Mặc dù cĩ các dấu hiệu lâm sàng về thần kinh rất nghiêm trọng trong bệnh dại, các phát hiện bệnh lý thần kinh thường khá nhẹ trong tự nhiên Tuy nhiên, việc lây nhiễm thực nghiệm với các virus cố định lại gây ra các phản ứng miễn dịch bẩm sinh, các tế bào gây viêm lan rộng vào thần kinh trung ương và quá trình chết tế bào theo chương trình ở động vật thí nghiệm (Sarmento et al , 2005) Sự xâm nhập của các tế bào viêm và cảm ứng quá trình chết tế bào theo chương trình tương quan với việc tăng tính thấm của hàng rào máu não (BBB) và sự suy yếu của virus (Kuang et al , 2009) Do đĩ, giả
thuyết về phản ứng miễn dịch bẩm sinh là một trong những cơ chế quan trọng của sự suy giảm RABV
2 2 6 1 Phản ứng miễn dịch bẩm sinh
Hệ thống miễn dịch bẩm sinh, cịn được gọi là hệ thống miễn dịch khơng đặc hiệu Mặc dù, não bộ được xem là một nơi sinh miễn dịch, các tế bào thần kinh trung ương thường trú, bao gồm microglia, tế bào hình sao và tế bào thần kinh, hiện được biết cĩ khả năng bắt đầu các phản ứng miễn dịch bẩm sinh (Carson, 2002) Trong não bộ, những phản ứng miễn dịch bẩm sinh này rất quan trọng trong việc hình thành khả năng bảo vệ và sinh miễn dịch, hệ thống phịng thủ được liên kết bởi các loại tế bào này là cơ quan đầu tiên tham gia và chống lại virus hoặc các tác nhân lây nhiễm khác Các phản ứng miễn dịch bẩm sinh cũng lựa chọn loại bạch cầu đi vào thần kinh trung ương Sự cảm ứng của biểu hiện gene miễn dịch bẩm sinh đã được báo cáo ở chuột bị nhiễm virus cố định và người ta đã tìm thấy bằng cách sử dụng RT-PCR IL-6, IFN-γ và TNF-α được điều chỉnh trong thần kinh trung ương của chuột ở 4 - 6 ngày sau khi nhiễm CVS-F3 (Phares et al , 2006)
Tuy nhiên, nhiều gene sinh miễn dịch bẩm sinh (TLRs, chemokine và cytokine) chỉ xuất hiện ở hệ thần kinh trung ương của những con chuột bị nhiễm virus cố định (CVS-B2c), khơng xuất hiện ở những con chuột bị nhiễm RABV đường phố (SHBRV, một loại virus cĩ nguồn gốc từ bạc dơi cĩ lơng) Hơn nữa, nồng độ protein của một số chemokine và cytokine cũng được phát hiện là tăng lên trong thần kinh trung ương của những con chuột bị nhiễm virus cố định (B2c), khơng phải ở những con chuột bị nhiễm virus đường phố (DRV, một loại virus cĩ nguồn gốc từ một con chĩ Mexico) Những nghiên cứu này chỉ ra rằng RABV cố định gây ra các phản ứng miễn dịch bẩm sinh trong khi RABV đường phố né tránh phản ứng này (Wang et al , 2005) Cảm ứng các phản ứng miễn dịch bẩm sinh đến sự xâm nhập sâu rộng của các tế bào viêm ở thần kinh trung ương của những con chuột bị nhiễm RABV cố định, trong khi sự xâm nhập của các tế bào viêm rất hiếm trong thần kinh trung ương của những con chuột bị nhiễm RABV đường phố (Kuang et al , 2009)
2 2 6 2 Sự chết tế bào theo chương trình (Apoptosis)
