Tế bào mast là gì? Các nghiên cứu khoa học về Tế bào mast

Định nghĩa tế bào mast

Tế bào mast (mast cell) là một loại tế bào miễn dịch thuộc dòng bạch cầu hạt, tồn tại lâu dài tại mô và đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng viêm, dị ứng và bảo vệ cơ thể chống lại ký sinh trùng. Đây là các tế bào giàu hạt (granule) chứa nhiều chất trung gian sinh học như histamin, protease và cytokine, được lưu trữ trong bào tương ở trạng thái chưa hoạt hóa.

Tế bào mast cư trú chủ yếu tại các mô liên kết giàu mao mạch, chẳng hạn như da, niêm mạc hô hấp, tiêu hóa và quanh các mạch máu. Vị trí định cư của tế bào mast khiến chúng trở thành một trong những tế bào miễn dịch đầu tiên tiếp xúc với các yếu tố lạ xâm nhập từ môi trường bên ngoài.

Khác với các bạch cầu lưu hành như basophil, tế bào mast là các tế bào mô cố định. Chúng được xem là "vệ binh mô" có khả năng cảm ứng miễn dịch nhanh chóng, phóng thích các chất hoạt động sinh học nhằm điều phối phản ứng viêm và điều chỉnh hoạt động của các tế bào miễn dịch khác.

Nguồn gốc và biệt hóa

Tế bào mast có nguồn gốc từ tế bào gốc tạo máu đa năng (hematopoietic stem cells – HSCs) trong tủy xương. Các tiền thân tế bào mast (mast cell progenitors – MCPs) sau đó rời khỏi tủy xương, di chuyển vào máu và xâm nhập vào các mô ngoại vi, nơi chúng hoàn tất quá trình biệt hóa thành tế bào mast trưởng thành dưới tác động của các yếu tố tăng trưởng, đặc biệt là SCF (Stem Cell Factor) thông qua thụ thể c-kit (CD117).

Quá trình biệt hóa phụ thuộc vào môi trường mô nơi tế bào mast cư trú, từ đó hình thành các kiểu hình khác nhau như tế bào mast ở mô liên kết (CTMC – connective tissue mast cells) hoặc tế bào mast ở niêm mạc (MMC – mucosal mast cells). Các kiểu hình này khác nhau về thành phần enzyme trong hạt tiết, độ nhạy với cytokine và chức năng miễn dịch đặc hiệu.

Biểu hiện của gen KIT và thụ thể c-kit là dấu hiệu đặc trưng của tế bào mast trong tất cả giai đoạn phát triển. Sự hoạt hóa không kiểm soát của tín hiệu KIT có thể dẫn đến các bệnh lý tăng sinh tế bào mast, ví dụ mastocytosis. Bảng dưới đây tóm tắt quá trình phát sinh và biệt hóa tế bào mast:

Giai đoạn	Vị trí	Dấu hiệu phân tử
Tế bào gốc tạo máu	Tủy xương	CD34+, c-kit+
Tiền thân mast	Máu ngoại vi	c-kit+, CD13+
Tế bào mast chưa trưởng thành	Mô liên kết	FcεRIlow, tryptase+
Tế bào mast trưởng thành	Da, phổi, ruột	FcεRIhigh, chymase±, tryptase+

Các thành phần trong hạt tiết

Tế bào mast chứa nhiều hạt bào tương có tính chất ái kiềm, với thành phần hóa học phức tạp bao gồm các chất trung gian tiền tàng trữ và các enzyme chức năng cao. Mỗi hạt có thể chứa hàng trăm phân tử histamin và các protease như tryptase, chymase – đóng vai trò trong phân giải protein, điều hòa viêm và làm thay đổi cấu trúc mô.

Bên cạnh đó, các chất như heparin (một glycosaminoglycan mang điện tích âm), yếu tố tăng trưởng và enzyme tiêu hủy ma trận ngoại bào (MMPs) cũng được tìm thấy trong hạt. Sự đa dạng về thành phần cho phép tế bào mast tham gia nhiều pha khác nhau của phản ứng miễn dịch, từ khởi phát đến điều chỉnh cường độ phản ứng.

Danh sách thành phần chính trong hạt tiết tế bào mast:

• Histamin: gây giãn mạch, tăng tính thấm mạch máu, co thắt phế quản
• Heparin: tác dụng kháng đông, ức chế hình thành huyết khối
• Tryptase & Chymase: phân giải protein mô đích, hoạt hóa metalloprotease
• Cytokine (TNF-α, IL-4): điều hướng phản ứng miễn dịch

Cơ chế hoạt hóa tế bào mast

Cơ chế hoạt hóa điển hình nhất của tế bào mast là thông qua phức hợp IgE – FcεRI. Khi IgE đã gắn sẵn trên bề mặt tế bào mast gặp lại kháng nguyên tương ứng, quá trình bắt chéo (cross-linking) xảy ra giữa các phức hợp FcεRI-IgE, làm khởi phát chuỗi tín hiệu nội bào, dẫn đến phóng thích nhanh các hạt tiết (degranulation) và tổng hợp chất trung gian mới như leukotrien, prostaglandin.

