Hệ thống bổ thể và vai trò bảo vệ cơ thể khỏi tác nhân gây bệnh

Hệ thống bổ thể là một phần quan trọng của hệ miễn dịch bẩm sinh, tham gia trực tiếp vào quá trình tiêu diệt vi sinh vật, tăng cường phản ứng viêm và hỗ trợ kháng thể bảo vệ cơ thể. Hiểu rõ hệ thống bổ thể là gì giúp bạn hiểu vì sao cơ thể có thể nhanh chóng nhận diện và loại bỏ các tác nhân gây bệnh ngay từ giai đoạn đầu.

Hệ thống bổ thể là gì?

Hệ thống bổ thể (Complement system) là một phần quan trọng của hệ miễn dịch bẩm sinh, giúp cơ thể nhận diện, tấn công và loại bỏ vi sinh vật gây bệnh như vi khuẩn, virus, nấm và ký sinh trùng. Hệ thống này gồm hơn 30 loại protein có trong huyết thanh và trên bề mặt tế bào, được sản xuất chủ yếu bởi gan và luôn tồn tại ở trạng thái chưa hoạt hóa trong máu.

Tên gọi “bổ thể” xuất phát từ chức năng bổ sung và tăng cường hiệu quả cho hệ miễn dịch, đặc biệt là hỗ trợ hoạt động của kháng thể và tế bào miễn dịch. Khi cơ thể bị nhiễm trùng hoặc có yếu tố lạ xâm nhập, các protein bổ thể sẽ được kích hoạt theo chuỗi phản ứng liên tiếp, giống như hiệu ứng “dây chuyền”, nhằm khuếch đại phản ứng bảo vệ.

Dù được kích hoạt theo con đường nào, các phản ứng bổ thể đều hội tụ ở những tác dụng sinh học quan trọng như: tiêu diệt vi sinh vật bằng cách tạo lỗ thủng trên màng tế bào, đánh dấu tác nhân gây bệnh để tế bào miễn dịch dễ nhận diện và thực bào, đồng thời kích thích phản ứng viêm nhằm huy động các tế bào bảo vệ đến vị trí nhiễm trùng.

Nhờ những vai trò này, hệ thống bổ thể được xem là cầu nối giữa miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích ứng, góp phần bảo vệ cơ thể một cách nhanh chóng và hiệu quả ngay từ những giai đoạn đầu của quá trình nhiễm bệnh.

Những thành phần chính của hệ thống bổ thể là gì?

Hệ thống bổ thể không phải là một chất đơn lẻ mà là tổ hợp nhiều protein khác nhau, phối hợp chặt chẽ với nhau để tạo nên cơ chế bảo vệ hiệu quả cho cơ thể. Về cơ bản, các thành phần của hệ thống bổ thể có thể chia thành 4 nhóm chính, mỗi nhóm đảm nhiệm một vai trò riêng biệt nhưng liên kết logic trong cùng một chuỗi phản ứng miễn dịch.

• Thứ nhất, các protein bổ thể huyết thanh: Đây là nhóm thành phần quan trọng nhất, bao gồm các protein ký hiệu từ C1 đến C9, cùng với các yếu tố khác như factor B, factor D, properdin… Chúng được tổng hợp chủ yếu tại gan và lưu hành trong máu ở trạng thái không hoạt động. Khi gặp tác nhân lạ, các protein này sẽ được kích hoạt tuần tự, tạo thành “thác phản ứng” giúp khuếch đại khả năng tiêu diệt vi sinh vật.
• Thứ hai, các protein điều hòa bổ thể: Nhóm này có vai trò kiểm soát và giới hạn phản ứng bổ thể, tránh để hệ miễn dịch tấn công nhầm tế bào của chính cơ thể. Một số protein điều hòa quan trọng có thể kể đến như C1-inhibitor, factor H, factor I hay DAF (Decay-Accelerating Factor). Nhờ có các yếu tố này, hệ thống bổ thể hoạt động chính xác, đúng mục tiêu và không gây tổn thương mô lành.
• Thứ ba, các thụ thể bổ thể trên bề mặt tế bào: Đây là các thụ thể nằm trên màng tế bào miễn dịch như đại thực bào, bạch cầu trung tính, tế bào lympho B…Chúng có nhiệm vụ nhận diện các mảnh bổ thể đã gắn lên vi sinh vật, từ đó giúp tế bào miễn dịch dễ dàng bắt giữ và tiêu diệt tác nhân gây bệnh thông qua quá trình thực bào.
• Thứ tư, phức hợp tấn công màng (MAC – Membrane Attack Complex): MAC được tạo thành từ sự kết hợp của các protein C5b, C6, C7, C8 và C9. Khi hình thành, phức hợp này sẽ đục thủng màng tế bào của vi sinh vật, làm chúng mất cân bằng thẩm thấu và bị tiêu diệt trực tiếp. Đây được xem là “vũ khí cuối cùng” của hệ thống bổ thể trong việc tiêu diệt tác nhân gây bệnh.

Nhờ sự phối hợp nhịp nhàng giữa các thành phần trên, hệ thống bổ thể có thể vừa tấn công mạnh mẽ vi sinh vật xâm nhập, vừa tự kiểm soát để bảo vệ tế bào của cơ thể, đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ miễn dịch.

