Miễn dịch thích nghi (Adaptive immunity)

Miễn dịch thích nghi, còn được gọi là miễn dịch thu được hoặc miễn dịch đặc hiệu, là một nhánh của hệ thống miễn dịch có đặc điểm là khả năng nhận diện và ghi nhớ các mầm bệnh cụ thể (kháng nguyên). Điều này cho phép hệ thống miễn dịch tạo ra phản ứng mạnh mẽ và nhắm mục tiêu hơn khi gặp lại cùng một mầm bệnh trong tương lai. Miễn dịch thích nghi phát triển theo thời gian khi cơ thể tiếp xúc với các tác nhân gây bệnh khác nhau. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại nhiễm trùng tái phát và là cơ sở cho hiệu quả của việc tiêm chủng.

Các đặc điểm chính của miễn dịch thích nghi:

Tính đặc hiệu: Miễn dịch thích nghi có khả năng nhận diện và phản ứng với các kháng nguyên cụ thể. Mỗi tế bào lympho (tế bào miễn dịch chủ chốt trong miễn dịch thích nghi) chỉ nhận diện một loại kháng nguyên duy nhất. Sự đặc hiệu này được đảm bảo bởi các thụ thể kháng nguyên đặc hiệu trên bề mặt tế bào lympho.
Tính đa dạng: Hệ thống miễn dịch thích nghi có thể nhận diện một số lượng lớn các kháng nguyên khác nhau. Điều này là do sự đa dạng của các thụ thể kháng nguyên trên tế bào lympho. Sự đa dạng này được tạo ra thông qua quá trình tái tổ hợp gen trong quá trình phát triển của tế bào lympho.
Trí nhớ miễn dịch: Sau khi tiếp xúc với một kháng nguyên, hệ thống miễn dịch thích nghi tạo ra các tế bào nhớ. Các tế bào này “ghi nhớ” kháng nguyên và có thể phản ứng nhanh chóng và hiệu quả hơn nếu gặp lại cùng một kháng nguyên trong tương lai. Chính nhờ cơ chế này mà cơ thể có thể chống lại nhiễm trùng tái phát một cách hiệu quả.
Khả năng phân biệt bản thân và không phải bản thân: Hệ thống miễn dịch thích nghi thường không tấn công các tế bào và mô của chính cơ thể. Tuy nhiên, sự thất bại của cơ chế này có thể dẫn đến các bệnh tự miễn. Quá trình đào thải các tế bào lympho tự phản ứng trong quá trình phát triển đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì khả năng này.

Các thành phần chính của miễn dịch thích nghi

Lympho bào (Lymphocytes): Đây là các tế bào miễn dịch chính của miễn dịch thích nghi. Có hai loại lympho bào chính:
- Tế bào lympho B (B cells): Sản xuất kháng thể, là các protein đặc hiệu liên kết với kháng nguyên và vô hiệu hóa chúng. Một số tế bào B biệt hóa thành tế bào plasma, chuyên sản xuất kháng thể, trong khi một số khác trở thành tế bào B nhớ, giúp phản ứng nhanh hơn với sự phơi nhiễm kháng nguyên lần sau.
- Tế bào lympho T (T cells): Có nhiều loại tế bào T khác nhau, mỗi loại có chức năng riêng:
  - Tế bào T gây độc tế bào (Cytotoxic T cells): 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.
  - Tế bào T hỗ trợ (Helper T cells): Giúp điều phối phản ứng miễn dịch bằng cách kích hoạt các tế bào miễn dịch khác, bao gồm tế bào B và tế bào T gây độc tế bào, thông qua việc tiết ra cytokine.
  - Tế bào T điều hòa (Regulatory T cells): Giúp ức chế phản ứng miễn dịch, ngăn ngừa các phản ứng tự miễn và duy trì cân bằng nội môi miễn dịch.
Kháng thể (Antibodies): Còn được gọi là immunoglobulin (Ig), là các protein hình chữ Y do tế bào B sản xuất. Chúng liên kết đặc hiệu với kháng nguyên, giúp vô hiệu hóa mầm bệnh hoặc đánh dấu chúng để bị các tế bào miễn dịch khác tiêu diệt. Có 5 loại kháng thể chính: IgA, IgD, IgE, IgG, và IgM. Mỗi loại kháng thể có chức năng và vị trí hoạt động khác nhau trong cơ thể.

