Myeloperoxidase là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa Myeloperoxidase

Myeloperoxidase (MPO) là enzyme heme chứa chủ yếu trong hạt azurophil của bạch cầu trung tính và một phần trong đại thực bào, đóng vai trò chủ đạo trong cơ chế miễn dịch bẩm sinh. MPO catalyzes quá trình oxy hóa halide (Cl⁻, Br⁻) và tiocyanate (SCN⁻) thành các chất oxy hóa mạnh như hypochlorous acid (HOCl), góp phần diệt khuẩn nội bào.

HOCl sinh ra từ hoạt động MPO có tính khử mạnh, gây tổn thương màng vi khuẩn, biến đổi protein và acid nucleic của tế bào dị nguyên. MPO cũng tham gia điều hòa tín hiệu viêm qua việc thúc đẩy phóng thích cytokine và chemoattractant, đồng thời tác động lên cấu trúc mô tại vị trí viêm.

Định lượng MPO huyết thanh được xem là chỉ số sinh học (biomarker) đánh giá mức độ viêm và nguy cơ tổn thương mạch máu; nồng độ MPO tăng cao liên quan bệnh động mạch vành, xơ vữa và đột quỵ.

Cấu trúc và đặc tính hóa học

MPO là glycoprotein dimer, mỗi tiểu đơn vị gồm chuỗi nặng (~59 kDa) và chuỗi nhẹ (~13 kDa) liên kết bởi cầu nối disulfide. Nhân heme protoporphyrin IX chứa sắt ở trạng thái Fe³⁺, chịu trách nhiệm liên kết và chuyển electron trong phản ứng oxy hóa.

Cấu trúc tinh thể X-ray cho thấy mỗi tiểu đơn vị MPO có khoảng 20–25% thành phần beta-sheet và 30–35% alpha-helix, tạo khoang gắn cơ chất sâu và hẹp. Glycosylation tại N- và O- vị trí tăng tính ổn định và điều hòa vị trí phân bố trong tế bào.

Thành phần	Kích thước	Chức năng
Chuỗi nặng	59 kDa	Gắn heme, xúc tác phản ứng
Chuỗi nhẹ	13 kDa	Ổn định cấu trúc dimer
Heme	~0.6 kDa	Liên kết O₂, phản ứng oxi hóa

Phổ hấp thụ UV–Vis của MPO có đỉnh Soret ~430 nm (MPO–Fe³⁺) và đỉnh ~450 nm khi liên kết CO, tạo cơ sở phân tích định tính và định lượng bằng quang phổ.

Cơ chế hoạt động

Hoạt động xúc tác của MPO diễn ra qua chu trình hai giai đoạn: giai đoạn nhạy với H₂O₂ tạo Compound I và giai đoạn oxy hóa substrate. Phương trình tổng quát giai đoạn đầu:
$MPO\text{-}Fe^{3+} + H_{2}O_{2} \rightarrow MPO\text{-}Compound\ I + H_{2}O$

Compound I chứa sắt oxo-oxo cao hóa hóa trị Fe⁴⁺=O, cho phép chuyển electron từ Cl⁻ hoặc SCN⁻, tạo HOCl hoặc OSCN⁻ và tái sinh MPO–Fe³⁺:

• $MPO\text{-}Compound\ I + Cl^{-} + H^{+} \rightarrow MPO\text{-}Fe^{3+} + HOCl$
• $MPO\text{-}Compound\ I + SCN^{-} + H^{+} \rightarrow MPO\text{-}Fe^{3+} + OSCN^{-}$

Sản phẩm HOCl và OSCN⁻ có hoạt tính khử mạnh, tấn công màng tế bào và các thành phần sinh học của vi khuẩn, góp phần vào cơ chế miễn dịch bẩm sinh và quá trình viêm tại mô.

Sinh tổng hợp và biểu hiện

Gen MPO nằm trên nhiễm sắc thể 17q23.1, bao gồm 12 exon và 11 intron. Phiên mã MPO tăng cao trong giai đoạn cuối biệt hóa bạch cầu trung tính tại tủy xương, sau đó enzyme được đóng gói vào hạt azurophil.

Biểu hiện MPO chủ yếu ở bạch cầu trung tính trưởng thành; mức biểu hiện thấp hơn ở đại thực bào mô và một số tế bào biểu mô. Yếu tố phiên mã PU.1 và C/EBPα điều hòa tăng cường biểu hiện MPO trong quá trình sản sinh myeloid.

