* Nguồn: Jaffer U , Wade, R G , and Gourlay, T (2010) [64]
Nghiên cứu các mơ hình đáp ứng sinh học trong một và hai cú tác động hiện nay được xem như cơ sở để đưa ra kế hoạch và đánh giá điều trị Ở mức phân tử, có rất nhiều các yếu tố viêm được cho là có liên quan đến sinh lý bệnh của suy chức năng tạng Các dấu ấn của đáp ứng miễn dịch có thể được phân chia thành các nhóm: các chất phản ứng ở pha cấp, các trung gian hóa học hoạt động và hoạt động của các tế bào [64]
1.3.2. Các cytokine trong đa chấn thương
Cytokine là các protein hòa tan do các tế bào hoạt hóa tiết ra và tác động lên nhiều tế bào khác nhau qua thụ thể tương ứng có trên tế bào đích Bản chất của cytokine là một nhóm các protein được tiết ra bởi các tế bào miễn dịch nguyên thủy và thích ứng, nhưng chúng cũng có thể được sản xuất và giải phóng bởi hầu hết mọi tế bào khác Các cytokine được sản xuất từ một loại bạch cầu và tác động lên các bạch cầu khác gọi là interleukin [64]
Đông máu rải rác nội mạch Tổn thương màng tế bào plassma Tổn thương do thiếu máu cục bộ Bổ thể
Cytokines tiền viêm
H/c đáp ứng viêm hệ thống Suy đa tạng
Phản vệ
Một số đặc tính của cytokine: Cytokine là những glycoprotein khơng đặc hiệu kháng nguyên; Chúng được tổng hợp, bài tiết ngay sau khi được tổng hợp và thường không được dự trữ trong các tế bào sản xuất ra chúng; Hầu hết cytokine có thời gian bán hủy rất ngắn (như vậy sản xuất cytokine và chức năng của cytokine chỉ xảy ra trong thời gian rất ngắn); Chúng có thể tác dụng tại chỗ hoặc tác dụng hệ thống ở xa
Cytokine có vai trị đặc biệt trong khuếch đại đáp ứng miễn dịch, thể hiện ở chỗ: sự giải phóng các cytokine bắt đầu chỉ từ một ít tế bào được hoạt hóa bởi kháng ngun, sau đó chính cytokine này gây hoạt hóa nhiều loại tế bào khác nhau ở cả vị trí gần và vị trí xa Một tế bào có thể sản xuất nhiều loại cytokine, đồng thời cũng là đích tác động của nhiều loại cytokine Một cytokine có thể ảnh hưởng đến tác động của các cytokine khác, gây ra tác dụng cộng thêm hoặc đối vận trên tế bào đích Các cytokine có thể có tác dụng chồng chéo nhau, tạo nên tính đa chức năng của các cytokine, tuy nhiên mỗi cytokine lại có đặc tính riêng biệt [65]
Các tác động sinh lý của cytokine là hậu quả của sự mất cân bằng giữa các cytokine tiền viêm (IL-1,IL-6 ) và cytokine kháng viêm (TGF-β,IL-10 ) được giải phóng khi hệ miễn dịch phải đối phó với các vi sinh lạ hoặc một số kháng nguyên Hoạt tính sinh học của cytokine là đa dạng nhưng thơng thường nhất là kích thích bộc lộ phân tử kết dính tế bào (ICAM), tăng sản xuất và giải phóng các cytokine từ tế bào miễn dịch và tế bào nội mạc, huy động tế bào lympho và mono, tạo ra các phần tử oxy phản ứng nhằm tiêu diệt kháng nguyên lạ
1.3.2.1. Interleukin-6
Interleukin-6 là một cytokin tiền viêm
- Cấu trúc và nguồn gốc: Các cytokine nhóm IL-6 bản chất là glycoprotein gồm 184 acid amin có trọng lượng phân tử 22-29 kDa, gồm 4 chuỗi xoắn kiểu α Cấu trúc này được giữ ổn định nhờ các cầu nối disulphide
nội phân tử Bốn chuỗi xoắn là A, B, C và D Chuỗi xoắn thêm trong vòng lặp cuối cùng là E Phần thiếu của kết nối chéo đầu tiên được biểu thị bằng một đường nét đứt
Hình 1 3: Hình ảnh cấu trúc không gian IL-6
* Nguồn: Somers William, Stahl, Mark, and Seehra, Jasbir S (1997) [66]