Các loại miễn dịch thích nghi

Miễn dịch chủ động: Phát triển khi cơ thể tự sản xuất kháng thể sau khi tiếp xúc với kháng nguyên. Ví dụ: nhiễm trùng tự nhiên hoặc tiêm vắc xin. Miễn dịch chủ động thường kéo dài và cung cấp sự bảo vệ lâu dài.
Miễn dịch thụ động: Nhận được kháng thể từ nguồn bên ngoài, chẳng hạn như từ mẹ sang con qua nhau thai hoặc sữa mẹ, hoặc tiêm huyết thanh miễn dịch. Miễn dịch thụ động chỉ có tác dụng tạm thời vì cơ thể không tự sản xuất kháng thể.

Cơ chế hoạt động của miễn dịch thích nghi

Miễn dịch thích nghi là một phần thiết yếu của hệ thống miễn dịch, cung cấp khả năng bảo vệ đặc hiệu và lâu dài chống lại các mầm bệnh. Sự hiểu biết về miễn dịch thích nghi là rất quan trọng để phát triển các chiến lược phòng ngừa và điều trị các bệnh truyền nhiễm và các bệnh liên quan đến miễn dịch khác.

Quá trình miễn dịch thích nghi diễn ra theo một loạt các bước phức tạp, bao gồm:

Nhận diện kháng nguyên: Tế bào trình diện kháng nguyên (Antigen-presenting cells – APCs), chẳng hạn như đại thực bào và tế bào tua, bắt giữ và xử lý kháng nguyên. Sau đó, chúng trình diện các đoạn peptide của kháng nguyên lên bề mặt của mình, liên kết với phân tử MHC (Major Histocompatibility Complex).
Kích hoạt tế bào lympho: Tế bào T hỗ trợ nhận diện kháng nguyên được trình diện trên phân tử MHC lớp II của APCs. Sự tương tác này, cùng với các tín hiệu khác, kích hoạt tế bào T hỗ trợ.
Kích hoạt tế bào B và sản xuất kháng thể: Tế bào B cũng nhận diện kháng nguyên, nhưng chúng có thể nhận diện kháng nguyên ở dạng tự do. Sau khi được kích hoạt bởi tế bào T hỗ trợ (đối với kháng nguyên phụ thuộc tế bào T) hoặc trực tiếp bởi kháng nguyên (đối với kháng nguyên không phụ thuộc tế bào T), tế bào B biệt hóa thành tương bào (plasma cells) sản xuất kháng thể.
Hoạt động của tế bào T gây độc tế bào: Tế bào T gây độc tế bào nhận diện kháng nguyên được trình diện trên phân tử MHC lớp I của các tế bào bị nhiễm. Khi được kích hoạt, tế bào T gây độc tế bào giải phóng các phân tử gây chết tế bào, tiêu diệt tế bào bị nhiễm.
Hình thành tế bào nhớ: Một số tế bào B và T biệt hóa thành tế bào nhớ. Các tế bào này lưu giữ “ký ức” về kháng nguyên và có thể phản ứng nhanh chóng và mạnh mẽ hơn nếu gặp lại cùng một kháng nguyên trong tương lai.

Ý nghĩa lâm sàng

Hiểu biết về miễn dịch thích nghi có ý nghĩa quan trọng trong nhiều lĩnh vực y học, bao gồm:

Phát triển vắc-xin: Vắc-xin hoạt động bằng cách kích thích phản ứng miễn dịch thích nghi, tạo ra tế bào nhớ chống lại mầm bệnh cụ thể. Việc tiêm chủng giúp cơ thể làm quen với kháng nguyên của mầm bệnh mà không gây bệnh, từ đó tạo ra miễn dịch chủ động và bảo vệ cơ thể khỏi nhiễm trùng trong tương lai.
Điều trị bệnh tự miễn: Các bệnh tự miễn xảy ra khi hệ thống miễn dịch tấn công nhầm các tế bào và mô của chính cơ thể. Các phương pháp điều trị nhắm vào việc ức chế phản ứng miễn dịch thích nghi quá mức hoặc nhắm vào các tế bào và cytokine cụ thể liên quan đến quá trình tự miễn. Ví dụ bao gồm sử dụng thuốc ức chế miễn dịch, liệu pháp sinh học nhắm mục tiêu.
Ghép tạng: Sự khác biệt về MHC giữa người cho và người nhận có thể dẫn đến phản ứng thải ghép. Phản ứng thải ghép xảy ra khi hệ miễn dịch của người nhận nhận diện các phân tử MHC trên mô ghép là kháng nguyên lạ và tấn công chúng. Thuốc ức chế miễn dịch được sử dụng để ngăn chặn phản ứng thải ghép, giúp cơ thể người nhận chấp nhận mô ghép.
Điều trị ung thư: Một số phương pháp điều trị ung thư mới nhắm vào việc kích hoạt hệ thống miễn dịch để tiêu diệt tế bào ung thư. Liệu pháp miễn dịch ung thư, bao gồm liệu pháp tế bào CAR-T và các chất ức chế điểm kiểm soát miễn dịch, khai thác khả năng của hệ thống miễn dịch thích nghi để nhận diện và tiêu diệt các tế bào ung thư một cách đặc hiệu.

