Tác giả: PGS.TS. Trần Đình Bình
Bộ môn Vi sinh, Trường Đại học Y – Dược, Đại học Huế
Tóm tắt: Hệ thống interleukin (IL) đóng vai trò là ngôn ngữ giao tiếp chính giữa các tế bào miễn dịch và giữa hệ miễn dịch với các cơ quan trong cơ thể. Trong bối cảnh nhiễm trùng, mạng lưới tín hiệu phức tạp của các IL quyết định đến sự hình thành, cường độ và độ dài của đáp ứng viêm, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng kiểm soát mầm bệnh và mức độ tổn thương mô. Bài tổng quan này tập trung phân tích vai trò của các nhóm IL chủ chốt (IL-1 family, IL-6 family, IL-12 family, IL-10 family, và các IL khác) trong các bệnh nhiễm virus, vi khuẩn, ký sinh trùng và nấm. Đồng thời, bài viết cũng thảo luận về tiềm năng ứng dụng các IL như chất chỉ điểm sinh học (biomarker) cho chẩn đoán, tiên lượng và như mục tiêu cho các liệu pháp điều biến miễn dịch trong tương lai.
Từ khóa: Interleukin, cytokine, nhiễm trùng, đáp ứng miễn dịch, viêm, biomarker.
- Đặt vấn đề
Nhiễm trùng là cuộc chạy đua giữa khả năng xâm nhập, nhân lên của mầm bệnh và hiệu quả đáp ứng của hệ miễn dịch vật chủ. Trong cuộc chạy đua này, các cytokine, đặc biệt là các interleukin, đóng vai trò như những sứ giả hóa học không thể thiếu. Chúng được sản xuất nhanh chóng bởi nhiều loại tế bào (đại thực bào, tế bào đuôi gai, tế bào lympho…) để điều phối mọi khía cạnh của miễn dịch bẩm sinh và thích ứng. Sự mất cân bằng trong mạng lưới tín hiệu IL có thể dẫn đến hai thái cực nguy hiểm: suy giảm miễn dịch (không kiểm soát được mầm bệnh) hoặc “cơn bão cytokine” (gây tổn thương mô nghiêm trọng, sốc nhiễm trùng). Do đó, hiểu biết sâu về vai trò của từng IL là chìa khóa để phát triển các chiến lược can thiệp mới.
- Vai trò của các nhóm Interleukin chính trong nhiễm trùng
2.1. Nhóm Interleukin-1 (IL-1 family): Khởi động phản ứng viêm cấp tính
+ IL-1α/β: Là cytokine tiền viêm mạnh, được sản xuất chủ yếu bởi đại thực bào. Chúng kích hoạt tế bào nội mô, tăng biểu hiện phân tử kết dính, hóa ứng động bạch cầu trung tính và gây sốt. Trong nhiễm khuẩn huyết, nồng độ IL-1β tăng cao có liên quan đến mức độ nặng của bệnh [1].
+ IL-1Ra (Receptor antagonist): Là cytokine kháng viêm tự nhiên, cạnh tranh với IL-1α/β tại thụ thể, có tác dụng kiềm chế phản ứng viêm quá mức. Các nghiên cứu lâm sàng đã sử dụng IL-1Ra tái tổ hợp (Anakinra) để điều trị một số bệnh tự viêm và trong COVID-19 nghiêm trọng [2].
2.2. IL-6: “Con dao hai lưỡi”
IL-6 do đại thực bào, tế bào lympho T và nguyên bào sợi sản xuất. Nó có cả tác dụng tiền viêm (kích thích sản xuất protein pha cấp từ gan, thúc đẩy biệt hóa tế bào B) và kháng viêm (ức chế TNF-α và IL-1). Tuy nhiên, trong các tình trạng nhiễm trùng nặng như sốc nhiễm khuẩn hoặc COVID-19 nặng, sự gia tăng kéo dài và quá mức của IL-6 là trung tâm của “cơn bão cytokine”, dẫn đến rò rỉ mạch máu, rối loạn đông máu và suy đa tạng [3]. Kháng thể đơn dòng kháng thụ thể IL-6 (Tocilizumab) đã được phê duyệt để điều trị trong các bối cảnh này.
2.3. Nhóm Interleukin-12 (IL-12 family): Định hướng đáp ứng miễn dịch tế bào
+ IL-12 (p70): Được sản xuất bởi đại thực bào và tế bào đuôi gai, đóng vai trò then chốt trong đáp ứng với vi khuẩn nội bào và ký sinh trùng. IL-12 kích thích tế bào NK và tế bào T sản xuất IFN-γ, thúc đẩy sự biệt hóa tế bào Th1, là trung tâm của miễn dịch qua trung gian tế bào [4].
+ IL-23: Cùng với IL-1β và IL-6, IL-23 thúc đẩy sự biệt hóa và duy trì quần thể tế bào Th17, có vai trò quan trọng trong bảo vệ chống lại nhiễm nấm và vi khuẩn ngoại bào (như Staphylococcus aureus) thông qua kích thích sản xuất IL-17 [5].
