TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÒNG VỆ VÀ HỆ MIỄN DỊCH CỦA HEO TRƯỚC SỰ TẤN CÔNG CỦA MYCOPLASMA

Hệ miễn dịch là một hàng rào phòng vệ nhiều lớp, giúp heo chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh. Hiểu biết về hệ thống phòng vệ này sẽ giúp người chăn nuôi tìm ra một giải pháp phù hợp để ngăn ngừa bệnh cho heo.

 

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÒNG VỆ VÀ HỆ MIỄN DỊCH CỦA HEO TRƯỚC SỰ TẤN CÔNG CỦA MYCOPLASMA HYOPNEUMONIAE

(Overview of porcine immune defenses and immunity to Mycoplasma hyopneumoniaeinfection)

Tác giả: Tiến sĩ Romeo Sanchez, khoa Thú y, trường Đại học Quốc Gia Philippines

TỔNG QUAN VỀ HỆ MIỄN DỊCH

Hệ miễn dịch là một hàng rào phòng vệ nhiều lớp, giúp heo chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn. Hệ thống phòng vệ chính gồm: hàng rào vật lý, hệ miễn dịch bẩm sinh và hệ miễn dịch đặc hiệu (Biểu đồ 1). Ba lớp phòng vệ này hỗ trợ, tương tác lẫn nhau với mục đích chung nhằm bảo vệ heo chống lại sự xâm nhiễm và bộc phát của bệnh.

 

Biểu đồ 1 Ba hàng rào phòng vệ chính bảo vệ heo trước sự xâm nhập của vi khuẩn (theo Tizard, 2013)

HÀNG RÀO VẬT LÝ

Hàng rào vật lý là rào cản đầu tiên ngăn cản sự xâm nhập của vi khuẩn. Thành phần của hệ thống này gồm có: da và các niêm mạc biểu mô trong đường hô hấp, đường tiêu hóa và đường sinh dục. Niêm mạc biểu mô được phủ thêm một lớp chất nhầy chứa các phần tử kháng khuẩn và trang bị một loạt các cơ chế “tự làm sạch” như ho, nhảy mũi, chảy nước mũi trong đường hô hấp; phản xạ nôn mửa, tiêu chảy trong đường tiêu hóa và nước tiểu. Các cơ chế tự làm sạch này có tác dụng đẩy cơ học các vi sinh vật ra khỏi cơ thể.

Trong đường hô hấp, cơ chế “tự làm sạch” cần thiết nhất là “thang cuốn màng nhầy-lông mao”. Cơ chế này có tên gọi như thế vì hoạt động của nó như một “thang cuốn” với sự chuyển động liên tục của chất nhầy dọc theo bề mặt các tế bào lông mao biểu mô. Vi khuẩn hít vào sẽ bị lớp màng nhầy giữ lại, sau đó được vận chuyển qua “thang cuốn” để ho ra ngoài hoặc nuốt vào trong khi chạm vào thanh quản. Cấu trúc ngoằn ngoèo của xương xoăn mũi của heo cũng là hàng rào bảo vệ khác trên đường hô hấp. Cấu tạo độc đáo của phần này làm không khí tốn nhiều thời gian hơn để di chuyển trong đây và kết quả là các vi khuẩn gây bệnh trong không khí bị bẫy lại trên thành màng nhầy bao phủ xương xoăn. Vai trò của hai hàng rào này sẽ trở nên rất quan trọng khi đường hô hấp của heo bị tổn thương bởi stress và/hay bị nhiễm một số bệnh như Mycoplasma hyopneumoniae và Bordetella bronchiseptica / Pasteurella multocida. Trong các trường hợp trên, heo thường dễ bị nhiễm bệnh hơn và các tác nhân gây bệnh khác sẽ xâm nhập vào cơ thể dễ dàng hơn.

MIỄN DỊCH BẨM SINH

Vi khuẩn vượt qua được hàng rào bảo vệ đầu tiên (hàng rào vật lý) sẽ đối mặt với các thành phần trong hệ miễn dịch bẩm sinh. Hệ thống này bao gồm các tế bào có khả năng phát hiện và tiêu diệt những vật ngoại lai (tế bào tua, đại thực bào, tế bào diệt tự nhiên, bạch cầu trung tính,…) và các phần tử khác như các yếu tố kích thích quá trình viêm (Bảng 1).

