γ-Glutamyltranspeptidase (GGT) của vi khuẩn H. pylori
GGT là một loại enzyme đóng vai trò quan trọng trong sự sống còn và bệnh sinh của H. pylori. H. pylori GGT (HpGGT) là một loại protein màng loại I được neo vào màng ngoài của vi khuẩn. HpGGT được bảo tồn cao và có mặt trong tất cả các chủng. Nó tham gia vào một số chức năng quan trọng, bao gồm giải độc glutathione, thu nhận chất dinh dưỡng và điều hòa phản ứng miễn dịch của vật chủ. HpGGT xúc tác quá trình chuyển peptid và thủy phân nhóm gamma-glutamyl của glutathione và các hợp chất tương tự. HpGGT thủy phân glutamine thành glutamate và amoniac và glutathione thành glutamate và cysteinylglycine. Vì H. pylori không thể hấp thụ trực tiếp glutamine và glutathione ngoại bào, enzyme này cho phép H. pylori sử dụng glutamine và glutathione ngoại bào làm nguồn glutamate để sử dụng tiếp theo trong chu trình acid tricarboxylic.
HpGGT rất quan trọng cho sự sống còn của H. pylori trong điều kiện axit, vì các chủng đột biến đồng gen H. pylori ggt không thể xâm chiếm niêm mạc dạ dày trong các mô hình nhiễm trùng ở động vật, hoặc làm như vậy kém hiệu quả hơn. Một nghiên cứu của Chevalier et al. báo cáo rằng các chủng đột biến H. pylori ggt không thể được tìm thấy trong dạ dày của chuột sau 3-60 ngày nhiễm trùng.
HpGGT có tác dụng rộng rãi trong các tế bào biểu mô dạ dày và đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của GC do Hp gây ra. HpGGT hoạt động thông qua nhiều con đường để làm tổn thương hàng rào biểu mô dạ dày. HpGGT gây ra hiện tượng “Apoptosis” tế bào biểu mô thông qua con đường phụ thuộc vào ty thể và làm giảm khả năng sống của tế bào. HpGGT cũng thúc đẩy sự chết tế bào bằng cách giảm mức độ survivin, gây ra hiện tượng ngừng chu kỳ tế bào ở giai đoạn chuyển tiếp G1-S và làm tăng sản xuất ROS, dẫn đến sự cạn kiệt glutathione và tổn thương DNA.
HpGGT kích thích sự biểu hiện của yếu tố tăng trưởng giống yếu tố tăng trưởng biểu bì liên kết heparin (HB-EGF), một phối tử của thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGFR). Sự liên kết của HB-EGF với EGFR khởi phát các con đường Raf/Ras/MEK/Erk và PI3K/Akt, làm giảm “Apoptosis” và thúc đẩy sự tăng sinh. Sự biểu hiện của HB-EGF tăng lên ở nhiều loại ung thư, bao gồm cả ung thư dạ dày. HB-EGF cũng góp phần vào sự tiến triển của ung thư dạ dày bằng cách tăng cường quá trình chuyển đổi biểu mô-trung mô. Nhiễm H. pylori cũng ảnh hưởng đến tế bào gốc trung mô (MSC) bằng cách gây ra sự di chuyển của chúng đến niêm mạc dạ dày, nơi chúng có thể góp phần vào sự phát triển của GC bằng cách biệt hóa thành tế bào biểu mô hoặc hỗ trợ quá trình tạo mạch máu.
HpGGT gần đây đã được chứng minh là gây rối loạn MSC bằng cách cản trở alpha-ketoglutarate để tăng cường quá trình trimethyl hóa histon H3K9 và H3K27, kích hoạt tín hiệu PI3K/AKT và giúp tăng sinh, di chuyển, tự đổi mới và đa năng trong quá trình sinh ung thư. Một báo cáo gần đây khác cho thấy HpGGT có thể giúp phát triển GC bằng cách kích hoạt con đường tín hiệu Wnt/β-catenin thông qua việc điều hòa tăng ten-eleven translocation 1 (TET1), đây là một demethylase DNA quan trọng và được biểu hiện quá mức trong GC.
HpGGT cũng ảnh hưởng trực tiếp đến các tế bào miễn dịch. Một trong những nghiên cứu sớm nhất về tác động của HpGGT lên phản ứng miễn dịch cho thấy enzyme này có thể làm giảm sự tăng sinh tế bào T. Người ta báo cáo rằng nó gây ra sự ngừng chu kỳ tế bào ở pha G1 do can thiệp vào con đường tín hiệu phụ thuộc Ras. Tác động này của HpGGT lên sự tăng sinh tế bào T được cho là trung gian ức chế miễn dịch, giúp duy trì nhiễm trùng H. pylori. Một nghiên cứu khác cho thấy HpGGT gây ra biểu hiện microRNA-155 (miR-155) ở cả tế bào CCRF-CEM (một dòng tế bào lymphoblast T của người) và tế bào đơn nhân máu ngoại vi của người. Phản ứng này phụ thuộc vào forkhead box P3 (Foxp3), chất điều hòa chính của sự phát triển tế bào T điều hòa (Treg) và đòi hỏi sự hoạt hóa của chuỗi cyclic adenosine monophosphate.
