DMCA.com Protection Status

Tương tác tế bào miễn dịch- tế bào gốc (Phần 1)  quan tâm

Được đăng bởi: Ẩn danh

Cập nhật lúc 20:08 ngày 29/12/2017

Hiểu biết về sự tương tác giữa hệ miễn dịch và tế bào gốc có thể mở ra một con đường thành công cho các liệu pháp y học tái tạo dựa trên tế bào gốc.

Có lẽ trong cảm nhận của mỗi người, chúng ta là những sinh vật tĩnh, nhưng thật ra các tế bào trong cơ thể chúng ta đang hoạt động không ngừng. Lớp ngoài cùng của da cũng như ống ruột được thay mới đều đặn sau vài tuần, các tế bào hồng cầu lưu thông trong cơ thể khoảng 100 ngày trước khi chúng được thay mới; trong khi đó các tế bào gan và tế bào mỡ có chu kì sống dài hơn – tế bào gan tồn tại được hơn 1 năm và 10 năm là tuổi thọ trung bình của các tế bào mỡ - nhưng các tế bào này vẫn được thay thế đều đặn trong suốt đời sống của chúng ta. Chậm hơn nữa, một nửa các tế bào tim có thể được thay mới trong suốt cuộc đời. Và, dĩ nhiên, khi các mô khỏe mạnh bị mất đi do chấn thương, các tế bào mới được sinh ra để sửa chữa các tổn thương. Các quá trình sinh học nào sẽ chịu trách nhiệm về số lượng các tế bào cũng như sự cân bằng nội mô của các cơ quan trong cơ thể? Cái gì sẽ kiểm soát những sửa chữa một cách vừa đủ sau mỗi tổn thương? Và những gì cho phép một loài như kì giông có thể tái tạo lại một chi cụt trong khi loài người lại hình thành sẹo và phải rất khó khăn để chúng ta tái tạo lại những cấu trúc đơn giản hơn nhiều, chẳng hạn như tóc.

Những câu hỏi trên đây cũng như nhiều câu hỏi khác chính là mục tiêu của những nghiên cứu về y học tái tạo. Nhưng những gì chúng ta biết được về lĩnh vực này trong gần một nửa thế kỉ qua đó là: tế bào gốc là tế bào giữ vai trò chủ chốt. Các tế bào gốc có khả năng tự làm mới để duy trì số lượng cũng như khả năng biệt hóa thành các dòng tế bào chuyên biệt tạo nên các mô và cơ quan, đây là chức năng rất quan trọng giúp cơ thể chúng ta đáp ứng lại những chấn thương hoặc stress. Mục tiêu cuối cùng của y học tái tạo là khai thác tiềm năng tái sinh của tế bào gốc trong điều trị bệnh, thậm chí là những bệnh nan y. Mặc dù chúng ta đã có nhiều hiểu biết sâu hơn về khả năng của những tế bào đa tiềm năng này, nhưng để tiến tới áp dụng những tế bào này vào trị liệu thì vẫn còn rất xa. Một trong những lí do đó là do chúng ta vẫn chưa tìm hiểu đầy đủ về điều kiện môi trường xung quanh tế bào gốc.

Trong nhiều năm qua, những nhà nghiên cứu về tế bào gốc đã tập trung tìm hiểu về đặc tính bên trong của tế bào gốc để hiểu rõ hơn về cái gì đã quy định khả năng tự làm mới và biệt hóa thành nhiều loại tế bào của tế bào gốc. Trong khi những nghiên cứu này đã tìm ra được một tập hợp các gen cũng như các protein đảm nhận cho “tính gốc - stemness” của tế bào, thì vai trò của vi môi trường – microenviroment xung quanh tế bào gốc, được gọi là các “ổ tế bào gốc – stem cell niche” gần như chưa được hiểu rõ. Những tế bào lân cận, những protein được tiết ra, chất nền ngoại bào – extracellular matrix, những tín hiệu điều hòa sự trao đổi chất như là khí Oxi hay đường Glucose, và các thông số vật lý khác nhau, chẳng hạn như áp lực stress và độ cứng của mô, tất cả đều ảnh hưởng đến trạng thái của tế bào gốc.

