2.3.1.1 Quá trình thực bào vi khuẩn lao của đại thực bào
Trƣớc tiên, các đại thực bào sẽ gắn lên bề mặt của các tế bào vi khuẩn lao để hình thành những túi thực bào phagosom-lysosom (đây là quá trình ức chế hoặc giết các vi khuẩn lao); kèm theo đó, có sự chiêu mộ (thu hút) các tế bào có thẩm quyền miễn dịch gây nên phản ứng viêm tại chỗ, đồng thời cũng xảy ra quá trình trình diện kháng nguyên của vi khuẩn lao cho tế bào lympho T nhận biết
(đáp ứng miễn dịch đặc hiệu) (Puig-Kroger et al, 2004), Condos et al, 1998).
a) Cơ chế gắn kết
Các đại thực bào hay tế bào đơn nhân gắn kết đƣợc với vi khuẩn lao là do trên bề mặt các tế bào này có các thụ thể của bổ thể (CR), thụ thể đƣờng mannose (MR) và các phân tử thụ thể khác, vị trí gắn kết là phân tử glycoprotein nhƣ
lipoarabinomannan (LAM) có trên vách tế bào của vi khuẩn lao (Bermudez et al,
1997), (Chan et al, 1991), (Hunter and Brennan, 1990) (xem Hình 2.13).
Ngoài ra, phân tử PGE2 (prostaglandin E2) và IL-4 (một cytokine do tế bào Th2 của vật chủ tiết ra) có tác dụng điều hòa, làm tăng khả năng bộc lộ thụ thể CR và MR, làm tăng khả năng hoạt động chức năng của đại thực bào. Thụ thể CD14 và các thụ thể scavenger cũng có vai trò là các thụ thể protein bề mặt có tác dụng gắn kết với vi khuẩn (Bernado et al, 1998), (Ernst, 1998), (Peterson et al, 1995).
Hình 2.13 Vi trí gắn kết của vi khuẩn lao và các tế bào thực bào Nguồn: www.vigilanciasanitaria.es/en/articles/visavet-outreach-journal.php
19
b) Tác dụng của túi thực bào (phagolysosom)
Nhờ những men thủy phân có tính acid trong lysosome, vi sinh vật bị thực bào đều bị tiêu hủy bên trong túi thực bào. Hiện tƣợng này đƣợc kiểm soát chặt chẽ, góp phần vào cơ chế chống vi sinh vật rất có hiệu quả của các tế bào thực
bào. Hart et al, (1972) đặt ra giả thuyết là việc ngăn ngừa sự hình thành nên túi
thực bào (phagolysosome) là một cơ chế khiến cho vi khuẩn lao tồn tại và có khả năng sống sót bên trong đại thực bào. Giả thuyết khác cho rằng chất sulphatid của vi khuẩn lao (một chất có nguồn gốc từ trehalose 2-sulphat bị đa acyl hóa) là chất
có khả năng ức chế túi thực bào phagolysosome. Trong các nghiên cứu in vitro
cho thấy, vi khuẩn lao có khả năng tạo ra môi trƣờng có rất nhiều muối ammonia, điều này có thể là nguyên nhân gây ức chế hiện tƣợng thực bào. Đại thực bào sẽ xử lý vi khuẩn lao sau khi nuốt, bằng cách tạo ra các chất trung gian oxy hoạt hóa (ROI), chất trung gian nitơ hoạt hóa (RNI) và một số cơ chế khác qua các cytokine (xem Hình 2.14). .
- Chất trung gian oxy hoạt hóa (ROI) nhƣ H2O2 (hydrogen peroxide) là một trong số các chất ROI đƣợc tạo ra bởi đại thực bào, thông qua việc tăng quá trình oxy hóa, là phân tử hiệu ứng đƣợc xác định có tác dụng diệt vi khuẩn của các đại thực bào đơn nhân. Tuy nhiên, khả năng các chất ROI giết chết vi khuẩn lao chỉ đƣợc thấy ở chuột và vẫn còn cần đƣợc nghiên cứu để khẳng định ở ngƣời. Các nghiên cứu của Raja (2004) cho thấy, nhiễm vi khuẩn lao dẫn đến
hiện tƣợng tích tụ các đại thực bào ở phổi với khả năng sản sinh H2O2, nhƣng sự
tăng sản xuất các hydrogen peroxide từ các đại thực bào phế nang thì không đặc
hiệu cho vi khuẩn lao. Hơn nữa, các đại thực bào phế nang sản xuất H2O2 ít hơn
so với các đại thực bào đơn nhân của máu.