Tóm tắt về Miễn dịch thích nghi

Miễn dịch thích nghi là một hệ thống phòng thủ tinh vi, phát triển theo thời gian và mang lại khả năng bảo vệ lâu dài chống lại các mầm bệnh cụ thể. Tính đặc hiệu và trí nhớ miễn dịch là hai đặc điểm nổi bật nhất của hệ thống này. Tính đặc hiệu thể hiện ở khả năng nhận diện chính xác các kháng nguyên riêng biệt, trong khi trí nhớ miễn dịch cho phép phản ứng nhanh chóng và hiệu quả hơn khi gặp lại cùng một kháng nguyên trong tương lai.

Lympho bào (tế bào lympho B và T) và kháng thể đóng vai trò then chốt trong miễn dịch thích nghi. Tế bào B chịu trách nhiệm sản xuất kháng thể, những protein đặc hiệu liên kết và vô hiệu hóa kháng nguyên. Tế bào T, bao gồm tế bào T hỗ trợ và tế bào T gây độc tế bào, điều phối và thực hiện các phản ứng tế bào, tiêu diệt các tế bào bị nhiễm bệnh hoặc tế bào ung thư.

Miễn dịch thích nghi được phân loại thành miễn dịch chủ động và miễn dịch thụ động. Miễn dịch chủ động phát triển sau khi cơ thể tiếp xúc trực tiếp với kháng nguyên, ví dụ như qua nhiễm trùng tự nhiên hoặc tiêm chủng vắc-xin. Miễn dịch thụ động, ngược lại, liên quan đến việc nhận kháng thể từ nguồn bên ngoài, chẳng hạn như từ mẹ sang con hoặc tiêm huyết thanh miễn dịch. Điều quan trọng cần lưu ý là miễn dịch thụ động chỉ mang tính tạm thời.

Sự hiểu biết về miễn dịch thích nghi có ý nghĩa quan trọng đối với việc phát triển các chiến lược phòng ngừa và điều trị bệnh. Từ việc thiết kế vắc-xin hiệu quả đến việc kiểm soát các bệnh tự miễn và phát triển các liệu pháp miễn dịch ung thư, miễn dịch thích nghi giữ một vai trò trung tâm trong y học hiện đại. Việc tiếp tục nghiên cứu và khám phá những khía cạnh phức tạp của miễn dịch thích nghi sẽ mở ra những hướng đi mới cho việc cải thiện sức khỏe con người.

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

Sự khác biệt chính giữa miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích nghi là gì?

Trả lời: Miễn dịch bẩm sinh là hàng rào phòng thủ đầu tiên, không đặc hiệu và phản ứng nhanh chóng với bất kỳ mầm bệnh nào. Ngược lại, miễn dịch thích nghi phát triển chậm hơn, đặc hiệu với từng kháng nguyên và có khả năng ghi nhớ, cho phép phản ứng nhanh hơn và mạnh hơn khi gặp lại cùng kháng nguyên đó.

Làm thế nào mà hệ thống miễn dịch thích nghi có thể tạo ra sự đa dạng lớn như vậy của các thụ thể kháng nguyên?

Trả lời: Sự đa dạng của thụ thể kháng nguyên được tạo ra thông qua quá trình tái tổ hợp gen ngẫu nhiên trong quá trình phát triển tế bào lympho. Các đoạn gen mã hóa cho các phần khác nhau của thụ thể kháng nguyên được sắp xếp lại một cách ngẫu nhiên, tạo ra hàng tỷ tổ hợp gen khác nhau, mỗi tổ hợp mã hóa cho một thụ thể kháng nguyên duy nhất.

Vai trò của phân tử MHC trong miễn dịch thích nghi là gì?