IL-6 được sản xuất bởi nhiều loại tế bào chủ yếu bởi tế bào Mono, tế bào Lympho (trong tên của nó), bởi nguyên bào sợi, đại thực bào và tế bào nội mạch để đáp ứng với tổn thương mơ và kích thích viêm Ở người khỏe mạnh kết quả bình thường của IL-6 cho giá trị < 10 pg/ml Các tác nhân như virus, LPS, IL-1 và TNFα kích thích sản xuất IL-6 IL-6 thúc đẩy nhanh sự phát triển của lympho B cùng với tăng cường tổng hợp các globulin miễn dịch và phát triển lympho T Sự sản xuất IL-6 bị ảnh hưởng bởi mức độ chấn thương, các can thiệp phẫu thuật và tổn thương mô [67] Nồng độ IL-6 thay đổi có thể thấy trong nhiều bệnh lý như: Các loại ung thư khác nhau, bệnh do viêm như bệnh Crohn, viêm khớp dạng thấp, loãng xương, xơ vữa mạch máu, thiếu máu cơ tim, AIDS, SIRS và nhiễm khuẩn huyết…
Đáp ứng của IL-6 thường được phân thành 2 loại tiền viêm là giai đoạn sớm của quá trình đáp ứng viêm và chống viêm là giai đoạn viêm đã phát triển và giai đoạn muộn của q trình viêm Sự giải phóng của IL-6 vào trong máu ngoại vi dường như là một chất chỉ điểm sớm của tổn thương nặng sau chấn thương IL-6 thể hiện nhiều tác động sinh học, bao gồm hoạt hóa tế bào lympho B và T, tạo ra sự tổng hợp protein pha cấp tính ở gan, điều tiết q
trình tạo máu và nó thuộc về cả 2 nhóm cytokine tiền viêm và cytokin kháng viêm Thêm vào đó, nó hoạt động như một tác nhân gây sốt, hoạt hóa hệ thống đơng máu và trên in vitro IL-6 ức chế quá trình tổng hợp TNF-α và IL- 1β Gen của IL-6 nằm trên nhiễm sắc thể số 17 và một vài đa gen đã được báo cáo [68]
- Hoạt tính của IL-6
+ Hoạt tính tiền viêm: IL-6 là dấu ấn rất nhạy cảm với mức độ tổn thương mơ và đóng vai trị kích thích gan tiết các protein pha cấp IL-6 có nhiều tác dụng trên hệ miễn dịch: hoạt hóa tế bào nội mạch dẫn đến thu hút bạch cầu trung tính đến vị trí viêm, hoạt hóa tế bào B chịu trách nhiệm cho đáp ứng miễn dịch dịch thể … IL-6 hoạt hóa đơng máu và kích thích sản xuất tiểu cầu IL-6 gây hạ nhiệt và sốt qua tác động ở vùng dưới đồi thị Vì vậy, có người ví IL-6 là một “diễn viên” chính của pha cấp và pha thích ứng sớm của phản ứng viêm mặc dù IL-6 cũng có những đặc tính chống viêm
+ Hoạt tính chống viêm: IL-6 cũng có thuộc tính chống viêm, cả hai hoạt tính này đều do sự tăng giải phóng prostaglandin E2 và bởi sự kiểm sốt giải phóng IL-1 beta và đối vận với thụ thể TNF-α IL-6 ức chế một số protease đáp ứng pha cấp, giảm tổng hợp TNF và IL-1, giải phóng Glucocorticoid gây ức chế miễn dịch và thúc đẩy giải phóng ra các Interleukin khác và các thụ thể TNF hịa tan Chúng cùng nhau sản xuất các cytokine kháng viêm đặc hiệu như IL-10 và IL-4, gây ra đáp ứng miễn dịch tiền viêm ban đầu và được theo sau bởi hội chứng đáp ứng kháng viêm bù đắp Trạng thái tăng phản ứng viêm xuất hiện chịu trách nhiệm cho sự suy giảm miễn dịch sau chấn thương, có thể gọi là viêm vô khuẩn do sự vắng mặt của nhiễm trùng vào thời điểm chấn thương
+ Một số hoạt tính khác: IL-6 gắn với vùng dưới đồi thị và gây sốt IL-6 là chất kích thích “mạnh” trục dưới đồi - tuyến yên - thượng thận, làm giải phóng cortisol Cortisol ức chế sản xuất IL-6 IL-6 gây tăng đường máu Trái lại, tăng đường máu lại làm tăng nồng độ IL-6 do kích thích tế bào Mono sản
xuất IL-6 Ngồi ra, IL-6 cịn ức chế truyền tín hiệu insulin ở tế bào gan và có thể có vai trị kháng insulin ở nhiều bệnh lý bao gồm nhiễm trùng
- Chức năng và vai trò của IL-6