- Chất trung gian nitơ hoạt hóa (RNI): các tế bào thực bào tăng hoạt hóa
nhờ chất IFN-γ và TNF-α, sẽ tạo ra nitrit oxid (NO) và RNI có liên quan đến con đƣờng tổng hợp NO (iNOS2) do sử dụng L-arginin làm cơ chất. Ý nghĩa của các chất oxid nitơ gây độc này trong khả năng bảo vệ vật chủ chống lại vi khuẩn lao đã đƣợc ghi nhận rất rõ cả trong in vitro và in vivo, cụ thể, trên thực nghiệm ở hệ thống miễn dịch của chuột: ở những con chuột GKO (đã knock-out gen) iNOS2, vi khuẩn lao sinh sôi nhanh hơn rất nhiều so với loài chuột hoang dại, điều đó cho thấy vai trò quan trọng của NO trong cơ chế bảo vệ vật chủ đối với vi khuẩn lao. Cũng trong nghiên cứu của Raja (2004), các đại thực bào ở màng bụng của
chuột đƣợc gây nhiễm in vitro với vi khuẩn lao, theo dõi các quá trình xảy ra bên
trong các đại thực bào, sự thay đổi về nồng độ của NO, H2O2 và các enzyme của
lysosom nhƣ acid phosphatase, capthesin-D và β-glucoronidase cũng đƣợc nghiên cứu, sự gia tăng nồng độ của nitric đƣợc thấy cùng với sự gia tăng nồng độ của
20
acid phosphatase và β-glucoronidase. Tuy nhiên, ngƣời ta thấy rằng các chất diệt vi khuẩn này không loại trừ đƣợc khả năng sống sót bên trong tế bào của vi khuẩn lao.
Vai trò của RNI trong nhiễm trùng ở ngƣời vẫn còn bàn cãi và khác so với loài chuột, vitamin D3 (1,25-dihydroxy vitamin D3 [1,25-(OH)2D3]) đƣợc ghi nhận là một chất làm tăng bộc lộ NOS2, tạo hoạt động ức chế vi khuẩn lao ở dòng tế bào giống đại thực bào HL-60 của ngƣời. Chính vì thế, kết quả này xác định NO và RNI có liên quan với khả năng chống lao và đƣợc xem là các yếu tố chống vi khuẩn lao do đại thực bào của ngƣời sản xuất. Sự bộc lộ nồng độ cao của NOS2 đƣợc phát hiện bằng kỹ thuật hóa mô miễn dịch ở đại thực bào đƣợc lấy từ
dịch rửa phế quản phổi (BAL) ở những ngƣời bệnh lao phổi hoạt động (Chan et
al, 1992), (MacMicking et al, 1997), (Nicholson et al, 1996), (Nozaki et al, 1997).
Ngoài ra, còn có các cơ chế ức chế hoặc giết chết vi khuẩn lao do các hiệu
ứng chống vi khuẩn qua IFN-γ và TNF-α đã đƣợc báo cáo (Ray et al, 2009)
(Hình 2.14).
Hình 2.14 Vai trò của IFN-γ và TNF-α
21
c) Sự chết lập trình của đại thực bào
Một cơ chế rất có hiệu quả khác, liên quan đến khả năng bảo vệ của đại thực bào trong việc chống lại vi khuẩn lao là quá trình tự chết lập trình (apotosis) của đại thực bào sau khi nuốt vi khuẩn lao (xem Hình 2.15).
Tác giả Molloy et al (1994) nghiên cứu cho thấy rằng sự chết lập trình của
đại thực bào đã tạo nên khả năng sống sót của vi khuẩn lao. Tuy nhiên, các ảnh hƣởng của sự chết lập trình (thông qua Fas L- hay do TNF-α gây ra) tạo khả năng tồn tại của vi khuẩn lao ở ngƣời và ở các đại thực bào chuột là điều vẫn còn đang bàn cãi; một số nghiên cứu ghi nhận, số lƣợng vi khuẩn lao bị giảm sau quá trình chết lập trình của đại thực bào; trong khi ở những nghiên cứu khác, lại cho rằng cơ chế này có rất ít hiệu quả chống vi khuẩn lao (Raja, 2004).
