CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Hình thái, cấu trúc Virút cúm có hình dáng rất đa dạng: hình cầu, hình trứng hoặc đôi khi có hình sợi kéo dài tới 2000 nm, đường kính trung bình từ 80-120nm. Các hạt virút cúm A và B có vỏ ngoài bao bọc. Vỏ ngoài virút có bản chất là protein có nguồn gốc từ màng tế bào chất của vật chủ, bao gồm một số glycoprotein và một số protein dạng trần không được glycosyl hoá [1, 8].
Mô hình cấu trúc vi rút cúm *Nguồn: https://www. Vi rút cúm C chỉ có một gai glycoprotein. Protein HA gây ngưng kết hồng cầu, có vai trò quyết định trong việc 4 gắn virút vào tế bào chủ, protein NA có chức năng phá vỡ liên kết giữa virút và tế bào chủ để giải phóng vi rút ra khỏi tế bào nhiễm. Tỉ lệ HA/NA là 4/1 (Hình 1.
Nucleoprotein (NP) và 3 enzyme polymerase (PB2, PB1, PA) là thành phần của yếu của phức hợp ribonucleoprotein (RNP) xoắn ở bên trong của vi rút. Protein M1 nằm dưới lớp lipit kép và liên kết với RNP của lõi vi rút, là protein có nhiều nhất trong vi rút. Protein NS2 tạo thành phức hợp với protein M1, là mối liên hệ cần thiết trong chu trình sống của virút để giải phóng phức hợp RNP từ nhân. Genome của virút cúm A, B gồm 8 phân đoạn và của virút cúm C là 7 phân đoạn ARN sợi đơn âm, có chiều dài khoảng 10 đến 15 kb.
Mỗi phân đoạn mã hoá cho 1 hoặc 2 protein cấu trúc hoặc không cấu trúc: (7 protein cấu trúc: PB1, PB2, PA, HA, NA, NP và M1 và 3 protein không cấu trúc- nonstructureral protein: NS1, NS2 và M2 đối với virút cúm A và NB đối với virút cúm B - chỉ thấy ở tế bào nhiễm virút) [1]. Các phân đoạn gen của virút cúm và chức năng[20, 118] Phân Kích thước Polypeptide Chức năng đoạn (nucleotide) Cắt cấu trúc đầu 5’ của phân từ m ARN tiền 1 2341 PB2 thân của tế bào chủ để tạo mồi cho quá trình phiên mã. 2 2341 PB1 Khởi đầu, kéo dài ARN trong quá trình tổng hợp Liên quan đến quá trình tổng hợp ARN; kết nối 3 2233 PA phức hệ polymerase Gắn virus vào thụ cảm thể tế bào chủ; dung hợp 4 1778 HA vỏ virus với màng endosome 5 1565 NP Tạo cấu trúc RNP 6 1413 NA Giải phóng virus khỏi tế bào chủ Tạo thành lớp màng dưới vỏ virus; vai trò trong M1 7 1027 quá trình lắp ráp virus M2 Kênh ion, vai trò trong quá trình cởi vỏ virus Vai trò trong quá trình vận chuyển mARN ra tế NS1 bào chất; có thể có vai trò ức chế quá trình 8 890 splicing mARN tiền thân. Vai trò trong quá trình vận chuyển vRNP từ NS2 nhân ra tế bào chất.
Cơ chế nhân lên của vi rút Quá trình nhân lên của RNA vi rút cúm chỉ xảy ra trong nhân của tế bào, đây là đặc điểm khác biệt so với các vi rút khác (quá trình này xảy ra trong nguyên sinh chất), và cuối cùng là giải phóng các hạt vi rút ra khỏi tế bào nhiễm nhờ vai trò của enzyme neuraminidase. Thời gian một chu trình xâm nhiễm và giải phóng các hạt vi rút mới của vi rút cúm chỉ khoảng vài giờ (trung bình 6h). Sự tạo thành các hạt vi rút mới không phá tan tế bào nhiễm, nhưng các tế bào này bị rối loạn hệ thống tổng hợp các đại phân tử, và rơi vào quá trình chết theo chương trình (apoptosis) làm tổn thương mô của cơ thể vật chủ [110]. Sau khi được giải phóng vào trong bào tương tế bào cảm nhiễm, hệ gen của vi rút sử dụng bộ máy sinh học của tế bào tổng hợp các protein của vi rút và các RNA vận chuyển phụ thuộc RNA (RNA-dependent RNA transcription).
