Miễn dịch bẩm sinh (Innate immunity)

Các thành phần của miễn dịch bẩm sinh

Miễn dịch bẩm sinh bao gồm nhiều thành phần hoạt động cùng nhau để bảo vệ cơ thể:

• Hàng rào vật lý và hóa học: Đây là lớp bảo vệ đầu tiên ngăn chặn mầm bệnh xâm nhập vào cơ thể. Bao gồm:
  • Da: Tạo thành một hàng rào vật lý chắc chắn, ngăn cản sự xâm nhập của mầm bệnh. Các tế bào da chết liên tục bong tróc, mang theo mầm bệnh trên bề mặt.
  • Niêm mạc: Lớp lót bên trong các khoang cơ thể như đường hô hấp, đường tiêu hóa và đường tiết niệu, tiết ra chất nhầy để bẫy mầm bệnh. Ngoài ra, niêm mạc còn chứa các peptide kháng khuẩn.
  • Lông mao: Trong đường hô hấp giúp quét mầm bệnh ra khỏi cơ thể.
  • Dịch vị dạ dày: Có tính axit cao (pH thấp), tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn.
  • Nước mắt và nước bọt: Chứa enzyme lysozyme có khả năng phá hủy thành tế bào vi khuẩn.
• Các tế bào miễn dịch bẩm sinh: Các tế bào này tuần tra trong cơ thể để tìm kiếm và tiêu diệt mầm bệnh. Một số tế bào quan trọng bao gồm:
  • Đại thực bào (Macrophages): Nuốt và tiêu diệt mầm bệnh, đồng thời trình diện kháng nguyên cho tế bào miễn dịch thích nghi.
  • Tế bào tua (Dendritic cells): Cũng nuốt và tiêu diệt mầm bệnh, và đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt miễn dịch thích nghi bằng cách trình diện kháng nguyên cho tế bào lympho T.
  • Tế bào NK (Natural Killer cells): Nhận diện và tiêu diệt các tế bào bị nhiễm virus hoặc tế bào ung thư bằng cách giải phóng các protein gây độc tế bào.
  • Tế bào trung tính (Neutrophils): Loại bạch cầu phổ biến nhất, di chuyển đến vị trí nhiễm trùng và tiêu diệt vi khuẩn bằng cách thực bào.
  • Tế bào ái kiềm (Basophils) và Tế bào ái toan (Eosinophils): Tham gia vào phản ứng viêm và chống lại ký sinh trùng.
• Protein huyết tương: Các protein này lưu hành trong máu và tham gia vào việc tiêu diệt mầm bệnh. Ví dụ:
  • Hệ thống bổ thể (Complement system): Một tập hợp các protein hoạt động theo chuỗi để tiêu diệt vi khuẩn, tăng cường thực bào và kích hoạt phản ứng viêm.
  • Interferon: Protein được sản xuất bởi các tế bào bị nhiễm virus, giúp bảo vệ các tế bào lân cận khỏi bị nhiễm trùng. Interferon cũng có tác dụng điều hòa hoạt động của hệ miễn dịch.
• Phản ứng viêm: Phản ứng viêm là một phần quan trọng của miễn dịch bẩm sinh. Nó được đặc trưng bởi sưng, đỏ, nóng, đau và mất chức năng. Phản ứng viêm giúp cô lập mầm bệnh, tuyển dụng các tế bào miễn dịch đến vị trí nhiễm trùng và thúc đẩy quá trình chữa lành. Các cytokine tiền viêm đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa quá trình viêm.

Vai trò của miễn dịch bẩm sinh

Miễn dịch bẩm sinh đóng nhiều vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ cơ thể:

• Phòng thủ tuyến đầu: Ngăn chặn mầm bệnh xâm nhập và gây bệnh, kiểm soát nhiễm trùng trong giai đoạn đầu.
• Kích hoạt miễn dịch thích nghi: Trình diện kháng nguyên cho tế bào miễn dịch thích nghi (tế bào lympho T và B), khởi động phản ứng miễn dịch đặc hiệu và mạnh mẽ hơn. Quá trình này bắc cầu nối giữa miễn dịch bẩm sinh và thích nghi.
• Loại bỏ tế bào bị tổn thương: Loại bỏ các tế bào bị nhiễm trùng, tế bào ung thư và các mảnh vụn tế bào, góp phần duy trì cân bằng nội môi của cơ thể.

