CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đại cương về cytokin 1. Định nghĩa Cytokin là những protein hay glycoprotein được sản xuất và phóng thích bởi các tế bào bạch cầu và một số tế bào khác.
Cytokin thường có trọng lượng phân tử từ 8 đến 30 kiloDalton và có vai trò là những chất truyền tin hóa học giữa các tế bào. Các cytokin đều tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch để bảo vệ vật chủ chống lại tác nhân gây bệnh và/hoặc điều hòa đáp ứng viêm [58]. Tính chất chung của cytokin Các cytokin gắn vào các thụ thể đặc hiệu dành cho nó ở trên màng các tế bào đích làm khởi phát các con đường truyền tin hóa học vào bên trong tế bào và cuối cùng dẫn đến những thay đổi biểu hiện trong nhân của tế bào đích. Hoạt động của các cytokin chia thành ba loại sau: (1) Tự tiết (autocrine), có nghĩa là cytokin sẽ bám lên chính tế bào đã tiết ra chúng; (2) Cận tiết (paracrine), có nghĩa là cytokin bám vào các tế bào lân cận; (3) Nội tiết (endocrine), có nghĩa là cytokin bám vào các tế bào ở xa nơi chế tiết [59].
Tác dụng của các cytokin theo bốn dạng: Đa dụng (pleiotropy), có nghĩa là các cytokin gây ra các hoạt tính sinh học khác nhau trên các tế bào đích khác nhau, ví dụ IL-6 kích thích các tế bào gan sản xuất các protein và IL-6 cũng là yếu tố tăng trưởng tế bào B; Đồng dụng (redundancy), có nghĩa là các cytokin khác nhau có thể gây ra những chức năng tương tự và điều này làm cho khó có thể qui một hoạt tính sinh học biết trước cho một loại cytokin nào đó, ví dụ cả IL-2 và IL-15 đều thúc đẩy sự tăng sinh tế bào T; Hiệp đồng (synergy), có nghĩa là khi hai cytokine cùng tác động thì gây ra hiệu quả lớn hơn tổng tác động của từng cytokin khi tác động riêng lẻ; Đối kháng (antogonism), tức là một cytokin này có tác dụng ức chế một cytokin khác. Lịch sử về cytokin Thuật ngữ cytokin được tác giả Cohen S sử dụng lần đầu tiên vào năm 1974. Thuật ngữ này gồm hai từ của tiếng Hy Lạp: “cyto” (tế bào) và “kinos” (làm luan an 4 chuyển động, kích thích, hoạt hóa), như vậy cytokin có nghĩa là làm chuyển động, kích thích, hoạt hóa tế bào. Cytokin là những phân tử truyền tin tế bào, giúp cho các tế bào thông tin với nhau trong quá trình đáp ứng miễn dịch và kích thích các tế bào di chuyển về các vị trí viêm, nhiễm khuẩn và chấn thương.
Cytokin được hiểu biết đầu tiên là các phân tử bên trong tế bào, trước khi biết về các thụ thể và các phân tử truyền tín hiệu. Sao biển (Star-fish) và ruồi giấm (Drosophilia) là những minh chứng cho sự hiều biết ban đầu về cytokin như là các các hoạt động bảo vệ và sửa chữa các tổn thương. Thằn lằn (Lizards) có thể tồn tại trong tự nhiên là nhờ khả năng thay đổi nhiệt độ của cơ thể theo nhiệt độ môi trường qua trung gian cytokin. Trong cơ thể người, cytokin có trong “mủ”.
Trong thế giới cổ đại, các nhà nghiên cứu đã ghi lại những chất tiết có mủ và các biểu hiện sốt, sưng và đau. Sau đó mủ được nghiên cứu ở phòng xét nghiệm. Ngành xét nghiệm đã có hiểu biết sớm nhất về yếu tố thấm. Sau đó yếu tố thấm được gọi là các sản phẩm của tế bào bạch cầu và được nghiên cứu vào giữa thập niên 1940.
