Vi rút cúm là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan
Vi rút cúm là tác nhân RNA sợi đơn âm tính thuộc họ Orthomyxoviridae, gây bệnh hô hấp cấp tính ở người và động vật, với ba type chính là A, B và C. Với cấu trúc phân đoạn và khả năng biến dị cao, vi rút cúm có thể gây dịch theo mùa hoặc đại dịch toàn cầu qua cơ chế trôi và chuyển đổi kháng nguyên.
Định nghĩa và phân loại vi rút cúm
Vi rút cúm là một loại virus RNA sợi đơn âm tính thuộc họ Orthomyxoviridae, có khả năng gây bệnh đường hô hấp cấp ở người và động vật. Dựa trên đặc điểm kháng nguyên của nucleoprotein (NP) và matrix protein (M1), vi rút cúm được phân loại thành ba type chính: cúm A, cúm B và cúm C.
Trong ba type, vi rút cúm A là loại có khả năng lây lan rộng và biến dị mạnh, liên quan đến các đại dịch lớn trong lịch sử như cúm Tây Ban Nha 1918 và cúm H1N1 năm 2009. Cúm B gây bệnh giới hạn trong người và gây dịch khu trú theo mùa. Cúm C thường gây bệnh nhẹ, không phổ biến và không tạo thành dịch lớn.
Bảng phân loại chính:
| Type | Đặc điểm | Ổ chứa tự nhiên | Nguy cơ đại dịch |
|---|---|---|---|
| Influenza A | Biến dị mạnh, nhiều phân nhóm HA/NA | Chim, lợn, người | Cao |
| Influenza B | Gây bệnh giới hạn ở người | Người | Trung bình |
| Influenza C | Gây bệnh nhẹ | Người, lợn | Thấp |
Cấu trúc phân tử và hệ gen
Vi rút cúm có cấu trúc dạng hình cầu hoặc hình sợi, đường kính trung bình khoảng 100 nm, với lớp vỏ ngoài là màng lipid kép có nguồn gốc từ màng tế bào chủ. Nằm rải rác trên màng này là hai glycoprotein chính: hemagglutinin (HA) và neuraminidase (NA), đóng vai trò thiết yếu trong xâm nhập và giải phóng virus.
Bên trong lớp vỏ là lớp protein M1 tạo khung cấu trúc và protein M2 đóng vai trò là kênh ion. Hệ gen RNA của vi rút cúm A và B gồm 8 đoạn RNA sợi đơn âm tính, được liên kết với nucleoprotein (NP) và ba phân tử polymerase (PB1, PB2, PA), tạo thành các ribonucleoprotein (RNP) riêng biệt.
Bảng mô tả chức năng các đoạn gen chính:
| Đoạn RNA | Protein mã hóa | Chức năng |
|---|---|---|
| PB2 | Polymerase basic 2 | Gắn mũ mRNA tế bào chủ |
| PB1 | Polymerase basic 1 | Enzyme polymerase chính |
| PA | Polymerase acidic | Cắt mRNA chủ, hỗ trợ sao chép |
| HA | Hemagglutinin | Gắn vào thụ thể tế bào |
| NP | Nucleoprotein | Bọc và ổn định RNA virus |
| NA | Neuraminidase | Giải phóng virion khỏi tế bào chủ |
| M | M1, M2 | Cấu trúc và kênh ion |
| NS | NS1, NS2 | Ức chế miễn dịch, vận chuyển RNP |
Cơ chế xâm nhập và nhân lên trong tế bào
Quá trình nhiễm bắt đầu khi HA của vi rút cúm nhận diện và gắn vào acid sialic trên bề mặt tế bào biểu mô hô hấp. Sau đó, virion được nội bào hóa qua cơ chế endocytosis và chuyển vào nội bào thông qua các túi nội bào (endosome).
Sự giảm pH trong endosome gây thay đổi cấu hình HA, thúc đẩy sự hợp nhất giữa màng virus và màng endosome. Ribonucleoprotein được giải phóng vào bào tương, rồi nhanh chóng vận chuyển vào nhân tế bào để thực hiện phiên mã và sao chép.