Một trong những nghiên cứu đáng chú ý nhất về vi môi trường của tế bào gốc ở động vật hữu nhũ là về ổ tế bào gốc đường ruột (ISC – intestinal stem cell). Biểu mô ruột non là mô có khả năng tự tái sinh nhanh nhất trong cơ thể nhờ vào sự tăng sinh nhanh cũng như tỉ lệ cao các tế bào được biệt hóa di cư ra khỏi ổ tế bào gốc. Nhưng hệ thống tế bào này sẽ không hoạt động nếu không có sự góp mặt của tế bào Paneth, một trong bốn loại tế bào đã biệt hóa được tạo bởi tế bào gốc đường ruột ICS. Tế bào Paneth cư trú trong ổ tế bào gốc và tiết ra các protein cần thiết, giữ vai trò quan trọng cho sự sống còn của các tế bào gốc đường ruột. Thật vậy, sự bất hoạt gen liên quan đến tế bào Paneth dẫn đến sự chết đi của gần hết số tế bào gốc đường ruột.

Ngoài những tế bào định cư trong ổ tế bào gốc chuyên biệt, tế bào gốc thường xuyên tương tác với các tế bào miễn dịch. Nếu như trước đây hệ miễn dịch được xem là hàng rào chính chống lại những tác nhân xâm nhiễm từ bên ngoài, thì hiện nay, hệ miễn dịch còn giữ vai trò thiết yếu trong cân bằng nội mô và chữa lành vết thương ngay cả khi cơ thể không bị xâm nhiễm. Các tế bào miễn dịch còn có tác động điều khiển đáp ứng của tế bào gốc.

Vai trò khác nhau của các tế bào thuộc hệ miễn dịch trong ổ tế bào gốc phụ thuộc vào các điều kiện khác nhau. Đại thực bào và các tế bào lympho T hoặc đảm bảo sự cân bằng nội môi, thúc đẩy sự tái tạo (ví dụ, sự tái tạo của mô gan sau thủ thuật cắt bỏ một phần gan), hoặc hình thành sẹo trung gian trong sửa chữa mô là phụ thuộc vào loài, giai đoạn phát triển, mô hay cơ quan đang xét, mức độ nghiêm trọng của tổn thương, và sự khả dụng của nguồn tế bào gốc khi đó. Trong quá trình tái tạo của cơ thể, những phân tử do các tế bào miễn dịch tiết ra cũng như sự ảnh hưởng mà các tế bào nhận được thay đổi đáng kể tùy thuộc vào các loài, các mô khác nhau. Trong một số trường hợp, các tế bào miễn dịch thậm chí còn tấn công cả những tế bào bình thường của cơ thể, qua đó thúc đẩy sự tăng sinh và lan rộng của ung thư. Hiểu về vai trò của hệ miễn dịch trong sinh học tế bào gốc có thể giúp cho các bác sĩ, các nhà khoa học trong việc nghiên cứu đáp ứng lại các chấn thương hoặc mất cân bằng nội môi, cũng như phát triển các liệu pháp điều trị nhiều bệnh khác nhau, từ bệnh thiếu máu đến bệnh đa xơ cứng, bệnh teo cơ, bệnh suy tim.

Duy trì cân bằng nội môi:

Một cơ quan khác điều hòa chu kì tế bào dựa trên các tế bào miễn dịch là não. Nếu trước đây, ở động vật có vú, sự hình thành neuron thần kinh chỉ được biết đến trong suốt giai đoạn phôi thai và cuối thai kì, thì giờ đây, với những hiểu biết đầy đủ hơn cho phép chúng ta xác định được rằng ở giai đoạn trưởng thành, sự hình thành neuron vẫn được tiếp diễn ở vùng hồi răng (dentate gyrus) của vùng dưới đồi (hypocampus) và vùng não thất bên (lateral ventricle), đây là hai vị trí tế bào gốc thần kinh cư trú (Theo“Brain Gain”, The Scientist, Tháng 10/2015). Và những nghiên cứu về các cơ chế của tế bào trong việc điều hòa sự hình thành các neuron ở người trưởng thành cho thấy các tế bào miễn dịch giữ vai trò quan trọng trong ghi nhớ thông tin phụ thuộc vào vùng hồi hải mã (hippocampal).