• PU.1: kích thích phiên mã MPO giai đoạn đầu biệt hóa.
• C/EBPα: hỗ trợ biểu hiện trong giai đoạn myelocyte và metamyelocyte.

Mức MPO huyết thanh phản ánh tỷ lệ bạch cầu trung tính hoạt hóa, thường tăng trong nhiễm khuẩn cấp và viêm mạn, được sử dụng trong lâm sàng để theo dõi diễn biến bệnh lý và hiệu quả điều trị.

Chức năng sinh học

Myeloperoxidase (MPO) giữ vai trò quan trọng trong cơ chế miễn dịch bẩm sinh của cơ thể. Khi bạch cầu trung tính tiếp xúc với tác nhân ngoại lai hoặc vi khuẩn, MPO sử dụng hydrogen peroxide (H₂O₂) và halide (Cl⁻, Br⁻) để sinh ra các chất oxy hóa mạnh như hypochlorous acid (HOCl) và hypobromous acid (HOBr), tiêu diệt vi khuẩn và nấm.

HOCl không chỉ tấn công màng tế bào vi khuẩn mà còn oxy hóa protein, lipid và acid nucleic của vi sinh vật, làm giảm khả năng xâm nhập và tăng tính kháng cự của tế bào chủ. MPO cũng tham gia quá trình điều hòa phản ứng viêm thông qua kích thích phóng thích cytokine (IL-1β, TNF-α) và chemoattractant (MCP-1), thu hút thêm bạch cầu đến vị trí viêm.

• Sản phẩm chính: HOCl, HOBr, OSCN⁻ (hypothiocyanite) với khả năng khử mạnh.
• Tác động phụ: Tổn thương mô chủ do oxy hóa quá mức (oxidative stress), góp phần vào các bệnh viêm mãn tính.
• Điều hòa tín hiệu: MPO có thể chuyển đổi nitric oxide (NO) thành nitrosating species, tác động lên mạch máu và áp lực máu.

Các nghiên cứu gần đây chỉ ra MPO còn đóng vai trò trong quá trình sinh lý mô như tái tạo biểu mô sau viêm và sửa chữa mạch máu, tuy nhiên cơ chế này cần được làm rõ hơn thông qua mô hình in vivo và in vitro.

Vai trò trong bệnh lý

Tăng hoạt tính MPO và nồng độ HOCl nội mô cao liên quan chặt chẽ đến bệnh lý xơ vữa động mạch. HOCl oxy hóa lipoprotein LDL, hình thành ox-LDL, kích thích tế bào nội mô tiết adhesion molecule (VCAM-1, ICAM-1), thúc đẩy quá trình kết dính bạch cầu và hình thành mảng xơ vữa.

Trong bệnh động mạch vành cấp và đột quỵ, nồng độ MPO huyết thanh tăng lên đáng kể, dự báo tổn thương tim mạch và nguy cơ tái phát. MPO còn liên quan đến viêm khớp dạng thấp, lupus ban đỏ hệ thống và bệnh phổi tắc nghẽn mạn do hoạt tính oxy hóa gây tổn thương mô liên kết.

Bệnh lý	Cơ chế liên quan MPO	Chỉ số tham khảo
Xơ vữa động mạch	Oxy hóa LDL, tăng kết dính tế bào nội mô	MPO > 540 pmol/L
Đột quỵ cấp	Kích hoạt viêm nội mô, tiêu hủy hàng rào máu – não	MPO > 600 pmol/L
Viêm khớp dạng thấp	Oxy hóa mô sụn, tăng sản xuất cytokine	MPO tăng 1.5–2× so với bình thường

Đánh giá vai trò bệnh lý của MPO không chỉ dừng ở nồng độ mà còn xét đến tỷ lệ HOCl/H₂O₂, tỷ lệ phân bố trong mô và biểu hiện của receptor CD11b/CD18 trên bề mặt bạch cầu trung tính.

Chỉ số lâm sàng và chẩn đoán

Xét nghiệm nồng độ MPO trong huyết thanh hoặc huyết tương thường dựa trên ELISA, độ nhạy cao, cho phép phát hiện mức MPO từ 10 pmol/L. Giá trị bình thường dao động dưới 322 pmol/L; khi vượt 540 pmol/L, nguy cơ tim mạch tăng lên đáng kể.

Kết hợp đo MPO với các marker viêm khác như hs-CRP (high-sensitivity C-reactive protein) và troponin I giúp tăng độ chính xác trong chẩn đoán nhồi máu cơ tim cấp. Chỉ số MPO/hs-CRP > 1.5 được xem là dấu hiệu tiên lượng xấu trong 6 tháng sau cấp cứu ổn định.

