Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tần suất nhiễm khuẩn hô hấp cấp và tỷ lệ thiếu vitamin D ở trẻ dưới 5 tuổi 1. Vitamin D và vai trò của Vitamin D trong cơ thể 1. Nguồn cung cấp vitamin D Vitamin D là một nhóm các secosteroid tan được trong chất béo, có chức năng làm tăng cường khả năng hấp thu canxi và phosphat ở đường ruột.
Ở người, các hợp chất quan trọng nhất trong nhóm này là vitamin D3 (cholecalciferol) và vitamin D2 (ergocalciferol). Cholecalciferol và ergocalciferol có thể đưa vào cơ thể qua việc ăn uống và các biện pháp bổ sung [19], [20], [21]. Cơ thể cũng có thể tổng hợp vitamin D ở da từ cholesterol, khi da được tiếp xúc đủ với ánh nắng mặt trời. Vitamin D không phải là một vitamin thiết yếu trong chế độ ăn, bởi vì hầu hết động vật có vú đều có thể tự tổng hợp nó đủ cho cơ thể khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
Tuy nhiên, cũng như các vitamin khác, người ta đã phát hiện ra sự thiếu hụt vitamin D trong khẩu phần ăn có thể gây ra bệnh, cụ thể là bệnh còi xương [22]. Vì thế, ở các nước phát triển, người ta thêm vitamin D vào khẩu phần ăn thiết yếu, chẳng hạn như sữa, để tránh các bệnh do thiếu hụt. Vitamin D là một vitamin tan trong dầu. Hiện nay vitamin D có một số dạng như sau: Vitamin D1: Phân tử của hợp chất ergocalciferol và lumisterol tỷ lệ 1:1 Vitamin D2: Ergocalciferol Vitamin D3: Cholescalciferol Vitamin D4: Dihydroergocalciferol 4 Vitamin D5: Sitocalciferol Trong đó có 2 hình thức chủ yếu của vitamin D là vitamin D2 và vitamin D3 (vì vitamin D có nhiều dạng sinh học, trong luận án này chúng tôi sử dụng từ chung là vitamin D).
Vitamin D có hai nguồn vitamin D là ngoại sinh và nội sinh: Ngoại sinh: Thức ăn cung cấp rất ít vitamin, khoảng 20 - 40 đv/ngày (10 đv/lít sữa bò và < 50 đv/lít sữa mẹ). Dầu cá giàu vitamin D, vitamin D được hấp thu ở hỗng và hồi tràng nhờ vai trò của mật. Nội sinh: Nguồn chủ yếu, dưới ảnh hưởng của tia cực tím với bước sóng 290 - 315 nm, vitamin D3 (cholecalciferol) được tổng hợp từ 7- dehydrocholesterol xảy ra ở da. Mức độ tổng hợp rất khác nhau tuỳ thuộc vào khí hậu, mức độ ô nhiễm không khí, mức độ chiếu nắng mặt trời và sắc tố da như khí hậu mùa đông, nhiều sương mù thì mức độ tổng hợp vitamin D sẽ kém hơn so với trong mùa hè, nơi có nhiều ánh nắng mặt trời, v.
Vai trò vitamin D trong cơ thể 1,25(OH)2D được giải phóng vào trong tuần hoàn gắn vào protein vận chuyển (VDBP: Vitamin D Binding Protein), có tính chất của hormon steroid cổ điển được bài tiết ở cơ quan nội tiết (thận) và được vận chuyển đến mô đích ruột, xương…Tại đây nó gắn vào các receptor của vitamin D (VDR: Vitamin D Receptor) và điều khiển tổng hợp RNAm và dịch mã protein để tiến hành hoạt động sinh học của hormon. Receptor 1,25(OH)2D ở người là một protein gồm 427 acid amin có chứa một vùng gắn DNA và một vùng gắn hormone. Vùng gắn hormone là vùng giàu cystine, chịu trách nhiệm cho sự gắn đặc hiệu 1,25(OH)2D. Gen mã hóa cho receptor này là một thành viên của liên họ các gen tiếp nhận steroid, thiếu 5 sót cấu trúc DNA và phần gắn hormon gây lên sự kháng tế bào với 1,25(OH)2D ở người và các loài động vật linh trưởng.
