Jules Bordet là một trong những nhà khoa học tiên phong trong lĩnh vực miễn dịch học và vi sinh vật học. Năm 1895, Jules Bordet chứng minh rằng hệ thống bổ thể (complement system) là một phần của hệ miễn dịch bẩm sinh, hoạt động bằng cách tiêu diệt vi khuẩn và tăng cường đáp ứng miễn dịch. Năm 1919, Jules Bordet được trao Giải Nobel Sinh lý học và Y khoa cho những đóng góp của ông trong việc làm sáng tỏ các cơ chế của miễn dịch. Những phát hiện của ông đã có ảnh hưởng lâu dài, mở đường cho nhiều nghiên cứu về hệ miễn dịch và các phương pháp điều trị hiện đại.
Bổ thể là gì?
Hệ thống bổ thể (complement system) là một phần quan trọng trong hệ miễn dịch, giúp bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây hại như vi khuẩn, virus, hay tế bào ung thư.
Bổ thể được chỉ định bằng chữ cái in hoa C theo sau là một số từ 1 đến 9, ví dụ: C1, C2, C3, cho đến C9. Các số trong tên của các bổ thể C1-C9 biểu thị thứ tự phát hiện của chúng. Một số bổ thể cũng được chỉ định bằng các ký hiệu chữ cái, như Factor B và Factor D.
Ngoài ra, các bổ thể lưu thông trong huyết thanh ở dạng không hoạt động và chúng chỉ có hiệu lực khi được kích hoạt. Để kích hoạt, bổ thể sẽ bị cắt và các mảnh peptide thu được được biểu thị bằng cách thêm hậu tố a và b. Trong hầu hết các trường hợp, mảnh nhỏ hơn thu được từ quá trình cắt protein bổ sung được chỉ định là “a” và mảnh lớn hơn được chỉ định là “b”.
Cấu trúc và các thành phần của bổ thể
Bổ thể bao gồm hơn 20 protein huyết thanh khác nhau được sản xuất chủ yếu bởi các tế bào gan và một lượng đáng kể từ đại thực bào và tế bào biểu mô. Các protein này khi được kích hoạt sẽ tham gia vào chuỗi các phản ứng sinh hóa nhằm tiêu diệt hoặc loại bỏ mầm bệnh. Các thành phần chính của hệ thống bổ thể bao gồm:
- C1 đến C9: Đây là các protein bổ thể chính, cũng là thứ tự tham gia phản ứng (trừ C4). Mỗi protein trong chuỗi đóng vai trò riêng biệt trong quá trình kích hoạt và thực hiện phản ứng bổ thể.
- Các yếu tố điều hòa: Bao gồm các protein như Factor H, Factor I, và CD59. Các protein này giúp điều chỉnh hoạt động của bổ thể để ngăn ngừa tổn thương các tế bào khác.
- Các phân tử kết dính: Những phân tử này giúp các thành phần bổ thể liên kết với các tế bào hoặc vi khuẩn. Điều này giúp cơ thể nhận diện và tiêu diệt các tác nhân gây hại.
Hầu hết các protein bổ thể lưu thông trong huyết thanh ở dạng không hoạt động về mặt chức năng như các tiền enzyme (zymogen). Khi được kích hoạt, các protein này sẽ chuyển từ dạng không hoạt động sang dạng hoạt động. Để đáp ứng với sự nhận diện của các vi sinh vật, các protein bổ thể được kích hoạt tuần tự trong một chuỗi enzyme, có nghĩa là sự hoạt hóa của một protein sẽ kích hoạt protein tiếp theo trong chuỗi.
Cơ chế hoạt động
Có ba con đường chính để hoạt hoá bổ thể:
- Con đường cổ điển (Classical pathway): Con đường này thường được kích hoạt khi kháng thể (antibody) nhận diện và gắn với kháng nguyên trên bề mặt vi khuẩn hoặc tế bào lạ. Khi đó, protein C1 sẽ liên kết với phức hợp kháng nguyên-kháng thể, kích hoạt các protein bổ thể tiếp theo trong chuỗi.