Hình 2.15 Sự chết lập trình và hoại tử của các đại thực bào nhiễm vi khuẩn lao Nguồn:http://www.nature.com/ Review/immunol
22
Quá trình thực bào và sự bài tiết IL-2 là các quá trình xử lý khởi đầu để
hình thành một phần của đáp ứng miễn dịch bẩm sinh (Pryjma et al, 1994), ngoài
ra, còn có các thành phần khác của miễn dịch không đặc hiệu, đó là sức đề kháng tự nhiên của cơ thể có liên quan đến, nhƣ protein của đại thực bào, các tế bào Neutrophil, tế bào NK (tế bào giết tự nhiên) (Raja, 2004) (xem Hình 2.16).
Hình 2.16 Cơ chế miễn dịch tự nhiên trong nhiễm lao Nguồn http://www.elsevier.com/
2.3.1.2 Vai trò của bạch cầu đa nhân trung tính trong đáp ứng miễn dịch chống vi khuẩn lao
Sự tích tụ rất nhiều Neutrophil trong u hạt và các chất hóa hƣớng động, đã gợi ý rằng có vai trò của Neutrophil, tại vị trí sinh sôi của vi khuẩn, các Neutrophil là các tế bào đầu tiên đến, tiếp theo là NK, tế bào γ/δ và α/β. Có bằng chứng cho thấy rằng, yếu tố GM-CSF làm tăng quá trình thực bào vi khuẩn của Neutrophil. Các nghiên cứu ở ngƣời khẳng định Neutrophil tạo ra các chất bảo vệ, mà các chất này không tìm thấy ở các đại thực bào.
2.3.1.3 Vai trò của tế bào diệt tự nhiên (NK) trong đáp ứng miễn dịch chống vi khuẩn lao
Tế bào diệt tự nhiên (NK: natural killer) là các tế bào có vai trò quan trọng trong miễn dịch bẩm sinh. Các tế bào này có thể ly giải trực tiếp các tác nhân
23
bệnh, hoặc có thể ly giải các tế bào đơn nhân đã bị nhiễm vi khuẩn lao. Trong
môi trƣờng nuôi cấy in vitro có chứa vi khuẩn lao sống đã gây ra sự lan rộng các
tế bào NK, điều này cho thấy, chúng có thể là các tế bào chịu trách nhiệm quan
trọng đối với nhiễm lao in vivo. Trong quá trình nhiễm trùng lao ban đầu, các tế
bào NK có khả năng hoạt hóa các tế bào thực bào tại vị trí nhiễm trùng. Sự suy giảm trầm trọng hoạt động của tế bào NK có liên quan đến tình trạng đa kháng thuốc của vi khuẩn lao (MDR-TB). Nghiên cứu hoạt động của NK trong dịch rửa phế quản phổi cho thấy, các loại lao phổi khác nhau sẽ có mức độ ức chế khác nhau, sự chết lập trình là một cơ chế khả dĩ của quá trình gây độc tế bào của NK, tế bào NK tạo ra IFN-γ và có thể ly giải tế bào đích bị nhiễm vi khuẩn lao (Flynn
et al, 1993).
Nghiên cứu của Raja (2004) cho thấy hoạt động NK rất thấp trong nhiễm lao, có lẽ là hậu quả chứ không phải là nguyên nhân đối với bệnh này. Vấn đề hỗ trợ làm tăng hoạt động của NK với các cytokine đƣợc xem nhƣ là biện pháp điều trị hỗ trợ mạnh mẽ đối với hóa trị liệu trong điều trị bệnh lao.
2.3.1.4 Vai trò của các thụ thể TLR trong nhận biết vi khuẩn lao
Khám phá gần đây về tầm quan trọng của họ protein thụ thể Toll-like receptor (TLR) trong đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích nghi, sự tƣơng tác giữa vi khuẩn lao và thụ thể TLR thì khá phức tạp và dƣờng nhƣ những thành phần cấu tạo của vi khuẩn lao riêng biệt có thể tƣơng tác với các nhóm khác nhau của họ thụ thể TLR. Về mặt miễn dịch học, vi khuẩn lao có thể hoạt hóa các tế bào theo thụ thể TLR2 hoặc TLR4 qua CD14-độc lập, một phối tử gắn-đặc