2. Các yếu tố quyết định độc lực
2.6. Lẩn tránh khỏi các cơ chế bảo vệ của vật chủ
Việc chiếm đóng của các vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là tại các vị trí cơ thể vốn ở trạng thái vô trùng, dẫn tới việc cảm ứng các đáp ứng miễn dịch thể dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, các đáp ứng qua trung gian tế bào được tạo ra để loại bỏ các sinh vật tại vị trí xâm nhiễm. Các sản phẩm do những sinh vật này tạo ra tại các vị trí xâm nhiễm đóng vai trò là các chất hóa hướng động, thu hút các tế bào thực bào di chuyển tới. Ngoài ra, các thành phần bổ thể cũng có thể gây thương tổn trực tiếp vi khuẩn và giải phóng ra các peptide hóa hướng động các tế bào thực bào. Các yếu tố kháng khuẩn dịch thể khác như lysozyme và các chelate sắt như transferrin và lactoferrin. Lysozyme tác động chủ yếu lên các tế bào vi khuẩn Gram dương nhưng lại hoạt hóa các thành phần bổ thể để tấn công vi khuẩn Gram âm. Transferrin và lactoferrin hấp thu sắt trong các dịch cơ thể và làm giảm lượng sắt tự do xuống dưới mức cần thiết cho sinh trưởng của vi khuẩn.
Các vi khuẩn gây bệnh đã hình thành các cách thức lẩn tránh hoặc trung hòa các hệ thống bảo vệ hiệu năng cao của cơ thể chủ. Vì các tương tác quan trọng nhất giữa vi khuẩn và các thành phần tác động của hệ miễn dịch đều thông
105
qua bề mặt tế bào nên các cơ chế kháng của vi khuẩn đều liên quan tới các cấu trúc phân tử trên bề mặt tế bào vi khuẩn.
Capsule
Rất nhiều vi khuẩn gây bệnh muốn tránh khỏi các tế bào thực bào; việc tổng hợp ra một lớp vỏ capsule bao bọc bên ngoài là cơ chế phổ biến nhất giúp vi khuẩn đạt được mục đích đó. Hầu như toàn bộ các mầm bệnh gây bệnh viêm màng não và viêm phổi như H. influenza, N. meningitidis, E. coli và S. pneumonia
đều có vỏ capsule và dạng biến thể không phải capsule. Hầu hết các capsule là các phân tử polysaccharide được tạo thành từ các phân tử đường đơn, thay đổi tùy thuộc vào loài vi khuẩn. Vỏ capsule polysaccharide làm giảm hiệu quả tác động của hệ thống bảo vệ cơ thể chủ thông qua một số cơ chế sau:
Trong điều kiện chưa hình thành kháng thể đặc hiệu chống lại vi khuẩn, tính chất ưa nước của vỏ capsule có thể cản trở việc nuốt của các tế bào thực bào, quá trình thường xảy ra đối với các bề mặt kỵ nước.
Capsule ngăn cản quá trình opsonin hóa vi khuẩn của bổ thể hoặc của các kháng thể đặc hiệu. Capsule có thể cản trở quá trình kết hợp các thành phần bổ thể hoặc có thể làm cho các thành phần bổ thể kết hợp với nhau tại vị trí cách xa màng tế bào vi khuẩn khiến chúng không thể làm tổn thương lên tế bào.
Capsule có tính sinh miễn dịch yếu và làm giảm tương tác với bổ thể và kháng thể.
Protein M của Strepcococcus
Protein M có trên bề mặt tế bào S. pyogenes không phải là một capsule nhưng hoạt động chức năng theo cách tương tự để ngăn cản quá trình kết hợp các thành phần bổ thể trên bề mặt tế bào vi khuẩn. Protein M liên kết với cả fibrinogen và fibrin (sợi tơ máu) và ngưng kết chúng trên bề mặt tế bào khiến cho các thành phần của bổ thể không thể gắn vào bề mặt vi khuẩn.
