Đại thực bào là thành phần chính trong hệ miễn dịch bẩm sinh của chúng ta, bảo vệ cơ thể bằng cách hủy diệt các vi khuẩn. Để làm được điều đó, chúng sử dụng 2 cơ chế. Thứ nhất là tiêu diệt ngoại vật ngay bên trong đại thực bào, thứ 2 là loại trừ chúng bên ngoài tế bào. Giới nghiên cứu đã biết rõ hai phương thức này, nhưng chỉ trên người và các động vật bậc cao khác.
Các nhà vi sinh vật học từ Đại học Geneva (UNIGE), Thụy Sĩ, đã khám phá ra một loại amip cộng sinh, một dạng vi sinh vật đơn bào sống trong đất ở các khu rừng ôn đới, cũng đã sử dụng cả hai cơ chế như trên hơn một tỷ năm qua. Bởi vì loại amip này sở hữu hệ thống bảo vệ tự nhiên tương tự như ở con người, trong khi thể biến đổi về mặt di truyền học, nên các nhà nghiên cứu có thể tiến hành các thí nghiệm trên chúng để hiểu và tìm cách điều trị các căn bệnh di truyền của hệ thống miễn dịch. Nghiên cứu trên được đăng tải trên tạp chí Nature Communications.
Các tế bào miễn dịch trong cơ thể chúng ta có 2 cơ chế phòng vệ. Thứ nhất, các đại thực bào sẽ tiêu diệt các vi khuẩn ngay bên trong cơ thể chúng bằng cách bao lấy ngoại vật và loại bỏ chúng bằng cách sử dụng các chất oxy hóa (ozon, hydro peroxit, chất tẩy) được tạo ra nhờ ezyme NOX2. Tuy nhiên, khi kẻ xâm nhập quá lớn để có thể nuốt, tế bào sẽ sử dụng cơ chế bảo vệ thứ 2 là giải phóng vật liệu di truyền hay còn gọi là ADN. ADN này biến đổi thành mạng lưới kết dính và gây độc gọi là “các bẫy bạch cầu trung tính ngoại bào” (“neutrophil extracellular traps” – NETS). Những mạng lưới ADN này sẽ bắt các vi khuẩn bên ngoài thế bào và hủy diệt chúng.
Thủy tổ của hệ thống miễn dịch tự nhiên
Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Y Baylor ở Huston (USA) cùng hợp tác với nhóm Giáo sư Thierry Soldati đến từ Bộ môn Sinh hóa học thuộc Khoa Khoa học tại UNIGE, tiến hành nghiên cứu loại amip cộng sinh Dictyostelium discoideum. Những vi sinh vật này là các sinh vật ăn vi khuẩn. Nhưng khi nguồn thức ăn trở nên hạn chế, chúng sẽ liên kết với nhau tạo thành một “động vật nhỏ” với hơn 100.000 tế bào, gọi là slug. Sau đó sẽ tạo thành dạng “cơ thể sinh dưỡng” với tập hợp phần lớn các bào tử nằm ở đầu cuống. Tập hợp các bào tử có thể sống sót trong điều kiện không có thức ăn cho đến khi gió hoặc các yếu tố khác phân tán chúng đến các khu vực mới mà chúng có thể sinh sản hoặc tìm được thức ăn.
Để tạo thành dạng slug, khoảng số tế bào 20% sẽ hy sinh cơ thể để tạo nên cuống và 80% sẽ trở thành bào tử. Tuy nhiên, 1% nhỏ nhoi còn lại vẫn giữ chức năng thực bào. Theo Giáo sư Thierry Soldati giải thích: “ Phần trăm cuối cùng đó được hình thành từ những tế bào gọi là tế bào “canh gác”. Chúng hình thành nên hệ thống miễn dịch tự nhiên nguyên thủy của slug và hoạt động với vai trò tương tự như tế bào miễn dịch ở động vật. Thật vậy, chúng cũng sử dụng thực bào và mạng lưới ADN để tiêu diệt các vi khuẩn gây hại đến sự tồn tại của slug. Vì thế, chúng tôi đã khám phá ra rằng những gì mà chúng ta cho là phát minh của động vật bậc cao thì thực ra lại là cơ chế hoạt động ở vi sinh vật đơn bào một tỷ năm trước đây.”
Từ amip đến con người
Nghiên cứu này đóng vai trò cơ bản để hiểu rõ về các bệnh liên quan đến hệ thống miễn dịch ở người. Bệnh nhân mắc bệnh u hạt mãn tính (CGD) là một ví dụ về trường hợp mất khả năng biểu hiện hoạt động của enzyme NOX2. Vì thế, bệnh nhân bị nhiễm trùng tái phát, bởi vì hệ thống miễn dịch của họ thiếu các phản ứng oxy hóa để tiêu diệt những vi khuẩn trong cơ thể của thực bào hoặc thông qua mạng lưới ADN. Bằng cách biến đổi gen của amip Dictyostelium discoideum, các nhà vi sinh vật học từ UNIGE có thể thực hiện tất cả các loại thí nghiệm về cơ chế hoạt động của hệ thống miễn dịch tự nhiên. Do đó, vi sinh này có thể được sử dụng như mẫu khoa học để nghiên cứu về các khiếm huyết trong quá trình hoạt động của hệ thống miễn dịch, mở ra các hướng điều trị khả thi mới.
Bibliography
American Association for the Advancement of Science (AAAS). (2016, March 1). DNA as a weapon of immune defense. Retrieved March 2, 2016 from http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-03/udg-daa022516.php/
<Thu Hà dịch>