Apoptosis là một quá trình chết tế bào sinh lý để đáp ứng với các kích thích đa dạng Đĩ là một quá trình bình thường trong sự phát triển phơi thai, hệ thống miễn dịch và mơ bình thường Sự chết của tế bào apoptosis đĩng một vai trị quan trọng trong nhiều loại bệnh nhiễm trùng do virus, bao gồm cả những trường hợp được tạo ra bởi một số lượng lớn virus RNA và DNA, quá trình apoptosis xảy ra ở thần kinh trung ương của người và động vật thí nghiệm trong nhiều trường hợp nhiễm trùng (Allsopp and
Fazakerley, 2000) Quá trình apoptosis được tìm thấy ở cả tế bào nuơi cấy và tế bào thần kinh trong các mơ hình chuột thí nghiệm bị nhiễm bệnh dại do cấy vào não các chủng RABV cố định Quá trình này phụ thuộc vào chủng virus, các cơ chế phụ thuộc vào tế
bào cảm ứng quá trình apoptosis Hơn nữa, quá trình apoptotic do RABV gây ra được kích hoạt bởi các caspase Cĩ sự hoạt hĩa caspase 8 và caspase 3, nhưng khơng cĩ caspase 9, và poly ADP-ribose polymerase (PARP) bị phân cắt Yếu tố cảm ứng apoptosis là một phân tử truyền tín hiệu proapoptotic xuất hiện trong nhiễm trùng (Sarmento et al , 2006)
Ở những con chuột nhiễm CVS trong não, các thay đổi hình thái liên quan đến quá trình apoptotic được tìm thấy ở các tế bào thần kinh hình tháp của hồi hải mã và tế bào thần kinh vỏ não Tuy nhiên, khơng phải tất cả các tế bào thần kinh bị nhiễm (ví dụ, tế bào Purkinje) đều thể hiện các đặc điểm hình thái này của quá trình apoptosis Sự gia tăng của protein Bax proapoptotic quan sát thấy ở các tế bào thần kinh trong quá trình apoptosis Các nghiên cứu trên những con chuột thiếu bax cho thấy quá trình apoptosis thần kinh ít cĩ biểu hiện bệnh lâm sàng Điều này cho thấy protein Bax đĩng một vai trị quan trọng trong việc điều chỉnh quá trình apoptosis do RABV gây ra trong các điều kiện thí nghiệm cụ thể (Rasalingam et al , 2005; Sarmento et al , 2006)
2 2 6 3 Quá trình thối hĩa của tế bào thần kinh
Giải phẫu mơ bệnh học cho thấy các thay đổi viêm nhẹ khơng gây thối hĩa tế bào thần kinh đáng kể, nhưng vào các thời điểm triệu chứng thần kinh lâm sàng nặng cĩ thể thấy rõ các bất thường, đặc biệt là sưng ở đuơi gai và sợi trục của tế bào thần kinh hình tháp của lớp vỏ não V, xảy ra nghiêm trọng ở các sợi trục trong thân não và cuống tiểu não dưới Các thay đổi cấu trúc mất vài ngày, cĩ thể là do bất thường về chức năng protein cấu trúc sợi trục Mặt cắt các tế bào thần kinh vỏ não tìm thấy các ty thể bị sưng lên Sự phồng lên của sợi trục là dấu hiệu chính của sự thối hĩa Những thay đổi hình thái này cĩ thể giải thích bệnh lâm sàng nặng và tử vong (Scott et al , 2008)
Những thay đổi về hình thái trong sợi trục cĩ một điểm tương đồng với những thối hĩa thần kinh xảy ra ở bệnh nhân tiểu đường, trong đĩ sự hiện diện của các sợi trục bao gồm sự tích tụ của ti thể và protein tế bào (Obrosova et al , 2005)
2 2 6 4 Hàng rào máu não (BBB)