Bảng 1 Đặc điểm chính của miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch đặc hiệu (theo Tizard, 2013)

 

 

Các yếu tố tham gia trong hệ miễn dịch bẩm sinh là các cytokine gây viêm và các bổ thể. Cytokine như interleukin-1 và TNF-alpha có tác dụng kích hoạt và thu hút các tế bào thực bào đến vùng bị nhiễm để các tế bào này nuốt vật ngoại lai, xử lý thành các mảnh nhỏ và tiêu diệt chúng. Interferons type-I là một loại cytokine khác, mặc dù không kiểm soát quá trình viêm nhưng nó bảo vệ cơ thể bằng cách giúp cho các tế bào chống lại sự nhân lên của vi-rút. Các bổ thể là một nhóm protein có hoạt tính enzyme với vai trò dẫn dắt một chuỗi phản ứng nhằm kích hoạt và thu hút các tế bào phòng thủ đến khu vực bị nhiễm bệnh và phá hủy trực tiếp các tác nhân gây bệnh.

Đáp ứng của hệ thống miễn dịch bẩm sinh chỉ trong vòng vài phút cho đến vài giờ sau khi có sự tiếp xúc với vi khuẩn. Đáp ứng này được khởi động bởi sự kích hoạt có liên quan đến các mô hình phân tử liên quan đến bệnh nguyên (Pathogen-Associated Molecular Patterns: PAMPs) và thụ thể nhận dạng mầm bệnh (Pattern-Recognition Receptors: PRRs) như thụ thể hình chuông (Toll-Like Receptors: TLR). PAMPs, cấu trúc thường được tìm thấy trong trường hợp bị bệnh, gắn kết với TLRs thích hợp hay gắn vào các tế bào có khả năng tuần tra liên tục trong vùng xâm nhập (DC, đại thực bào, tế bào mast,…). Sự tương tác giữa vi khuẩn và các tế bào phòng vệ được xem như một đặc điểm quan trọng trong sự phát triển của đáp ứng miễn dịch vì chúng ảnh hưởng đến các bước tiếp theo, quan trọng hơn, chính là kích hoạt hệ thống phòng thủ tiếp theo: hệ thống miễn dịch đặc hiệu.

Một điều kiện tiên quyết để kích hoạt hệ thống miễn dịch đặc hiệu là trình diện được từng phần của vi khuẩn (kháng nguyên) nhờ tế bào DC và đại thực bào để các tế bào lympho nhận diện và kích hoạt được hệ thống miễn dịch đặc hiệu. Các tế bào trình diện kháng nguyên này (Antigen-Presenting Cells: APC) của hệ thống miễn dịch bẩm sinh di chuyển từ vùng bị nhiễm đến vùng hạch lympho hay các mô lympho để tương tác với các tế bào lympho nhằm khởi động các tín hiệu kích hoạt hệ thống phòng vệ thích ứng.

MIỄN DỊCH ĐẶC HIỆU

Miễn dịch đặc hiệu được xem như hệ thống phòng vệ cuối cùng và hiệu quả nhất để chống lại tác nhân gây bệnh. Đáp ứng miễn dịch bẩm sinh có thể xuất hiện trong vòng vài phút đến vài giờ sau khi vi khuẩn xâm nhập, tuy nhiên, phản ứng này chỉ tồn tại trong thời gian ngắn và không được củng cố khi cơ thể gặp lại cùng tác nhân đó (nói cách khác, không có khả năng nhớ). Ngược lại, miễn dịch đặc hiệu cần một thời gian để hoạt hóa (vài ngày cho đến vài tuần) nhưng có khả năng bảo hộ dài hơn (vài tuần cho đến vài năm) và sẽ hoàn thiện hơn vào lần xâm nhập tiếp theo của cùng tác nhân gây bệnh. Trong đáp ứng lần thứ hai, phản ứng thường nhanh hơn và hiệu quả hơn khi so với lần đầu. Đáp ứng lần hai nhanh do tế bào trình diện đã “nhớ” lần chạm trán đầu tiên. Hệ thống miễn dịch đặc hiệu có thể nhận ra và đáp ứng nhiều tác nhân gây bệnh (kháng nguyên) hơn hẳn hệ thống miễn dịch bẩm sinh. Bởi vì các tế bào của hệ thống miễn dịch đặc hiệu, tế bào lympho B và T, sở hữu nhiều thụ thể hơn giúp chúng nhận ra nhiều kháng nguyên hơn, trong khi, các tế bào của hệ thống miễn dịch bẩm sinh chỉ đáp ứng với một vài cấu trúc vi khuẩn thông thường (PAMPs).

