Vai trò của hệ vi sinh đường ruột đối với hệ miễn dịch-P1

Giới thiệu

Hệ miễn dịch của bào thai trên người cũng như trên thú lúc đầu phát triển mạnh mẽ ở gan và lách, nhưng thai càng lớn thì chức năng miễn dịch tạm thời ở các cơ quan này càng giảm dần để chuẩn bị chuyển đổi chức năng miễn dịch sang tủy xương ở giai đoạn sau sinh. Vì thế những ngày đâu tiên sau sinh là thời gian hệ miễn dịch của cơ thể yếu nhất và trẻ em hoặc thú sơ sinh có nguy cơ mẫn cảm nhất với các viêm nhiễm. Hệ miễn dịch của bào thai cũng có cơ chế tự kiểm soát và hạn chế tối đa việc sản xuất các cytokine kích viêm với mục đích trước hết là để ngăn ngừa phản ứng miễn dịch giữa cơ thể mẹ và bào thai. Điều này có điểm bất lợi là cơ thể bào thai ít được bảo vệ nên sẽ mẫn cảm với sự viêm nhiễm của tác nhân gây bệnh. Bào thai hoặc thú con bị viêm nhiễm quá sớm trước khi có sự trưởng thành của các cơ quan miễn dịch góp phần làm cho hệ miễn dịch lầm tưởng những vi sinh vật gây bệnh đó là quen thuộc và vô hại với cơ thể nên không còn thiết lập đáp ứng miễn dịch với chúng nữa. Hiện tượng này gọi là sự dung nạp miễn dịch, không có lợi cho sức khỏe của thú sau này. Do đó, sự tiếp xúc của thú sơ sinh với vi sinh vật gây bệnh đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của hệ thống miễn dịch cũng như góp phần quyết định năng suất của thú trong tương lai. Hàng ngàn loài vi khuẩn khác nhau cùng sinh sống trong đường ruột của một cá thể trưởng thành (Noverr và Huffnagle, 2004) với số lượng lên đến 1014 tế bào vi khuẩn (Pickard et al., 2004). Con số này lớn gấp 10 lần tổng số tế bào hiện diện trong một con vật hay con người ở tuổi trưởng thành. Hệ vi sinh đường ruột chính là một hệ sinh thái đặc thù, sống động và là một hệ thống biến dưỡng quan trọng cung cấp cho cơ thể vật chủ những cơ chất cần thiết. Nó còn là hàng rào bảo vệ ngăn chặn sự xâm nhập của tác nhân gây bệnh qua niêm mạc ruột. Ngoài ra, hệ vi sinh đường ruột cũng góp phần định hình hệ thống miễn dịch, hình thái của đượng ruột, hỗ trợ chức năng của hệ tiêu hóa và ngay cả là điều hòa biểu hiện gen của vật chủ. Bài viết này tập trung thảo luận các yếu tố ở giai đoạn sơ sinh ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ miễn dịch màng nhầy ruột. Đường tiêu hóa là nơi tập trung số lượng tế bào miễn dịch dày đặc nhất, cũng như là nơi có số lượng vi sinh vật đông đảo nhất trong cơ thể.

Hoạt động của hệ miễn dịch trong đường ruột

Bên cạnh các cơ quan miễn dịch trung ương (tủy xương) và cơ quan miễn dịch ngoại vi (lách, tuyến ức, hạch bạch huyết), cơ thể còn thiết kế những mảng bạch huyết chạy dọc theo hệ thống đường tiêu hóa, dày đặc nhất ở đường ruột, nhất là vùng ruột già, gọi là mô lympho liên kết ruột (GALT). GALT thường được biết đến hơn với tên gọi ‘mảng Peyer’. Hoạt động của mảng Peyer có liên quan chặt chẽ với tế bào M trên biểu mô ruột. Tế bào M hoạt động như một cái bẫy để bắt giữ vi sinh vật, kháng nguyên hòa tan hay ở dạng các hạt nhỏ và vận chuyển chúng một cách tích cực từ lòng ruột vào trong các mô lympho của mảng Peyer (Hình 1). Nhờ đó, các tế bào lympho B và T cũng như các tế bào khác của hệ miễn dịch được gặp mặt với rất nhiều loại kháng nguyên hiện diện trong đường ruột. Tuy nhiên cũng có một số vi sinh vật, lợi dụng tế bào M để xâm nhập vào trong mô ruột, sau đó phát tán đến những cơ quan khác của cơ thể. 

Hình 1 minh họa cấu trúc và vị trí của các thành phần có trong lòng và thành ruột. Hệ vi khuẩn tồn tại trong dưỡng trấp (chất chứa trong lòng ruột) và trong lớp chất nhầy do các tế bào trong lớp biểu mô tiết ra. Lớp chất nhầy vừa là nguồn thức ăn, vừa là nơi trú ngụ cho các vi sinh vật, đồng thời là lớp bảo vệ cho lớp tế bào biểu mô bên dưới. Cấu trúc lớp biểu mô có sự khác biệt giữa ruột non (tá tràng, không tràng, hồi tràng) và ruột già (manh tràng, kết tràng, trực tràng). Tế bào M (microfold cell, M cells) và Paneth (tế bào tiết enzyme) chỉ có mặt ở ruột non. Tế bào M làm nhiệm vụ bắt giữ và vận chuyển các vi sinh vật từ lòng ruột vào trong các tổ chức lympho bên dưới lớp biểu mô để chuyển giao kịp thời những tác nhân lạ xuất hiện trong lòng ruột cho các tế bào trình diện kháng nguyên (tế bào tua, đại thực bào) và các tế bào miễn dịch có thẩm quyền miễn dịch khác (lympho T, B). Để hiểu rõ hơn về hoạt động miễn dịch của tế bào M, xin tham khảo trong các chương Miễn dịch học. Các tế bào miễn dịch hiện diện trong mô ruột, trong các mô lympho của ruột (mảng Peyer’s ở ruột non), các nang lympho, các dải lympho kết tràng (colonic patches) có nhiệm vụ rà soát cũng như quyết định dung nạp (đối với các vi khuẩn có lợi) hay tấn công chống lại sự xâm nhập của những tác nhân gây bệnh. Để thực hiện được chức năng này, các tế bào miễn dịch ở đây cần phải phân biệt được các vi khuẩn có lợi thuộc hệ vi sinh đường ruột hay các vi trùng gây bệnh khác. Đa số các kháng nguyên lạ xuất hiện trong đường ruột có nguồn gốc từ thức ăn và nước uống. Còn các vi khuẩn có lợi đường ruột (micro flora hoặc microbiota) thì khu trú lâu dài và không kích thích cơ thể sản sinh đáp ứng miễn dịch đặc hiệu chống lại chúng, hiện tượng này được gọi là ‘sự dung nạp qua đường miệng’ (oral tolerance). Cơ chế chính xác của hiện tượng dung nạp qua đường miệng chưa được thống nhất ý kiến. Nhưng người ta cho rằng nó liên quan đến sự tương tác qua lại giữa hệ vi sinh với biểu mô và mô lympho dọc theo đường ruột, bắt đầu từ khi thai được sinh ra. Như vậy, mảng Peyer cung cấp khả năng phòng hộ chống lại các tác nhân gây bệnh xâm nhập qua đường ruột, còn đáp ứng miễn dịch đối với các vi sinh vật không gây hại không được hình thành. Để hiểu rõ hơn về các loại vi sinh có lợi đường ruột, xin tham khảo phần ‘Hệ vi sinh đường ruột’.

Biên soạn: TS. BSTY. Đinh Xuân Phát