+ Trên hệ miễn dịch: IL-6 là yếu tố cơ bản kích thích tế bào B trưởng thành tăng cường sản xuất kháng thể Thụ thể IL-6 chỉ được bộc lộ trên tế bào B hoạt hóa nhưng khơng có trên tế bào B chưa được hoạt hóa và chỉ tác động vào giai đoạn trưởng thành cuối cùng của tế bào B đã hoạt hóa Ngược lại, thụ thể IL-6 được bộc lộ ở tế bào T chưa hoạt hóa, nó khơng những kích thích tế bào T phát triển và sản xuất IL-2 mà cịn gây biệt hóa tế bào T ở lách thành tế bào T độc tế bào IL-6 là yếu tố phát triển mạnh trong các trường hợp u tủy và u tương bào [68]
+ Trên hệ tạo máu: IL-6 và IL-3 tác động hợp đồng trong việc hình thành các quần thể Blast đa dịng IL-6 hoạt hóa các tế bào nguồn tạo máu ở giai đoạn G0 chuyển sang giai đoạn G1
+ Trên các phản ứng pha cấp: Sự sinh tổng hợp các protein pha cấp từ tế bào gan được điều hòa bởi một số yếu tố như IL-1, INF-α và yếu tố kích thích tế bào gan (Hepatocyte Stimulating Factor - HSF) Các nghiên cứu với IL-6 tái tổ hợp và kháng thể kháng IL-6 cho thấy rằng IL-6 có thể có chức năng và hoạt tính như HSF trong mơi trường có bạch cầu đơn nhân được kích thích bởi IL-6 IL-6 kích thích gan sản xuất nhiều protein pha cấp như: Fibrinogen, α-Antichymotrypsin, α-Antitrypsin, α-Glycoprotein, Amyloid A, CRP, trong đó quan trọng nhất là CRP
+ Trên hệ thần kinh nội tiết: Tế bào của u nguyên bào thần kinh đệm hoặc u tế bào hình sao bị kích thích bởi IL-1 làm bộc lộ RNA thơng tin của IL-6 IL-6 gây biệt hóa tế bào PC12 thành tế bào thần kinh và duy trì chức năng sống của tế bào u thần kinh IL-6 cũng có một số tác dụng trên trục dưới đồi-tuyến yên-tuyến thượng thận, như: Kích thích tăng tiết ACTH, và tác dụng hợp đồng với Glucocorticoid trong việc tạo ra các protein pha cấp Ngược lại, Glucocorticoid là một chất ức chế mạnh sự sản xuất IL-6 ở nhiều
tế bào, cho nên sự tương tác giữa IL-6 với hệ thần kinh nội tiết có thể điều hịa tăng hoặc giảm các phản ứng pha cấp và các đáp ứng miễn dịch
- Biến đổi nồng độ Interleukin 6:
Thơng thường thì IL-6 tăng cao sau chấn thương, phẫu thuật … và có thể phát hiện sớm ngay sau chấn thương khoảng 70 phút Trong 24 giờ đầu, IL-6 có thể đạt mức cao nhất sau đó trở về dần đến mức bình thường [69] IL-6 hiện diện và tồn tại kéo dài trong máu có thể đến 10 ngày sau tổn thương nên thường được sử dụng như thông số đầu tiên đánh giá mức độ phản ứng viêm Nồng độ IL-6 tăng cao phản ánh nguy cơ tử vong do suy tạng sau chấn thương, xuất huyết, nhiễm trùng Tuy nhiên có tác giả cho rằng chính sự tạo ra đáp ứng viêm và các cytokine tiền viêm có thể giúp kiểm sốt các mơ tổn thương, tình trạng nhiễm trùng và phục hồi các chức năng của cơ thể về lại mức bình thường, mặc dù sự phản ứng quá mức của các cytokine tiền viêm này có thể dẫn tới sự mất cân bằng nội mơi và sự hỗn loạn trong chuyển hóa
IL-6 được giải phóng như một đáp ứng với sự tổn thương mơ hoặc sự kích thích q trình viêm, nó có tác động tồn thân và tại chỗ để tạo ra các đáp ứng sinh lý khi cần Nồng độ IL-6 tăng sau chấn thương và các bệnh mạn tính IL-6 có vai trị là chất trung gian tiền viêm và cũng có vai trị như chất điều hịa kháng viêm khi nó kích thích các cytokine có khả năng kháng viêm như IL-10 Sự tăng cao nồng độ các cytokine viêm trong giai đoạn đầu sau đa chấn thương phản ánh sự tăng cường trạng thái viêm và có thể dẫn tới MODS, liên quan đến độ nặng tổn thương và tỷ lệ tử vong, nó có vẻ là hậu quả của ức chế miễn dịch hậu chấn thương [64]
