôi trong vòng mười năm, từ mức 8,5% năm 2010 lên đến 19% năm 2020. Nếu không có các biện pháp can thiệp vĩ mô kịp thời, dự kiến đến năm 2030, Việt Nam sẽ có khoảng gần 2 triệu trẻ em béo phì.
Sự phân bố dịch tễ học của béo phì học đường tại Việt Nam thể hiện sự phân hóa rõ rệt giữa khu vực thành thị và nông thôn. Tại các đô thị lớn, tỷ lệ này đã vượt xa ngưỡng cảnh báo của các tổ chức y tế quốc tế. Các báo cáo y tế công bố cuối năm 2024 chỉ ra rằng tại Thành phố Hồ Chí Minh, có tới hơn 37% học sinh đang trong tình trạng thừa cân hoặc béo phì (trong đó có 20,69% thừa cân và 17% béo phì). Tại khu vực nội thành Hà Nội, tỷ lệ béo phì ở trẻ em cũng đã ghi nhận ở mức trên 41%. Ngược lại, tại các vùng sâu vùng xa có điều kiện kinh tế khó khăn như Điện Biên hay Gia Lai, tỷ lệ thừa cân, béo phì ở nữ học sinh trung học cơ sở chỉ ở mức khoảng 4,8%, trong khi tỷ lệ suy dinh dưỡng thấp còi vẫn chiếm tỷ lệ rất cao lên đến 33,6%. Sự tồn tại song song này minh chứng cho gánh nặng kép về dinh dưỡng đang diễn ra phức tạp tại các vùng địa lý khác nhau của Việt Nam.
Ưu thế của kỹ thuật đồng vị bền
Để đánh giá và phân loại béo phì ở trẻ em, y học lâm sàng truyền thống thường dựa vào các phép đo nhân trắc học cơ bản như chiều cao, cân nặng, chỉ số khối cơ thể theo tuổi (BMI-Zscore) hoặc tỷ lệ cân nặng theo chiều cao (W/H). Các tiêu chuẩn này phân loại mức độ béo phì dựa trên độ lệch chuẩn (SD) so với quần thể tham chiếu của WHO. Tuy nhiên, các chỉ số nhân trắc học này chỉ phản ánh kích thước cơ thể bên ngoài chứ không thể phân tích sâu vào cấu trúc và chất lượng mô bên trong.
Về mặt giải phẫu sinh lý, trọng lượng cơ thể được cấu thành từ khối mỡ (Fat Mass – FM) và khối không mỡ (Fat-Free Mass – FFM). Khối nạc (FFM) bao gồm nước, protein, cơ bắp và các khoáng chất xương. Chỉ số BMI không có khả năng phân biệt giữa khối lượng mỡ và khối lượng cơ bắp hay mật độ xương. Một đứa trẻ có khung xương to, mật độ cơ bắp phát triển tốt nhờ vận động thể thao có thể bị xếp loại nhầm là thừa cân hoặc béo phì theo BMI. Ngược lại, những trẻ có thể trạng “béo phì ẩn” (bình thường về mặt cân nặng nhưng tỷ lệ phần trăm mỡ cơ thể cực kỳ cao và suy giảm nghiêm trọng khối cơ nạc) thường bị bỏ qua trong các đợt khám sàng lọc thông thường, dẫn đến việc bỏ lỡ cơ hội can thiệp sớm các rối loạn chuyển hóa.
Hơn nữa, béo phì ở trẻ em có thể được phân loại thành hai nhóm nguyên nhân chính với các đặc điểm phát triển thể chất hoàn toàn khác nhau:
- Béo phì nguyên phát (chiếm trên 90% trường hợp): thường liên quan trực tiếp đến lối sống tĩnh tại và chế độ ăn dư thừa năng lượng. Trẻ béo phì nguyên phát thường có tốc độ tăng trưởng chiều cao bình thường hoặc vượt trội so với chuẩn tuổi (chiều cao thường nằm trên phân vị thứ 50).