- Con đường lectin (Lectin pathway): Con đường này khởi động khi các lectin (một loại protein nhận diện đường carbohydrate) gắn với các carbohydrate đặc hiệu trên bề mặt của vi khuẩn hoặc tế bào lạ.
- Con đường tắt (Alternative pathway): Được kích hoạt khi các yếu tố bổ thể (như C3) tự kết hợp với các yếu tố trên bề mặt của vi khuẩn mà không cần sự tham gia của kháng thể.
Hoạt hoá bổ thể cần nhiều protein tương tác theo một trật tự nhất định. Protein bổ thể nhiều nhất trong huyết tương là C3 và nó đóng vai trò quan trọng trong cả ba con đường. Sau khi C3 được kích hoạt sẽ phân hủy thành hai phần:
- C3a: Kích thích các tế bào miễn dịch như bạch cầu và đại thực bào. Đồng thời, tạo ra phản ứng viêm tại vùng bị nhiễm trùng.
- C3b: Gắn với bề mặt của vi khuẩn hoặc tế bào lạ. Vai trò của nó là giúp các tế bào miễn dịch nhận diện và tiêu diệt mầm bệnh.
Mỗi con đường sẽ có cách kích hoạt khác nhau. Nhưng đặc điểm chung là đều dẫn đến kết quả tiêu diệt hoặc loại bỏ các tác nhân gây hại.
Vai trò quan trọng của hệ bổ thể
- Bảo vệ cơ thể khỏi mầm bệnh: Hệ thống bổ thể là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại các mầm bệnh xâm nhập vào cơ thể. Sự kích hoạt của bổ thể giúp tiêu diệt vi khuẩn và virus hiệu quả.
- Hỗ trợ hệ miễn dịch đặc hiệu: Bổ thể không chỉ tiêu diệt mầm bệnh mà còn giúp tăng cường hoạt động của các tế bào miễn dịch đặc hiệu như lympho T và B.
- Điều hòa phản ứng viêm: Mặc dù bổ thể đóng vai trò quan trọng trong phản ứng viêm, nhưng sự điều hòa chính xác của nó là rất cần thiết để tránh các tình trạng viêm quá mức hoặc tự miễn.
- Dọn dẹp các vật lạ: Hệ thống bổ thể hỗ trợ loại bỏ các tế bào chết, tế bào bị tổn thương hoặc các phức hợp miễn dịch không còn tác dụng nữa.
- Tăng cường đáp ứng miễn dịch: Bằng cách kích hoạt các tế bào miễn dịch như đại thực bào và bạch cầu, làm tăng hiệu quả của hệ miễn dịch trong việc tiêu diệt tác nhân gây bệnh.
Rối loạn và bệnh lý liên quan đến hệ bổ thể
Hệ thống bổ thể đóng một vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ cơ thể. Nhưng khi xảy ra sự rối loạn hoặc thiếu hụt trong hệ thống này, nó có thể dẫn đến nhiều bệnh lý khác nhau. Các bệnh lý có thể xuất phát từ các vấn đề như thiếu hụt các thành phần bổ thể, sự kích hoạt không kiểm soát, hoặc rối loạn trong quá trình điều hòa hệ thống bổ thể. Dưới đây là một số bệnh lý phổ biến:
- Bệnh tự miễn: Các vấn đề trong việc điều hòa hệ bổ thể có thể dẫn đến việc bổ thể tấn công các mô của chính cơ thể. Đây cũng chính là cơ chế gây ra các bệnh tự miễn như lupus ban đỏ hệ thống (Các khiếm khuyết trong C1, C4 và C5).
- Suy giảm miễn dịch: Một số người có thể thiếu một số protein bổ thể. Điều này làm giảm khả năng chống lại nhiễm trùng và gây suy giảm miễn dịch (Thiếu C1, C2, C3, Factor H, Factor I, CR2).
- Tình trạng lý viêm: Bổ thể hoạt động quá mức có thể dẫn đến viêm mãn tính và tổn thương các mô cơ thể.
- Sốc phản vệ
