Miễn dịch niêm mạc là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Khái niệm về miễn dịch niêm mạc

Miễn dịch niêm mạc là hệ thống phòng vệ hoạt động liên tục tại các bề mặt tiếp xúc với môi trường như đường hô hấp, tiêu hóa, tiết niệu sinh dục và kết mạc. Mỗi vị trí này đều phải đối mặt với số lượng lớn tác nhân gây bệnh, chất gây dị ứng và các yếu tố ngoại lai khác. Vì vậy cơ thể hình thành một mạng lưới bảo vệ vừa linh hoạt vừa chuyên biệt để nhận diện nguy cơ và xử lý ngay tại chỗ trước khi mầm bệnh lan vào tuần hoàn.

Cấu trúc của hệ thống này bao gồm nhiều tầng cơ chế. Lớp biểu mô tạo hàng rào vật lý ngăn chặn sự xâm nhập trực tiếp. Lớp chất nhầy bao phủ giúp giữ lại vi sinh vật và hỗ trợ vận chuyển chúng ra ngoài. Các phân tử phòng vệ như lysozyme, defensin và cytokine góp phần hạn chế sự tăng trưởng của vi khuẩn có hại. Cùng lúc đó hệ miễn dịch bẩm sinh và thích ứng phối hợp để tạo phản ứng chọn lọc với từng loại kháng nguyên.

Vai trò của miễn dịch niêm mạc có thể tóm tắt qua một số chức năng chính:

• Nhận diện và trung hòa mầm bệnh trước khi chúng xâm nhập sâu.
• Kiểm soát tương tác giữa cơ thể và hệ vi sinh vật cộng sinh.
• Duy trì sự cân bằng miễn dịch tại các bề mặt nhạy cảm.

Bảng dưới đây mô tả các loại chất tiết đặc trưng tại một số vùng niêm mạc:

Vị trí niêm mạc	Chất tiết chính	Chức năng
Đường hô hấp	Chất nhầy giàu mucin	Bẫy vi khuẩn, bụi và virus
Đường tiêu hóa	Axit dạ dày, enzyme tiêu hóa	Giảm mật độ vi khuẩn, bất hoạt protein lạ
Đường tiết niệu sinh dục	Chất nhầy, dịch tiết kháng khuẩn	Ngăn bám dính và phát triển vi sinh vật

Các cấu trúc chính của hệ miễn dịch niêm mạc

Các mô lympho liên quan niêm mạc, gọi chung là MALT, giữ vai trò trọng tâm trong việc tổ chức và điều phối phản ứng miễn dịch. Trong đó có GALT tại ruột và NALT tại đường hô hấp. Các mô này chứa nhiều lympho bào, đại thực bào và tế bào tua, tạo thành nơi tiếp nhận kháng nguyên và khởi động quá trình hoạt hóa miễn dịch. M mỗi vùng có cấu hình tế bào khác nhau để thích ứng đặc thù với loại kháng nguyên tiếp xúc.

Các nang lympho trong MALT thường có cấu trúc theo từng lớp. Lớp phía ngoài gồm các tế bào B chưa biệt hóa, lớp trung tâm chứa tế bào B hoạt hóa đang tăng sinh, và lớp sâu hơn có tế bào T hỗ trợ. Nhờ cấu trúc này, các mô MALT có thể xử lý kháng nguyên với tốc độ nhanh và tạo phản ứng nhớ lâu dài. Một số nghiên cứu chuyên sâu về MALT có thể xem tại Nature Immunology.

Dưới đây là danh sách tóm tắt một số thành phần quan trọng trong MALT:

• Tế bào M hỗ trợ vận chuyển kháng nguyên qua biểu mô.
• Tế bào tua chuyển giao thông tin kháng nguyên cho tế bào T.
• Lympho B tạo kháng thể đặc hiệu, chủ yếu là IgA.

Vai trò của IgA tiết (sIgA)

IgA tiết là kháng thể chiếm ưu thế tại môi trường niêm mạc. Dạng dimer của IgA được vận chuyển qua tế bào biểu mô nhờ protein pIgR. Trong quá trình này, một phần của pIgR trở thành Secretory Component kết hợp với IgA để tăng tính bền vững trong môi trường giàu enzyme và pH thay đổi. Khả năng trung hòa của sIgA giúp bất hoạt mầm bệnh ngay trên bề mặt mà không tạo phản ứng viêm mạnh.