Cytokin được định nghĩa rõ nhất là yếu tố thấm được tạo ra bởi một tế bào tác động lên một tế bào khác. Cytokin cũng có chức năng như các protein trên màng tế bào và một số cytokin không bao giờ rời khỏi tế bào. Ngoại trừ tế bào hồng cầu, tất cả các tế bào trong cơ thể đều sản xuất ra cytokin và đáp ứng lại với một cytokin. Các mốc thời gian quan trọng trong việc hiểu biết về cytokin như sau [116]: (1) Zinsser và Tamiya (1926) đã tìm thấy các yếu tố thấm (soluble factor) trong chất lỏng không kết tủa của tuberculin mẫn cảm với các tế bào chuột lang nhà (guinea pig cells) đã tiếp xúc với protein của trực khuẩn lao.
Sau đó các nhà nghiên cứu nhận thấy yếu tố thấm có những tính chất sinh học như gấy sốt, chống lại sự nhiễm virus, giết tế bào ung thư và sự di cư của các tế bào viêm. (2) Rich và Lewis (1932) chứng minh sự di chuyển của bạch cầu đa nhân trung tính và đại thực bào trong môi trường nuôi cấy mô mẫn cảm với tuberculin bị ức chế bởi kháng nguyên. Interferon là một nhóm các protein tự nhiên được sản xuất bởi các tế bào của hệ miễn dịch ở người và hầu hết các động vật nhằm chống lại các tác nhân như virus, vi khuẩn, kí sinh trùng và tế bào ung thư. (4) David, Bloom và Bennett (1966) đã sử dụng kỹ thuật mao dẫn chứng minh các kháng nguyên gây kích thích các tế bào lympho mẫn cảm tiết ra yếu tố ức chế di chuyển đại thực bào.
(5) Dumonde D (1969) đề xuất thuật ngữ "lymphokin" để mô tả các protein được tiết ra từ tế bào lympho và sau đó các protein có nguồn gốc từ đại thực bào và bạch cầu đơn nhân trong môi trường nuôi cấy được gọi là "monokin". (6) Cohen S (1974) đã sử dụng thuật ngữ cytokin. Từ đó các nghiên cứu về cytokin đã đạt được những thành tựu đáng kể. Cytokin tham gia vào rất nhiều quá trình sinh học trong cơ thể như tạo phôi, sinh sản, tạo máu, đáp ứng miễn dịch, viêm.
Các cytokin cũng đóng vai trò quan trọng trong các bệnh lý như bệnh tự miễn, nhiễm khuản huyết, ung thư, các bệnh lý viêm mạn tính (viêm đại tràng mạn, bệnh Crohn, viêm đa khớp dạng thấp, bệnh vảy nến.), viêm gan siêu vi, nhiễm HIV. Mặt khác các cytokin cũng có thể được sử dụng để điều trị bệnh như yếu tố tạo khóm tế bào hạt được sử dụng trong huyết học, yếu tố hoại tử u trong điều trị bệnh Crohn, viêm đa khớp dạng thấp… (7) Liên đoàn Quốc tế các Hiệp hội Miễn dịch học (International Union of Immunological Societies) (1979) đã đưa ra thuật ngữ interleukin. Phân loại cytokin Các cytokin được phân chia thành sáu nhóm: interleukin, interferon, yếu tố hoại tử u, yếu tố kích thích các dòng bạch cầu, chemokin, yếu tố tăng trưởng. (1) Interleukin: ban đầu Interleukin dùng để chỉ các cytokin được sản xuất bởi một bạch cầu và tác động trên một bạch cầu khác.
Sau này thì các nhà khoa học nhận ra nó cũng có thể được sản xuất ra bởi các tế bào khác nhau và tác động trên các tế bào khác loại. IL tham gia vào cơ chế sinh lý bệnh của bệnh lý viêm luan an 6 và bệnh tự miễn. Hiện nay có khoảng 40 loại interleukin đã được tìm thấy, ký hiệu là IL-1 đến IL-40 [18], [42]. Ví dụ, tế bào T tiết ra IL-2, sau đó IL-2 gắn lên tế bào T giúp tăng trưởng và biệt hóa tế nào T.
Tế bào T cũng tiết ra IL-4, sau đó Il- 4 gắn lên tế bào B giúp biệt hóa tế bào B thành tương bào. (2) Interferon: đây là cytokin được phát hiện đầu tiên, được gọi là interferon vì khả năng chống lại nhiễm khuẩn và nhân lên virus. Có 3 loại IFN: , và . * IFN- và IFN- là interferon loại I do tế bào tua cũng như tế bào nhiễm virus tiết ra.