Miễn dịch bẩm sinh là một phần thiết yếu của hệ thống miễn dịch, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh. Sự hiểu biết về các thành phần và cơ chế hoạt động của miễn dịch bẩm sinh là cơ sở cho việc phát triển các chiến lược phòng ngừa và điều trị bệnh hiệu quả.

Cơ chế nhận diện mầm bệnh

Miễn dịch bẩm sinh nhận diện mầm bệnh thông qua các thụ thể nhận diện mẫu (Pattern Recognition Receptors – PRRs). Các PRRs này nhận diện các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh (Pathogen-Associated Molecular Patterns – PAMPs). PAMPs là các cấu trúc được bảo tồn trên nhiều loại mầm bệnh khác nhau, ví dụ như lipopolysaccharide (LPS) ở vi khuẩn Gram âm, peptidoglycan ở thành tế bào vi khuẩn, RNA sợi đôi ở virus. Khi PRRs liên kết với PAMPs, chúng kích hoạt các tín hiệu dẫn đến việc sản xuất các phân tử chống vi khuẩn và cytokine, từ đó kích hoạt phản ứng viêm và các cơ chế bảo vệ khác.

Một số loại PRRs quan trọng:

• Thụ thể giống Toll (Toll-like receptors – TLRs): Nằm trên bề mặt tế bào hoặc trong các endosomes, nhận diện nhiều loại PAMPs khác nhau. Việc kích hoạt TLRs dẫn đến sản xuất interferon và các cytokine khác.
• Thụ thể NOD-like (NOD-like receptors – NLRs): Nằm trong bào tương, nhận diện các PAMPs trong tế bào. Một số NLRs hình thành inflammasome, phức hợp protein kích hoạt caspase-1 và sản xuất IL-1β và IL-18.
• Thụ thể RIG-I-like (RIG-I-like receptors – RLRs): Nằm trong bào tương, nhận diện RNA virus. RLRs kích hoạt sản xuất interferon type I.
• Thụ thể lectin loại C (C-type lectin receptors – CLRs): Nằm trên bề mặt tế bào, nhận diện carbohydrate trên bề mặt mầm bệnh. CLRs đóng vai trò trong thực bào và điều hòa phản ứng miễn dịch.

Sự tương tác giữa miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích nghi

Miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích nghi hoạt động phối hợp với nhau để tạo ra một phản ứng miễn dịch hiệu quả. Tế bào trình diện kháng nguyên (Antigen-Presenting Cells – APCs), bao gồm đại thực bào và tế bào tua, đóng vai trò cầu nối giữa hai hệ thống miễn dịch này. Sau khi nuốt và tiêu diệt mầm bệnh, APCs sẽ trình diện các kháng nguyên của mầm bệnh lên bề mặt của chúng thông qua phân tử MHC (Major Histocompatibility Complex). Các kháng nguyên này sau đó sẽ được nhận diện bởi tế bào T của hệ miễn dịch thích nghi, kích hoạt phản ứng miễn dịch đặc hiệu. Cụ thể hơn, tế bào tua di chuyển đến các hạch bạch huyết gần nhất và tương tác với tế bào T, khởi động đáp ứng miễn dịch thích nghi. Cytokine do tế bào của hệ miễn dịch bẩm sinh sản xuất cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa và hướng dẫn phản ứng của hệ miễn dịch thích nghi. Ví dụ, IL-12 do đại thực bào sản xuất thúc đẩy sự biệt hóa của tế bào T helper thành Th1.

Rối loạn miễn dịch bẩm sinh

Khi hệ miễn dịch bẩm sinh bị suy giảm hoặc hoạt động bất thường, cơ thể sẽ dễ bị nhiễm trùng hơn. Một số rối loạn miễn dịch bẩm sinh bao gồm:

• Suy giảm miễn dịch bẩm sinh: Một nhóm các rối loạn di truyền ảnh hưởng đến chức năng của các thành phần khác nhau của hệ miễn dịch bẩm sinh, ví dụ như نقص TLRs hoặc نقص thành phần bổ thể. Những rối loạn này làm tăng nguy cơ mắc các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng.
• Bệnh tự miễn: Trong bệnh tự miễn, hệ miễn dịch tấn công nhầm các tế bào và mô của chính cơ thể. Mặc dù miễn dịch thích nghi đóng vai trò chính trong bệnh tự miễn, nhưng miễn dịch bẩm sinh cũng có thể góp phần vào sự khởi phát và phát triển của bệnh. Ví dụ, kích hoạt bất thường của hệ thống bổ thể hoặc sản xuất quá mức các cytokine tiền viêm có thể góp phần gây ra bệnh tự miễn.

