Miễn dịch tế bào (Cellular immunity/Cell-mediated immunity)

Miễn dịch tế bào, còn được gọi là miễn dịch qua trung gian tế bào, là một nhánh của hệ miễn dịch thích ứng, đặc trưng bởi sự kích hoạt các tế bào miễn dịch, chủ yếu là tế bào T, để loại bỏ các mầm bệnh. Không giống như miễn dịch dịch thể, dựa trên các kháng thể, miễn dịch tế bào liên quan đến việc tiêu diệt trực tiếp các tế bào bị nhiễm bệnh, tế bào ung thư và các tế bào lạ khác.

Cơ chế hoạt động:

Nhận diện kháng nguyên: Các tế bào trình diện kháng nguyên (APC), chẳng hạn như đại thực bào và tế bào tua, “nuốt” mầm bệnh và xử lý chúng. Sau đó, các APC trình diện các đoạn peptit kháng nguyên trên bề mặt của chúng, liên kết với các phân tử MHC (phức hợp tương hợp mô chủ yếu).
Kích hoạt tế bào T: Tế bào T có thụ thể tế bào T (TCR) đặc hiệu sẽ nhận diện và liên kết với phức hợp MHC-kháng nguyên trên bề mặt APC. Sự tương tác này, cùng với các tín hiệu đồng kích thích, kích hoạt tế bào T.
Phân chia và biệt hóa: Tế bào T được kích hoạt sẽ phân chia và biệt hóa thành các loại tế bào T hiệu ứng khác nhau, bao gồm:
- Tế bào T độc ($CD8^+$): Còn được gọi là tế bào T sát thủ, tế bào $CD8^+$ 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 như perforin và granzyme. Perforin tạo lỗ trên màng tế bào đích, cho phép granzyme xâm nhập và gây ra apoptosis (chết tế bào theo chương trình).
- Tế bào T hỗ trợ ($CD4^+$): Tế bào $CD4^+$ giúp điều hòa phản ứng miễn dịch bằng cách giải phóng các cytokine, kích hoạt các tế bào miễn dịch khác như tế bào B (trong miễn dịch dịch thể) và đại thực bào. Một số tế bào $CD4^+$ cũng có thể trực tiếp tiêu diệt các tế bào bị nhiễm bệnh. Ví dụ, tế bào $CD4^+$ Th1 tiết ra interferon-gamma (IFN-$\gamma$) để kích hoạt đại thực bào, trong khi tế bào $CD4^+$ Th2 tiết ra interleukin-4 (IL-4) để kích hoạt tế bào B sản xuất kháng thể.
Loại bỏ mầm bệnh: Các tế bào T hiệu ứng thực hiện chức năng của chúng, loại bỏ các tế bào bị nhiễm bệnh hoặc tế bào ung thư, góp phần vào việc kiểm soát nhiễm trùng và ngăn ngừa sự phát triển của khối u.
Tế bào T nhớ: Sau khi nhiễm trùng được loại bỏ, một số tế bào T biệt hóa thành tế bào T nhớ. Những tế bào này tồn tại lâu dài trong cơ thể và có thể nhanh chóng phản ứng với sự tiếp xúc lại với cùng một kháng nguyên, cung cấp khả năng miễn dịch lâu dài.

Vai trò của miễn dịch tế bào

Chống lại nhiễm trùng nội bào: Miễn dịch tế bào rất quan trọng trong việc chống lại các mầm bệnh nội bào như virus, vi khuẩn nội bào và ký sinh trùng.
Phòng chống ung thư: Miễn dịch tế bào đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và tiêu diệt các tế bào ung thư.
Phản ứng quá mẫn muộn: Miễn dịch tế bào tham gia vào các phản ứng quá mẫn muộn, chẳng hạn như phản ứng với tuberculin. Phản ứng này thường xảy ra sau 24-72 giờ sau khi tiếp xúc với kháng nguyên.
Đào thải mô ghép: Miễn dịch tế bào đóng vai trò trong việc đào thải mô ghép không tương thích.

Miễn dịch tế bào là một phần thiết yếu của hệ thống miễn dịch, bảo vệ cơ thể chống lại nhiều loại mầm bệnh và tế bào bất thường. Sự hiểu biết về các cơ chế của miễn dịch tế bào là rất quan trọng để phát triển các chiến lược điều trị hiệu quả cho các bệnh nhiễm trùng, ung thư và các bệnh liên quan đến miễn dịch khác.