Tế bào Treg có hoạt động ức chế miễn dịch, thường được tìm thấy trong niêm mạc dạ dày bị nhiễm H. pylori, thúc đẩy sự xâm nhiễm H. pylori cao hơn và xâm lấn các khối u. Để hỗ trợ vai trò của HpGGT trong việc thúc đẩy sự phát triển của Treg, chuột bị nhiễm chủng đột biến H. pylori đồng gen ggt được báo cáo là có số lượng Treg thấp hơn so với chuột bị nhiễm chủng hoang dã. Những quan sát này cho thấy HpGGT có ảnh hưởng trong việc điều chỉnh hệ thống miễn dịch.
Kiểm soát miễn dịch trong nhiễm H.pylori như là cơ chế trốn tránh miễn dịch
Ngoài các cơ chế né tránh miễn dịch khác nhau liên quan đến các yếu tố độc lực được mô tả ở trên, H. pylori còn âm thầm điều khiển sự biểu hiện của nhiều thụ thể ảnh hưởng đến hoạt động của tế bào T. Sự cân bằng tối ưu giữa miễn dịch bảo vệ và dung nạp miễn dịch kiểm soát các phản ứng miễn dịch. Hoạt động của tế bào T được xác định bởi sự kết hợp của các tín hiệu được khởi tạo bởi sự nhận diện phức hợp kháng nguyên/MHC của thụ thể tế bào T (TCR) và các phân tử kích thích đồng thời trên APC, được chia thành các phân tử kích thích đồng thời và ức chế đồng thời.
Trong khi các thụ thể kích thích đồng thời rất quan trọng trong việc khởi phát các phản ứng miễn dịch, các phân tử ức chế đồng thời lại cần thiết để tránh bệnh lý do miễn dịch gây ra, nhưng cũng có thể hạn chế sự thanh thải mầm bệnh do miễn dịch. Nhiều mầm bệnh và ung thư thúc đẩy các tương tác ức chế thông qua các protein điểm kiểm soát miễn dịch để né tránh sự thanh thải miễn dịch. H. pylori gây ra sự biểu hiện của chất ức chế điểm kiểm soát B7-H1 (còn gọi là PD-L1) trên các tế bào biểu mô dạ dày, chất này ức chế các tế bào T hiệu quả thông qua sự gắn kết PD-1 trên bề mặt của chúng và thúc đẩy sự phát triển của tế bào Treg.
Xie và các đồng nghiệp đã báo cáo rằng một cơ chế mà H. pylori sử dụng để thúc đẩy biểu hiện B7-H1 bởi các tế bào biểu mô dạ dày là thông qua việc ức chế biểu hiện miR-152 và miR-200b. Họ đã chỉ ra rằng các miRNA này nhắm mục tiêu vào mRNA B7-H1 và ức chế biểu hiện B7-H1 bởi các tế bào ung thư dạ dày. Một nghiên cứu thú vị của Wu và cộng sự đã chỉ ra rằng tiểu đơn vị Urease B của H. pylori có thể gây ra biểu hiện B7-H1 bởi các đại thực bào có nguồn gốc từ tủy xương sau khi liên kết với chuỗi nặng myosin 9 (Myh9) trên bề mặt của chúng. Sự tương tác của Urease B với Myh9 gây ra sự hoạt hóa mTORC1, dẫn đến tăng biểu hiện B7-H1 trên đại thực bào. Điều này góp phần vào sự ức chế tế bào T tổng thể do các yếu tố độc lực khác nhau được mô tả ở trên gây ra.
Các điểm kiểm soát miễn dịch điều hòa hoạt động của tế bào T. Màu đỏ biểu thị các điểm kiểm soát miễn dịch có biểu hiện bị thay đổi bởi H. pylori . Mũi tên đen biểu thị tín hiệu tích cực. Mũi tên đỏ biểu thị tín hiệu ức chế.
