Bạch cầu trung tính là gì? Các nghiên cứu khoa học

Khái niệm bạch cầu trung tính

Bạch cầu trung tính (neutrophils) là một trong những loại bạch cầu phổ biến nhất trong máu ngoại vi, thuộc nhóm bạch cầu hạt (granulocytes). Chúng chiếm khoảng 50–70% tổng số bạch cầu ở người trưởng thành và là thành phần chính trong phản ứng miễn dịch bẩm sinh chống lại vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn sinh mủ.

Đặc điểm hình thái giúp nhận diện neutrophil dưới kính hiển vi quang học là nhân phân múi (thường 2 đến 5 múi) và bào tương chứa các hạt mịn không bắt màu đặc hiệu với thuốc nhuộm acid hay kiềm – do đó được gọi là “trung tính”. Các hạt này chứa enzyme tiêu diệt vi khuẩn như myeloperoxidase, lysozyme và protease.

Neutrophil đóng vai trò then chốt trong phản ứng viêm cấp tính và được coi là “tuyến phòng thủ đầu tiên” của hệ miễn dịch. Khi có vi khuẩn hoặc tổn thương mô, neutrophil là tế bào đầu tiên di chuyển đến vị trí viêm để thực hiện thực bào và tiêu diệt mầm bệnh.

Sự phát triển và biệt hóa

Quá trình sinh trưởng của bạch cầu trung tính bắt đầu từ tế bào gốc tạo máu trong tủy xương. Trải qua các giai đoạn biệt hóa gồm: myeloblast → promyelocyte → myelocyte → metamyelocyte → band cell → neutrophil trưởng thành. Toàn bộ chu trình mất khoảng 6–10 ngày để tạo ra một tế bào trưởng thành.

Quá trình này chịu sự điều hòa của các yếu tố tăng trưởng, đặc biệt là G-CSF (granulocyte colony-stimulating factor) và IL-6. Trong điều kiện bình thường, chỉ khoảng 2–3% neutrophil lưu hành trong máu ngoại vi, phần lớn còn lại dự trữ trong tủy xương. Khi cơ thể bị nhiễm khuẩn, tủy sẽ huy động nhanh chóng lượng dự trữ này vào tuần hoàn.

Tuổi thọ của một neutrophil trưởng thành trong máu chỉ khoảng 6–10 giờ, sau đó chúng di chuyển đến các mô viêm và chết sau khi hoàn thành chức năng. Đây là cơ chế đảm bảo hoạt động miễn dịch mạnh mẽ nhưng ngắn hạn, giảm thiểu nguy cơ gây tổn thương mô lan rộng.

Đặc điểm hình thái và cấu trúc

Bạch cầu trung tính trưởng thành có kích thước trung bình khoảng 10–12 micromet. Nhân có hình dạng đa múi (2–5 múi), dễ nhận biết trong các mẫu nhuộm máu ngoại vi. Bào tương chứa nhiều hạt nhỏ – là các bào quan chức năng chứa enzyme tiêu diệt vi sinh vật.

Các loại hạt chính của neutrophil gồm:

• Hạt sơ cấp (azurophilic granules): xuất hiện sớm trong quá trình biệt hóa, chứa enzyme myeloperoxidase, elastase, defensin
• Hạt thứ cấp (specific granules): chứa lactoferrin, collagenase, lysozyme – giúp diệt khuẩn và điều chỉnh đáp ứng viêm
• Hạt bậc ba (tertiary granules): chứa gelatinase và metalloproteinase, hỗ trợ di chuyển qua mô liên kết

Bảng phân loại hạt theo chức năng:

Loại hạt	Thành phần chính	Chức năng
Azurophilic	Myeloperoxidase, defensin	Phá hủy vi sinh vật nội bào
Specific	Lactoferrin, lysozyme	Diệt khuẩn, điều hòa phản ứng viêm
Tertiary	Gelatinase, cathepsin	Phá vỡ màng đáy, hỗ trợ xuyên mô

Sự hiện diện và tỷ lệ bất thường của các dạng non (band cell) hoặc đa nhân bất thường (hypersegmented neutrophils) có thể phản ánh các rối loạn huyết học như thiếu vitamin B12, nhiễm trùng hoặc bệnh lý tủy.