Phản ứng này diễn ra trong vài giây đến vài phút, tạo ra một cơn "bão hóa chất trung gian", gây viêm cấp và triệu chứng dị ứng. Sau pha cấp, tế bào mast còn tiết cytokine và chemokine điều hòa kéo dài phản ứng viêm, duy trì hoạt động miễn dịch hoặc dẫn đến viêm mạn.

Ngoài cơ chế phụ thuộc IgE, tế bào mast còn có thể được hoạt hóa qua:

• Receptor TLRs (TLR2, TLR4): đáp ứng vi khuẩn
• Complement (C3a, C5a): hoạt hóa bởi hệ thống bổ thể
• Thuốc phiện, venom, neuropeptide: hoạt hóa không đặc hiệu

Cơ chế tín hiệu của FcεRI có thể mô tả như sau:

$\text{Ag} + \text{IgE} \cdot \text{Fc}\varepsilon\text{RI} \rightarrow \text{Crosslink} \rightarrow \text{PLC-}\gamma \rightarrow \text{Ca}^{2+} \uparrow \rightarrow \text{Degranulation}$

Vai trò trong phản ứng dị ứng

Tế bào mast là thành phần chủ đạo trong phản ứng dị ứng tức thì (quá mẫn typ I). Cơ chế trung tâm là phản ứng giữa dị nguyên và IgE đã gắn trên bề mặt tế bào mast, kích hoạt hiện tượng giải hạt nhanh chóng. Các chất trung gian được phóng thích ngay lập tức như histamin, leukotrien, prostaglandin gây nên các triệu chứng như ngứa, phù, nổi mề đay, co thắt phế quản và tiết dịch.

Trong phản ứng phản vệ (anaphylaxis), tế bào mast được hoạt hóa đồng loạt ở phạm vi toàn thân dẫn đến giãn mạch toàn diện, tụt huyết áp, phù thanh quản và suy hô hấp cấp. Phản vệ là tình trạng nguy hiểm đe dọa tính mạng, thường liên quan đến dị nguyên như nọc ong, thuốc (penicillin), thức ăn (đậu phộng) và latex.

Các triệu chứng dị ứng điển hình liên quan đến hoạt hóa tế bào mast:

• Viêm mũi dị ứng: ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi
• Hen phế quản dị ứng: khó thở, co thắt khí quản
• Mề đay – phù Quincke: nổi ban, phù mặt – môi – thanh quản
• Phản vệ: tụt huyết áp, ngất, ngừng hô hấp nếu không xử trí kịp

Ứng dụng lâm sàng từ kiến thức này bao gồm thuốc kháng histamin, thuốc ổn định màng tế bào mast (cromolyn), và kháng thể đơn dòng chống IgE (omalizumab) để ngăn chặn hoạt hóa tế bào mast từ đầu nguồn.

Chức năng miễn dịch bẩm sinh và thích ứng

Tế bào mast không chỉ liên quan đến dị ứng mà còn đóng vai trò điều phối trong miễn dịch bẩm sinh và thích ứng. Chúng có khả năng nhận diện các mầm bệnh thông qua các thụ thể nhận dạng mẫu phân tử (Pattern Recognition Receptors – PRRs), tiêu biểu là các TLR (Toll-like receptors). Ví dụ, TLR4 giúp phát hiện LPS từ vi khuẩn gram âm và kích hoạt tiết TNF-α, IL-6, IL-1β.

Trong phản ứng miễn dịch chống ký sinh trùng như giun sán, tế bào mast giải phóng IL-4, IL-5 và IL-13 – các cytokine thúc đẩy đáp ứng Th2, làm tăng huy động eosinophil và sản xuất IgE từ tế bào B. Điều này dẫn đến tăng nhạy cảm mô, tăng tiết nhầy và nhu động ruột, giúp đẩy ký sinh trùng ra khỏi cơ thể.

Bên cạnh đó, tế bào mast cũng tương tác trực tiếp với tế bào T và tế bào tua để điều hòa đáp ứng miễn dịch thích ứng. Chúng ảnh hưởng đến quá trình trình diện kháng nguyên, tuyển mộ bạch cầu và tạo môi trường viêm điều hướng quá trình biệt hóa tế bào T theo hướng Th1/Th2/Th17 hoặc Treg tùy theo bối cảnh mô.