- Béo phì thứ phát (chiếm dưới 10% trường hợp): Thường phát sinh do các khiếm khuyết di truyền, hội chứng bẩm sinh hoặc bệnh lý nội tiết như suy giáp, cường vỏ thượng thận. Đặc điểm lâm sàng điển hình của nhóm này là tình trạng lùn hoặc chậm phát triển chiều cao rõ rệt (chiều cao nằm dưới phân vị thứ 5).
Do đó, việc xác định trực tiếp và chính xác lượng mỡ cơ thể là vô cùng quan trọng để định hướng chẩn đoán và điều trị. Các phương pháp xác định trực tiếp như đo kháng lực dưới nước (Hydrodensitometry) hoặc sử dụng đồng vị phóng xạ rất khó thực hiện ở trẻ em do quy trình phức tạp và nguy cơ phơi nhiễm bức xạ. Phương pháp hấp thụ năng lượng kép (DEXA) được coi là tiêu chuẩn vàng lâm sàng nhưng thiết bị này đắt đỏ, không thể di động và có thể đánh giá sai lệch tỷ lệ mỡ ở những đối tượng có độ béo cực đoan (đánh giá thấp ở người quá gầy và đánh giá quá cao ở người quá béo). Trong bối cảnh đó, kỹ thuật đồng vị bền nổi lên như một giải pháp đột phá, có độ nhạy và độ chính xác cực cao, tuyệt đối an toàn và không gây nhiễm xạ cho trẻ nhỏ.
| Phương pháp chẩn đoán | Các chỉ số thu được | Ưu điểm | Hạn chế | Phạm vi ứng dụng tối ưu |
| Nhân trắc học (BMI, W/H, Vòng eo) | Chỉ số khối, tỷ lệ cân nặng/chiều cao, sự phân bố mỡ vùng bụng. | Chi phí rất thấp, dễ triển khai ở quy mô cộng đồng. | Không phân biệt được cơ và mỡ, dễ bỏ sót thể béo phì ẩn. | Tầm soát diện rộng tại trường học và trạm y tế cơ sở. |
| Hấp thụ năng lượng kép (DEXA) | Khối lượng mỡ, khối nạc, mật độ khoáng xương vùng. | Đo lường chi tiết cấu trúc xương và cơ bắp. | Thiết bị đắt tiền, không di động, có phơi nhiễm phóng xạ rất thấp. | Chẩn đoán chuyên sâu tại các bệnh viện trung ương. |
| Pha loãng Deuterium | Tổng lượng nước cơ thể (TBW), từ đó suy ra FFM và FM. | Độ chính xác rất cao, không xâm lấn, tuyệt đối an toàn cho trẻ nhỏ. | Yêu cầu máy quang phổ chuyên dụng và quy trình lấy mẫu nghiêm ngặt. | Nghiên cứu lâm sàng, đánh giá hiệu quả chương trình can thiệp. |
| Nước dán nhãn kép (DLW) | Tổng tiêu hao năng lượng hàng ngày (TEE), tốc độ sản sinh CO2. | Tiêu chuẩn vàng” đo năng lượng thực tế ngoài đời sống. | Chi phí hóa chất đồng vị 18O rất cao, phân tích phức tạp. | Nghiên cứu nhu cầu năng lượng khuyến nghị và cân bằng chuyển hóa. |
Cơ sở khoa học và quy trình kỹ thuật phân tích đồng vị bền
Các kỹ thuật đồng vị bền ứng dụng trong nghiên cứu dinh dưỡng và kiểm soát béo phì hoạt động dựa trên các nguyên lý hóa lý và sinh học của nước trong cơ thể con người.
Quy trình pha loãng Deuterium xác định tổng lượng nước cơ thể (TBW)
Nguyên lý của phương pháp pha loãng Deuterium dựa trên thực tế là Deuterium là một đồng vị bền, không phóng xạ của Hydro với độ phổ biến tự nhiên khoảng 0,01157%. Khi được đưa vào cơ thể dưới dạng nước dán nhãn Deuterium, nó hoạt động như một chất đánh dấu hoàn hảo để đo lường thể tích phân phối nước.