Hơn nữa, các tế bào biểu mô dạ dày bị nhiễm H. pylori đồng thời điều chỉnh giảm biểu hiện của chất kích thích đồng thời B7-H2, nên không chỉ làm giảm phản ứng của tế bào T hiệu quả mà còn làm thay đổi sự cân bằng của các phân nhóm tế bào T bằng cách tăng số lượng tế bào Treg và giảm số lượng tế bào Th17. Sự mất cân bằng này tạo điều kiện thuận lợi cho sự tồn tại dai dẳng của vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh H. pylori sử dụng Aag PAI để gây ra những tác động này trên các tế bào biểu mô dạ dày và kích hoạt con đường mTOR/p70 S6 kinase để điều chỉnh giảm biểu hiện B7-H2. Biểu hiện B7-H1 cũng tăng lên trong ung thư dạ dày.
Trong một báo cáo tiếp theo, đã chứng minh rằng việc chuyển CagA và mảnh peptidoglycan (PG) thành tế bào qua trung gian T4SS của H. pylori làm tăng biểu hiện B7-H3 bởi các tế bào biểu mô dạ dày thông qua việc kích hoạt con đường tín hiệu p38MAPK. Do đó, H. pylori đã chiếm đoạt hiệu quả sự biểu hiện được điều chỉnh của các phân tử ức chế đồng thời để tránh hệ miễn dịch và có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc trốn tránh miễn dịch bằng cách phát triển các tế bào ung thư thông qua các cơ chế này.
Vi khuẩn H. pylori tạo ra môi trường ức chế miễn dịch. H. pylori can thiệp vào chức năng của tế bào T hiệu quả bằng cách sử dụng một loạt các yếu tố độc lực và thao túng sự biểu hiện của các thụ thể điều hòa điểm kiểm soát miễn dịch bởi biểu mô.
Định hướng tương lai về áp dụng vaccine ngừa vi khuẩn H.pylori
Trong 40 năm qua, những tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong việc hiểu biết về các đặc tính của vi khuẩn H. pylori kể từ khi nó được xác định lần đầu tiên là tác nhân gây bệnh ở người. Mặc dù ban đầu nhiễm H. pylori được cho là có liên quan đến viêm dạ dày mãn tính và sự phát triển của bệnh loét dạ dày tá tràng, nhưng nghiên cứu của nhiều phòng thí nghiệm trên toàn thế giới đã xác định vi khuẩn này là yếu tố nguy cơ mạnh nhất được biết đến đối với ung thư dạ dày, một trong những loại ung thư gây tử vong nhiều nhất trên thế giới.
Dù đã có các liệu pháp kháng sinh để điều trị nhiễm trùng H. pylori, nhưng tỷ lệ lưu hành cao của vi khuẩn này và sự gia tăng kháng thuốc kháng sinh cho thấy nhu cầu về một loại vaccine bảo vệ. Mặc dù ung thư dạ dày có thể là một chẩn đoán “tàn đời”, nhưng nguồn gốc vi khuẩn của nó khiến nó trở thành một dạng ung thư có thể phòng ngừa bằng vaccine. H. pylori có một loạt các yếu tố độc lực đóng vai trò trung gian trong quá trình gây bệnh và có thể là mục tiêu tiềm năng cho vaccine nhằm ngăn bệnh tật và tử vong liên quan đến nhiễm trùng và ung thư dạ dày. Tuy nhiên, các nỗ lực phát triển vaccie đã gặp phải nhiều thách thức. Sự biến đổi giữa các chủng H. pylori và các cơ chế trốn tránh miễn dịch của vi khuẩn tạo ra những trở ngại đáng kể trong việc phát triển một loại vaccine hiệu quả. Các thử nghiệm lâm sàng đối với các vaccine tiềm năng đã cho kết quả trái chiều hoặc đáng thất vọng.
Mặc dù hiện chưa có vaccine phòng H. pylori, nhưng các nghiên cứu tiếp tục cho thấy triển vọng khả quan và cuối cùng có thể dẫn đến một hướng đi giúp giảm bớt gánh nặng của các bệnh liên quan đến H. pylori. Những nỗ lực nghiên cứu về cơ chế trốn tránh miễn dịch mà H. pylori và ung thư dạ dày sử dụng, kể cả việc cảm ứng biểu hiện các chất ức chế điểm kiểm soát miễn dịch mới, có thể tạo ra các dấu ấn sinh học tiềm năng để phát hiện sự tiến triển của ung thư ở giai đoạn sớm. Tóm lại, H. pylori là yếu tố nguy cơ hàng đầu gây ra ung thư dạ dày và việc hiểu cách vượt qua các chiến lược trốn tránh miễn dịch của vi khuẩn này là rất quan trọng để phát triển các phương pháp mới điều trị và phòng ngừa các bệnh liên quan đến nhiễm trùng.
(Hết Phần 4) ---> (Tiếp theo Phần 5)
TS.BS. Huỳnh Hồng Quang & Ths.Bs. Châu Văn Khánh
Viện Sốt rét-KST-CT Quy Nhơn