Phức hợp protein – RNA của vi rút được vận chuyển vào trong nhân tế bào. Trong nhân tế bào các RNA hệ gen của vi rút tổng hợp nên các sợi dương từ khuôn là sợi âm của hệ gen vi rút, từ các sợi dương này chúng tổng hợp nên RNA hệ gen của vi rút mới nhờ RNA-polymerase. Các sợi này không được Adenine hóa (gắn thêm các Adenine - gắn mũ) ở đầu 5’- và 3’-, chúng kết hợp với nucleoprotein (NP) tạo thành phức hợp ribonucleoprotein (RNP) hoàn chỉnh và được vận chuyển ra bào tương tế bào. Đồng thời, các RNA thông tin của vi rút cũng sao chép nhờ hệ thống enzyme ở từng phân đoạn gen của vi rút, và được enzyme PB2 gắn thêm 10 - 12 nucleotide Adenin ở đầu 5’-, sau đó được vận chuyển ra bào tương và dịch mã tại lưới nội bào có hạt để tổng hợp nên các protein của virus.
Các phân tử NA và HA của vi rút sau khi tổng hợp được vận chuyển gắn lên mặt ngoài của màng tế bào nhiễm nhờ bộ máy Golgi, gọi là hiện tượng “nảy chồi” của vi rút. NP sau khi tổng hợp được vận chuyển trở lại nhân tế bào để kết hợp với RNA thành RNP của vi rút. Sau cùng các RNP của vi rút được hợp nhất với vùng “nảy chồi”, tạo thành các “chồi” vi rút gắn chặt vào màng tế bào chủ bởi liên kết 7 giữa HA với thụ thể chứa sialic acid. Các NA phân cắt các liên kết này và giải phóng các hạt vi rút trưởng thành tiếp tục xâm nhiễm các tế bào khác [81].
Kháng nguyên HA và NA trong đáp ứng miễn dịch của vi rút cúm Những nghiên cứu về hoạt động chức năng các protein của virut cúm A trong đáp ứng miễn dịch cho thấy: Kháng nguyên virus cúm chủ yếu là kháng nguyên bề mặt bao gồm protein HA và NA. Kháng nguyên HA gồm 1.778 nucleotide mã hóa cho 562-566 axit amin, có khả năng gây ngưng kết hồng cầu, gắn với thụ thể chứa axit sialic trên bề mặt tế bào, giúp vi rút xâm nhập vào tế bào. Protein HA tồn tại dưới 2 dạng: dạng tiền thân không phân tách là HA0 hoặc dạng phân tách thành HA1 và HA2 liên kết với nhau bởi cầu nối disunfua (S-S). Sự phân tách chính là điều kiện quyết định để vi rút có khả năng gây nhiễm và do vậy, liên quan đến độc tính và khả năng lây truyền của vi rút [68, 94].
HA1 gồm 319-326 axit amin, HA2 gồm 221-222 axit amin. Tùy thuộc vào phân týp HA, số lượng các axit amin bị phân tách giữa HA1 và HA2 là từ 1 đến 6. Ngoài ra, vị trí axit amin trên gen HA có vai trò gắn với thụ thể tế bào chủ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lây truyền vi rút cúm. Vi rút cúm gia cầm gắn vào thụ thể trên tế bào chủ tại vị trí 2.3 (SAα- 2,3 Gal), vi rút cúm người gắn vào thụ thể trên tế bào chủ tại vị trí 2.