Cơ chế hoạt động miễn dịch

Neutrophil thực hiện vai trò miễn dịch thông qua nhiều bước liên tiếp. Đầu tiên là hóa hướng động (chemotaxis) – di chuyển đến vị trí viêm nhờ nhận tín hiệu từ cytokine, đặc biệt là IL-8, C5a, LTB4. Sau đó, chúng nhận diện vi sinh vật thông qua thụ thể bề mặt như TLR (Toll-like receptor) và bắt đầu quá trình thực bào.

Sau khi nuốt mầm bệnh vào bên trong túi thực bào, neutrophil tiêu diệt chúng bằng enzyme tiêu thể và phản ứng bùng phát oxy (respiratory burst). Phản ứng này sinh ra các gốc tự do như superoxide, hydroxyl radical và hydrogen peroxide có khả năng gây tổn thương màng vi sinh vật.

Quá trình sản xuất superoxide do enzyme NADPH oxidase xúc tác được mô tả bằng phương trình:
$\text{NADPH} + 2O_2 \rightarrow \text{NADP}^+ + 2O_2^{-} + H^+$

Trong một số tình huống, neutrophil còn giải phóng bẫy ngoại bào NETs (Neutrophil Extracellular Traps) – là mạng DNA kết hợp enzyme tiêu diệt vi sinh vật bên ngoài tế bào. Đây là cơ chế bảo vệ bổ sung, đặc biệt khi vi khuẩn lớn hoặc cư trú ngoài tế bào.

Neutrophil Extracellular Traps (NETs)

Neutrophil Extracellular Traps (NETs) là cấu trúc lưới ngoại bào gồm DNA sợi mảnh và protein enzyme, được giải phóng bởi bạch cầu trung tính khi chết theo một quá trình gọi là NETosis. Khác với apoptosis (chết theo chương trình) hay necrosis (hoại tử), NETosis là cơ chế đặc hiệu giúp neutrophil bẫy và tiêu diệt vi sinh vật ngoại bào mà không cần thực bào trực tiếp.

Các NETs bao gồm DNA dạng sợi, histone và enzyme như neutrophil elastase (NE), myeloperoxidase (MPO), cathepsin G, giúp giữ chặt mầm bệnh, ngăn chặn sự lây lan và tạo môi trường kháng khuẩn cục bộ. Chúng đặc biệt hiệu quả với vi khuẩn lớn, nấm và ký sinh trùng ngoại bào.

Tuy nhiên, nếu NETs không được dọn dẹp đúng cách, các thành phần của chúng có thể trở thành kháng nguyên tự thân, góp phần gây viêm mạn tính và bệnh lý tự miễn. NETs có liên quan đến bệnh lupus ban đỏ hệ thống (SLE), hội chứng kháng phospholipid, xơ vữa động mạch và cả viêm phổi do COVID-19.

Vai trò trong các phản ứng viêm

Bạch cầu trung tính là lực lượng đầu tiên được huy động đến vị trí tổn thương mô hay nhiễm khuẩn. Chúng tiết ra các phân tử trung gian như cytokine, chemokine (IL-1β, IL-8, TNF-α) để khuếch đại tín hiệu viêm, tăng tính thấm mạch máu và tuyển mộ thêm các tế bào miễn dịch khác như đại thực bào và lympho T.

Trong giai đoạn viêm cấp tính, neutrophil hoạt động rất hiệu quả trong việc khu trú ổ viêm và tiêu diệt mầm bệnh. Tuy nhiên, nếu kích hoạt quá mức hoặc kéo dài, neutrophil có thể gây tổn thương mô thứ phát do các enzyme tiêu thể và gốc oxy tự do.

Ví dụ về vai trò lưỡng tính của neutrophil:

Tình huống	Tác dụng có lợi	Biến chứng tiềm ẩn
Viêm phổi do vi khuẩn	Tiêu diệt vi khuẩn, làm sạch ổ nhiễm	Gây tổn thương phế nang, xơ hóa phổi
Viêm khớp dạng thấp	Dọn dẹp mô hoại tử	Gây phá hủy sụn khớp
Sốc nhiễm trùng	Kích hoạt miễn dịch cấp cứu	Gây suy đa cơ quan do phản ứng viêm toàn thân

Giá trị xét nghiệm và lâm sàng

Số lượng bạch cầu trung tính trong máu là một chỉ số quan trọng trong lâm sàng để đánh giá tình trạng nhiễm trùng, viêm cấp hoặc suy giảm miễn dịch. Bình thường, số lượng neutrophil dao động từ 1.5 đến 7.5 × 10⁹/L, chiếm khoảng 50–70% tổng số bạch cầu.

