Nội mô là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa nội mô

Nội mô (tiếng Anh: endothelium) là lớp tế bào dạng biểu mô, gồm một hàng tế bào đơn lót bên trong lòng của tất cả các mạch máu và mạch bạch huyết trong cơ thể, từ mao mạch nhỏ nhất đến các động mạch chủ lớn. Nội mô đóng vai trò là hàng rào sinh học giữa máu tuần hoàn và mô, đảm bảo sự chọn lọc trong trao đổi chất, phân tử, và tế bào miễn dịch.

Khác với các biểu mô thông thường, nội mô có nguồn gốc từ trung bì (mesoderm), thay vì từ ngoại bì. Các tế bào nội mô không chỉ thụ động mà còn có khả năng điều tiết hoạt động sinh lý, như sản xuất chất dãn mạch (NO), tham gia vào phản ứng viêm, đông máu, tiêu sợi huyết, và quá trình hình thành mạch máu mới (angiogenesis).

Nội mô hiện diện ở nhiều hệ thống trong cơ thể, bao gồm:

• Hệ tuần hoàn: lót trong động mạch, tĩnh mạch và mao mạch
• Hệ bạch huyết: điều hòa dẫn lưu dịch kẽ
• Tim mạch: lót trong buồng tim (gọi là endocardium)

Cấu trúc và đặc điểm sinh học của tế bào nội mô

Tế bào nội mô có dạng dẹt, hình thoi, kích thước khoảng 10–15 µm chiều ngang và 30–50 µm chiều dài. Chúng có nhân rõ nằm lệch, nhiều bào quan phát triển liên quan đến tổng hợp protein như lưới nội chất hạt và bộ máy Golgi. Bề mặt của tế bào có thể có vi nhung mao (microvilli), giúp tăng diện tích trao đổi chất.

Các tế bào nội mô được liên kết với nhau bằng nhiều loại cấu trúc kết nối:

• Tight junctions: kiểm soát tính thấm chọn lọc
• Adherens junctions: duy trì sự gắn kết cơ học
• Gap junctions: truyền tín hiệu ion và hóa chất nhỏ

Màng bám đáy (basal lamina) bên dưới tế bào nội mô giúp gắn kết chúng với mô liên kết bên dưới, đồng thời đóng vai trò trong tín hiệu hóa học và tái tạo mô. Tế bào nội mô cũng có khả năng phân chia, biệt hóa và đáp ứng với yếu tố cơ học như shear stress từ dòng máu.

Thành phần	Vai trò chính
Tight junction	Ngăn chặn dòng ion và phân tử nhỏ giữa các tế bào
Adherens junction	Gắn kết cơ học, ổn định mô nội mô
Gap junction	Truyền tín hiệu điện và trao đổi phân tử nhỏ

Chức năng sinh lý của nội mô

Tế bào nội mô là trung tâm điều hòa các hoạt động sinh học mạch máu, bao gồm kiểm soát trương lực mạch, đông máu, đáp ứng viêm và hình thành mạch máu mới. Một trong những chức năng nổi bật là sản xuất các chất dãn và co mạch như nitric oxide (NO), prostacyclin (PGI₂), endothelin-1.

Nội mô đóng vai trò trong:

• Điều hòa huyết áp: thông qua NO và endothelin
• Chống đông máu: bằng cách biểu hiện thrombomodulin, tPA
• Hàng rào miễn dịch: biểu hiện phân tử kết dính để hướng dẫn bạch cầu
• Chống viêm: tiết IL-10, heme oxygenase-1

Chức năng này được điều chỉnh bởi các yếu tố cơ học (shear stress), sinh hóa (cytokine, hormone), và tình trạng bệnh lý (stress oxy hóa, nhiễm trùng, tăng đường huyết).

Vai trò trong tuần hoàn và điều hòa huyết áp

Vai trò của nội mô trong điều hòa huyết áp gắn liền với việc tổng hợp nitric oxide (NO) từ L-arginine dưới tác dụng của enzyme nội mô nitric oxide synthase (eNOS). NO sau đó khuếch tán vào tế bào cơ trơn thành mạch, kích hoạt enzyme guanylate cyclase và làm tăng GMP vòng, gây giãn cơ trơn mạch máu.

