TNF-alpha: Cơ chế hoạt động và tác động tới hệ miễn dịch

Dưới tác động của các tác nhân gây viêm và nhiễm trùng, cơ thể sản xuất Tnf-alpha – một cytokine quan trọng đóng vai trò trung tâm trong phản ứng miễn dịch. Tnf-alpha không chỉ giúp điều hòa quá trình viêm mà còn kích thích các tế bào miễn dịch hoạt động hiệu quả hơn, bảo vệ cơ thể trước các mối nguy hại.

Tnf-alpha là gì?

TNF-alpha (Tumor Necrosis Factor-alpha) là một cytokine, tức là một loại protein tín hiệu do tế bào miễn dịch sản xuất để giao tiếp và điều phối các phản ứng miễn dịch trong cơ thể. TNF-alpha đóng vai trò quan trọng trong viêm nhiễm, bảo vệ cơ thể trước nhiễm trùng và tiêu diệt tế bào bất thường.

TNF-alpha được sản xuất chủ yếu bởi đại thực bào, tế bào T, tế bào NK và một số loại tế bào khác khi cơ thể nhận diện tác nhân gây bệnh như vi khuẩn, virus hoặc tế bào bị tổn thương. Khi được tiết ra, nó kích hoạt các phản ứng viêm cục bộ, tăng cường sức đề kháng của cơ thể, đồng thời báo hiệu các tế bào miễn dịch khác tới vị trí nhiễm trùng.

Ở tầng tín hiệu nội bào, TNF-α tương tác với hai thụ thể là TNFR1 và TNFR2, mỗi thụ thể mở ra một mạng tín hiệu điều hòa khác nhau. TNF-α có thể điều chỉnh hoạt động tế bào thông qua kiểm soát biểu hiện gen, trao đổi chất và tương tác giữa các tế bào trong mô.

Không chỉ giới hạn ở vai trò gây viêm, TNF-α còn góp phần duy trì ổn định mô ở trạng thái sinh lý bình thường. Nhờ khả năng điều phối nhiều tuyến tín hiệu đồng thời, TNF-α được xem là điểm giao thoa quan trọng giúp cơ thể quan sát và đáp ứng nhanh với những thay đổi vi mô diễn ra liên tục.

Cơ chế hoạt động của Tnf-alpha là gì?

TNF-alpha đóng vai trò trung tâm trong phản ứng miễn dịch nhờ khả năng truyền tín hiệu từ bề mặt tế bào vào bên trong, điều khiển nhiều quá trình sinh học quan trọng:

• Gắn kết với thụ thể TNFR1 và TNFR2: TNF-alpha liên kết với hai loại thụ thể trên bề mặt tế bào. TNFR1 chủ yếu kích hoạt phản ứng viêm, trong khi TNFR2 điều chỉnh chức năng tế bào và giúp bảo vệ mô. Sự khác biệt này cho phép TNF-alpha linh hoạt trong việc điều phối các phản ứng miễn dịch.
• Kích hoạt con đường NF-κB: Khi gắn vào thụ thể, TNF-alpha khởi động NF-κB – một yếu tố phiên mã quan trọng. NF-κB thúc đẩy biểu hiện các gen liên quan đến viêm và kích thích sản xuất thêm nhiều cytokine, từ đó tăng cường phản ứng miễn dịch.
• Kích hoạt con đường MAPK và JNK: Song song với NF-κB, TNF-alpha còn kích hoạt các kinase như MAPK và JNK, ảnh hưởng đến tăng trưởng tế bào, phản ứng stress tế bào và điều hòa quá trình apoptosis (tế bào chết theo chương trình).
• Điều hòa apoptosis và sự sống tế bào: Tùy vào tình trạng sinh lý của mô, TNF-alpha có thể thúc đẩy tế bào tự chết để loại bỏ tế bào bất thường hoặc kích thích tín hiệu sống sót để duy trì cân bằng mô.
• Tương tác với mạng lưới cytokine khác: TNF-alpha phối hợp với IL-1, IL-6 và các cytokine khác, tạo nên một phản ứng miễn dịch có tổ chức và phù hợp với mức độ kích thích, giúp cơ thể chống lại tác nhân gây bệnh một cách hiệu quả.

Tnf-alpha và tác dụng chính đối với hệ miễn dịch

TNF-alpha là một cytokine đa năng, đóng vai trò trung tâm trong cả miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích nghi. Trong cơ thể, TNF-alpha tham gia điều phối nhiều cơ chế quan trọng giúp cơ thể chống lại nhiễm trùng, kiểm soát viêm và duy trì cân bằng miễn dịch, cụ thể:

Hỗ trợ bảo vệ chống nhiễm khuẩn

TNF-alpha là yếu tố quan trọng trong phản ứng viêm ban đầu, giúp cơ thể tiêu diệt các vi sinh vật xâm nhập. Trong các mô hình nhiễm Streptococcus pneumoniae ở chuột, những con thiếu TNF-alpha (knockout) có tỷ lệ sống thấp hơn, tải lượng vi khuẩn trong phổi và máu cao hơn. Đồng thời, chúng xuất hiện tổn thương nặng ở lách và khả năng loại bỏ vi khuẩn bị suy giảm. 

Nghiên cứu “Tumor necrosis factor-alpha deficiency impairs host defense against Streptococcus pneumoniae” (2015) cho thấy TNF-alpha là yếu tố không thể thiếu để kiểm soát và tiêu diệt vi sinh vật ngay từ giai đoạn đầu của nhiễm trùng.