1. Máu tĩnh mạch được xử lý để loại tế bào và fibrin, cho mẫu huyết tương tinh khiết.
2. ELISA sandwich với kháng thể đơn dòng chống MPO, phát hiện màu tại bước sóng 450 nm.
3. Hiệu chuẩn với chuẩn MPO tinh khiết, vẽ đường chuẩn để tính nồng độ mẫu.

MPO cũng có thể định lượng qua phương pháp tự động trên hệ thống immunoturbidimetric, rút ngắn thời gian phân tích và phù hợp với quy mô xét nghiệm lớn.

Chất ức chế và ứng dụng dược học

Nhiều hợp chất nhỏ được nghiên cứu như chất ức chế MPO, nhằm giảm sản sinh HOCl và ngăn ngừa tổn thương oxy hóa. 4-aminobenzoic acid hydrazide (4-ABAH) và thiocyanate là inhibitor cạnh tranh, ức chế nhẹ hoạt tính MPO.

Trong lâm sàng, thuốc ức chế MPO đang được thử nghiệm pha II cho bệnh xơ vữa động mạch và hội chứng mạch vành cấp (NCT04644709). Chất ức chế cơ chế-based như AZD4831 cho thấy giảm đáng kể chỉ số viêm mạch máu và cải thiện chức năng nội mô sau 12 tuần điều trị.

• 4-ABAH: ức chế cạnh tranh, giảm HOCl khoảng 50% in vitro.
• AZD4831: cơ chế-based, giảm hs-CRP và MPO huyết thanh 40–60%.
• Tetracycline: tác dụng phụ điều hòa giảm biểu hiện MPO trong đại thực bào.

Ứng dụng dược học của chất ức chế MPO hứa hẹn trong điều trị viêm mạn, xơ vữa và bệnh thận mạn, tuy nhiên cần thêm dữ liệu an toàn dài hạn và đánh giá tác dụng ngoài mục tiêu.

Phương pháp nghiên cứu và phân tích

Nghiên cứu cấu trúc MPO sử dụng X-ray crystallography với độ phân giải 1.8–2.2 Å, cho phép xác định vị trí heme, cầu nối disulfide và glycosylation chi tiết. Cryo-EM hỗ trợ khảo sát MPO trong phức hợp với inhibitor hoặc kháng thể, mở ra hướng điều chế thuốc mục tiêu.

Phân tích hoạt tính MPO in vitro thường dùng phương pháp xét nghiệm màu (chromogenic assay) với TMB (3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine) hoặc DHR123 (dihydrorhodamine 123) để đo sản phẩm oxy hóa qua phổ UV–Vis hoặc fluorescence.

Phương pháp	Nguyên tắc	Ưu/Nhược điểm
X-ray crystallography	Khảo sát cấu trúc tinh thể	Độ phân giải cao / Yêu cầu tinh thể tinh khiết
Cryo-EM	Hình ảnh phức hợp trong dung dịch	Không cần tinh thể / Độ phân giải thấp hơn X-ray
ELISA	Kháng thể bắt giữ MPO	Nhạy / Phụ thuộc chất lượng kháng thể
Chromogenic assay	Đo sản phẩm oxy hóa (TMB, DHR123)	Nhanh / Ít đặc hiệu cơ chất

Các kỹ thuật sinh học phân tử như RT-qPCR và Western blot được dùng để đánh giá biểu hiện MPO ở mức phiên mã và protein, hỗ trợ nghiên cứu cơ chế điều hòa gene và tương tác với yếu tố phiên mã PU.1, C/EBPα.

Tài liệu tham khảo

1. Aratani Y. “Myeloperoxidase: functions and pathology.” Int J Hematol. 2018;107(1):26–35. doi:10.1007/s12185-017-2286-6
2. Summers CJ et al. “Role of myeloperoxidase in cardiovascular disease.” Am Heart J. 2006;152(4):616–623. doi:10.1016/j.ahj.2006.06.007
3. Gorudko IV et al. “Myeloperoxidase: expression, functions, and involvement in pathologies.” Biomed Res Int. 2020;2020:1502963. doi:10.1155/2020/1502963
4. ClinicalTrials.gov. “Study of MPO Inhibitor in Atherosclerotic Cardiovascular Disease.” NCT04644709. 2021. https://clinicaltrials.gov/…
5. Human Gene Nomenclature Committee. “MPO gene.” https://www.genenames.org/…