Trả lời: Phân tử MHC (Major Histocompatibility Complex) có vai trò trình diện kháng nguyên cho tế bào T. MHC lớp I trình diện kháng nguyên nội sinh (ví dụ: protein của virus) cho tế bào T gây độc tế bào, trong khi MHC lớp II trình diện kháng nguyên ngoại sinh (ví dụ: vi khuẩn được thực bào) cho tế bào T hỗ trợ.

Tại sao miễn dịch thụ động chỉ có tác dụng tạm thời?

Trả lời: Miễn dịch thụ động chỉ cung cấp kháng thể sẵn có, không kích thích cơ thể tự sản xuất kháng thể hoặc tế bào nhớ. Do đó, khi kháng thể được cung cấp bị phân hủy theo thời gian, khả năng miễn dịch cũng sẽ mất đi.

Liệu pháp miễn dịch ung thư hoạt động như thế nào?

Trả lời: Liệu pháp miễn dịch ung thư hoạt động bằng cách kích hoạt hoặc tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể để nhận diện và tiêu diệt tế bào ung thư. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng các kháng thể đơn dòng, tế bào T CAR (Chimeric Antigen Receptor T-cells), và các chất ức chế điểm kiểm soát miễn dịch (immune checkpoint inhibitors), giúp loại bỏ sự ức chế lên hệ thống miễn dịch và cho phép nó tấn công tế bào ung thư hiệu quả hơn.

Một số điều thú vị về Miễn dịch thích nghi

Hệ thống miễn dịch của bạn có thể nhận diện hàng tỷ kháng nguyên khác nhau: Nhờ quá trình tái tổ hợp gen ngẫu nhiên trong quá trình phát triển tế bào lympho, cơ thể chúng ta có thể tạo ra một kho tàng khổng lồ các thụ thể kháng nguyên khác nhau, cho phép nhận diện gần như vô hạn các kháng nguyên.
Kháng thể có thể tồn tại trong cơ thể bạn trong nhiều thập kỷ: Một số tế bào B nhớ có thể sống rất lâu, thậm chí hàng chục năm, sau khi tiếp xúc ban đầu với kháng nguyên. Điều này giải thích tại sao một số bệnh, như sởi, thường chỉ mắc một lần trong đời.
Ruột của bạn đóng vai trò quan trọng trong miễn dịch thích nghi: Khoảng 70% các tế bào miễn dịch của cơ thể nằm trong ruột. Hệ vi sinh vật đường ruột đa dạng và cân bằng đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo và điều chỉnh hệ thống miễn dịch thích nghi.
Stress có thể ảnh hưởng đến miễn dịch thích nghi: Stress mãn tính có thể ức chế hệ thống miễn dịch, làm giảm khả năng chống lại nhiễm trùng và các bệnh khác.
Miễn dịch thích nghi không chỉ chống lại mầm bệnh: Hệ thống miễn dịch thích nghi cũng có thể nhận diện và tiêu diệt các tế bào ung thư. Đây là cơ sở cho sự phát triển của các liệu pháp miễn dịch ung thư.
Miễn dịch thích nghi có thể bị “lừa” bởi một số mầm bệnh: Một số virus và vi khuẩn có khả năng thay đổi kháng nguyên bề mặt của chúng, giúp chúng trốn tránh sự nhận diện của hệ thống miễn dịch. Đây là một trong những lý do tại sao việc phát triển vắc-xin cho một số bệnh, như cúm, lại gặp nhiều khó khăn.
Phản ứng dị ứng là một dạng phản ứng miễn dịch thích nghi quá mức: Trong trường hợp dị ứng, hệ thống miễn dịch phản ứng quá mạnh với các chất vô hại, như phấn hoa hoặc thức ăn, gây ra các triệu chứng khó chịu.
Miễn dịch thích nghi có thể được “chuyển giao” từ người này sang người khác: Việc truyền huyết tương hoặc tế bào miễn dịch từ một người đã miễn dịch sang một người chưa miễn dịch có thể cung cấp khả năng bảo vệ tạm thời. Phương pháp này được sử dụng trong một số trường hợp, chẳng hạn như điều trị bệnh dại hoặc uốn ván.
Hệ thống miễn dịch của bạn liên tục học hỏi và thích nghi: Ngay cả sau khi trưởng thành, hệ thống miễn dịch thích nghi của bạn vẫn tiếp tục phát triển và cải thiện khả năng phản ứng với các mối đe dọa mới.