Miễn dịch đặc hiệu có thể phân thành hai loại: miễn dịch dịch thể (hay miễn dịch qua trung gian kháng nguyên) và miễn dịch qua trung gian tế bào (Cell-Mediated Immunity: CMI). Miễn dịch dịch thể hoạt động nhờ kháng thể. Đây là các phân tử immunoglobulin (có bản chất glycoprotein), được sản xuất bởi các tế bào B biệt hóa (tế bào plasma) dưới sự kích thích khi gắn kết với các dấu hiệu như kháng nguyên, tế bào lympho T hỗ trợ (Th) nhằm kích hoạt APCs và cytokine. Đối với heo, có 5 loại kháng thể chính (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD), và loại và hàm lượng của các kháng thể này thay đổi trong từng trường hợp cụ thể. Trong lần tiếp xúc đầu tiên với kháng nguyên (đáp ứng lần đầu), IgM được sản xuất đầu tiên, tiếp theo sau là IgG. Nhưng trong lần tiếp xúc tiếp theo của cùng kháng nguyên, IgG chiếm ưu thế và tổng hàm lượng kháng thể cao hơn lần đầu tiên. Kháng thể được kích hoạt để chống lại tác nhân gây bệnh đang cư trú ngoài tế bào như đang hiện diện trong máu, giữa các mô và trong các chất tiết. Chức năng chính của kháng thể là gắn vào các tác nhân gây bệnh và khóa chúng trong các tế bào bị nhiễm (sự trung hòa). Các vi sinh vật bị kháng thể gắn vào cũng dễ bị các tế bào thực bào bắt giữ và tiêu diệt hơn.

Miễn dịch qua trung gian tế bào chủ yếu dựa vào các tế bào lympho gây độc (Cytotoxic T-Lymphocyte: CTL). Các CTL được hoạt hóa nhờ sự gắn kết các tín hiệu, bao gồm: cytokine (như interferon-gamma) và các peptide vi sinh vật được trình diện bởi MHC-1 trên bề mặt tế bào bị nhiễm. CTL hoạt hóa sẽ khảo sát toàn cơ thể để tìm các tế bào bị nhiễm tương tự và phá hủy có chọn lọc các tế bào này bằng cách ép chúng tự chết theo cơ chế “chết theo chương trình” (apoptosis).

Trong quá trình xâm nhập của vi sinh vật, có thể cả hai loại đáp ứng miễn dịch đặc hiệu đều được kích hoạt. Tuy nhiên, hiệu lực và độ dài miễn dịch lại được quyết định bởi một số yếu tố khác. Đó là loại và hàm lượng tác nhân gây bệnh xâm nhập vào cơ thể heo, sự chạm trán giữa chúng với các tế bào miễn dịch (APCs và tế bào lympho) và kết quả của sự chạm trán đó. Mục đích của tiêm phòng chính là bắt chước quá trình miễn dịch do nhiễm bệnh tự nhiên bởi các vi sinh vật ngoài môi trường. Với vắc-xin chết, chất bổ trợ được thêm vào nhằm nâng cao sự tương tác giữa kháng nguyên trong vắc-xin và các tế bào trong hệ thống miễn dịch với mục đích kích hoạt hệ miễn dịch, lý tưởng nhất là kích hoạt tối đa cơ thể sản xuất kháng thể và đáp ứng miễn dịch trung gian tế bào.