2.4. IL-10: Cytokine kháng viêm chủ đạo
IL-10 được sản xuất bởi nhiều tế bào (tế bào T regulator, đại thực bào, tế bào B). Nó ức chế sự sản xuất các cytokine tiền viêm (TNF-α, IL-1, IL-6, IL-12) và biểu hiện phân tử MHC class II, giúp kiểm soát và chấm dứt phản ứng viêm, ngăn ngừa tổn thương mô. Tuy nhiên, một số mầm bệnh (như Mycobacterium tuberculosis, virus Epstein-Barr) lợi dụng con đường này để tăng sản xuất IL-10, từ đó ức chế miễn dịch vật chủ và thiết lập tình trạng nhiễm trùng mãn tính [6].
2.5. Các Interleukin khác
+ IL-17 (chủ yếu từ Th17): Quan trọng trong bảo vệ chống nhiễm nấm và vi khuẩn ngoại bào tại da và niêm mạc, bằng cách kích thích tế bào biểu mô sản xuất các peptide kháng khuẩn và chemokine hóa ứng động bạch cầu trung tính [5].
+ IL-4/IL-13 (từ Th2): Điều phối đáp ứng miễn dịch chống ký sinh trùng đường ruột, thúc đẩy chuyển đổi lớp kháng thể sang IgE, tăng sinh tế bào mast và bạch cầu ái toan. Tuy nhiên, chúng có thể làm trầm trọng thêm tổn thương phổi trong một số bệnh nhiễm virus (như RSV) [7].
+ IL-18 (cùng họ IL-1): Phối hợp với IL-12 để kích thích mạnh mẽ sản xuất IFN-γ từ tế bào NK và Th1, đặc biệt quan trọng trong nhiễm virus và vi khuẩn nội bào [1].
- Tiềm năng ứng dụng lâm sàng
+ Chất chỉ điểm sinh học (Biomarker): Định lượng IL-6, IL-8, IL-10 trong huyết thanh có giá trị tiên lượng trong sốc nhiễm khuẩn, giúp phân tầng nguy cơ bệnh nhân [3]. Trong COVID-19, IL-6 là marker quan trọng để chỉ định dùng thuốc ức chế cytokine.
+ Liệu pháp nhắm trúng đích:
– Ức chế cytokine: Sử dụng kháng thể đơn dòng kháng IL-6R (Tocilizumab), kháng IL-1 (Canakinumab) hoặc chất đối kháng thụ thể (Anakinra) trong điều trị “cơn bão cytokine” do nhiễm trùng nặng [2,3].
– Kích thích miễn dịch: Các IL như IL-2 (điều trị ung thư, nhiễm virus mạn tính), IL-7, IL-15 đang được nghiên cứu như các chất tăng cường miễn dịch trong các bệnh nhiễm trùng mạn tính và suy giảm miễn dịch.
- Kết luận
Các interleukin tạo thành một mạng lưới tín hiệu tinh vi và phức tạp, đóng vai trò quyết định trong việc điều phối đáp ứng bảo vệ chủ và kiểm soát tổn thương trong nhiễm trùng. Mỗi IL có một chức năng chuyên biệt nhưng hoạt động trong mối tương tác cộng hưởng hoặc đối kháng. Nghiên cứu sâu hơn về động học và sự cân bằng của chúng không chỉ giúp hiểu rõ cơ chế bệnh sinh mà còn mở ra các hướng tiếp cận mới trong chẩn đoán, tiên lượng và điều trị nhắm trúng đích, hướng tới mục tiêu tối ưu hóa đáp ứng miễn dịch, loại bỏ mầm bệnh trong khi vẫn bảo vệ được cơ thể vật chủ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Dinarello, C. A. (2018). Overview of the IL-1 family in innate inflammation and acquired immunity. Immunological Reviews, 281(1), 8-27. https://doi.org/10.1111/imr.12621 [2] Cavalli, G., & Dinarello, C. A. (2018). Anakinra Therapy for Non-cancer Inflammatory Diseases. Frontiers in Pharmacology, 9, 1157. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.01157 [3] Tanaka, T., Narazaki, M., & Kishimoto, T. (2014). IL-6 in inflammation, immunity, and disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6(10), a016295. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a016295 [4] Trinchieri, G. (2003). Interleukin-12 and the regulation of innate resistance and adaptive immunity. Nature Reviews Immunology, 3(2), 133-146. https://doi.org/10.1038/nri1001 [5] Gaffen, S. L., Jain, R., Garg, A. V., & Cua, D. J. (2014). The IL-23-IL-17 immune axis: from mechanisms to therapeutic testing. Nature Reviews Immunology, 14(9), 585-600. https://doi.org/10.1038/nri3707 [6] Saraiva, M., & O’Garra, A. (2010). The regulation of IL-10 production by immune cells. Nature Reviews Immunology, 10(3), 170-181. https://doi.org/10.1038/nri2711 [7] Finkelman, F. D., Shea-Donohue, T., Morris, S. C., Gildea, L., Strait, R., Madden, K. B., … & Urban, J. F. (2004). Interleukin-4 and interleukin-13-mediated host protection against intestinal nematode parasites. Immunological Reviews, 201, 139-155. https://doi.org/10.1111/j.0105-2896.2004.00192.x