Các loại tế bào T quan trọng khác

Ngoài tế bào T độc ($CD8^+$) và tế bào T hỗ trợ ($CD4^+$), còn có một số loại tế bào T quan trọng khác tham gia vào miễn dịch tế bào:

Tế bào T điều hòa (Treg): Tế bào Treg ức chế hoạt động của các tế bào miễn dịch khác, giúp ngăn ngừa các phản ứng miễn dịch quá mức và duy trì sự dung nạp miễn dịch. Sự rối loạn chức năng của Treg có thể dẫn đến các bệnh tự miễn.
Tế bào T nhớ: Như đã đề cập, tế bào T nhớ cung cấp khả năng miễn dịch lâu dài bằng cách phản ứng nhanh chóng với sự tiếp xúc lại với kháng nguyên. Chúng có thể là tế bào $CD4^+$ hoặc $CD8^+$.
Tế bào T γδ (T gamma delta): Đây là một nhóm nhỏ các tế bào T có TCR khác với TCR αβ được tìm thấy trên hầu hết các tế bào T. Tế bào T γδ đóng vai trò trong miễn dịch bẩm sinh và thích nghi, đặc biệt là ở niêm mạc. Chúng nhận diện các kháng nguyên không phụ thuộc vào MHC.
Tế bào T NKT (Natural Killer T): Tế bào NKT có đặc điểm của cả tế bào T và tế bào NK (tế bào giết tự nhiên). Chúng nhận diện lipid và glycolipid được trình diện bởi phân tử CD1d và có thể nhanh chóng sản xuất một loạt các cytokine, điều chỉnh cả miễn dịch bẩm sinh và thích nghi.

Đánh giá miễn dịch tế bào

Có nhiều phương pháp để đánh giá chức năng của miễn dịch tế bào, bao gồm:

Xét nghiệm da (Skin test): Ví dụ như phản ứng tuberculin, được sử dụng để đánh giá phản ứng quá mẫn muộn.
Xét nghiệm ELISPOT (Enzyme-Linked Immunosorbent Spot): Đo lường số lượng tế bào tiết cytokine đặc hiệu.
Xét nghiệm dòng chảy tế bào (Flow cytometry): Xác định và định lượng các quần thể tế bào miễn dịch khác nhau, bao gồm các loại tế bào T khác nhau.
Xét nghiệm cytotoxicity: Đánh giá khả năng của tế bào T độc trong việc tiêu diệt các tế bào đích.

Ứng dụng lâm sàng

Kiến thức về miễn dịch tế bào rất quan trọng trong việc phát triển các phương pháp điều trị mới cho nhiều bệnh, bao gồm:

Liệu pháp miễn dịch ung thư: Kích hoạt hệ miễn dịch để chống lại ung thư, ví dụ như liệu pháp CAR T-cell (Chimeric Antigen Receptor T-cell), trong đó tế bào T của bệnh nhân được biến đổi gen để biểu hiện thụ thể kháng nguyên chim ểicó thể nhận diện và tiêu diệt tế bào ung thư. Các liệu pháp khác bao gồm ức chế điểm kiểm soát miễn dịch, giúp loại bỏ sự ức chế lên tế bào T và tăng cường khả năng chống ung thư.
Phát triển vắc-xin: Kích thích miễn dịch tế bào để tạo ra khả năng miễn dịch bảo vệ lâu dài. Ví dụ, vắc-xin phòng bệnh lao và một số loại vắc-xin phòng Covid-19 kích thích phản ứng tế bào T.
Điều trị bệnh tự miễn: Ức chế các phản ứng miễn dịch tế bào quá mức. Ví dụ, một số loại thuốc ức chế miễn dịch được sử dụng để điều trị bệnh đa xơ cứng và bệnh viêm khớp dạng thấp.
Phòng ngừa thải ghép: Ức chế miễn dịch tế bào để ngăn chặn sự đào thải mô ghép. Bệnh nhân ghép tạng thường phải sử dụng thuốc ức chế miễn dịch để ngăn ngừa thải ghép.