Quy trình kỹ thuật chuẩn của IAEA được thực hiện qua các bước sau:
- Chuẩn bị và lấy mẫu nền: trẻ được nhịn ăn nhẹ và lấy mẫu nước bọt hoặc nước tiểu ban đầu để xác định nồng độ làm giàu tự nhiên của Deuterium trong cơ thể (mẫu nền trước khi uống).
- Uống liều đồng vị: trẻ được cho uống một lượng nước dán nhãn Deuterium có độ tinh khiết cao (>99,8%), được cân chính xác đến 4 chữ số thập phân bằng cân phân tích. Liều lượng thường dao động khoảng 0,1g/kg đến 0.7g/kg thể trọng tùy thuộc vào độ nhạy của thiết bị phân tích.
- Giai đoạn cân bằng sinh học: sau khi uống, trẻ được nghỉ ngơi, không ăn uống và vận động mạnh trong vòng 4 đến 6 giờ để phân tử Deuterium hòa trộn đều và đạt trạng thái cân bằng động với toàn bộ lượng nước trong cơ thể.
- Thu thập mẫu sau cân bằng: lấy mẫu nước bọt hoặc nước tiểu lần hai. Mẫu dịch sinh học này chứa nồng độ Deuterium đã bị pha loãng bởi tổng lượng nước tự nhiên có trong cơ thể trẻ.
- Phân tích quang phổ: mẫu được phân tích bằng phương pháp quang phổ biến biến đổi hồng ngoại Fourier (FTIR) hoặc khối phổ tỷ lệ đồng vị (IRMS). Trong phân tích FTIR, bước sóng hấp thụ hồng ngoại của liên kết O-D trong phân tử HDO tại đỉnh hấp thụ 2504cm-1 được sử dụng để tính toán độ làm giàu đồng vị so với mẫu nền.
Sau khi xác định được thể tích phân phối của Deuterium, tổng lượng nước cơ thể (TBW) được tính toán bằng cách hiệu chỉnh hệ số trao đổi đồng vị với các nguyên tử Hydro không thuộc phân tử nước trong cơ thể (thường hiệu chỉnh giảm đi 4% do hiện tượng trao đổi này). Khối không mỡ (FFM) được suy ra bằng cách áp dụng hệ số ngậm nước thích hợp theo độ tuổi sinh lý, do hàm lượng nước trong khối nạc thay đổi liên tục trong quá trình phát triển (đạt mức 80% ở trẻ sơ sinh và giảm dần về mức ổn định 73% ở người trưởng thành). Khối lượng mỡ (FM) cuối cùng được tính bằng hiệu số giữa cân nặng thực tế và khối không mỡ.
Kỹ thuật nước dán nhãn kép (DLW) đo lường tiêu hao năng lượng hàng ngày (TEE)
Kỹ thuật nước dán nhãn kép là một biến thể sáng tạo của phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp. Phương pháp này sử dụng đồng thời hai đồng vị bền là Deuterium và Oxy-18 dưới dạng nước dán nhãn kép. Sau khi đi vào cơ thể, hai đồng vị này phân tán vào bể chứa nước toàn cơ thể. Động học đào thải của hai đồng vị ra khỏi cơ thể tuân theo các chu trình sinh học khác nhau: Deuterium chỉ thoát ra ngoài dưới dạng nước qua nước tiểu, mồ hôi và hơi thở. Do đó, tốc độ suy giảm của Deuterium phản ánh tốc độ chuyển hóa nước của cơ thể. Oxy-18 vừa bị đào thải dưới dạng nước, vừa bị đào thải dưới dạng carbon dioxide thông qua hệ hô hấp. Sự đào thải qua CO2 xảy ra do phản ứng cân bằng hóa học cực nhanh giữa nước cơ thể và khí carbon dioxide được xúc tác bởi enzyme carbonic anhydrase trong hồng cầu.