Miễn dịch đặc hiệu (kháng thể và tế bào miễn dịch) có thể được truyền từ thú mẹ sang thú con thông qua uống sữa đầu và sữa mẹ. Miễn dịch thụ động này cung cấp khả năng bảo hộ rộng rãi cho heo con trong vài ngày cho đến vài tuần sau khi sinh, vì thế, đây chính là lý do nên tiêm phòng hay cho phơi nhiễm với bệnh đối với nái và nái hậu bị trong giai đoạn đang mang thai. Kháng thể mẹ truyền sẽ ít đi vào thời điểm cai sữa, vì thế trong thời điểm này cần phải kích hoạt khả năng miễn dịch của heo con để tự tạo kháng thể và các tế bào miễn dịch.

MIỄN DỊCH CHỐNG LẠI MYCOPLASMA HYOPNEUMONIAE

Mycoplasma hyopneumoniae (M. hyo)gây ra bệnh Viêm phổi Địa phương, một bệnh mãn tính trên heo với đặc điểm là ho và làm giảm năng suất đàn. M. hyo gắn và làm bào mòn các tế bào lông mao trên niêm mạc trong đường hô hấp, nhưng không đi sâu vào phổi. Lông mao và tế bào niêm mạc bị tổn thương sẽ dẫn đến sự xáo trộn khả năng làm sạch của niêm mạc, và kết quả là dẫn đến sự nhiễm bệnh và tạo điều kiện cho các tác nhân gây bệnh khác xâm nhập. Sự thâm nhiễm xung quanh tiểu phế quản của các tế bào đơn nhân, tăng sinh các mô lympho và dồn ứ các tế bào viêm trong phế nang, đã hạn chế sự di chuyển của không khí, góp phần gây bệnh và làm xuất hiện các dấu hiệu lâm sàng.

Cơ chế chính xác để ngăn ngừa sự phát triển của bệnh chưa được hiểu rõ, nhưng cả miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào đều đóng vai trò rất quan trọng trong việc kiểm soát bệnh viêm phổi do Mycoplasma gây ra. Kháng thể IgA trên niêm mạc có thể gắn vào vi khuẩn, ngăn không cho chúng gắn vào thụ thể của lông nhung, và thúc đẩy đại thực bào phế nang tới tấn công. Tuy nhiên, vai trò của kháng thể cục bộ vẫn chưa rõ khi hàm lượng kháng thể trong huyết tương không tương quan với khả năng bảo vệ. Trước khi kích hoạt hệ thống miễn dịch đặc hiệu, M. hyo có thể hoạt hóa đại thực bào, tế bào NK, bổ thể và tế bào lympho theo phương cách không đặc hiệu. Các phản ứng miễn dịch này rất quan trọng nhằm bảo vệ cơ thể vật chủ trước sự tấn công của M. hyo, nhưng vài ý kiến cho rằng chúng cũng có liên quan đến sự phát triển của bệnh tích và các tổn thương trầm trọng do Mycoplasma gây ra.

Cơ chế bảo vệ chính xác sau khi tiêm phòng vẫn chưa được hiểu rõ. Các heo tiêm phòng trong một số thí nghiệm đều cho năng suất tốt hơn với các dấu hiệu lâm sàng thấp hơn và điểm bệnh tích trên phổi thấp hơn khi so với các heo chưa tiêm phòng, nhưng cơ chế phòng vệ chính xác vẫn chưa được nắm rõ. Tương tự như nhiễm bệnh tự nhiên, kháng thể, bao gồm cả đáp ứng qua trung gian tế bào, được cho là có liên quan trong việc hình thành cơ chế miễn dịch trong cơ thể. Trong heo tiêm phòng, bằng chứng cho thấy miễn dịch qua trung gian tế bào hoạt động cao hơn và đáp ứng của nó được báo cáo khá rõ. Các lý do giúp heo tiêm phòng có năng suất cao hơn chính là số lượng M. hyo thấp hơn và sự thâm nhiễm của tế bào miễn dịch trong phổi và mức độ cytokine gây viêm thấp hơn khi so với các heo không tiêm phòng.

Bài báo này được đăng trên tạp chí “Axis – VIV 2013” ©Copyright 2013, All Rights Reserved.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Dịch ngôn ngữ