Tóm tắt về Miễn dịch tế bào

Miễn dịch tế bào là một nhánh thiết yếu của hệ miễn dịch thích ứng, tập trung vào việc kích hoạt các tế bào miễn dịch, chủ yếu là tế bào T, để loại bỏ các mối đe dọa. Không giống như miễn dịch dịch thể dựa vào kháng thể, miễn dịch tế bào liên quan đến sự tiêu diệt trực tiếp các tế bào bị nhiễm bệnh, tế bào ung thư và các tế bào lạ. Quá trình này được khởi đầu bằng việc các tế bào trình diện kháng nguyên (APC) trình diện các đoạn peptit kháng nguyên cho tế bào T.

Tế bào T đóng vai trò trung tâm trong miễn dịch tế bào, với các loại tế bào T khác nhau thực hiện các chức năng đặc hiệu. Tế bào T độc ($CD8^+$) tiêu diệt các tế bào bị nhiễm bệnh và tế bào ung thư, trong khi tế bào T hỗ trợ ($CD4^+$) điều phối phản ứng miễn dịch bằng cách kích hoạt các tế bào miễn dịch khác. Sự phối hợp giữa các tế bào T này, cùng với các tế bào điều hòa Treg và tế bào T nhớ, đảm bảo một phản ứng miễn dịch hiệu quả và được kiểm soát. Các tế bào T γδ và NKT cũng góp phần vào miễn dịch tế bào, đặc biệt là ở các vị trí niêm mạc và trong việc đáp ứng với các loại kháng nguyên cụ thể.

Hiểu biết về miễn dịch tế bào là rất quan trọng đối với sự phát triển các chiến lược điều trị cho nhiều bệnh. Nó đóng một vai trò quan trọng trong liệu pháp miễn dịch ung thư, phát triển vắc-xin, điều trị bệnh tự miễn và ngăn ngừa thải ghép. Việc tiếp tục nghiên cứu về miễn dịch tế bào hứa hẹn sẽ mang lại những tiến bộ hơn nữa trong các lĩnh vực này, cung cấp các phương pháp điều trị mới và cải thiện kết quả cho bệnh nhân. Việc đánh giá miễn dịch tế bào, thông qua các xét nghiệm như xét nghiệm da, ELISPOT và flow cytometry, cho phép đánh giá chức năng của hệ thống miễn dịch tế bào và theo dõi hiệu quả của các biện pháp can thiệp điều trị.

Tài liệu tham khảo:

Abbas, A. K., Lichtman, A. H., & Pillai, S. (2022). Cellular and Molecular Immunology (10th ed.). Elsevier.
Janeway, C. A., Jr., Travers, P., Walport, M., & Shlomchik, M. J. (2001). Immunobiology: The Immune System in Health and Disease (5th ed.). Garland Science.
Murphy, K., & Weaver, C. (2016). Janeway’s Immunobiology (9th ed.). Garland Science.

Câu hỏi và Giải đáp

Làm thế nào mà tế bào T phân biệt được giữa các tế bào của cơ thể (tế bào “bản thân”) và tế bào lạ (tế bào “không phải bản thân”)?

Trả lời: Tế bào T phân biệt tế bào “bản thân” và “không phải bản thân” thông qua quá trình gọi là “chọn lọc dương tính” và “chọn lọc âm tính” trong tuyến ức. Trong quá trình chọn lọc dương tính, các tế bào T chỉ nhận diện các phân tử MHC của cơ thể sẽ được giữ lại. Trong quá trình chọn lọc âm tính, các tế bào T phản ứng mạnh với các kháng nguyên “bản thân” sẽ bị loại bỏ. Điều này đảm bảo rằng chỉ những tế bào T có khả năng nhận diện kháng nguyên lạ khi được trình diện bởi MHC của cơ thể mới được phép trưởng thành và lưu thông trong máu.

Ngoài $CD4^+$ và $CD8^+$, còn có những phân tử bề mặt nào khác quan trọng đối với chức năng của tế bào T?

Trả lời: Nhiều phân tử bề mặt khác đóng vai trò quan trọng trong chức năng của tế bào T, bao gồm: thụ thể tế bào T (TCR), phân tử CD3 (truyền tín hiệu từ TCR), CD28 (đồng kích thích), CTLA-4 (ức chế), PD-1 (ức chế), các integrin (bám dính tế bào) và các chemokine receptor (di chuyển tế bào).

Miễn dịch tế bào đóng vai trò như thế nào trong việc chống lại nhiễm trùng do virus?