Hiệu số giữa tốc độ đào thải của Oxy-18 và Deuterium chính là thước đo trực tiếp cho tốc độ sản sinh carbon dioxide của cơ thể. Quy trình thu thập mẫu nước tiểu được tiến hành liên tục trong vòng 7 đến 14 ngày sau khi uống liều đồng vị. Từ tốc độ sản sinh CO2, kết hợp với hệ số hô hấp giả định dựa trên chế độ ăn, các nhà khoa học có thể tính toán chính xác tổng tiêu hao năng lượng hàng ngày (TEE) của trẻ trong môi trường sống tự nhiên mà không gây ra bất kỳ sự xáo trộn nào đối với các hoạt động thể chất thông thường.
Hệ thống cơ sở dữ liệu quốc tế về nước dán nhãn kép của IAEA (IAEA DLW International Database) được chính thức thành lập vào năm 2018 với mục tiêu tập hợp dữ liệu tiêu hao năng lượng của con người từ các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Được quản lý và vận hành bởi IAEA, cơ sở dữ liệu này hiện lưu trữ hơn 7.000 phép đo năng lượng từ 29 quốc gia, bao gồm các đối tượng từ trẻ sơ sinh sinh non cho đến những người cao tuổi ngoài 90 tuổi. Cơ sở dữ liệu này nhận được sự tài trợ và hỗ trợ kỹ thuật từ Tập đoàn Taiyo Nippon Sanso, Tập đoàn Sercon và Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (US NSF).
Các nghiên cứu công bố từ nguồn dữ liệu khổng lồ này, được đồng tác giả bởi các chuyên gia dinh dưỡng của IAEA như Cornelia Loechl và Alexia Alford, đã làm thay đổi sâu sắc những hiểu biết truyền thống về chuyển hóa năng lượng ở người. Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Metabolism chỉ ra rằng tổng năng lượng tiêu hao hàng ngày của con người đã suy giảm đáng kể trong vòng 30 năm qua ở cả nam và nữ, và sự suy giảm này chủ yếu bắt nguồn từ việc suy giảm tốc độ chuyển hóa cơ bản (basal energy expenditure) chứ không chỉ đơn thuần do lối sống ít vận động. Phát hiện mang tính bước ngoặt này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phải đánh giá chi tiết cấu trúc cơ thể và các yếu tố nội tiết để thiết kế các chiến lược can thiệp béo phì hiệu quả.
Các chương trình nghiên cứu và ứng dụng đồng vị bền tại Việt Nam
Hưởng ứng các chương trình can thiệp toàn cầu của IAEA, Việt Nam thông qua đơn vị đầu ngành là Viện Dinh dưỡng Quốc gia đã tiếp nhận chuyển giao kỹ thuật và triển khai thành công nhiều dự án y học hạt nhân ứng dụng trong dinh dưỡng học đường và trẻ em.
Một nghiên cứu dịch tễ học lâm sàng quy mô lớn đã được Viện Dinh dưỡng Quốc gia thực hiện trên 240 trẻ em dưới 5 tuổi với sự hỗ trợ toàn diện về thiết bị và đào tạo từ chương trình hợp tác kỹ thuật của IAEA. Nghiên cứu này do PGS.TS. Trần Thanh Dương, Viện trưởng Viện Dinh dưỡng Quốc gia chỉ đạo, và thạc sĩ, nghiên cứu viên Nguyễn Thu Hà cùng các cộng sự thực hiện. Nhóm nghiên cứu đã kết hợp kỹ thuật pha loãng đồng vị bền Deuterium để xác định chính xác thành phần cơ thể (khối mỡ, khối nạc) với kỹ thuật hấp thụ năng lượng kép (DXA) để đo lường mật độ khoáng xương, đồng thời đánh giá sức mạnh cơ bắp thông qua lực bóp tay và mức độ vận động thể chất của trẻ. Kết quả nghiên cứu đã mang lại những phát hiện quan trọng, làm thay đổi nhận thức của các nhà lâm sàng nhi khoa tại Việt Nam:
- Trẻ được phân loại là thừa cân hoặc béo phì theo chỉ số BMI thực chất có tỷ lệ phần trăm mỡ cơ thể vượt trội, trong khi khối lượng cơ nạc thấp hơn hẳn và mức độ hoạt động thể chất kém hơn so với trẻ có BMI bình thường.