$L\text{-}Arginine + O_2 \xrightarrow{eNOS} NO + L\text{-}Citrulline$

Quá trình này giúp hạ huyết áp và điều hòa lưu lượng máu. Ở điều kiện bệnh lý như đái tháo đường, tăng cholesterol máu hoặc hút thuốc lá, chức năng NO bị suy giảm, dẫn đến co mạch, viêm và xơ vữa động mạch.

Ngoài NO, tế bào nội mô còn sản xuất prostacyclin (PGI₂) – một chất dãn mạch và chống ngưng tập tiểu cầu, đối kháng với thromboxane A₂ (chất co mạch do tiểu cầu tiết ra). Sự cân bằng giữa các yếu tố này là yếu tố sống còn trong điều hòa huyết động học toàn cơ thể.

Tương tác của nội mô với hệ miễn dịch

Tế bào nội mô là những “người gác cổng” miễn dịch chủ động. Chúng có khả năng phát hiện tín hiệu viêm và phản ứng lại bằng cách biểu hiện các phân tử kết dính tế bào, chẳng hạn như ICAM-1, VCAM-1 và E-selectin. Những phân tử này cho phép bạch cầu lăn, bám dính và xuyên mạch vào mô viêm, quá trình gọi là diapedesis.

Trong các tình huống sinh lý như đáp ứng miễn dịch hoặc bệnh lý như xơ vữa động mạch, tế bào nội mô còn tiết ra cytokine như IL-6, IL-8 và MCP-1 để thu hút và hoạt hóa bạch cầu. Chúng cũng có thể trình diện kháng nguyên thông qua MHC lớp I và trong một số điều kiện viêm, biểu hiện MHC lớp II – một đặc tính thường chỉ thấy ở tế bào chuyên biệt của hệ miễn dịch.

Rối loạn chức năng nội mô dẫn đến trạng thái tiền viêm mãn tính, góp phần thúc đẩy các bệnh lý viêm mạn tính như xơ vữa động mạch, viêm khớp dạng thấp, hoặc lupus ban đỏ hệ thống. Ở những bệnh nhân này, hoạt động của tế bào nội mô bị biến đổi, mất khả năng điều hòa và trở thành nguồn kích thích viêm kéo dài.

Vai trò trong bệnh lý tim mạch và chuyển hóa

Rối loạn chức năng nội mô là chỉ dấu sớm của nhiều bệnh lý tim mạch và chuyển hóa. Tình trạng này đặc trưng bởi việc giảm sản xuất nitric oxide (NO), tăng stress oxy hóa, và hoạt hóa các con đường viêm mạn tính. Những yếu tố này góp phần tạo môi trường thuận lợi cho sự hình thành mảng xơ vữa động mạch.

Ở bệnh nhân đái tháo đường type 2, tăng đường huyết mãn tính kích hoạt enzyme NADPH oxidase, làm tăng sản xuất gốc tự do superoxide (O₂⁻), làm mất hoạt tính của NO và gây tổn thương nội mô. Tương tự, tình trạng kháng insulin cũng làm giảm tín hiệu kích thích eNOS, làm giảm NO nội sinh.

Để đánh giá chức năng nội mô trong lâm sàng, một kỹ thuật phổ biến là đo giãn mạch phụ thuộc dòng chảy (flow-mediated dilation – FMD). FMD đo khả năng phản ứng của động mạch cánh tay với tăng lưu lượng máu – phản ánh trực tiếp khả năng sản xuất NO và mức độ lành mạnh của nội mô.

Nội mô trong quá trình tân mạch và ung thư

Tân mạch (angiogenesis) là quá trình sinh lý trong đó các mạch máu mới được hình thành từ mạng lưới mạch máu sẵn có, đặc biệt quan trọng trong sự phát triển phôi thai, lành vết thương và chu kỳ kinh nguyệt. Tuy nhiên, trong ung thư, quá trình này bị khai thác để nuôi dưỡng khối u và hỗ trợ di căn.

Yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) là chất kích thích chính cho tân mạch. VEGF gắn với thụ thể trên tế bào nội mô (VEGFR-2), kích hoạt các con đường truyền tín hiệu như PI3K-Akt và MAPK, dẫn đến tăng sinh, di chuyển và hình thành ống mao mạch.

$VEGF + VEGFR_2 \rightarrow \text{Akt/MAPK activation} \rightarrow \text{Proliferation + Migration + Tube formation}$

Liệu pháp kháng VEGF – tiêu biểu là bevacizumab (Avastin) – được sử dụng trong điều trị nhiều loại ung thư như đại trực tràng, phổi không tế bào nhỏ, và ung thư biểu mô thận. Việc ức chế hình thành mạch ngăn cản sự phát triển và di căn của khối u bằng cách cắt nguồn cung cấp oxy và chất dinh dưỡng.

Ứng dụng y học và tiềm năng điều trị

Nội mô là đích điều trị quan trọng trong nhiều bệnh lý tim mạch và viêm mạn tính. Các nhóm thuốc cải thiện chức năng nội mô bao gồm:

• Statins: làm tăng eNOS và giảm stress oxy hóa
• ACE inhibitors và ARBs: giảm áp lực thành mạch và cải thiện phản ứng dãn mạch
• PDE5 inhibitors: như sildenafil, làm tăng GMP vòng nội bào

Trong lĩnh vực y học tái tạo, tế bào gốc nội mô (EPCs) đang được nghiên cứu như một chiến lược để phục hồi lớp nội mô bị tổn thương, đặc biệt sau nhồi máu cơ tim hoặc tổn thương mạch vành. Công nghệ sinh học còn sử dụng tế bào nội mô để lót các mạch máu nhân tạo, mô in 3D hoặc tạo cơ quan vi sinh học (organs-on-a-chip).

Ứng dụng kỹ thuật mô học và công nghệ nano cũng đang được nghiên cứu để phân phối thuốc nhắm trúng đích nội mô, ví dụ trong ung thư hoặc bệnh mạch máu não.

Các kỹ thuật nghiên cứu và hình ảnh hóa nội mô

Các phương pháp nghiên cứu nội mô bao gồm cả kỹ thuật in vitro và in vivo. Một số kỹ thuật quan trọng gồm:

• Miễn dịch huỳnh quang (IF), hóa mô miễn dịch (IHC): xác định các protein như CD31, VE-cadherin
• Điện sinh lý (patch-clamp, TEER): đánh giá tính thấm và kết nối tế bào
• Flow cytometry: phân tích biểu hiện marker trên tế bào nội mô trong tuần hoàn
• FMD và siêu âm Doppler: đánh giá chức năng mạch máu ngoại vi

Trong mô hình ống nghiệm, việc sử dụng hệ thống dòng chảy (shear chambers) giúp mô phỏng áp lực thủy động, hỗ trợ phân tích phản ứng nội mô với dòng máu – yếu tố sinh lý ảnh hưởng đến biểu hiện gen và protein của nội mô.

Tài liệu tham khảo

1. Gimbrone, M. A., & García-Cardeña, G. (2016). Endothelial Cell Dysfunction and the Pathobiology of Atherosclerosis. Circulation Research, 118(4), 620–636. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306301
2. Deanfield, J. E., Halcox, J. P., & Rabelink, T. J. (2007). Endothelial function and dysfunction: testing and clinical relevance. Circulation, 115(10), 1285–1295.
3. Cines, D. B., et al. (1998). Endothelial cells in physiology and in the pathophysiology of vascular disorders. Blood, 91(10), 3527–3561.
4. National Heart, Lung, and Blood Institute. Endothelium and Vascular Health. https://www.nhlbi.nih.gov/
5. NIH – Endothelial Cell Biology Program. nhlbi.nih.gov/research/endothelial-cell-biology