Protein giai đoạn cấp tính là gì? Các nghiên cứu khoa học

Định nghĩa protein giai đoạn cấp tính

Protein giai đoạn cấp tính (acute phase proteins – APPs) là nhóm protein huyết tương có nồng độ thay đổi đáng kể trong quá trình đáp ứng viêm hệ thống, tổn thương mô, nhiễm trùng, ung thư hoặc stress sinh lý nghiêm trọng. Đây là một phần của phản ứng pha cấp tính (acute phase response – APR), thuộc về miễn dịch bẩm sinh, giúp phục hồi cân bằng nội môi và tăng cường khả năng đề kháng của cơ thể.

APPs được sản xuất chủ yếu tại gan dưới sự điều hòa của các cytokine tiền viêm, đặc biệt là interleukin-6 (IL-6), interleukin-1β (IL-1β) và yếu tố hoại tử u alpha (TNF-α). Các protein này có thể tăng (dương tính) hoặc giảm (âm tính) trong huyết tương, thường trong vòng 6–48 giờ sau khi có kích thích viêm.

Theo PMC, phản ứng pha cấp tính là bước đầu tiên trong chuỗi đáp ứng miễn dịch toàn thân, chuẩn bị cho các phản ứng miễn dịch đặc hiệu tiếp theo.

Phân loại protein giai đoạn cấp tính

Các APPs được chia thành hai nhóm chính dựa vào sự thay đổi nồng độ huyết tương khi cơ thể phản ứng với viêm hoặc tổn thương mô:

• APPs dương tính: Tăng nồng độ huyết tương ít nhất 25% so với mức nền. Bao gồm các protein như C-reactive protein (CRP), serum amyloid A (SAA), fibrinogen, haptoglobin, alpha-1-antitrypsin, ferritin.
• APPs âm tính: Giảm nồng độ huyết tương ít nhất 25%. Điển hình là albumin, transferrin, transthyretin (prealbumin).

Phân loại này có thể chi tiết hơn theo mức độ thay đổi:

Loại	Mức thay đổi	Ví dụ
Dương tính mạnh	Tăng >1000%	CRP, SAA
Dương tính vừa	Tăng 50–500%	Fibrinogen, haptoglobin
Âm tính	Giảm ≥25%	Albumin, transferrin

Vai trò sinh lý và miễn dịch

APPs đóng nhiều vai trò chức năng quan trọng trong phản ứng viêm và miễn dịch bẩm sinh. Chúng giúp ngăn chặn sự lây lan của mầm bệnh, trung hòa độc tố, loại bỏ tế bào chết và kích hoạt các tuyến phòng vệ tế bào.

Một số vai trò chính của APPs:

• CRP: Opson hóa vi khuẩn, kích hoạt bổ thể qua con đường cổ điển.
• Haptoglobin: Gắn kết hemoglobin tự do, giảm stress oxy hóa và bảo vệ thận.
• Fibrinogen: Tham gia vào quá trình đông máu và hình thành cục máu đông tại vùng tổn thương.
• Alpha-1-antitrypsin: Ức chế các enzyme protease, hạn chế tổn thương mô do phản ứng viêm.

Ngoài ra, nhiều APPs có vai trò điều hòa miễn dịch như hạn chế hoạt động của tế bào T, điều chỉnh biểu hiện cytokine và ảnh hưởng lên quá trình trình diện kháng nguyên. Một số APPs như ferritin còn liên quan đến điều hòa chuyển hóa sắt, ngăn vi khuẩn khai thác vi lượng kim loại.

Cơ chế điều hòa biểu hiện

Sự tổng hợp APPs được kiểm soát chủ yếu bởi các cytokine tiền viêm, đặc biệt là IL-6. Sau khi có tổn thương mô hay nhiễm trùng, đại thực bào và tế bào nội mô giải phóng IL-6 vào máu. IL-6 gắn với receptor ở tế bào gan, kích hoạt con đường tín hiệu JAK/STAT, thúc đẩy phiên mã các gene mã hóa APPs.

Các con đường tín hiệu quan trọng khác:

• IL-1β và TNF-α: hoạt hóa NF-κB, tăng biểu hiện CRP, SAA.
• IL-10: có tác dụng điều hòa âm, làm giảm phản ứng pha cấp.

Biểu hiện của APPs tăng trong vòng 6–8 giờ, đạt đỉnh sau 24–72 giờ và giảm dần nếu không còn kích thích viêm. Trong trường hợp nhiễm trùng nặng, mức APPs có thể duy trì cao kéo dài nhiều ngày, phản ánh mức độ nghiêm trọng và tiến triển của bệnh.

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến biểu hiện APPs gồm:

• Di truyền (polymorphism tại vùng promoter gene CRP)
• Tình trạng gan (bệnh gan mạn tính làm giảm tổng hợp)
• Ảnh hưởng từ thuốc (corticosteroid làm giảm biểu hiện CRP)

Danh sách các protein giai đoạn cấp tính điển hình

Mỗi APP có đặc tính riêng về thời gian đáp ứng, mức độ thay đổi và chức năng sinh lý. Dưới đây là một số APPs quan trọng thường được sử dụng trong lâm sàng hoặc nghiên cứu.