Các IFN gắn lên các tế bào không nhiễm virus, sau đó các tế bào không nhiễm virus tiết ra các protein chống lại virus. * IFN- là interferon loại II do tế bào T hoạt hóa và tế bào giết tự nhiên (natural killer) tiết ra, giúp làm tăng cường hoạt động của đại thực bào. (3) Yếu tố hoại tử u (TNF): tìm thấy năm 1975, nó gây xuất huyết và hoại tử ở khối u, bao gồm 18 loại, ví dụ như TNF-α, CD40L và FasL… Yếu tố hoại tử u được tiết ra từ tế bào mast, đại thực bào và tế bào B. TNF giúp cơ thể điều hòa đáp ứng miễm dịch, ví dụ như TNF gắn lên bạch cầu đa nhân trung tính làm hoạt hóa các bạch cầu này, và gây chết tế bào.
(4) Yếu tố kích thích các dòng bạch cầu (CSF): kích thích sự tăng sinh và biệt hóa của tế bào gốc tạo máu đa nhân và tế bào tiền thân tạo máu trong các giai đoạn phát triển khác nhau. CSF bao gồm M-CSF, GM-CSF, G-CSF, EPO, SCF, TPO. Ví dụ: Tế bào T và tế bào tủy xương tiết ra M-CSF (monocyte-colony stimulating-factor), M-CSF giúp tăng trưởng dòng bạch cầu đơn nhân (monocyte); Tế bào B và đại thực bào tiết ra GM-CSF (granulocyte macrophage- colony-stimulating factor), GM-CSF giúp tăng trưởng và biệt hóa tế bào tua (dendritic cell, là một tế bào trình diện kháng nguyên); Tế bào đơn nhân tiết ra G- CSF (granulocyte-colony stimulating-factor), G-CSF giúp tăng trưởng và biệt hóa bạch cầu đa nhân trung tính. (5) Chemokin: có chức năng hóa ứng động và là tín hiệu cho các bạch cầu đơn nhân, bạch cầu đa nhân trung tính và tế bào lympho từ máu vào các vị trí ổ nhiễm khuẩn, ví dụ mô bị nhiễm khuẩn hay bị tổn thương sẽ tiết ra chemokin.
luan an 7 Chemokin được tiết ra sẽ làm cho các tế bào bạch cầu từ máu mao mạch di chuyển đến mô bị nhiễm khuẩn. IL-8 là chemokin đầu tiên được nghiên cứu rõ ràng và là đại diện tiêu biểu của chemokin. Dựa trên số lượng và vị trí của cystein, chemokin được phân loại thành 4 nhóm [79]: CC, CXC, C và CX3C. * CC chemokin là yếu tố làm di chuyển bạch cầu đơn nhân, cũng như tế bào giết tự nhiên và tế bào trình diện kháng nguyên.
Ví dụ, monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1 hay CCL2) có chức năng làm di chuyển bạch cầu đơn nhân từ trong máu vào trong mô và trở thành đại thực bào; CCL5 có chức năng hấp dẫn các tế bào T, bạch cầu ái toan và bạch cầu ái kiềm. * CXC chemokin là yếu tố làm di chuyển bạch cầu đa nhân trung tính và tế bào lympho. Ví dụ, IL-8 có chức năng làm di chuyển bạch cầu đa nhân trung tính từ trong máu vào mô; CXCL13 có chức năng làm di chuyển tế bào lympho. * C chemokin là yếu tố làm di chuyển các tế bào lympho, ví dụ như XCL1 lymphotactin-α và XCL2 lymphotactin-β.
* C3XC chemokin là yếu tố hóa ứng động tế bào đơn nhân, tế bào giết tự nhiên và tế bào T. Ví dụ, fractalkin/CX3CL1 là chất hấp dẫn hóa học và là phân tử bám dính. (6) Yếu tố tăng trưởng: có chức năng kích thích tăng trưởng tế bào, bao gồm TGF-, EGF, VEGF, FGF, NGF và PDGF. Các cytokin gây viêm và kháng viêm 1.