Tác dụng các cytokine nhóm IL-6 đáp ứng với các tổn thương và kích thích viêm Tác động chính của nó là kích thích gan tổng hợp các protein pha cấp tính như CRP, fibrinogen, α1-anti-trypsin và các yếu tố bổ thể Các hoạt tính trên dẫn đến SIRS sau chấn thương [64] Hơn thế nữa, IL-6 là nguyên nhân thúc đẩy sự biệt hóa của tế bào T gây độc và tăng cường hoạt động của tế bào giết tự nhiên
Việc phóng thích IL-6 được tăng cường sau khi bị kích thích bởi các tác nhân vi sinh vật (nhiễm khuẩn) và cytokine (TNF-α, IL-1β) [70],[71] IL-6 được giải phóng sau khi tổn thương mơ và nhiễm trùng Vì sự phóng thích tương đối muộn và thời gian bán hủy dài của IL-6 nên trong lâm sàng đã sử dụng IL-6 là một tham số giúp cho việc theo dõi phản ứng miễn dịch của từng bệnh nhân Mặt khác IL-6 bền vững hơn do đó dễ định lượng hơn IL-1 và TNFα Nửa vòng đời của IL-1 trong tuần hồn là 6 phút và TNF-α có thời gian tồn tại trong huyết thanh ngắn, thời gian bán hủy 14-18 phút Sự xuất hiện nồng độ IL-6 cao trong máu sau chấn thương báo trước sự phát triển của MODS, MOF và tử vong Trong tương lai, các bác sĩ có thể sử dụng IL-6 như là một tham số dự báo của hội chứng rối loạn chức năng đa tạng (MODS), suy đa tạng (MOF) và tử vong ở những bệnh nhân đa chấn thương [68]
1.3.2.2. Interleukin-10
- Cấu trúc và nguồn gốc: IL-10: IL-10 là một protein có trọng lượng 18 kDa, được cấu tạo bởi 160 acid amin tạo thành chuỗi dimer gồm 6 chuỗi α peptid, 4 chuỗi riêng biệt (A,B,C,D) và 2 chuỗi liên kết xoắn ốc (E và F) [64] Giữa các chuỗi lại được nối với nhau bằng cầu nối disulphide
Hình 1 4: Hình ảnh cấu trúc khơng gian IL-10
- Điều hòa sản xuất: IL-10 được tiết ra bởi tế bào T và tế bào bạch cầu Mono, tế bào Th, các tế bào tua gai, đại thực bào, tế bào mast và bạch cầu ái toan Nó là yếu tố kháng viêm mạnh mẽ và cũng là yếu tố chống lại các phản ứng miễn dịch nói chung Ở người khỏe mạnh kết quả bình thường của IL-10 cho giá trị < 9 pg/ml [72]
- Chức năng và vai trị: IL-10 có tác dụng đa dạng trong điều biến miễn dịch với đặc tính chống viêm mạnh IL-10 ức chế sự hoạt hóa đại thực bào và sự tổng hợp các cytokine tiền viêm như IL-1, IL-6 và IL-8 ở tế bào Mono/đại thực bào IL-10 làm giảm sản xuất cytokine từ tế bào Th1, gồm các cytokine IL-2, IL-3, IFN-γ và TNF-β Các tế bào trên kích thích phản ứng miễn dịch loại IV, loại phản ứng quá mẫn muộn, thông qua tế bào T gây độc khi các cytokine của tế bào Th2 gây ra đáp ứng miễn dịch dịch thể Hơn nữa, IL-10 ức chế cả chức năng trình diện kháng nguyên của đại thực bào và sự phát triển của tế bào Vì vậy, IL-10 có thể có tác dụng bảo vệ trong những tình trạng viêm nặng
Tuy nhiên, IL-10 gây giảm biểu hiện MHC lớp II (HLA-DR) ở tế bào Mono sau chấn thương Sự sản xuất quá mức IL-10 làm cho bệnh nhân dễ bị nhiễm trùng và có nguy cơ phát triển các biến chứng nhiễm khuẩn huyết (NKH) nặng IL-10 có liên quan đến tình trạng ức chế miễn dịch đi kèm với xuất huyết IL-10 phản ánh mức độ nặng tổn thương và tăng cao đáng kể ở những bệnh nhân bị NKH, MODS hoặc hội chứng suy hô hấp cấp và IL-10 cũng tăng cao ở những bệnh nhân tử vong
IL-10 là yếu tố dự đoán đáng chú ý đối với nhiễm trùng hậu phẫu và tử vong do NKH, đóng vai trị quan trọng trong cơ chế bệnh sinh bất hoạt tế bào bạch cầu Mono sau tổn thương nặng và NKH IL-10 có vai trị trong kiểm sốt mức độ và thời hạn phản ứng viêm IL-10 làm giảm đáp ứng viêm tại chỗ và toàn thân do ngăn cản sự di chuyển tế bào, đặc biệt ngăn cản dòng bạch cầu đi vào vị trí tổn thương Sự hiện diện của IL-10 và TNF-β thúc đẩy sự