Receptor của 1,25(OH)2D có ở hầu hết các cơ quan bao gồm cả các tế bào ở ruột, cơ, xương, da, não, tim, tuyến sinh dục, các tế bào của hệ miễn dịch như đại thực bào, bạch cầu đa nhân, bạch cầu lympho,v. Vai trò chính của vitamin D được biết đến là tăng hấp thu vận chuyển canxi, phospho từ ruột và từ thận vào máu dẫn đến việc duy trì canxi, phospho máu cùng với sự tham gia của hormon tuyến cận giáp và calcitonin duy trì và phát triển xương. Tại ruột: tăng tổng hợp protein vận chuyển canxi, tăng tổng hợp enzyme Ca++ - ATPase để tăng vận chuyển canxi vào bào tương, thiếu vitamin D gây ngừng hấp thu canxi tích cực đặt cơ thể vào tình trạng cân bằng canxi âm tính gây rối loạn sự khoáng hóa xương, gây còi xương hoặc loãng xương. Tại xương: 1,25(OH)2D tăng vận Ca2+ qua màng xương vào mô xương, tăng hiện tượng canxi hóa.
Thiếu hụt vitamin D vẫn còn phổ biến ở trẻ em, người lớn và trong bào thai. Ước tính trên thế giới có khoảng 1 tỷ người thiếu vitamin D [19]. Thiếu vitamin D gây chậm phát triển chiều cao, gây biến dạng xương và tăng nguy cơ gẫy xương hông sau này. Thiếu vitamin D ở người lớn có thể gây kết tủa mọc thêm xương và gây loãng xương, loãng xương gây yếu cơ và làm tăng nguy cơ gẫy xương.
Việc phát hiện ra rằng hầu hết các mô và tế bào trong cơ thể đều có thụ thể VDR và có hệ thống enzyme để chuyển hình thức lưu thông chính của vitamin D là 25(OH)D sang hình thức hoạt động 1,25(OH)2D đã cung cấp cái nhìn mới, sâu sắc vào các chức năng của vitamin này đối với những bệnh tật, là thách thức của y học hiện đại, đó là giảm nguy cơ mắc ung thư, các bệnh tự miễn, các bệnh nhiễm trùng, tăng huyết áp và các bệnh tim mạch [19]. Năm 2007 tạp chí Times đã trích dẫn những lợi ích của vitamin D trong danh sách “Tốp 10 đột phá y tế” với việc khám phá ra rằng vitamin D điều chỉnh hoạt 6 động của gene mã hóa cho peptid kháng khuẩn. Mặc dù nghiên cứu sâu rộng đã được thực hiện trên vitamin D, các cơ chế phân tử, tế bào chịu trách nhiệm về vai trò của nó chưa được làm sáng tỏ [25]. Sơ đồ chuyển hóa vitamin D trong cơ thể (nguồn: Clin Med (Lond).
Vai trò của vitamin D đối với bệnh tật Tác dụng sớm của vitamin D mà loài người biết được đó là tác dụng lên hệ cơ xương. Khi thiếu nó, trẻ em mắc bệnh còi xương [23]. Tuy nhiên gần đây người ta thấy thiếu hụt vitamin D liên quan đến nhiều bệnh khác. Theo Colak R và CS [26], Holick MF [27], Holick MF [19], Indah K Murni và CS 7 [28], Linda Cheng [29], Salem Yahyaoui và CS [30], Shuojia Wang và CS [31], Silvia Savastio và CS [32], Yoon-Sook Kim và CS [33] có hơn 1 tỷ người toàn cầu thiếu vitamin D ít nhiều liên quan đến các bệnh nhiễm khuẩn, bệnh tự miễn, bệnh tim mạch, đái tháo đường týp 1, hội chứng rối loạn chuyển hóa.
Thiếu hụt vitamin D còn liên quan đến rối loạn phổ tự kỷ [34], [35], mất sức nghe [36], bệnh động kinh [37], bệnh COVID 19 [38], tới “dịch” hen và dị ứng [39], rối loạn nhận thức và vận động [40]. Phát hiện về vai trò của vitamin D trong đáp ứng miễn dịch giúp con người chống lại sự mắc một số bệnh nhiễm khuẩn là hết sức quan trọng. Người ta cho rằng liệu việc bổ sung vitamin D có làm giảm tỷ lệ mắc bệnh nhiễm khuẩn nhất là bệnh NKHHC [19]. - Cơ chế chống nhiễm khuẩn của vitamin D Vai trò của vitamin D trong điều hòa đáp ứng miễn dịch được đưa ra cách đây hơn 25 năm với 3 phát hiện quan trọng là [41], [42], [43], và [44]: + Sự hiện diện của Receptor vitamin D (VDR) trên các tế bào viêm [45].