Cơ chế của hệ thống bổ thể

Hệ thống bổ thể hoạt động theo chuỗi phản ứng enzyme liên tiếp, trong đó các protein được kích hoạt tuần tự và khuếch đại nhanh chóng. Nhờ cơ chế “thác phản ứng” này, chỉ một tín hiệu ban đầu cũng có thể tạo ra đáp ứng miễn dịch mạnh để chống lại tác nhân gây bệnh.

Hệ thống bổ thể có ba con đường hoạt hóa chính. Con đường cổ điển được khởi động khi kháng thể gắn với kháng nguyên, thể hiện mối liên hệ chặt chẽ giữa bổ thể và miễn dịch thích ứng. Con đường lectin được kích hoạt khi bổ thể nhận diện cấu trúc đường đặc trưng trên bề mặt vi sinh vật. Con đường thay thế có thể hoạt hóa trực tiếp, không cần kháng thể, đóng vai trò quan trọng trong miễn dịch bẩm sinh.

Dù bắt đầu từ con đường nào, các phản ứng đều hội tụ tại bước hoạt hóa C3. Từ đây, hệ thống bổ thể tạo ra các tác dụng sinh học chính như gây viêm, thu hút tế bào miễn dịch, opsonin hóa để hỗ trợ thực bào và tiêu diệt trực tiếp vi sinh vật.

Ở giai đoạn cuối, các protein C5b đến C9 kết hợp tạo thành phức hợp tấn công màng (MAC), làm thủng màng tế bào vi sinh vật và gây ly giải tế bào. Song song với cơ chế tấn công, hệ thống bổ thể còn có các protein điều hòa giúp kiểm soát mức độ hoạt hóa. Nhờ đó, bổ thể vừa phát huy hiệu quả bảo vệ, vừa hạn chế nguy cơ gây tổn thương cho tế bào và mô của cơ thể.

 Hệ thống bổ thể có mối liên hệ ra sao với hệ miễn dịch?

Hệ thống bổ thể có mối liên hệ mật thiết và hai chiều với hệ miễn dịch, đóng vai trò như một cầu nối quan trọng giữa miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích ứng. Nhờ cơ chế này, cơ thể vừa có thể phản ứng nhanh ngay khi mầm bệnh xâm nhập, vừa tăng cường độ chính xác và hiệu quả của đáp ứng miễn dịch đặc hiệu.

Trước hết, trong miễn dịch bẩm sinh, hệ thống bổ thể là một trong những hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể. Các nghiên cứu tổng quan của Janeway và cộng sự (2001) trong Immunobiology đã chỉ ra rằng bổ thể có thể được hoạt hóa trực tiếp khi nhận diện cấu trúc bề mặt của vi sinh vật mà không cần kháng thể. Quá trình này giúp nhanh chóng gây viêm, thu hút bạch cầu và tiêu diệt mầm bệnh ngay từ giai đoạn sớm của nhiễm trùng.

Bên cạnh đó, hệ thống bổ thể còn tăng cường mạnh mẽ miễn dịch thích ứng, đặc biệt là miễn dịch qua trung gian kháng thể. Nghiên cứu của Walport (2001) công bố trên The New England Journal of Medicine cho thấy con đường cổ điển của bổ thể được kích hoạt khi kháng thể gắn với kháng nguyên, từ đó làm tăng khả năng trung hòa và loại bỏ tác nhân gây bệnh. Điều này giải thích vì sao bổ thể được xem là “bộ khuếch đại” cho hoạt động của kháng thể.

Một mối liên hệ quan trọng khác là vai trò của bổ thể trong opsonin hóa. Các mảnh bổ thể như C3b bám lên bề mặt vi sinh vật, giúp đại thực bào và bạch cầu trung tính dễ dàng nhận diện và thực bào. Theo nghiên cứu của Ricklin và cộng sự (2010) trên Nature Immunology, cơ chế này làm tăng đáng kể hiệu quả loại bỏ mầm bệnh so với khi chỉ có tế bào miễn dịch hoạt động đơn lẻ.

Không chỉ hỗ trợ tiêu diệt vi sinh vật, hệ thống bổ thể còn ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt hóa và điều hòa tế bào lympho. Các nghiên cứu của Carroll (2004) cho thấy tín hiệu từ bổ thể có thể thúc đẩy sự hoạt hóa và biệt hóa của lympho B, từ đó góp phần hình thành đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và trí nhớ miễn dịch lâu dài.

Tóm lại, hệ thống bổ thể đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ cơ thể trước các tác nhân gây bệnh thông qua cơ chế nhận diện, opsonin hóa, gây viêm và tiêu diệt vi sinh vật. Việc hiểu rõ cơ chế và chức năng của hệ thống bổ thể không chỉ có ý nghĩa trong sinh lý học miễn dịch mà còn mở ra nhiều hướng ứng dụng quan trọng trong chẩn đoán và điều trị các bệnh lý liên quan đến rối loạn miễn dịch.

Tài liệu tham khảo:

• https://journals.plos.org/plospathogens/article
• https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38098230/
• https://www.frontiersin.org/journals/immunology/articles/10.3389/fimmu.2015.00257/full
• https://www.immunology.org/public-information/bitesized-immunology/systems-processes/complement-system