RNA virus được phiên mã thành mRNA nhờ polymerase nội tại. Protein virus được dịch mã tại bào tương, glycoprotein được xử lý tại lưới nội chất và bộ máy Golgi. Virion được lắp ráp tại màng tế bào và giải phóng nhờ NA cắt liên kết acid sialic, giúp virus rời khỏi tế bào mà không bị dính lại.
Biến dị di truyền và tái tổ hợp gen
Vi rút cúm có tốc độ biến dị cao do đặc điểm enzyme sao chép RNA không có khả năng sửa lỗi. Mỗi lần nhân lên đều có khả năng tạo ra đột biến ngẫu nhiên. Quá trình này được gọi là "trôi kháng nguyên" (antigenic drift), làm thay đổi nhẹ cấu trúc kháng nguyên HA và NA, dẫn đến giảm hiệu quả miễn dịch và vắc xin.
Một cơ chế khác là "chuyển đổi kháng nguyên" (antigenic shift), xảy ra khi hai chủng cúm khác nhau cùng nhiễm một tế bào chủ và trao đổi đoạn gen. Điều này có thể tạo ra một chủng vi rút cúm hoàn toàn mới, chưa từng có miễn dịch cộng đồng, gây ra đại dịch quy mô toàn cầu.
Ví dụ:
- Cúm H1N1 (2009): tái tổ hợp giữa chủng người, lợn và chim
- Cúm H5N1: biến thể cúm gia cầm có khả năng lây sang người
Vì tính linh hoạt di truyền cao, vi rút cúm là mối đe dọa thường trực với sức khỏe cộng đồng và yêu cầu theo dõi dịch tễ học chặt chẽ hằng năm.
Cơ chế gây bệnh và đáp ứng miễn dịch
Vi rút cúm gây bệnh thông qua việc xâm nhập và tiêu hủy lớp tế bào biểu mô hô hấp. Sự phá vỡ lớp tế bào biểu mô làm giảm khả năng làm sạch nhầy và tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn xâm nhập. Quá trình này kích hoạt phản ứng viêm cấp tính mạnh mẽ, biểu hiện bằng sốt cao, đau đầu, mệt mỏi, ho khan và đau cơ.
Hệ miễn dịch phản ứng ở cả hai mức độ: miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thu được. Trong pha đầu, interferon loại I (IFN-α/β), cytokine và các tế bào NK được hoạt hóa nhằm kiểm soát sự nhân lên của virus. Tiếp theo, tế bào B sinh ra kháng thể trung hòa (IgA, IgG) chống HA và NA, trong khi tế bào T CD8+ tiêu diệt tế bào nhiễm virus.
Miễn dịch sau nhiễm hoặc tiêm chủng chủ yếu đặc hiệu cho từng chủng virus, do tính biến đổi của kháng nguyên. Do đó, khả năng bảo vệ giảm dần theo thời gian nếu virus thay đổi cấu trúc bề mặt (HA, NA) qua biến dị kháng nguyên.
Đặc điểm dịch tễ học
Vi rút cúm lưu hành theo mùa, thường bùng phát mạnh vào mùa đông – xuân ở vùng ôn đới và quanh năm ở vùng nhiệt đới. Tốc độ lây lan nhanh nhờ khả năng phát tán qua giọt bắn, tiếp xúc trực tiếp hoặc qua bề mặt bị ô nhiễm. Người nhiễm có thể phát tán virus từ 1 ngày trước khi có triệu chứng đến 5–7 ngày sau đó.
Cúm A có ổ chứa chính trong quần thể chim hoang dã (đặc biệt là chim nước), từ đó truyền sang gia cầm, động vật có vú và con người qua tiếp xúc gần. Cúm B và C chỉ lưu hành ở người, ít gây tái tổ hợp di truyền.