• Abbas, A. K., Lichtman, A. H., & Pillai, S. (2022). Cellular and Molecular Immunology (10th ed.). Elsevier.
• Janeway’s Immunobiology (10th ed.). (2022). Garland Science.
• Murphy, K., Weaver, C. (2016). Janeway’s Immunobiology (9th ed.). Garland Science.

Câu hỏi và Giải đáp

Hệ thống bổ thể được kích hoạt như thế nào và nó đóng vai trò gì trong miễn dịch bẩm sinh?

Trả lời: Hệ thống bổ thể có thể được kích hoạt theo ba con đường chính: con đường cổ điển (classical pathway), con đường lectin và con đường thay thế (alternative pathway). Cả ba con đường đều dẫn đến việc hình thành C3 convertase, một enzyme phân cắt protein C3 thành C3a và C3b. C3b gắn vào bề mặt mầm bệnh, giúp tăng cường thực bào (opsonization). C3a và C5a (một sản phẩm khác của hệ thống bổ thể) hoạt động như các chất hóa hướng động, thu hút các tế bào miễn dịch đến vị trí nhiễm trùng. Cuối cùng, hệ thống bổ thể có thể hình thành phức hợp tấn công màng (membrane attack complex – MAC), tạo lỗ trên màng tế bào mầm bệnh và gây ra ly giải tế bào.

Sự khác biệt chính giữa PRRs và kháng thể trong việc nhận diện kháng nguyên là gì?

Trả lời: PRRs nhận diện các PAMPs, là các cấu trúc được bảo tồn trên nhiều loại mầm bệnh khác nhau. Ngược lại, kháng thể, một thành phần của miễn dịch thích nghi, nhận diện các epitopes đặc hiệu trên kháng nguyên. PRRs có tính đặc hiệu rộng hơn kháng thể, nhưng kháng thể có ái lực liên kết với kháng nguyên cao hơn.

Làm thế nào tế bào NK phân biệt tế bào bị nhiễm và tế bào khỏe mạnh?

Trả lời: Tế bào NK sử dụng một hệ thống cân bằng giữa các tín hiệu kích hoạt và ức chế. Các thụ thể kích hoạt nhận diện các phân tử stress hoặc các phân tử liên quan đến virus trên bề mặt tế bào bị nhiễm. Các thụ thể ức chế nhận diện các phân tử MHC lớp I, thường có mặt trên các tế bào khỏe mạnh. Khi tế bào bị nhiễm virus hoặc tế bào ung thư giảm hoặc mất biểu hiện MHC lớp I, tín hiệu ức chế giảm xuống, cho phép các tín hiệu kích hoạt chiếm ưu thế và tế bào NK tiêu diệt tế bào đích.

Phản ứng viêm có thể gây hại cho cơ thể như thế nào?

Trả lời: Mặc dù phản ứng viêm là cần thiết để chống lại nhiễm trùng, nhưng viêm mãn tính hoặc viêm quá mức có thể gây hại. Các phân tử gây viêm được sản xuất trong quá trình viêm, chẳng hạn như cytokine và các gốc tự do, có thể gây tổn thương mô. Viêm mãn tính có liên quan đến nhiều bệnh lý, bao gồm bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp và ung thư.

Vai trò của interferon trong miễn dịch bẩm sinh là gì?

Trả lời: Interferon là một nhóm protein được sản xuất bởi các tế bào bị nhiễm virus. Chúng hoạt động bằng cách liên kết với các thụ thể trên bề mặt các tế bào lân cận, kích hoạt các con đường tín hiệu dẫn đến việc sản xuất các protein kháng virus. Các protein này ức chế sự sao chép của virus, giúp bảo vệ các tế bào chưa bị nhiễm khỏi bị nhiễm trùng. Interferon cũng có thể tăng cường hoạt động của các tế bào miễn dịch khác, chẳng hạn như tế bào NK và đại thực bào.