IgA có khả năng bám vào vi khuẩn và virus để ngăn chúng bám dính vào tế bào biểu mô. Không giống IgG, sIgA không kích hoạt mạnh hệ thống bổ thể, vì vậy hạn chế gây tổn thương mô. Đây là lý do hệ niêm mạc ưu tiên sử dụng sIgA như tuyến phòng thủ chủ đạo. Công thức cấu trúc của sIgA có thể biểu diễn như sau:

$sIgA = IgA_{dimer} + Secretory\ Component$

Dưới đây là bảng so sánh nhanh giữa IgA và IgG trong bối cảnh niêm mạc:

Đặc điểm	IgA tiết	IgG
Vị trí chủ yếu	Niêm mạc	Huyết thanh
Khả năng trung hòa	Cao, không gây viêm mạnh	Cao nhưng dễ kích hoạt bổ thể
Độ bền trong chất nhầy	Rất tốt nhờ Secretory Component	Thấp hơn

Cơ chế nhận diện và xử lý kháng nguyên

Tại các vùng niêm mạc, tế bào M đóng vai trò như cửa ngõ để lấy mẫu kháng nguyên từ lòng ống và vận chuyển vào các nang lympho. Sau khi kháng nguyên được đưa vào mô, tế bào tua sẽ tiếp nhận và phân tích cấu trúc kháng nguyên, từ đó kích hoạt tế bào T phù hợp. Hoạt động này diễn ra liên tục để bảo đảm cơ thể luôn có thông tin cập nhật về các yếu tố ngoại lai.

Sự phối hợp giữa tế bào M, tế bào tua và các tế bào lympho tạo nên hệ thống xử lý kháng nguyên có tổ chức. Mỗi loại tế bào có chức năng đặc thù. Tế bào M chuyên vận chuyển, tế bào tua chuyên phân tích và trình diện, tế bào T chuyên điều tiết hướng đáp ứng. Nhờ vậy cơ thể có thể tạo phản ứng nhanh nhưng vẫn đủ chọn lọc để hạn chế các phản ứng quá mức.

Dưới đây là các bước tóm tắt trong quá trình xử lý kháng nguyên:

1. Tế bào M mở đường cho kháng nguyên đi vào mô.
2. Tế bào tua tiếp nhận và phân loại kháng nguyên.
3. Tế bào T hoạt hóa và hỗ trợ tế bào B tạo kháng thể IgA.

Vai trò của hệ vi sinh vật niêm mạc

Hệ vi sinh vật cộng sinh tại niêm mạc là một quần thể phức tạp gồm vi khuẩn, virus có lợi, nấm men và các sinh vật đơn bào. Chúng sống ổn định tại ruột, mũi, miệng và các bề mặt khác. Sự hiện diện của hệ vi sinh không chỉ đơn thuần là cư trú mà còn tạo nên một lớp bảo vệ sinh học quan trọng. Vi sinh vật có lợi cạnh tranh dinh dưỡng với tác nhân gây bệnh, ngăn chúng bám vào tế bào biểu mô và góp phần duy trì trạng thái cân bằng miễn dịch.

Các tín hiệu từ vi sinh vật đóng vai trò điều chỉnh hoạt động của tế bào miễn dịch. Một số chủng vi khuẩn sản xuất axit béo chuỗi ngắn có khả năng điều hòa tế bào T điều hòa, từ đó hạn chế phản ứng viêm quá mức. Khi hệ vi sinh mất cân bằng, rủi ro xảy ra viêm mạn tính, dị ứng và rối loạn chuyển hóa tăng rõ rệt. Hệ vi sinh vì vậy là một phần không thể tách rời của mô hình “hệ miễn dịch mở” nơi cơ thể liên tục giao tiếp với thế giới vi sinh.

Bảng dưới minh họa một số tác dụng nổi bật của vi sinh vật niêm mạc:

Nhóm vi sinh	Lợi ích chính	Ghi chú
Lactobacillus	Ổn định pH, ức chế vi khuẩn hại	Phổ biến ở ruột non và sinh dục
Bifidobacterium	Hỗ trợ tiêu hóa, tăng sản xuất axit béo chuỗi ngắn	Chiếm tỉ lệ cao ở ruột trẻ sơ sinh
Vi khuẩn kỵ khí tầng sâu	Điều hòa miễn dịch, hạn chế viêm	Hoạt động mạnh tại đại tràng

Để tìm hiểu thêm về hệ vi sinh và sinh thái niêm mạc, bạn có thể xem các báo cáo tại Nature Microbiome.

Miễn dịch niêm mạc và dung nạp miễn dịch

Hệ niêm mạc phải thường xuyên tiếp xúc với thức ăn, bụi, vi sinh vật vô hại và các protein lạ. Nếu phản ứng miễn dịch diễn ra quá mạnh, cơ thể sẽ rơi vào viêm kéo dài và bệnh lý dị ứng. Vì vậy niêm mạc cần một cơ chế dung nạp bền vững. Tế bào T điều hòa giữ vai trò trung tâm trong việc hạn chế phản ứng quá mức bằng cách tiết ra cytokine chống viêm như IL 10 hoặc TGF beta.

Ngoài tế bào T điều hòa, nhiều tín hiệu bổ sung cũng tham gia vào quá trình này. Một số phân tử từ hệ vi sinh có khả năng điều chỉnh gene liên quan đến phản ứng miễn dịch. Các tế bào biểu mô cũng tiết ra yếu tố giúp giảm độ nhạy khi tiếp xúc với kháng nguyên không nguy hiểm. Nhờ đó cơ thể phân biệt được tác nhân gây bệnh thật sự với yếu tố vô hại.