Hàng rào máu não (BBB) là sự phân tách máu tuần hồn khỏi dịch não ngoại bào trong thần kinh trung ương Nĩ xảy ra dọc theo tất cả các mao mạch và gồm các điểm nối chặt chẽ xung quanh các mao mạch Tế bào nội mơ hạn chế sự khuếch tán của các vật thể cực nhỏ và các phân tử lớn hoặc ưa nước vào dịch não tủy (CSF), đồng thời cho phép sự khuếch tán của các phân tử nhỏ kỵ nước (O2, CO2, hormone) Các tế bào của hàng rào tích cực vận chuyển các sản phẩm trao đổi chất như glucose qua hàng rào với các protein cụ thể Sự mất tính tồn vẹn của BBB trong quá trình nhiễm trùng thần kinh trung ương và tự miễn dịch nĩi chung cĩ liên quan đến sự phát triển của các dấu hiệu thần kinh BBB thiếu hệ thống bạch huyết trong thần kinh trung ương, biểu hiện MHC thấp và mức độ cao của các phân tử ức chế miễn dịch gĩp phần chung vào quá trình cơ lập miễn dịch (Davis, 2015; Dupuis et al , 2015)
Người ta thấy rằng nhiễm RABV CVS-F3 giảm độc lực làm tăng tính thấm của BBB và viêm thần kinh trung ương khi khơng cĩ biểu hiện thần kinh, dẫn đến thanh thải virus khỏi thần kinh trung ương (Phares et al , 2006) Việc mất tính tồn vẹn của BBB cĩ liên quan đến sự biểu hiện của một số chemokine / cytokine và sự tích tụ của các tế bào với CD4 và CD19 trong thần kinh trung ương, đặc biệt là ở tiểu não RABV đường phố (như SHBRV) cĩ thể gây ra phản ứng miễn dịch đặc hiệu với virus mạnh ở ngoại vi, nhưng khơng thể tăng cường tính thấm của BBB Do đĩ, các tác nhân miễn dịch khơng thể được đưa vào thần kinh trung ương dẫn đến cái chết của động vật bị nhiễm bệnh (Roy and Hooper, 2007)
Điều trị chuột bị nhiễm SHBRV bằng hormone steroid dehydroepiandrosterone (DHEA) làm giảm tính thấm BBB, dẫn đến tăng tỷ lệ tử vong Mặt khác, việc chuột nhiễm SHBRV với protein cơ bản myelin (MBP) gây ra tính thấm BBB rộng rãi và viêm thần kinh trung ương dẫn đến việc loại bỏ virus nhiều hơn và cải thiện khả năng sống sĩt Các nghiên cứu tiếp theo đã chứng minh rằng khi nhiễm các virus cố định (CVS- F3, CVS-B2c, HEP) làm tăng tính thấm BBB trong khi RABV đường phố (SHBRV, DRV) thì ngược lại RABV cố định khơng cĩ thể dẫn đến việc loại bỏ virus cố định trong thần kinh trung ương mà cịn cĩ thể loại bỏ RABV đường phố khỏi thần kinh trung ương Người ta đã chứng minh rằng những virus cố định này tăng cường tính thấm BBB, cho phép các tế bào primed B xâm nhập vào thần kinh trung ương và sản xuất tại chỗ kháng thể trung hịa virus để loại bỏ RABV khỏi thần kinh trung ương (Hooper et al ,
2009; Roy and Hooper, 2007)
Nhìn chung, cảm ứng miễn dịch bẩm sinh là một trong những cơ chế quan trọng để làm suy giảm RABV Nhiễm với liều lượng nhỏ RABV cố định cĩ thể gây ra các đáp ứng miễn dịch bẩm sinh, bao gồm sự biểu hiện của các gen miễn dịch bẩm sinh, sự xâm nhập của các tế bào viêm, cảm ứng quá trình apoptosis và tăng cường tính thẩm thấu của BBB Nĩ cũng chỉ ra rằng RABV cố định cĩ thể gây ra các bệnh thần kinh thơng qua gen gây bệnh qua miễn dịch trung gian, đặc biệt khi bị nhiễm với liều lượng lớn (Sarmento et al, 2005) Mặt khác, việc trốn tránh khả năng miễn dịch bẩm sinh của RABV đường phố là một trong những cơ chế gây bệnh cho bệnh dại (Hooper et al ,
2009)