Để bảo vệ cơ thể, hệ miễn dịch của chúng ta cần phân biệt được đâu là bạn (các mô và tế bào của cơ thể) và đâu là thù (các tác nhân gây bệnh xâm nhập). Thách thức này còn rõ ràng hơn ở đường ruột, nơi không chỉ chứa tế bào của cơ thể mà còn có hàng nghìn tỷ vi khuẩn đồng minh của con người đang sống cộng sinh. Một nghiên cứu gần đây đã hé lộ cơ chế giúp duy trì sự cân bằng tinh tế giữa thúc đẩy và ức chế quá trình đáp ứng miễn dịch này.
Trưởng nhóm nghiên cứu, giáo sư Thomas Brocker, giám đốc Viện Miễn dịch tại Ludwig Maximilian (LMU), Munich, Đức cùng các cộng sự đã miêu tả cách các tế bào giám sát miễn dịch được huấn luyện để phân biệt đồng minh và kẻ thù trong cơ thể.
Đường ruột là ngôi nhà chung của một cộng đồng phức tạp với hơn 100 nghìn tỷ tế bào vi sinh vật. Hệ vi sinh vật này, hay còn gọi là microbiota, đóng vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe con người.
Vật liệu di truyền của hệ vi sinh vật đường ruột được gọi là microbiome. Microbiome ảnh hưởng tới các chức năng miễn dịch, chuyển hóa và dinh dưỡng của cơ thể người.
Những năm gần đây, các nhà khoa học ngày càng chú ý hơn về mối liên hệ giữa những thay đổi trong hệ vi sinh vật đường ruột với bệnh béo phì, viêm ruột, và các hội chứng đường tiêu hóa khác.
Một số nghiên cứu còn gợi ý rằng sự ảnh hưởng của béo phì lên hệ gen vi sinh vật đường ruột microbiome có thể giải thích cho mối liên hệ giữa căn bệnh này với tiểu đường tuýp 2.
Sự độc đáo của hệ vi sinh vật đường ruột microbiota ở mỗi người được ví như “dấu vân tay ADN”. Điều này nâng lên mối quan tâm về tính bí mật thông tin của những tình nguyện viên tham gia các dự án nghiên cứu về microbiome người.
Nghiên cứu về cơ chế phân biệt bạn thù của hệ miễn dịch này được đăng tải trên tạp chí Nature Communications. Đây là thành quả hợp tác của các nhà khoa học từ Đức và Ý.
Tế bào tua kích thích và ngăn chặn đáp ứng miễn dịch
Nghiên cứu tập trung vào tế bào tua và vai trò của nó trong cơ thể. Vai trò này thoạt tiên còn có vẻ mâu thuẫn, bởi các tế bào này có khả năng thúc đẩy cũng như ức chế đáp ứng miễn dịch của cơ thể.
Các tế bào tua này ức chế hệ miễn dịch bằng cách kích hoạt sinh tế bào T điều hòa, một loại tế bào giúp kiểm soát sự phát triển của dung nạp miễn dịch.
Với vai trò ức chế miễn dịch trong ruột, các tế bào tua giúp huấn luyện hệ miễn dịch nhận diện hệ vi sinh vật đường ruột microbiota như đồng minh thay vì là kẻ thù. Chúng làm việc đó bằng cách nội hóa protein từ microbiota và chuyển tới các hạch bạch huyết liên kết với ruột.
Khi tế bào tua di chuyển tới hạch bạch huyết, chúng sẽ phá các protein vi khuẩn đã nội hóa thành những mảnh nhỏ và gắn lên mặt ngoài tế bào như những “huy hiệu nhận diện”.
Những “huy hiệu nhận diện” này được trình diện với các protein liên kết đặc biệt mà tế bào T điều hòa có thể nhận ra. Nhờ quá trình này, tế bào T điều hòa sẽ không kích thích đáp ứng miễn dịch tiêu diệt những protein có “huy hiệu nhận diện”.
Giáo sư Brocker nói: “Chúng tôi tin những tế bào T điều hòa này dành riêng cho các protein sản sinh bởi hệ vi khuẩn đường ruột.”
Nhóm nghiên cứu giải thích rằng quá trình di chuyển tới tế bào bạch huyết của tế bào tua – đặc biệt là những tế bào tua có bề mặt chứa protein CD103+ – đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho hệ miễn dịch luôn nhận diện được cấu trúc của hệ vi sinh vật đường ruột microbiota.
Ảnh minh họa: Các tế bào tua giúp điều hòa đáp ứng miễn dịch cơ thể
Các tế bào tua có một “nút cảnh báo”
Mặc dù vậy, điều nhóm nghiên cứu muốn tìm hiểu là cách cơ chế dung nạp miễn dịch này bị tắt khi có trường hợp khẩn cấp. Họ đã phát hiện một protein khác mà các tế bào tua gắn bên ngoài bề mặt – protein CD40 – có vai trò như một “nút cảnh báo”.
Khi bị kích hoạt, CD40 gắn với một phân tử đối tác trên bề mặt của tế bào T hiệu ứng (một loại tế bào T khác), khiến cho tế bào tua chuyển từ ức chế thành thúc đẩy đáp ứng miễn dịch.
Khi thử nghiệm trên chuột, các nhà khoa học thấy rằng những con chuột có CD40 bị kích hoạt vĩnh viễn đã hình thành bệnh viêm ruột nghiêm trọng, nhưng không có những triệu chứng khác.
Họ thấy rằng các tế bào tua có CD40 kích hoạt vĩnh viễn vẫn tiếp tục di chuyển từ ruột tới hạch bạch huyết. Nhưng khi tới nơi chúng sẽ tự chết theo chương trình apoptosis và do vậy tế bào T điều hòa mất cơ hội nhận diện các “huy hiệu” mang đặc tính của hệ vi sinh vật đường ruột.
Điều này dẫn tới một quá trình đáp ứng miễn dịch trong đó các tế bào lympho T sẽ di chuyển tới ruột và gây viêm tại đây. Nhóm nghiên cứu cũng thấy rằng khi cho chuột dùng kháng sinh để tiêu diệt vi sinh vật đường ruột thì tình trạng viêm cũng giảm đi, và con chuột sống sót.
“Những phát hiện này cho thấy mối liên hệ giữa các tế bào tua có CD103+ trên bề mặt và tế bào T điều hòa là vô cùng quan trọng đối với quá trình cân bằng miễn dịch hoặc cân bằng nội môi đường ruột.”
Như vậy, nghiên cứu đã tìm ra các quy trình ức chế và kích hoạt đáp ứng miễn dịch có ảnh hưởng tới hệ vi sinh vật đường ruột bên trong cơ thể. Từ kết quả thu được, nhóm tác giả sẽ tiếp tục tìm hiểu thêm các loại tế bào T chuyên biệt cho từng loài vi khuẩn trong đường ruột.
