Để duy trì sức khỏe, hệ thống miễn dịch của con người phải phân biệt giữa bạn bè, hoặc các mô của cơ thể con người, và kẻ thù, hoặc các tác nhân gây bệnh xâm lấn gây bệnh. Thách thức này đặc biệt rõ ràng trong ruột người, nơi nó không chỉ là các tế bào của vật chủ, mà còn cả hàng nghìn tỷ vi khuẩn tồn tại và làm việc với chúng mà phải được coi là thân thiện. Bây giờ, một nghiên cứu mới cho thấy một cơ chế mà qua đó sự cân bằng tinh tế này giữa việc thúc đẩy và ức chế đáp ứng miễn dịch được duy trì.
Nghiên cứu – sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu ở Đức và Ý – được công bố trên tạp chí.
Trong nghiên cứu của họ, tác giả Thomas Brocker, giáo sư và giám đốc Viện miễn dịch tại Đại học Ludwig Maximilian (LMU) ở Munich, Đức và các đồng nghiệp đã mô tả cách họ tìm ra cách thức mà các tế bào giám sát miễn dịch được phát hiện để phát hiện sự khác biệt giữa bạn và kẻ thù.
Ruột của chúng tôi là nơi có một cộng đồng phức tạp gồm hơn 100 nghìn tỷ tế bào vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng trong sức khỏe và bệnh tật.
Những vi sinh vật đường ruột này, hoặc vi sinh vật đường ruột – mà với vật liệu di truyền của chúng được gọi là hệ vi sinh đường ruột – ảnh hưởng đến sự trao đổi chất, dinh dưỡng và chức năng miễn dịch.
Các nhà khoa học đang phát hiện ra rằng sự gián đoạn trong hệ vi sinh đường ruột có liên quan đến bệnh béo phì, bệnh viêm ruột và các rối loạn tiêu hóa khác.
Nó cũng đã được gợi ý rằng hiệu ứng béo phì trên vi khuẩn đường ruột có thể giải thích mối liên hệ mạnh mẽ của nó với bệnh tiểu đường loại 2.
Những người khác đã so sánh tính độc đáo của hệ vi sinh đường ruột của một người với “dấu vân tay ADN”, nâng cao mối quan tâm về quyền riêng tư tiềm năng cho những người tham gia các dự án nghiên cứu hệ vi sinh vật của con người.
Các tế bào đuôi gai thúc đẩy và ức chế đáp ứng miễn dịch
Nghiên cứu mới liên quan đến một loại tế bào gọi là tế bào đuôi gai (DCs) đã tiến hóa hai đặc trưng – và những gì có vẻ trái ngược – vai trò trong cơ thể con người, ở chỗ chúng có thể thúc đẩy và ức chế phản ứng miễn dịch.
Thông tin nhanh về hệ vi sinh đường ruột
- Ruột của chúng tôi chứa khoảng 1.000 loài vi khuẩn
- Có nhiều gen trong hệ vi sinh đường ruột gấp 100 lần so với hệ gen của người
- Được cho là vô trùng khi sinh, ruột non được nhanh chóng xâm chiếm sau khi sinh.
Tìm hiểu thêm về hệ vi sinh đường ruột
DC giúp kích hoạt hệ thống miễn dịch để đáp ứng với nhiễm trùng, nhưng chúng cũng tham gia tích cực ức chế nó trong những tình huống nhất định.
Chúng ngăn chặn khả năng miễn dịch bằng cách kích hoạt các tế bào T điều hòa gây ra (iTregs), một loại tế bào kiểm soát sự phát triển của khả năng miễn dịch.
Là chất ức chế miễn dịch trong ruột, DC giúp đào tạo hệ thống miễn dịch để điều trị vi khuẩn đường ruột như bạn bè chứ không phải là kẻ thù. Họ làm điều này bằng cách nội bộ hóa protein từ vi sinh vật và di chuyển đến các hạch bạch huyết gắn liền với ruột.
Khi chúng di chuyển đến các hạch bạch huyết, các DC phá vỡ các protein vi khuẩn thân thiện với nội bộ thành các phần nhỏ hơn, trở nên tương tự như “các dấu hiệu nhận dạng” mà chúng mang trên bề mặt tế bào của chúng.
Các huy hiệu nhận dạng này được hiển thị với các protein liên kết cụ thể mà iTreg nhận ra, với hiệu ứng là iTregs không quảng bá phản ứng miễn dịch chống lại các protein mang huy hiệu nhận dạng.
Giáo sư Brocker nói: “Chúng tôi tin rằng những iTreg này là đặc trưng cho các protein được sản xuất bởi vi khuẩn đường ruột tự nhiên.”
Nhóm nghiên cứu giải thích rằng sự di cư đến các tế bào bạch huyết của các DC – đặc biệt là những tế bào có bề mặt tế bào biểu hiện một protein gọi là CD103 + – là một phần quan trọng trong việc giữ cho hệ thống miễn dịch được cập nhật trên thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột.
Các tế bào đuôi gai có ‘nút báo động’
Tuy nhiên, những gì các nhà nghiên cứu muốn khám phá là làm thế nào cơ chế khoan dung này có thể được tắt trong trường hợp khẩn cấp. Cuộc điều tra của họ dẫn họ đến một phân tử khác mà DC hiển thị trên bề mặt tế bào của chúng – được gọi là CD40 – hoạt động theo cách tương tự như một nút báo động.
Khi được kích hoạt, CD40 liên kết với một phân tử đối tác trên bề mặt của một loại tế bào T khác gọi là các tế bào T effector, nó biến DC từ các chất ức chế đáp ứng miễn dịch thành promoter.
Trong các thử nghiệm trên chuột, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng các động vật có tín hiệu CD40 đã được chuyển vĩnh viễn thành viêm đại tràng nặng phát triển, nhưng không có các triệu chứng khác.
Họ phát hiện ra rằng các tế bào đuôi gai bị ảnh hưởng vẫn di chuyển đến các hạch bạch huyết từ ruột ruột, nhưng khi chúng đến đó, chúng tự tử (apoptosis) và từ chối các tế bào T điều chỉnh cơ hội nhận biết phù hiệu nhận dạng của các protein vi sinh vật thường bảo vệ chúng khỏi bị tấn công miễn dịch.
Điều này dẫn đến một phản ứng miễn dịch tổng quát trong đó các tế bào lympho T đi đến lớp ruột và gây viêm. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng việc cho những con chuột kháng sinh giết chết hệ vi khuẩn đường ruột của chúng cũng làm giảm tình trạng viêm và các loài động vật sống sót.
“Những phát hiện này cho thấy sự tương tác giữa các tế bào đuôi gai dương tính với CD103 và các tế bào T điều hòa là điều cần thiết cho việc duy trì cân bằng miễn dịch chính xác hoặc cân bằng nội môi trong ruột.”
Giáo sư Thomas Brocker
Các nhà nghiên cứu hiện nay muốn tìm hiểu xem liệu các tế bào T điều hòa cụ thể có được lập trình cho vi khuẩn đường ruột cụ thể hay không, như nghiên cứu này có thể đề xuất.
Tìm hiểu cách vi khuẩn đường ruột có thể góp phần gây bệnh Parkinson.
