Đánh giá hoạt tính tế bào NK
Tế bào NK, vài trò đối với hệ miễn dịch
Các tế bào giết tự nhiên (natural killer cell – gọi tắt là tế bào NK) là một nhóm các tế bào lympho có khả năng đáp ứng chống lại các vi sinh vật sống bên trong tế bào của túc chủ bằng cách giết chết các tế bào nhiễm chúng và bằng cách chế tiết ra IFN-g, một cytokine có tác dụng hoạt hoá đại thực bào (hình 1).
Hình 1: Các chức năng của các tế bào NK.
Giết tế bào nhiễm vi sinh vật (a) và hoạt hoá đại thực bào (b)
Các tế bào NK chiếm tỷ lệ khoảng 5-10% tổng số các tế bào lympho trong máu và các cơ quan lympho ngoại vi. Các tế bào này có chứa các hạt lớn ở trong bào tương và có các dấu ấn đặc biệt trên bề mặt, trong khi đó thì trên bề mặt của chúng lại không có các phân tử kháng thể để nhận diện kháng nguyên như các tế bào lympho B và cũng không có các thụ thể dành cho kháng nguyên để nhận diện kháng nguyên như các tế bào lympho T.
Các tế bào NK nhận diện các tế bào của cơ thể đã bị biến đổi do nhiễm vi sinh vật hoặc do chuyển dạng thành tế bào ung thư. Các tế bào NK có các thụ thể dành cho các phân tử có trên bề mặt của các tế bào của túc chủ. Trong số các thụ thể đó thì một số có tác dụng hoạt hoá tế bào NK, một số có tác dụng ức chế tế bào NK. Các thụ thể hoạt hoá là các thụ thể nhận diện các phân tử ở trên bề mặt của tế bào – thường thấy trên bề mặt của các tế bào của túc chủ bị nhiễm virus và trên bề mặt của các đại thực bào bị nhiễm virus hoặc đang có chứa các vi sinh vật nhiễm vào. Các thụ thể hoạt hoá khác gồm có các thụ thể nhận diện các phân tử trên bề mặt của các tế bào bình thường của cơ thể. Về mặt lý thuyết thì các phân tử này có tác dụng hoạt hoá các tế bào NK giết các tế bào bình thường của cơ thể. Tuy nhiên điều này thường lại không xảy ra vì các tế bào NK còn có các thụ thể ức chế có khả năng nhận ra những tế bào bình thường của cơ thể và ức chế sự hoạt hoá các tế bào NK. Nhiều loại virus có khả năng tạo ra các cơ chế làm ngăn cản sự biểu lộ của các phân tử MHC lớp I trên bề mặt của các tế bào mà chúng nhiễm vào, và bằng cách đó chúng có thể lẩn tránh khỏi sự tấn công bởi các tế bào lympho T gây độc CD8+ (cytolytic/cytotoxic T lymphocyte) là các tế bào có khả năng tấn công đặc hiệu các tế bào nhiễm virus (xem bài Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào). Tuy nhiên, những virus đó cũng khó qua mặt được các tế bào NK vì nếu điều này xảy ra thì khi các tế bào NK gặp các tế bào nhiễm virus đó, các thụ thể ức chế của các tế bào NK sẽ không có các phân tử MHC để cho chúng bám vào, và do vậy các thụ thể này trở nên không hoạt động. Hậu quả là không còn yếu tố ức chế tế bào nên tế bào NK trở thành hoạt hoá và sẽ tấn công để loại bỏ tế bào đã nhiễm virus đó (hình 3.5). Khả năng chống nhiễm trùng của các tế bào NK còn tăng hơn nữa khi chúng được kích thích bởi các cytokine do đại thực bào tiết ra khi chúng tiếp xúc với các vi sinh vật. Một trong số các cytokine do các đại thực bào tiết ra có tác dụng hoạt hoá tế bào NK là interleukin-12 (IL-12). Các tế bào NK còn có các thụ thể dành cho phần Fc của một số kháng thể IgG và tế bào NK sử dụng các thụ thể ấy để bám vào các tế bào đã được phủ kháng thể (opsonin hoá bởi kháng thể). Vai trò của phản ứng này trong miễn dịch dịch thể do các kháng thể thực hiện sẽ được đề cập trong bài Đáp ứng miễn dịch dịch thể.
Hình 2: Chức năng của các thụ thể ức chế ở các tế bào NK. Thụ thể ức chế cần được gắn vào phân tử MHC lớp I để phát tín hiệu ức chế tín hiệu hoạt hoá tế bào do thụ thể là thụ thể hoạt hoá đem lại. Khi thụ thể ức chế không có phối tử là phân tử MHC gắn vào sẽ mất tín hiệu ức chế và tế bào NK được hoạt hoá tấn công tế bào đích mà nó tiếp xúc.