Tên protein	Loại phản ứng	Chức năng chính
C-reactive protein (CRP)	Dương tính mạnh	Opson hóa vi khuẩn, hoạt hóa bổ thể, tăng nhanh trong nhiễm trùng
Serum amyloid A (SAA)	Dương tính mạnh	Vận chuyển lipid, điều hướng bạch cầu
Haptoglobin	Dương tính trung bình	Gắn hemoglobin tự do, hạn chế mất sắt
Fibrinogen	Dương tính trung bình	Đông máu, tạo mạng fibrin ngăn mất máu
Procalcitonin	Dương tính mạnh	Dấu ấn đặc hiệu cho nhiễm khuẩn nặng
Albumin	Âm tính	Áp suất keo huyết tương, vận chuyển
Transferrin	Âm tính	Vận chuyển sắt, giảm để hạn chế tăng trưởng vi khuẩn

Ứng dụng trong chẩn đoán lâm sàng

APPs đóng vai trò thiết yếu trong đánh giá đáp ứng viêm và chẩn đoán phân biệt nguyên nhân sốt, nhiễm trùng và bệnh tự miễn. Trong đó, CRP và procalcitonin (PCT) là hai chỉ dấu được ứng dụng phổ biến nhất.

CRP tăng mạnh trong nhiễm trùng do vi khuẩn, viêm mô mềm, viêm khớp, nhưng cũng có thể tăng nhẹ trong nhiễm virus hoặc viêm không đặc hiệu. Ngưỡng bình thường là <10 mg/L, trong khi viêm cấp tính có thể vượt 100 mg/L. Ngược lại, procalcitonin có độ đặc hiệu cao với nhiễm khuẩn nặng và nhiễm trùng huyết.

So sánh lâm sàng:

Chỉ dấu	Thời gian tăng	Đặc hiệu	Ứng dụng
CRP	6–12 giờ	Trung bình	Viêm không đặc hiệu, theo dõi đáp ứng điều trị
Procalcitonin	2–4 giờ	Cao với vi khuẩn	Phân biệt nhiễm virus/vi khuẩn, theo dõi sepsis

Các xét nghiệm định lượng APPs giúp định hướng điều trị kháng sinh, quyết định nhập ICU và tiên lượng tỷ lệ tử vong trong nhiễm trùng huyết (PMC7147940).

Liên hệ với bệnh lý mạn tính

CRP độ nhạy cao (hs-CRP) được sử dụng trong đánh giá nguy cơ tim mạch vì phản ánh mức độ viêm mạn tính dưới lâm sàng. Mức hs-CRP >3 mg/L là yếu tố nguy cơ độc lập cho xơ vữa động mạch và nhồi máu cơ tim.

Ngoài ra, tăng CRP và ferritin kéo dài được quan sát thấy trong bệnh lý chuyển hóa (như hội chứng chuyển hóa, tiểu đường typ 2) và một số ung thư. Điều này gợi ý rằng các APPs có thể phản ánh phản ứng viêm nền thấp trong cơ thể, góp phần vào bệnh sinh lâu dài.

Biến động nồng độ và các yếu tố ảnh hưởng

Nồng độ APPs không cố định mà phụ thuộc nhiều yếu tố nội tại và ngoại sinh. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm:

• Thời điểm lấy mẫu so với khởi phát viêm
• Bệnh gan (giảm tổng hợp APPs do suy tế bào)
• Tuổi, giới, tình trạng dinh dưỡng (ảnh hưởng đến albumin, transferrin)
• Điều trị bằng corticosteroids hoặc ức chế miễn dịch

Biến động động học của CRP có thể được mô hình hóa theo hàm số mũ. Trong giai đoạn tăng:

$C_{CRP}(t) = C_0 (1 - e^{-kt})$

Trong giai đoạn hồi phục:

$C_{CRP}(t) = C_{max} e^{-\lambda t}$

Với $k$ và $\lambda$ là hằng số tốc độ tăng và giảm. Thời gian bán hủy của CRP vào khoảng 19 giờ, cho phép theo dõi đáp ứng điều trị sau 2–3 ngày.

Xu hướng nghiên cứu và ứng dụng mới

Nhiều nghiên cứu gần đây khai thác vai trò của APPs trong hệ miễn dịch bẩm sinh và tác động điều hòa miễn dịch. Ví dụ, SAA có khả năng điều hướng tế bào miễn dịch đến vùng tổn thương, và ảnh hưởng đến biểu hiện gene tiền viêm tại đại thực bào.

Ứng dụng mới đang được phát triển:

• Phát hiện đa chỉ dấu APPs bằng multiplex ELISA trong chẩn đoán nhanh tại giường bệnh
• Phân tích hệ proteome huyết tương theo thời gian để theo dõi tiến triển sepsis
• Ứng dụng ferritin làm chỉ dấu viêm trong COVID-19 và hội chứng viêm hệ thống

Tiến bộ về công nghệ xét nghiệm như microfluidic và cảm biến sinh học đang giúp đo APPs với thể tích mẫu nhỏ, thời gian phản hồi nhanh, và khả năng tích hợp với thiết bị cầm tay tại cộng đồng.

Tài liệu tham khảo

1. Acute phase proteins: Structure and function – PMC
2. CRP and procalcitonin in sepsis diagnosis – PMC
3. CRP as a biomarker – Trends in Immunology
4. Innate immunity and acute phase response – Frontiers in Immunology
5. Human CRP ELISA kit – Thermo Fisher