Dưới đây là các yếu tố góp phần tạo nên trạng thái dung nạp ổn định:

• Tín hiệu chống viêm từ tế bào T điều hòa.
• Sản phẩm chuyển hóa từ vi sinh vật cộng sinh.
• Vai trò kiểm soát tín hiệu của tế bào biểu mô.

Ứng dụng trong vaccine niêm mạc

Vaccine niêm mạc được thiết kế để kích hoạt miễn dịch tại chỗ ngay khi tác nhân gây bệnh vừa xâm nhập. Không giống vaccine tiêm dưới da, vaccine dạng uống hoặc dạng xịt chủ yếu tập trung tạo ra sIgA và đáp ứng tế bào niêm mạc. Ưu điểm của vaccine niêm mạc là có thể kích hoạt hàng rào bảo vệ ngay lớp đầu tiên, giảm nguy cơ lây lan mầm bệnh và tăng hiệu quả bảo vệ cộng đồng.

Cơ chế hoạt động của vaccine niêm mạc phụ thuộc vào khả năng trình diện kháng nguyên tại các mô như GALT hoặc NALT. Khi vaccine đi qua niêm mạc, tế bào M chuyển tải kháng nguyên vào mô lympho. Tại đây kháng nguyên được xử lý để kích hoạt tế bào B tạo kháng thể IgA tiết. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh vaccine niêm mạc có hiệu quả cao với bệnh lây qua đường hô hấp và tiêu hóa.

Các loại vaccine niêm mạc đang được phát triển gồm:

1. Vaccine dạng xịt mũi nhắm vào đường hô hấp.
2. Vaccine dạng uống nhắm vào đường tiêu hóa.
3. Các công nghệ sử dụng hạt nano để ổn định kháng nguyên.

Các tài liệu khoa học liên quan đến vaccine niêm mạc được cập nhật thường xuyên tại Science.

Liên hệ giữa miễn dịch niêm mạc và bệnh lý

Khi hệ niêm mạc bị rối loạn, cơ thể khó duy trì cân bằng miễn dịch. Hệ quả là nhiều bệnh lý xuất hiện. Ở đường hô hấp, tình trạng quá mẫn hoặc mất kiểm soát viêm có thể dẫn đến hen suyễn hoặc viêm mũi dị ứng. Ở đường tiêu hóa, rối loạn tương tác giữa miễn dịch và vi sinh vật có thể gây bệnh viêm ruột, hội chứng ruột kích thích và tăng tính thấm niêm mạc.

Nhiễm trùng niêm mạc cũng là hệ quả thường gặp khi hàng rào bảo vệ suy yếu. Virus và vi khuẩn có thể xâm nhập sâu vào mô, gây viêm cấp hoặc mạn tính. Một số bệnh lý như nhiễm Helicobacter pylori, viêm đại tràng do Clostridioides difficile hoặc viêm âm đạo tái phát thường liên quan đến mất cân bằng vi sinh vật và rối loạn đáp ứng miễn dịch.

Dưới đây là bảng mô tả một số bệnh thường gặp liên quan đến rối loạn miễn dịch niêm mạc:

Bệnh lý	Vùng tác động	Cơ chế liên quan
Hen suyễn	Đường hô hấp	Phản ứng quá mức với dị nguyên
Bệnh viêm ruột	Đường tiêu hóa	Mất cân bằng vi sinh và viêm kéo dài
Viêm âm đạo	Niêm mạc sinh dục	Rối loạn hệ vi sinh

Xu hướng nghiên cứu miễn dịch niêm mạc

Nhiều nhóm nghiên cứu tập trung khai thác cơ chế phân tử để hiểu cách hệ niêm mạc duy trì cân bằng. Một số hướng chính bao gồm phân tích cấu trúc sIgA, vai trò enzyme trên bề mặt tế bào biểu mô và ảnh hưởng của chế độ ăn đối với vi sinh vật cộng sinh. Công nghệ giải trình tự thế hệ mới cũng giúp xác định sự thay đổi của hệ vi sinh theo thời gian.

Bên cạnh đó, các chiến lược điều chỉnh miễn dịch bằng prebiotics và probiotics đang được thử nghiệm. Phương pháp này nhằm tái lập cộng đồng vi sinh lành mạnh để giảm nguy cơ viêm. Đồng thời nhiều dự án vaccine mới nhắm vào niêm mạc tiếp tục được phát triển nhằm tăng khả năng phòng bệnh trong cộng đồng.

Nguồn tin cậy và bài báo chuyên sâu về chủ đề này có thể xem tại Cell Press.

Tài liệu tham khảo

• Brandtzaeg P. Secretory IgA: designed for anti microbial defense. Frontiers in Immunology.
• Makharia G. et al. Mucosal immunity and the gut. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology.
• Holmgren J., Czerkinsky C. Mucosal immunity and vaccines. Nature Medicine.
• Turner J. The mucosal barrier. Nature Reviews Immunology.
• Hooper L., Macpherson A. Immune adaptations to the gut microbiota. Nature Reviews Immunology.