Điều hòa cân bằng đáp ứng miễn dịch – ngăn phản ứng quá mức

TNF-alpha không chỉ “kích thích” mà còn giữ vai trò điều phối phản ứng miễn dịch, ngăn tình trạng phản ứng quá mức gây tổn thương mô. Trong mô hình nhiễm vi khuẩn nội bào (Mycobacterium bovis BCG), chuột thiếu TNF-alpha gặp hiện tượng hệ miễn dịch type 1 “bùng nổ”: tế bào T CD4⁺ và CD8⁺ tăng mạnh, cytokine như IFN-γ và IL-12 sản xuất quá mức. 

Hậu quả là cấu trúc granuloma bị phá hủy, mô tổn thương nghiêm trọng và nguy cơ tử vong tăng cao. Nghiên cứu “TNF-α is a critical negative regulator of type 1 immune activation during intracellular bacterial infection” (2004) chứng minh TNF-alpha là yếu tố cân bằng, giúp phản ứng miễn dịch chống nhiễm trùng nhưng không làm hại chính các mô của cơ thể.

Thúc đẩy hoạt hóa tế bào miễn dịch đặc hiệu và hỗ trợ đáp ứng thích nghi

TNF-alpha còn đóng vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch thích nghi. Nó thúc đẩy các tế bào dendritic plasmacytoid (pDC) trưởng thành: giảm sản xuất IFN-α nhưng tăng biểu hiện các phân tử trình diện kháng nguyên như CD80, CD86, HLA-DR và chemokine receptor CCR7. 

Nhờ đó, pDC chuyển sang phenotyp tương tự dendritic cell chuyên biệt (cDC), nâng cao khả năng kích thích tế bào T. Kết quả là phản ứng miễn dịch thích nghi được tăng cường, giúp cơ thể tạo ra các tế bào T đặc hiệu và kháng thể chống lại tác nhân gây bệnh.

Tương tác với mạng lưới cytokine khác

TNF-alpha không hoạt động độc lập mà phối hợp với các cytokine khác như IL-1, IL-6 và Interferon để tạo ra một phản ứng miễn dịch có tổ chức và điều chỉnh được mức độ viêm. Sự phối hợp này đảm bảo phản ứng miễn dịch đúng mức, vừa bảo vệ cơ thể trước tác nhân gây bệnh, vừa hạn chế tổn thương mô do viêm quá mức.

Những ứng dụng khác của hoạt chất TNF-alpha

Ngoài vai trò trung tâm trong điều hòa miễn dịch, TNF-alpha còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sinh học và y học nhờ khả năng điều chỉnh viêm, điều hòa tế bào và tác động lên hệ miễn dịch:

• Liệu pháp chống ung thư: TNF-alpha đã được nghiên cứu trong các liệu pháp sinh học nhằm tiêu diệt tế bào ung thư. Cytokine này có khả năng kích hoạt apoptosis (chết tế bào theo chương trình) trực tiếp trên khối u, đồng thời tăng cường đáp ứng miễn dịch tại chỗ. Nhờ vậy, hệ miễn dịch dễ dàng nhận diện và loại bỏ các tế bào bất thường, giúp kiểm soát sự phát triển khối u.
• Ứng dụng trong mô học và tái tạo mô: TNF-alpha cũng tham gia vào các quá trình hình thành mạch máu mới (angiogenesis) và tái tạo mô trong các mô hình tổn thương. Khi phối hợp với các yếu tố tăng trưởng khác, TNF-alpha có thể thúc đẩy phục hồi mô cơ, da hoặc tổ chức liên kết bị tổn thương, hỗ trợ quá trình chữa lành và tái tạo mô hiệu quả.
• Nghiên cứu viêm mạn tính và bệnh tự miễn: TNF-alpha là công cụ quan trọng trong nghiên cứu các bệnh lý viêm mạn tính như viêm khớp dạng thấp, viêm ruột mạn tính hay xơ hóa mô. Bằng cách kích thích hoặc ức chế TNF-alpha trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học có thể mô phỏng quá trình viêm mạn tính và phát triển các liệu pháp điều trị tiềm năng.
• Tăng cường đáp ứng miễn dịch trong vaccine thử nghiệm: Trong một số nghiên cứu về vaccine, TNF-alpha được sử dụng như adjuvant (chất bổ trợ miễn dịch) để nâng cao khả năng kích thích tế bào T và B, từ đó cải thiện hiệu quả phản ứng miễn dịch đặc hiệu mà không gây phản ứng viêm quá mức. Ví dụ, nghiên cứu năm 2008 (The effects of IL-6 and TNF-alpha as molecular adjuvants on immune responses to FMDV) cho thấy TNF-alpha giúp tăng cường sự trưởng thành của tế bào dendritic, từ đó cải thiện hiệu quả bảo vệ của vaccine.
• Vai trò tổng hợp của TNF-alpha trong hệ miễn dịch: TNF-alpha là một cytokine trung tâm điều phối hệ miễn dịch, vừa kích hoạt phản ứng viêm, vừa duy trì cân bằng mô và điều hòa hoạt động tế bào. Thông qua tương tác với TNFR1 và TNFR2, TNF-alpha kích hoạt các con đường NF‑κB, MAPK và JNK, giúp điều chỉnh apoptosis, tăng cường hoạt hóa tế bào miễn dịch và phối hợp với các cytokine khác để tạo ra đáp ứng miễn dịch chính xác, hiệu quả và phù hợp với mức độ kích thích.

Tnf-alpha không chỉ là một yếu tố sinh học thiết yếu mà còn là mục tiêu nghiên cứu tiềm năng trong y học hiện đại. Việc hiểu rõ Tnf-alpha là gì giúp chúng ta phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả cho nhiều bệnh lý liên quan đến hệ miễn dịch, từ viêm mạn tính đến ung thư, góp phần nâng cao sức khỏe và chất lượng cuộc sống.

Nguồn tham khảo:

• https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18462845/
• https://link.springer.com/article/10.5625/lar.2015.31.2.78
• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC324534/