Hình: Tế bào thần kinh mới

Khi những tế bào neuron biệt hóa từ các tế bào gốc thần kinh trong vùng hồi hải mã, các tế bào T cũng như các thần kinh đệm được dẫn dụ tới các vị trí tạo thần kinh. Sau tổn thương, các đại thực bào kích thích sự tạo lại bao myelin của các neuron. (Nguồn: © IKUMI KAYAMA/STUDIO KAYAMA)

Một phần không thể thiếu trong cân bằng nội môi của các mô khác nhau là sự thay thế liên tục của các dòng tế bào đã biệt hóa. Các nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng các tế bào miễn dịch cư trú trong các ổ tế bào gốc là rất cần cho quá trình này. Ví dụ, những đại thực bào chuyên hóa trong tủy xương vẫn tiếp xúc trực tiếp với tế bào gốc tạo máu gọi là nguyên bào hồng cầu (erythroblast). Nếu không có tương tác tế bào- tế bào này, erythroblast không thể trưởng thành hoàn toàn và tạo ra các tế bào hồng cầu mới để thay thế cho tế bào cũ, sự thiếu hụt này có thể dẫn tới thiếu máu bất sản.

Tế bào miễn dịch cũng rất cần cho sự phát triển của tuyến vú ở tuổi dậy thì. Lúc mới sinh, tuyến vú bao gồm khối mỡ với các ống dẫn sơ bộ bắt nguồn từ núm vú. Khi mới bắt đầu tuổi dậy thì, các hormone buồng trứng gây ra sự phân nhánh và kéo dài của các cấu trúc ống dẫn hướng ra phần rìa bên ngoài của khối mỡ, trong khi nhiều tế bào miễn dịch – dưỡng bào, bạch cầu ái toan, đại thực bào – di chuyển đến khu vực xung quanh phần đầu của ống dẫn. Ở chuột, trong suốt quá trình dậy thì, sự gián đoạn về di truyền hoặc dược lý của các dưỡng bào và đại thực bào chỉ ra rằng những tế bào miễn dịch này đóng vai trò quan trọng trong sự phân chia nhanh chóng cũng như phân nhánh của hệ thống ống dẫn. Các dưỡng bào tiết ra các protein giúp phân giải các protein chịu trách nhiệm phân giải serine, qua đó góp phần phá vỡ cũng như tổ chức lại các sợi collagen bao quanh các ống dẫn đang phát triển, ví dụ như: các đại thực bào tiến hành thực bào các mảnh vụn tế bào đã chết theo chương trình và trực tiếp tác động lên các tế bào gốc của tuyến vú theo một cơ chế nào đó vẫn còn là một ẩn số. 

Hình: Sự trưởng thành của tuyến vú:
Ở tuổi dậy thì, khi các tuyến vú sơ bộ nhận được các tín hiệu kích thích từ các hormone, thì đại thực bào cũng như các tế bào miễn dịch khác di cư đến khu vực phần đầu của hệ thống ống dẫn, qua đó hỗ trợ sự tăng sinh, phân nhánh của ống dẫn. (Nguồn: © IKUMI KAYAMA/STUDIO KAYAMA)

Những nghiên cứu về tủy xương, tuyến vú, và não cho thấy rằng các ổ miễn dịch của tế bào gốc đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi bên trong các cơ quan của chúng ta, đảm bảo cân bằng ổn định giữa sự tăng quá mức và sự giảm dưới mức bình thường của tế bào. Vậy, điều gì sẽ xảy ra khi cân bằng nội môi bị rối loạn?

Xem bài "Tương tác tế bào miễn dịch- tế bào gốc (Phần 2)"

Tài liệu tham khảo:

Waleed Rahmani, Sarthak Sinha and Jeff Biernaskie, "Immune Cell–Stem Cell Cooperation", the-scientist, July 1, 2016.

Lược dịch Lê Văn Trình- Nguyễn Thị Kim Yến

Biên tập Biomedia Việt Nam