Vị trí axit amin trên gen HA gắn thụ thể nằm ở vùng ngoại biên các tiểu đơn vị phân tử, cấu trúc có tính đồng dạng cao giữa các phân týp [52, 68, 117]. Một số nghiên cứu cho thấy chỉ một số nhỏ kháng thể kháng lại vùng đầu HA (RBD) có khả năng trung hoà chéo với các KN trong virus cùng loài (A/H1, A/H3, A/H5), trong khi kháng thể kháng vùng thân HA có khả năng tương tác chéo giữa các virus cúm A, kể cả tương tác chéo với virus cúm B [21, 31, 103]. Các nghiên cứu về cơ chế và hiệu quả tương tác của kháng thể kháng thân HA cho thấy những kháng thể này có khả năng bất hoạt chức năng màng của virus và cơ quan nội bào 8 do cản trở khả năng phân tách phân tử HA1và HA2, ức chế virus nảy chồi trên bề mặt thế bào nhiễm. Kháng nguyên NA là một protein gồm 1413 nucleotide mã hóa cho 453 axit amin.
NA có bản chất là một enzyme đóng vai trò như một mắt xích quan trọng trong việc giải phóng vi rút từ tế bào nhiễm và lan trải vi rút trong đường hô hấp. So sánh về tính miễn dịch với HA, NA có tính sinh miễn dịch yếu hơn và khả năng trôi kháng nguyên thấp hơn.Vì vậy, miễn dịch của NA bền hơn và có thế phát triển vắc xin vạn năng cho cúm. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy kháng thể do NA tạo ra có khả năng bảo vệ các virus cúm cùng phân typ, kể cả các virus cúm độc lực cao (cúm A/H1N1 người, A/H1N1 lợn).Tuy nhiên, kháng thể do NA hạn chế bảo vệ chéo với các virus cúm khác phân tip [9, 19, 96]. Rất nhiều nghiên cứu cho thấy tính miễn dịch của NA tương đương với HA, sự đáp ứng miễn dịch nổi trội của HA quan sát được có thể do sự phân bố nhiều HA trên bề mặt virus hơn NA và hiệu quả bảo vệ của kháng thể NA đã dần được công nhận [33, 56].
Tính đa dạng di truyền và sự tiến hoá của vi rút cúm Vi rút cúm A (không xảy ra đối với vi rút cúm B hoặc C) có đối tượng gây nhiễm phong phú: gia cầm (gà, vịt, ngan.), thủy cầm, chim di cư, động vật có vú và người nên vật liệu di truyền ARN của vi rút luôn chịu tác động của vật chủ trong quá trình thâm nhiễm, phiên mã, nhân lên, tích hợp, nảy chồi và giải phóng thế hệ mới ra khỏi tế bào chủ. Kết quả của quá trình này là các biến đổi trong vật liệu di truyền (đột biến - mutation), hoặc có sự pha trộn các phân đoạn gen của virut cúm A khác nhau khi cùng đồng nhiễm trên một tế bào (trao đổi và tích hợp - reassortment). Hệ quả của nó là sự thay đổi kháng nguyên: thay đổi nhỏ kháng nguyên (antigenic drift)hoặc thay đổi lớn kháng nguyên (antigenic shift). Đó chính là nguyên nhân gây ra các vụ dịch lẻ tẻ hoặc đại dịch cúm.
Những thay đổi trong vật liệu di truyền của vi rút cúm A là động lực cho sự tiến hóa của nó[15, 55, 105]. Vật liệu di truyền của vi rút cúm A với các phân đoạn rời kết hợp với đặc tính không ổn định, kém bền vững đã làm cho vi rút cúm trở thành tác nhân sinh học 9 nguy hiểm với sức khỏe cộng đồng. Đại dịch cúm xảy ra khi xuất hiện một vi rút cúm A phân týp hoàn toàn mới, thoát khỏi sự bảo vệ của hệ thống miễn dịch đã có trong quần thể người 1. GÁNH NẶNG BỆNH TẬT CỦA CÚM Nhiễm vi rút cúm và tử vong do bệnh cúm được ghi nhận là mối quan ngại lớn của sức khoẻ cộng ở các nước ôn đới, và gần đây cũng được ghi nhận tại các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Những đại dịch cúm xảy ra trong thế kỷ trước và gần đây nhất là đại dịch cúm năm 2009 đã tác động rất lớn đến kinh tế, xã hội và hệ thống chăm sóc sức khoẻ toàn cầu[36].