Khi các tế bào NK được hoạt hoá chúng sẽ đáp ứng theo hai cách (hình 1). Theo cách thứ nhất, quá trình hoạt hoá sẽ châm ngòi làm giải phóng các protein chứa trong các hạt trong bào tương của tế bào NK về phía tế bào bị nhiễm. Các protein chứa trong các hạt này của tế bào NK bao gồm các phân tử có khả năng tạo ra các lỗ thủng trên màng nguyên sinh chất của tế bào bị nhiễm, đồng thời các phân tử khác trong số các protein ấy “chui” sang tế bào bị nhiễm để hoạt hoá các enzyme của chính tế bào bị nhiễm ấy làm kích hoạt quá trình chết tế bào theo chương trình (programmed cell death – còn gọi là apoptosis). Các cơ chế làm tan tế bào đích của các tế bào NK cũng giống như các cơ chế do các tế bào lympho T gây độc sử dụng để giết các tế bào bị nhiễm vi sinh vật (xem bài Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào). Kết quả của các phản ứng này là các tế bào NK giết chết các tế bào của túc chủ đã bị nhiễm vi sinh vật. Bằng cách giết các tế bào của túc chủ bị nhiễm vi sinh vật, các tế bào NK cũng như các tế bào lympho T gây độc thực hiện chức năng loại bỏ các ổ nhiễm trùng tiềm ẩn bên trong các tế bào của túc chủ bằng cách tiêu diệt các vi sinh vật lây nhiễm và nhân lên bên trong tế bào của túc chủ như các virus. Ngoài ra các tế bào NK hoạt hoá tổng hợp và chế tiết ra cytokine IFN-g, một yếu tố hoạt hoá đại thực bào làm tăng khả năng giết các vi sinh vật đã bị các đại thực bào nuốt vào. Các tế bào NK và các đại thực bào hoạt động hợp tác với nhau để loại bỏ các vi sinh vật nội bào: các đại thực bào nuốt các vi sinh vật và sản xuất ra IL-12, IL-12 hoạt hoá các tế bào NK chế tiết IFN-g, sau đó IFN-g lại hoạt hoá các đại thực bào giết các vi sinh vật mà chúng nuốt vào.
Như vậy, cả túc chủ và các vi sinh vật đều tham gia vào cuộc đấu tranh sinh tồn liên tục và dai dẳng. Túc chủ thì sử dụng các tế bào lympho T gây độc để nhận diện các kháng nguyên của virus do các phân tử MHC trình diện. Về phần mình các virus lại ngăn chặn sự biểu lộ của các phân tử MHC. Các tế bào NK đã tiến hoá để đối phó với việc biến mất của các phân tử MHC. Chưa biết túc chủ hay vi sinh vật sẽ là kẻ chiến thắng, kết quả của cuộc chiến này sẽ quyết định nhiễm trùng có xảy ra hay không.
Đánh giá hoạt tính tế bào NK
- Hoạt tính của các tế bào NK có thể được đo bằng đánh giá khả năng gây độc của tế bào bằng phương pháp cổ điển (51Chromium assay) hoặc mới hơn là các xét nghiệm độc tế bào nhuộm huỳnh quang không phóng xạ (non-radioactive fluorescent dye cytotoxicity assays). Nhược điểm, các xét nghiệm này chỉ đo lường khả năng gây độc của các tế bào NK mà không đo lường khả năng chế tiết và các tương tác với các loại tế bào khác trong quá trình đáp ứng miễn dịch thích ứng.
- Hoạt tính của tế bào NK trong ống nghiệm (in vitro) sẽ không thể đo được nếu không hoạt hóa tế bào NK vì các tế bào NK không tiết ra các cytokine (ex vivo) khi không có các tín hiệu kích thích hoạt hóa thích hợp. Sử dụng một số cytokine kích thích, người ta có thể phân tích hoạt động của tế bào NK trong máu toàn phần, bao gồm đánh giá cả hai tiềm năng gây độc tế bào của toàn bộ quần thể tế bào NK (cả dưới nhóm CD56bright và CD56dim) cũng như khả năng ảnh hưởng của các tế bào này để tiêu diệt các khối u. Cả hai loại tế bào NK này đều giải phóng IFN-γ sau khi kích thích bởi cytokine.
- Lượng IFN-γ giải phóng là dấu hiệu cho thấy khả năng gây độc tế bào của tế bào có kiểu hình CD56dim và điều hòa miễn dịch bởi cytokine này (IFN-γ được giải phóng còn có tác dụng để kích thích các tế bào đuôi gai, từ đó hỗ trợ các phản ứng chống khối u qua trung gian tế bào T).