Phân bố theo nhóm nguy cơ:
- Nguy cơ cao: người già > 65 tuổi, trẻ dưới 5 tuổi
- Bệnh nền: tim mạch, hô hấp mạn, tiểu đường
- Phụ nữ mang thai
- Nhân viên y tế, người sống trong môi trường đông đúc
Chi tiết dịch tễ theo CDC: cdc.gov/flu
Chẩn đoán và xét nghiệm
Việc chẩn đoán cúm dựa trên biểu hiện lâm sàng có thể không chính xác do trùng lắp triệu chứng với các bệnh hô hấp khác. Các phương pháp xét nghiệm giúp xác định chính xác tác nhân gây bệnh, từ đó định hướng điều trị phù hợp và kiểm soát dịch.
Các phương pháp phổ biến:
- RT-PCR: phát hiện RNA virus với độ nhạy cao, tiêu chuẩn vàng trong chẩn đoán cúm
- Test nhanh kháng nguyên (RIDT): cho kết quả trong vòng 15 phút nhưng độ nhạy thấp hơn
- Nuôi cấy virus: dùng trong nghiên cứu và giám sát dịch tễ
RT-PCR có thể xác định phân nhóm như H1N1, H3N2 (cúm A), hoặc phân nhóm Victoria và Yamagata (cúm B), hỗ trợ giám sát dịch và điều chỉnh công thức vắc xin hàng năm.
Phòng ngừa và điều trị
Tiêm phòng là biện pháp phòng ngừa hiệu quả nhất, giúp giảm nguy cơ mắc, mức độ nặng và tử vong do cúm. Vắc xin cúm mùa được cập nhật hàng năm, bao gồm 3 hoặc 4 chủng virus dự đoán sẽ lưu hành, dựa trên hệ thống giám sát toàn cầu của WHO.
Thành phần vắc xin cúm mùa:
- 2 chủng cúm A: H1N1 và H3N2
- 1 hoặc 2 chủng cúm B: Victoria và/hoặc Yamagata
Thuốc kháng virus như oseltamivir (Tamiflu), zanamivir (Relenza), peramivir và baloxavir có hiệu quả nếu dùng trong vòng 48 giờ từ khi khởi phát triệu chứng. Oseltamivir là lựa chọn phổ biến nhất, ức chế enzyme neuraminidase, ngăn giải phóng virion khỏi tế bào nhiễm.
Khuyến cáo điều trị đặc biệt cho nhóm nguy cơ cao, kể cả khi chẩn đoán lâm sàng chưa được xác nhận bằng xét nghiệm. Xem thêm hướng dẫn WHO tại: WHO - Seasonal Influenza
Thách thức trong kiểm soát và xu hướng nghiên cứu
Sự biến đổi kháng nguyên liên tục khiến việc dự đoán và phát triển vắc xin gặp nhiều thách thức. Ngoài ra, hiện tượng kháng thuốc kháng virus đang nổi lên ở một số chủng, làm giảm hiệu quả điều trị.
Các hướng nghiên cứu chính:
- Vắc xin cúm phổ rộng: nhắm vào vùng bảo tồn của hemagglutinin để tạo miễn dịch lâu dài
- Kháng thể đơn dòng: chống lại HA stalk hoặc NA
- RNA-interference và CRISPR: can thiệp vào quá trình sao chép virus
- Nano-vaccine: sử dụng công nghệ hạt nano để tăng tính sinh miễn dịch
Theo Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm Quốc gia Mỹ (NIAID), các thử nghiệm vắc xin cúm phổ rộng đang bước sang giai đoạn 2 lâm sàng. Xem thêm: Universal Flu Vaccine Research - NIAID
Tài liệu tham khảo
- Taubenberger JK, Morens DM. (2008). "The pathology of influenza virus infections". Annual Review of Pathology.
- CDC. "Types of Influenza Viruses". https://www.cdc.gov/flu/about/viruses/index.htm
- WHO. "Influenza (seasonal) Fact Sheet". https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/influenza-(seasonal)
- NIAID. "Universal Influenza Vaccine Research". https://www.niaid.nih.gov/diseases-conditions/universal-influenza-vaccine-research
- Uyeki TM et al. (2019). "Clinical Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society of America: 2018 Update". Clinical Infectious Diseases.
Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề vi rút cúm:
- 1
- 2
- 3
- 4