Cơ thể đã chống lại các vi khuẩn gây bệnh thông qua thể gây viêm (inflammasome) như thế nào?

Các nhà khoa học tại Bệnh Viện Nghiên Cứu Nhi St. Jude đã tìm thấy con đường các tín hiệu từ vi khuẩn truyền nhiễm xâm nhập vào tế bào chất của tế bào vật chủ để kích hoạt cơ chế chống lại bệnh của các thể gây viêm (inflammasome). Các thể gây viêm là những phức hợp protein trong tế bào, chúng đóng vai trò như “các cảm biến cho sự nguy hiểm” đối với sự nhiễm trùng và thiết lập nhanh các cơ chế miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh. Phát hiện này được công bố trên phiên bản online của tạp chí Cell.

Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Thirumala-Devi Kanneganti, một thành viên của Khoa Miễn Dịch thuộc Bệnh Viện Nhi St.Jude đã chỉ ra rằng protein IRGB10 được cảm ứng bởi interferon là cần thiết cho sự hoạt hóa  các thể gây viêm. Các nhà nghiên cứu đã biết được các thời điểm mà các phối tử (ligand) hay các tín hiệu của vi khuẩn phải vào tế bào chất của tế bào để hoạt hóa các thể gây viêm. Tuy nhiên, theo tiến sĩ Kanneganti thì cơ chế mà các tín hiệu được này được phóng thích và trình diện cho các cảm biến của thể gây viêm để chống lại bệnh vẫn chưa được rõ.

Trong vòng 15 năm qua, các nhà khoa học đã xác định được khoảng 5 dạng khác nhau của thể gây viêm chống lại tác nhân gây bệnh hiện diện trong các tế bào. Ở nghiên cứu mới này, các nhà khoa học đã quan sát cách mà các vi khuẩn khác nhau gây ra những đáp ứng bảo vệ trong đại thực bào có nguồn gốc từ tủy xương chuột. Các nhà khoa học tiết lộ rằng IRGB10 là cần thiết cho sự hoạt hóa của hai thể gây viêm.

Khi các tế bào tiếp xúc với nguồn bệnh Francisella novicida, thể gây viêm AIM2  với vai trò là một cảm biến phát hiện ra DNA của vi khuẩn xâm nhập sẽ được kích hoạt. F. novicida là một tác nhân gây bệnh truyền nhiễm rất cao, gây ra phản ứng  sốt ở thỏ và  nguy cơ tử vong ở người. Khi các tế bào đối mặt với một tác nhân gây bệnh khác, chẳng hạn như Escherichia coli thì thể gây viêm NLRP3 cảm ứng với lipopolysaccharide được chuyển sang trạng thái hoạt động. E. coli là vi khuẩn phổ biến và một vài chủng có thể gây ra ngộ độc thực phẩm. Sự tham gia của các thể gây viêm khác nhau cho thấy cơ thể ở thế sẵn sàng để hành động một cách nhanh chóng với sự hiện diện của một loạt các tác nhân gây bệnh và các phân tử cảm biến như  DNA hoặc phân tử đường sẽ được giải phóng ra khi vi khuẩn xâm nhập bị hạ gục.

Đồng tác giả chính của nghiên cứu này là tiến sĩ Si Ming Man và tiến sĩ Rajendra Karki, cả hai người là nghiên cứu sau tiến sĩ tại St. Jude. Man cho biết: “Khi IRGB10 được gắn lên màng tế bào vi khuẩn, nó khởi động quá trình phá hủy tế bào vi khuẩn xâm nhiễm. Khi đó,  DNA hoặc lipopolysaccharide từ vi khuẩn gây bệnh được giải phóng, cuối cùng đưa đến và gây ra sự hoạt động của các thể gây viêm”. Thêm vào đó, Karki nói: “Chúng tôi nghĩ rằng các protein IRGB10 đóng vai trò như là “cú đánh gây chết” để tiêu hủy vi khuẩn trong đại thực bào.”

Khi các nhà khoa học sử dụng kính hiển vi có độ phân giải cao để quan sát sự phân bố của protein IRGB10 trong tế bào vi khuẩn, họ đã thu được thông tin chi tiết hơn khả năng về “cú đánh gây chết” của protein này.  IRGB10 tích lũy ở màng tế bào và các vị trí khác trong tế bào vi khuẩn. Kể từ khi các tác giả theo dõi sự phân bố tương tự đối với các protein gắn guanylate – một nhóm các protein kháng khuẩn khác, họ tự hỏi liệu rằng hai loại protein này có cùng làm việc hay không?. Những thí nghiệm sâu hơn đã xác nhận rằng việc tập hợp IRGB10 vào màng tế bào vi khuẩn phụ thuộc vào hoạt động của các protein gắn guanylate này.

Mô hình thử nghiệm của các nhà khoa học là: protein IRGB10 hoạt động cùng các protein gắn guanylate để gây ra cái chết của vi khuẩn, bằng cách phá hủy sự hợp nhất của lớp màng ngoài tế bào. Việc này dẫn tới giải phóng các phân tử kích hoạt cảm biến và tiêu diệt các tế bào vi khuẩn thông qua thể gây viêm. Ở thời điểm hiện tại, việc nghiên cứu về hệ thống đáp ứng miễn dịch nhanh của cơ thể có thể giúp các nhà khoa học tìm ra những phương thức mới để thiết kế các loại thuốc hoặc vắc-xin chống lại nhiễm khuẩn. Các thay đổi bất thường trong hoạt động của thể gây viêm cũng có liên quan đến các loại bệnh tự miễn và các bệnh viêm. Việc Hiểu được  cách thức các thể viêm cảm ứng vi khuẩn xâm nhập có thể sẽ đưa ra những phương pháp mới giúp kiểm soát sự tấn công ban đầu của các bệnh này.

IBSG Microbiology chuyển ngữ

Bài báo gốc:

http://phys.org/news/2016-09-scientists-reveal-pathogenic-bacteria-danger.html

Xin mời Quý Độc Giả bỏ ra 2-5 phút để làm một khảo sát mức độ hài lòng về bài viết của IBSG tại đây. IBSG chân thành cảm ơn Quý Độc Giả.