+ Khả năng của 1,25(OH)2D3 trong điều chỉnh tế bào Lympho T tăng sinh [46]. + Đại thực bào có khả năng sản sinh 1,25(OH)2D3 [47]. Enzyme chịu trách nhiệm cho sản xuất 1,25(OH)2D3 cũng được tìm thấy ở tế bào đuôi gai thần kinh giống như CYP27B1[48], [49]. Đối với đáp ứng miễn dịch thu được, thực hiện bởi các tế bào lympho T, lympho B và khả năng sản xuất cytokin, globulin tương ứng chống lại kháng nguyên đã được trình diện bởi các tế bào như đại thực bào và tế bào đuôi gai.
1,25(OH)2D ức chế sự tăng sinh của globulin miễn dịch, ngăn chặn sự biệt hóa của tương bào thành lympho B, ức chế sự phát triển của lympho T, đặc biệt là kích thích tế bào có khả năng sản xuất interferon gama (IFN-γ) 8 và interleukin (IL-2) và hóa ứng động các đại thực bào ngược lại tăng sản xuất IL-4, IL-5, IL-10. Mặt khác, trên các tế bào đuôi gai, 1,25(OH)2D làm giảm sự biểu hiện của các thụ thể CD40, CD80, CD86 và giảm bài tiết IL-12 quan trọng cho hình thành Th1. Sự thay đổi trên làm giảm quá trình nhận biết, trình diện xử lý kháng nguyên của các tế bào miễn dịch. Vai trò của 1,25(OH)2D3 là có khả năng ức chế đáp ứng của hệ miễn dịch có lợi trong một số trường hợp như các bệnh tự miễn: xơ cứng bì, viêm khớp dạng thấp, đái tháo đường, thải bỏ mảnh ghép [25].
Đối với đáp ứng miễn dịch bẩm sinh hay đáp ứng miễn dịch tự nhiên: 1,25(OH)2D liên kết với các VDR có trên bề mặt làm gia tăng hoạt động của các tế bào diệt tự nhiên (Natural Killer Cell: NKC) và tăng cường hoạt động thực bào của các đại thực bào. Hơn nữa 1,25(OH)2D tăng cảm ứng gen tổng hợp peptid kháng khuẩn có tên là cathelicidin LL-37 sau khi được kích hoạt bởi vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng và virus. Các đại thực bào, bạch cầu đa nhân và các tế bào biểu mô như các lớp biểu bì, biểu mô đường tiêu hóa, hô hấp, sinh dục có khả năng đáp ứng và sản xuất 1,25(OH)2D (tức có khả năng tạo VDR và enzyme CYP27B1). Kích thích thụ thể TLR2 trên các đại thực bào bởi thành phần lipoprotein của vi sinh vật hay sự kích thích TLR2 trong keratinocytes có trong lớp biểu bì da bị thương, kết quả tăng tổng hợp VDR và CYP27B1 để chuyển 25(OH)D3 thành 1,25(OH)2D3 dẫn đến tăng tổng hợp peptid kháng khuẩn (AMPs) LL-37.
Về mặt phân tử, gen mã hóa tổng hợp LL-37 bao gồm cả vị trí mã hóa cho vitamin D receptor (VDR) [46], [49], [50]. Có nhiều bằng chứng cho thấy thiếu vitamin D kết hợp với tăng nguy cơ mắc nhiễm trùng. Mức độ nghiêm trọng của thiếu hụt vitamin D tương quan với gia tăng bệnh lao ở người châu Á sống ở phía tây London và kiểu gen mã hóa cho VDR có tương quan với tình trạng thiếu vitamin D. Thiếu 9 vitamin D được coi là một yếu tố làm tăng mắc bệnh nhiễm trùng hô hấp do virus ở trẻ em và phụ nữ sau mãn kinh xảy ra vào mùa đông, theo Yamshchikov và CS có 86% bệnh nhi bị bệnh lao có thiếu vitamin D [51].