Trả lời: Miễn dịch tế bào rất quan trọng trong việc kiểm soát nhiễm trùng virus. Tế bào T độc ($CD8^+$) nhận diện và tiêu diệt các tế bào bị nhiễm virus bằng cách giải phóng các phân tử gây độc tế bào. Tế bào T hỗ trợ ($CD4^+$) hỗ trợ phản ứng bằng cách kích hoạt các tế bào miễn dịch khác, bao gồm tế bào B sản xuất kháng thể trung hòa virus.

Làm thế nào mà ung thư có thể trốn tránh hệ miễn dịch tế bào?

Trả lời: Tế bào ung thư có thể trốn tránh hệ miễn dịch tế bào thông qua nhiều cơ chế, bao gồm: giảm biểu hiện MHC, tiết các phân tử ức chế miễn dịch (như PD-L1), tạo ra một môi trường vi mô ức chế miễn dịch và thúc đẩy sự phát triển của Treg.

Liệu pháp CAR T-cell hoạt động như thế nào?

Trả lời: Liệu pháp CAR T-cell là một dạng liệu pháp miễn dịch ung thư, trong đó tế bào T của bệnh nhân được biến đổi gen để biểu hiện một thụ thể kháng nguyên chim ưng (CAR) đặc hiệu với kháng nguyên trên bề mặt tế bào ung thư. Những tế bào T CAR này sau đó được truyền trở lại cho bệnh nhân, nơi chúng có thể nhận diện và tiêu diệt tế bào ung thư một cách hiệu quả hơn.

Một số điều thú vị về Miễn dịch tế bào

Tế bào T “nhớ” có thể sống trong nhiều thập kỷ: Một số tế bào T nhớ, được tạo ra sau khi tiếp xúc với kháng nguyên, có thể tồn tại trong cơ thể suốt đời người, sẵn sàng phản ứng nhanh chóng nếu gặp lại cùng một kháng nguyên. Điều này giải thích tại sao chúng ta chỉ mắc một số bệnh nhiễm trùng nhất định một lần.
Miễn dịch tế bào có thể được “huấn luyện”: Giống như cơ bắp, hệ thống miễn dịch tế bào có thể được tăng cường thông qua “luyện tập”. Tiếp xúc lặp đi lặp lại với các kháng nguyên, chẳng hạn như thông qua tiêm chủng, có thể cải thiện khả năng phản ứng của tế bào T và tăng cường khả năng miễn dịch.
Một số tế bào T có thể nhận ra “stress” của tế bào: Một số tế bào T, đặc biệt là tế bào T γδ, có thể nhận ra các phân tử được biểu hiện trên bề mặt của các tế bào bị stress, bất kể nguyên nhân gây stress là gì (nhiễm trùng, ung thư, tổn thương mô). Điều này cho phép chúng phản ứng với nhiều loại mối đe dọa.
Tế bào T có thể di chuyển khắp cơ thể với tốc độ đáng kinh ngạc: Tế bào T liên tục tuần tra khắp cơ thể để tìm kiếm các tế bào bị nhiễm bệnh hoặc tế bào ung thư. Chúng có thể di chuyển qua các mô với tốc độ đáng ngạc nhiên, cho phép chúng nhanh chóng đến vị trí nhiễm trùng hoặc tổn thương.
Miễn dịch tế bào đóng vai trò trong việc loại bỏ tế bào chết: Không chỉ chống lại các mối đe dọa từ bên ngoài, miễn dịch tế bào cũng đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các tế bào chết và các mảnh vụn tế bào trong cơ thể, giúp duy trì cân bằng nội môi.
Vi khuẩn đường ruột có thể ảnh hưởng đến miễn dịch tế bào: Thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển và chức năng của tế bào T. Một hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh có thể giúp tăng cường miễn dịch tế bào, trong khi sự mất cân bằng có thể làm suy yếu hệ thống miễn dịch.
Miễn dịch tế bào đóng vai trò trong việc từ chối ghép tạng: Mặc dù thải ghép là một biến chứng không mong muốn, nhưng nó minh họa cho sức mạnh và độ đặc hiệu của miễn dịch tế bào. Hệ thống miễn dịch nhận ra các mô ghép là “ngoại lai” và khởi động một phản ứng mạnh mẽ để loại bỏ chúng. Do đó, thuốc ức chế miễn dịch được sử dụng để ngăn chặn sự đào thải trong trường hợp ghép tạng.