Kháng lại các tế bào thực bào
Một số vi khuẩn gây bệnh không chỉ tồn tại bên trong đại thực bào và trong các tế bào thực bào khác mà chúng còn có khả năng nhân lên bên trong tế bào chất của những tế bào của hệ miễn dịch này. Các sự kiện thông thường diễn ra sau quá trình thực bào liên quan tới việc kết hợp với các bóng phagosome, trong đó vi khuẩn bị hòa lẫn với các hạt lysosome có trong tế bào chất. Những hạt này chứa các enzyme và các peptide tích điện dương có vai trò trong các cơ chế tiêu diệt vi khuẩn phụ thuộc và không phụ thuộc oxy.
106
Các loài vi khuẩn khác nhau sử dụng các cơ chế khác nhau để tồn tại. M. tuberculosis được cho là kháng lại cơ chế tiêu diệt nội bào bằng cách ức chế quá trình kết hợp phagosome với hạt lysosome. Các vi khuẩn khác lại có thể kháng lại tác động của các hạt lysosome sau khi chúng được hòa vào bóng phagosome. Một số sinh vật lại kích thích các phản ứng hô hấp thông thường nhưng bản thân lại kháng lại các gốc oxy độc được tạo ra. Khả năng tổng hợp catalase của S. aureus
và N. gonorrhoeae được cho là bảo vệ những loài này chống lại những chất độc như trên. Lớp lipopolysaccharide trơn nhẵn của nhiều vi khuẩn gây bệnh cũng được cho là đóng góp vào khả năng kháng của chúng đối với tác động của các peptide tích điện dương kháng khuẩn có mặt trong các bóng phagolysosome.
Thay đổi kháng nguyên bề mặt
Việc thay đổi thành phần kháng nguyên bề mặt trong quá trình xâm nhiễm là một cơ chế giúp vi khuẩn chống lại các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu tạo ra để nhận biết những loại kháng nguyên này. Ví dụ, các loài Neisseria gây bệnh có khả năng thay đổi các kháng nguyên bề mặt bằng cách sử dụng 3 cơ chế có hiệu quả cao. Đó là khả năng tạo đột biến từng amino acid riêng rẽ, thay đổi pha (bật tắt gene) và trao đổi vật chất di truyền giữa các quần thể.
Khả năng thay đổi kháng nguyên bề mặt cho phép một sinh vật tồn tại lâu dài bên trong cơ thể chủ, đồng thời có nghĩa rằng các kháng thể được tạo ra cho một chủng gây bệnh nào đó có thể không chống lại được một chủng khác của loài đó. Điều này cũng gây nhiều khó khăng trong việc tạo ra loại vắc xin đặc hiệu để phòng tránh sự xâm nhiễm của những loài vi khuẩn như vậy.
Tiết ra protease phân hủy IgA
Một số loài vi khuẩn gây bệnh tồn tại trên bề mặt niêm mạc có khả năng tạo ra một loại enzyme protease phân cắt đặc hiệu IgA, loại kháng thể hoạt động chủ yếu tại vị trí này. Những loại protease này đặc hiệu cho các IgA isotype I. Gần như toàn bộ các vi khuẩn gây bệnh viêm màng não đều chứa một loại protease phân cắt IgA và một vỏ capsule polysaccharide cho phép chúng gắn kết với bề mặt niêm mạc và chống lại quá trình thực bào trong giai đoạn xâm nhiễm của vi
khuẩn.
Hấp thu sắt
Nồng độ sắt tự do trong các dịch cơ thể được giữ ở mức thấp hơn mức cần thiết cho sinh trưởng của vi khuẩn bởi vì chúng được các protein chelate như transferrin và lactoferrin liên kết chặt. Để có thể nhân lên trong dịch cơ thể hoặc trên bề mặt niêm mạc, các vi khuẩn gây bệnh phải có các cơ chế giúp giải phóng sắt khỏi các protein liên kết sắt của cơ thể chủ. Vi khuẩn như E. coli, Klebsiella
107
pneumoniae và một số loài Staphylococcus tổng hợp các chelator sắt ngoại bào được gọi là các siderophore cho mục đích trên. Một số vi khuẩn khác như N. meningitidis, Haemophilus parainfluenzae, S. epidermidis và S. aureus có các thụ thể đặc hiệu cho transferrin và lactoferrin trên bề mặt tế bào của chúng nên có khả năng liên kết với những protein này và giải phóng sắt được gắn trên chúng.