Khoa học tìm ra hướng đi đột phá giúp ngăn chặn viêm ruột

Các nhà khoa học vừa phát hiện một cơ chế bất ngờ giúp hệ miễn dịch đường ruột duy trì trạng thái cân bằng, qua đó thách thức những giả định lâu nay về cách thức điều hòa sự dung nạp miễn dịch.

Đội ngũ nghiên cứu tại Weill Cornell Medicine, đơn vị nghiên cứu y sinh trực thuộc Đại học Cornell (Mỹ), đã tìm ra phương thức chưa từng được biết đến mà hệ miễn dịch sử dụng để ngăn ngừa tình trạng viêm nhiễm mãn tính trong đường ruột. Khám phá này có thể mở ra các chiến lược điều trị mới cho bệnh viêm ruột (IBD), dị ứng thực phẩm và các rối loạn tự miễn khác.

Khám phá mới có thể mở ra các chiến lược điều trị mới cho bệnh viêm ruột (IBD), dị ứng thực phẩm và các rối loạn tự miễn khác. Ảnh minh họa: Gut Microbiota for Health

Nghiên cứu trên do Tiến sĩ Mengze Lyu - giảng viên chuyên ngành vi sinh và miễn dịch học trong y khoa của Weill Cornell Medicine - dẫn dắt, được công bố vào ngày 24/4 trên tạp chí Journal of Experimental Medicine. Các tác giả đã tập trung tìm hiểu cách các tế bào miễn dịch tương tác để "dung nạp" những vi sinh vật đường ruột vô hại cũng như protein từ thức ăn.

Khám phá "thay đổi tư duy"

Nhóm chuyên gia tập trung vào một tín hiệu vốn từ lâu được cho là yếu tố then chốt giúp nhân rộng các tế bào miễn dịch thực hiện chức năng dung nạp. Tuy nhiên, họ đã phát hiện điều hoàn toàn trái ngược: Việc ngăn chặn thay vì kích hoạt tín hiệu này lại thúc đẩy khả năng dung nạp trong ruột thông qua một nhóm tế bào đặc biệt, từ đó làm giảm đáng kể tình trạng viêm nhiễm trong mô hình tiền lâm sàng.

"Chúng tôi tin rằng đây là một khám phá mang tính thay đổi tư duy, mở ra những phương pháp tiếp cận mới trong điều trị các bệnh viêm ruột mãn tính," Tiến sĩ Gregory Sonnenberg, Giáo sư y khoa đồng thời là Phó Chủ nhiệm phụ trách nghiên cứu y khoa tại Weill Cornell Medicine, cho biết.

Cho đến nay, giới khoa học vẫn chưa hiểu tường tận cách hệ miễn dịch phân biệt các mối đe dọa nguy hiểm với các chất vô hại ở những mô khác nhau. Khi quá trình này gặp lỗi, các phản ứng miễn dịch sai lệch sẽ xảy ra.

Tình trạng này đặc biệt phổ biến ở đường ruột, nơi cơ thể liên tục tiếp xúc với các phân tử thức ăn và vi sinh vật. Chúng gây ra các bệnh lý như Crohn hay viêm loét đại tràng, ảnh hưởng tới hàng triệu người trên thế giới.

Đặc tính độc đáo của miễn dịch đường ruột

Hệ miễn dịch đường ruột hoạt động dựa trên các tế bào chuyên biệt tại chỗ, khiến nó trở nên đặc biệt phức tạp. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng, sự dung nạp miễn dịch trong ruột phần lớn được duy trì bởi một nhóm tế bào T điều hòa (tế bào Treg) có biểu hiện yếu tố phiên mã RORγt.

Phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Sonnenberg từng xác định được một nhóm tế bào trình diện kháng nguyên (APC) độc đáo cũng biểu hiện RORγt. Những tế bào này tập trung nhiều ở ruột và đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cân bằng miễn dịch.

Các nghiên cứu sâu hơn của hai tiến sĩ Lyu và Sonnenberg còn cho thấy các tế bào Treg biểu hiện RORγt trong ruột phụ thuộc trực tiếp vào tín hiệu từ các APC kể trên.

Thông thường, quá trình kích hoạt tế bào T diễn ra theo hai bước, đôi khi được ví như hệ thống "xác thực hai lớp". Bước đầu tiên, được gọi là "Tín hiệu Một", xảy ra khi một tế bào APC trình diện một mảnh phân tử (gọi là kháng nguyên) cho tế bào T.

Trong khi đó, bước thứ hai, hay còn được gọi là "Tín hiệu Hai", thường liên quan tới các tương tác thụ thể giữa tế bào T và APC. Đây là điều kiện bắt buộc để kích hoạt tế bào T ở các cơ quan bên ngoài đường ruột.

Tư duy lại về "Tín hiệu Hai"

Điều bất ngờ ở đây là nghiên cứu mới cho thấy "Tín hiệu Hai" lại không thúc đẩy sự phát triển của các tế bào Treg biểu hiện RORγt trong ruột khi kết hợp với "Tín hiệu Một". Ngược lại, việc chặn "Tín hiệu Hai" trong khi vẫn duy trì "Tín hiệu Một" lại giúp tăng số lượng các tế bào này và bảo vệ đường ruột khỏi viêm nhiễm trong mô hình tiền lâm sàng.

Phản ứng này trái ngược hoàn toàn với những gì quan sát được ở các tế bào Treg bên ngoài ruột, cho thấy tính chất khác biệt rõ rệt của hệ miễn dịch đường ruột.

Một loại thuốc hiện có là CTLA4-Ig (còn gọi là abatacept) vốn có khả năng chặn tương tác của "Tín hiệu Hai". Dù loại thuốc này không mang lại hiệu quả cho bệnh nhân IBD trong một báo cáo lâm sàng năm 2012, những phát hiện mới này đã giúp giải thích lý do tại sao.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy lượng APC biểu hiện RORγt bị sụt giảm ở những người mắc IBD. Nếu thiếu các tế bào này, hệ miễn dịch không thể truyền đạt "Tín hiệu Một" cần thiết để hỗ trợ sự phát triển của tế bào Treg ngay cả khi "Tín hiệu Hai" bị chặn.

"Kết quả nghiên cứu của chúng tôi gợi ý rằng CTLA4-Ig có thể hiệu quả trong điều trị viêm ruột nếu chúng ta khôi phục được lượng APC biểu hiện RORγt đã mất, hoặc sử dụng thuốc cho những bệnh nhân đang trong giai đoạn thuyên giảm khi các tế bào này vẫn còn hiện diện và hoạt động bình thường trong ruột," Tiến sĩ Lyu cho biết.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tìm hiểu những khả năng này. Vì các tế bào Treg biểu hiện RORγt cũng giúp chống lại dị ứng thực phẩm, tác dụng phụ của liệu pháp miễn dịch ung thư và các tình trạng viêm mãn tính khác, các nhà khoa học tin rằng phương pháp này có thể ứng dụng rộng rãi để cải thiện sức khỏe đường ruột nói chung.

Anh Vũ