- Mật độ khoáng xương của cả hai nhóm trẻ béo phì và không béo phì đều ở mức thấp tương đương nhau. Điều này phản ánh rằng trẻ béo phì tại Việt Nam vẫn phải đối mặt với tình trạng còi xương ẩn do thiếu hụt nghiêm trọng vi chất dinh dưỡng, đặc biệt là canxi và vitamin D.
Nghiên cứu đã cung cấp bằng chứng khoa học thực tế để PGS.TS. Trần Thanh Dương và các nhà hoạch định chính sách đề xuất các can thiệp kép: vừa kiểm soát cân nặng, vừa phải bổ sung đầy đủ vi chất dinh dưỡng cho trẻ em thành thị thay vì chỉ tập trung cắt giảm khẩu phần ăn một cách cực đoan. Dự án nhận được sự đánh giá cao từ ông Đăng Ca (Deng Ge), Giám đốc Vụ Châu Á – Thái Bình Dương thuộc Ban Hợp tác Kỹ thuật của IAEA, nhờ việc tạo ra nguồn dữ liệu vàng giúp định hình chính sách y tế bền vững.
Nhằm tối ưu hóa dinh dưỡng trong những năm đầu đời, giai đoạn quyết định để phòng ngừa béo phì khi trưởng thành, Viện Dinh dưỡng Quốc gia đã triển khai dự án RAS/6/073 với tiêu đề “Sử dụng kỹ thuật đồng vị để giám sát tình trạng và các can thiệp nhằm cải thiện dinh dưỡng trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ”. Dự án bắt đầu từ tháng 6 năm 2015 tại 5 xã thuộc huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương dưới dạng nghiên cứu theo dõi dọc. Nghiên cứu tiến hành trên 100 cặp mẹ – con từ 3 đến 6 tháng tuổi, chia thành hai nhóm: nhóm nghiên cứu gồm 50 cặp mẹ – con nuôi con bằng sữa mẹ hoàn toàn và nhóm đối chứng gồm 50 cặp mẹ – con đã cho trẻ ăn bổ sung sớm.
Một dấu mốc quan trọng khác của y học hạt nhân dinh dưỡng Việt Nam là nghiên cứu thực địa được công bố vào tháng 11 năm 2024 trên Tạp chí Dinh dưỡng và Thực phẩm (Tập 20, Số 6, trang 60-68). Nghiên cứu có tiêu đề “Đánh giá thành phần cơ thể và tiêu hao năng lượng của trẻ từ 6 đến 23 tháng tuổi tại một xã của tỉnh Vĩnh Phúc bằng kỹ thuật nước dán nhãn kép với đồng vị bền (Deuterium và 18O)”. Công trình này được thực hiện bởi nhóm tác giả thuộc Viện Dinh dưỡng Quốc gia gồm Đăng Thị Hạnh, Trần Thúy Nga, Trần Khánh Vân, Nguyễn Thị Lan Phương, Nguyễn Diệu Thoan và Lê Văn Thanh Tùng. Đây là nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng thành công kỹ thuật nước dán nhãn kép (DLW) ngoài thực địa để đánh giá nhu cầu năng lượng thực tế của trẻ em trong giai đoạn ăn dặm. Kết luận của nghiên cứu nhấn mạnh rằng việc ứng dụng kỹ thuật DLW đã cung cấp một bức tranh rõ ràng, chính xác về nhu cầu năng lượng thực tế của trẻ nhỏ Việt Nam, tạo cơ sở khoa học vững chắc để các chuyên gia xây dựng bảng nhu cầu dinh dưỡng khuyến nghị quốc gia mới và đề xuất các khẩu phần ăn dặm hợp lý phòng ngừa béo phì sớm.
Từ khóa: hạt nhân;
– CMD –