Vai trò trong sinh lý mô và bệnh lý

Tế bào mast góp phần điều hòa mô tại chỗ thông qua tiết các phân tử ảnh hưởng lên mạch máu, thần kinh và mô liên kết. Chúng giải phóng VEGF (vascular endothelial growth factor) kích thích tạo mạch mới, tiết các yếu tố tăng trưởng như FGF, NGF thúc đẩy tái tạo mô và làm lành vết thương. Đồng thời, chymase và tryptase cũng tham gia tái cấu trúc chất nền ngoại bào (ECM remodeling).

Tuy nhiên, hoạt động không kiểm soát hoặc kéo dài của tế bào mast có thể dẫn đến các bệnh lý viêm mạn tính như hen phế quản không kiểm soát, viêm mũi mạn, viêm da cơ địa và rối loạn tiêu hóa chức năng như hội chứng ruột kích thích (IBS). Sự xâm nhập bất thường và giải hạt không tương xứng gây phá vỡ cân bằng mô, thúc đẩy quá trình xơ hóa và tăng nhạy cảm thần kinh cảm giác.

Tế bào mast còn được phát hiện trong mô tổn thương trong nhiều bệnh tự miễn như lupus ban đỏ hệ thống, xơ cứng bì, bệnh Crohn, cho thấy vai trò điều biến miễn dịch phức tạp của chúng vượt ra ngoài phản ứng dị ứng truyền thống.

Bệnh lý liên quan đến tế bào mast

Các rối loạn liên quan đến số lượng hoặc chức năng tế bào mast có thể chia làm hai nhóm chính: tăng sinh (mastocytosis) và rối loạn hoạt hóa (mast cell activation syndrome – MCAS). Trong mastocytosis, tế bào mast tăng sinh bất thường ở da hoặc cơ quan nội tạng, thường liên quan đến đột biến c-kit (ví dụ D816V) làm hoạt hóa tín hiệu tăng sinh không kiểm soát.

Trong khi đó, MCAS là hội chứng lâm sàng đặc trưng bởi các triệu chứng dị ứng hệ thống như đỏ bừng, mạch nhanh, tiêu chảy, nhưng không có bằng chứng IgE đặc hiệu hay số lượng tế bào mast tăng rõ rệt. MCAS thường khó chẩn đoán và có tính chất mãn tính, tái phát, ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống.

Tiêu chuẩn chẩn đoán mastocytosis và MCAS thường dựa vào các yếu tố:

Chỉ dấu	Mastocytosis	MCAS
Trytpase huyết thanh	Tăng cao liên tục (>20 ng/mL)	Tăng thoáng qua
CD117 (c-kit)	+ mạnh, đột biến KIT	+ nhẹ hoặc không
Triệu chứng	Dị ứng + gan, tủy, da tổn thương	Đa cơ quan, tái phát, không IgE

Ứng dụng lâm sàng và nghiên cứu

Hiểu biết về sinh học tế bào mast đã mở ra nhiều hướng điều trị mới. Các thuốc cổ điển như kháng histamin (H1, H2), corticoid, cromolyn được sử dụng để giảm triệu chứng dị ứng nhẹ đến trung bình. Trong các bệnh nặng như hen dị ứng hoặc mề đay mạn tính, kháng thể đơn dòng chống IgE (omalizumab) hoặc kháng IL-5 (mepolizumab) mang lại hiệu quả kiểm soát tốt hơn.

Hiện nay, nhiều nghiên cứu đang tập trung vào:

• Các chất ức chế tín hiệu nội bào FcεRI và KIT
• Ứng dụng tế bào mast như mục tiêu điều trị ung thư, đặc biệt trong u tuyến vú và u lympho
• Thăm dò vai trò tế bào mast trong miễn dịch thần kinh và rối loạn tâm thần như lo âu, trầm cảm

Các công cụ mô học, cytometry đa màu và phân tích RNA đơn bào đang giúp xác định lại phân nhóm tế bào mast trong mô người. Xem thêm tại Nature Reviews Immunology: Mast Cells in Immunity and Disease

Kết luận

Tế bào mast là thành phần miễn dịch giàu chức năng, không chỉ giới hạn trong phản ứng dị ứng mà còn điều hòa miễn dịch bẩm sinh, thích ứng và mô học. Khả năng nhận diện kháng nguyên, tiết cytokine và điều khiển mô đích khiến chúng trở thành cầu nối giữa các tầng miễn dịch và mô. Sự mất cân bằng chức năng có thể dẫn đến nhiều bệnh lý khác nhau, từ dị ứng cấp tính đến viêm mạn và rối loạn miễn dịch.

Tiềm năng lâm sàng của tế bào mast là rất lớn – từ điều trị dị ứng đến nhắm trúng đích viêm mạn tính và ung thư. Những tiến bộ trong nghiên cứu phân tử và miễn dịch học đang dần hé lộ toàn bộ bức tranh sinh học phức tạp của tế bào này trong sức khỏe và bệnh tật.