Tình trạng tăng bạch cầu trung tính (neutrophilia) thường gặp trong:

• Nhiễm khuẩn cấp, đặc biệt do vi khuẩn sinh mủ
• Chấn thương, phẫu thuật, bỏng
• Căng thẳng, stress cấp, cường tuyến thượng thận
• Dùng corticosteroid hoặc thuốc kích thích tủy

Ngược lại, giảm bạch cầu trung tính (neutropenia) là dấu hiệu cảnh báo suy giảm miễn dịch và nguy cơ nhiễm trùng nặng, đặc biệt ở bệnh nhân ung thư, ghép tạng hoặc điều trị hóa trị. Các nguyên nhân thường gặp:

• Suy tủy xương, xạ trị, hóa trị
• Nhiễm virus (EBV, HIV, HBV), sốt xuất huyết
• Thuốc độc tế bào, thuốc kháng sinh (chloramphenicol, sulfonamide)

Đánh giá lâm sàng bao gồm tổng phân tích tế bào máu, soi lam kính máu ngoại vi, định lượng các chỉ dấu viêm như CRP, procalcitonin. Trong trường hợp nghi ngờ rối loạn sinh tủy, có thể chỉ định chọc hút tủy xương và xét nghiệm di truyền.

Xem thêm hướng dẫn chuyên sâu: MSD Manual – Neutropenia

Rối loạn liên quan đến neutrophil

Nhiều bệnh lý bẩm sinh và mắc phải ảnh hưởng đến số lượng và chức năng neutrophil. Một số rối loạn điển hình bao gồm:

• Bệnh hạt mãn tính (Chronic Granulomatous Disease – CGD): thiếu enzyme NADPH oxidase, neutrophil không tạo được ROS
• Hội chứng Chediak-Higashi: rối loạn vận chuyển tiêu thể, dẫn đến giảm khả năng tiêu diệt nội bào
• Hội chứng Kostmann: suy biệt hóa neutrophil ở tủy xương, gây giảm neutrophil bẩm sinh nghiêm trọng
• Neutropenia chu kỳ: dao động số lượng neutrophil theo chu kỳ 21 ngày, gây nhiễm trùng tái phát

Chẩn đoán thường dựa trên xét nghiệm di truyền, phân tích chức năng neutrophil (test NBT hoặc DHR), cùng các chỉ số miễn dịch khác. Một số trường hợp cần ghép tủy xương hoặc điều trị bằng G-CSF dài hạn.

Ứng dụng điều trị và nghiên cứu

Neutrophil là mục tiêu quan trọng trong y học lâm sàng và nghiên cứu. Các thuốc tăng sản xuất neutrophil như filgrastim (G-CSF) được sử dụng để phục hồi miễn dịch sau hóa trị hoặc ghép tủy. Việc điều chỉnh hoạt tính neutrophil cũng là chiến lược điều trị mới trong bệnh viêm mạn tính, ung thư và tự miễn.

Các hướng nghiên cứu hiện nay tập trung vào:

• Ức chế hình thành NETs trong các bệnh tự miễn và viêm phổi
• Ứng dụng neutrophil làm vector dẫn thuốc nhờ khả năng xuyên mô
• Phân tích vai trò của neutrophil trong vi môi trường khối u (tumor microenvironment)
• Phát triển chỉ dấu sinh học từ DNA ngoại bào do neutrophil giải phóng

Neutrophil cũng được sử dụng trong thiết kế các mô hình động vật nghiên cứu miễn dịch, phân tích cơ chế viêm, và đánh giá độc tính của thuốc mới ở giai đoạn tiền lâm sàng.

Kết luận

Bạch cầu trung tính là thành phần cốt lõi của hệ miễn dịch bẩm sinh, hoạt động nhanh chóng và hiệu quả để bảo vệ cơ thể khỏi vi sinh vật gây bệnh. Tuy nhiên, sự mất cân bằng về số lượng hoặc chức năng của neutrophil có thể gây ra nhiều rối loạn miễn dịch, từ nhiễm trùng đến tự miễn và viêm mạn tính.

Việc hiểu rõ cơ chế hoạt động và điều hòa neutrophil giúp nâng cao khả năng chẩn đoán, điều trị và tiên lượng các bệnh lý miễn dịch trong y học hiện đại. Đồng thời, neutrophil là trọng tâm trong nhiều nghiên cứu tiên tiến nhằm phát triển liệu pháp miễn dịch cá thể hóa và kiểm soát phản ứng viêm một cách chính xác.