Cơ thể con người phải đối phó rất nhiều loài vi sinh vật. Chúng khác nhau về cấu trúc, thành phần hóa học, cách xâm nhiễm cũng như hoạt động ở trong cơ thể con người. Cơ chế bảo vệ không đặc hiệu được huy động đầu tiên để ngăn cản vi sinh vật xâm nhập cơ thể hoặc giảm số lượng cũng như khả năng gây nhiễm của chúng. Trong quá trình chống vi sinh vật có sự phối hợp chặt chẽ của cơ chế bảo vệ không đặc hiệu với cơ chế bảo vệ đặc hiệu cũng như cơ chế miễn dịch thể dịch và cơ chế miễn dịch tế bào.
Cơ chế bảo vệ không đặc hiệu
Cơ chế này bao gồm nhiều hệ thống sẵn có của cơ thể nên nó hoạt động đầu tiên nhằm mục đích ngăn cản sự xâm nhập của mọi loài vi sinh vật gây bệnh.
Da và niêm mạc
Da và niêm mạc là rào cản đầu tiên ngăn chặn sự xâm nhập của các vi sinh vật vào cơ thể bằng các cơ chế sau:
Cơ học
Các tế bào sừng hóa ở da, tế bào biểu mô có lông của niêm mạc đường hô hấp và tiêu hóa là các vật cản và đẩy lùi các vi sinh vật lạ xâm nhập.
Vật lý và hóa học
Sự bài tiết các chất bả nhờn (axit béo), bài tiết mồ hôi (axit lactic) trên bề mặt da và độ pH thấp (môi trường axit) của một số vị trí ở da và niêm mạc dạ dày hay đường tiết niệu sinh dục… có tác dụng ức chế và diệt các vi sinh vật. Lysozym có trong nước bọt, nước mắt, dịch nhầy mũi họng… có tác dụng diệt vi sinh vật.
Cạnh tranh sinh học
Xảy ra giữa các vi sinh vật gây bệnh xâm nhập vào da và niêm mạc với quần thể vi sinh vật bình thường cư trú trên bề mặt da, niêm mạc của cơ thể. Chính điều này đẫ tạo ra sự bảo vệ tự nhiên cho cơ thể.
Phản ứng viêm
Khi vi sinh vật qua được da và niêm mạc, cơ thể chống lại bằng phản ứng viêm tại chỗ nơi vi sinh vật vừa lọt vào. Viêm là một phản ứng tích cực của cơ thể với các biểu hiện sưng, nóng, đỏ và đau. Tại chổ viêm có sự tập trung các tế bào như bạch cầu đa nhân trung tính, các đại thực bào, các lympho bào… và các chất có hoạt tính sinh học như histamin, serotonin, các men gây phân hủy tổ chức. Tại chổ viêm: tuần hoàn chậm, giãn mạch, các chất diệt khuẩn có trong máu tràn vào ổ viêm, có sự thay đổi sinh hóa như tăng axit lactic, pH giảm làm cho vi sinh vật phát triển không thuận lợi. Có hàng rào fibrin bao bọc ngăn cách ổ viêm không cho vi sinh vật lan rộng.Quá trình viêm có thể lan tỏa, có thể khu trú trong các ổ viêm, song đều nhằm một mục đích là ngăn cản sự xâm nhập và lan tỏa của các vi sinh vật gây bệnh và các sản phẩm độc hại của chúng.
Bạch cầu trung tính
Xâm nhập vào bên trong cơ thể vi sinh vật bị các bạch cầu trung tính và tế bào mono tấn công. Trên bề mặt bạch cầu trung tính có các thụ thể (receptor) dành riêng cho Fc của IgG và thụ thể cho C3 của bổ thể nên dễ bám và bắt các vi khuẩn đã gắn với kháng thể và bổ thể, đó là hiện tượng opsonin hóa. Hiện tượng này làm cho thực bào xảy ra nhanh chóng hơn, nhất là vi khuẩn có vỏ polysaccharide như phế cầu. Với khả năng bắt và tiêu diệt vi khuẩn, bạch cầu trung tính rất quan trọng trong các phản ứng viêm cấp tính.
Đại thực bào
Nếu vi sinh vật thoát khỏi bạch cầu trung tính thì chúng theo máu và bạch huyết đến các tổ chức. Ở đây chúng bị các đại thực bào tấn công. Các tế bào đơn nhân thực bào bắt nguồn từ một lọai tế bào tủy xương, phát triển thành tế bào chín tuần hoàn trong máu ngoại vi rối đến các tổ chức khác nhau: Tế bào mono tìm thấy trong tủy xương và máu, các đại thực bào trong các tổ chức. Chức năng quan trọng của đại thực bào là bắt giữ và xử lý các vật lạ. Gọi là thực bào lúc vật lạ có kích thứơc lớn như tế bào, vi khuẩn, ký sinh trùng đơn bào… hoặc ẩm bào nếu vật lạ là phân tử dưới dạng hòa tan. Thực bào phải qua các giai đoạn : bám, nuốt và tiêu hóa. Phần lớn các vi sinh vật bị các lysosom tiêu diệt, chúng bị nhận chìm trong các bọng nội bào liên kiết với các lysosom để hình thành các phagolysosom. Các đại thực bào và tế bào mono tiêu diệt vi sinh vật theo một cơ chế giống như bạch cầu trung tính thông qua các thụ thể (receptor) dành cho Fc và C3. Một số vi khuẩn độc lực như vi khuẩn lao, Listeria, Brucella… không những không bị tiêu diệt mà còn có thể nhân lên trong đại thực bào và thóat khỏi tác dụng của các chất trong huyết thanh có khả năng tiêu diệt chúng.
Kháng thể tự nhiên
Có một số protein trong huyết thanh bình thường với những đặc tính cấu trúc của globulin miễn dịch. Chúng phản ứng đặc hiệu với một vài kháng nguyên mặc dù cá nhân trong đó chúng được tìm thấy chưa hề tiếp xúc với những kháng nguyên đó. Chúng được tìm thấy trong huyết thanh ở hiệu giá thấp và có thể có một vai trò có ý nghĩa trong sự đề kháng với một vài nhiễm trùng. Sự thực bào đối với các vi khuẩn gây bệnh được tăng cường bởi các kháng thể tự nhiên do tác dụng opsonin hóa. Kháng thể tự nhiên được hình thành do cơ thể tiếp xúc với một vi sinh vật nào đó có chung thành phần kháng nguyên với vi sinh vật gây bệnh hoặc do tiếp xúc không biết với kháng nguyên hiện diện trong thiên nhiên ví dụ nhiễm trùng không biểu hiện hoặc ở trong thức ăn.
Bổ thể
Tìm thấy trong huyết thanh của động vật, không bền với nhiệt (560/30 phút). Bổ thể (C’ ) gồm chín thành phần C1 – C9. Lúc thành phần thứ nhất bị khích động bởi một phức hợp miễn dịch thì nó có khả năng khích động nhiều phân tử của thành phần thứ hai và như thế tạo nên một hiệu ứng dây chuyền khuếch đại. Theo cách này sự khích động một phân tử của C1 làm khích động hàng nghìn phân tử của thành phần tiếp theo. Ở mỗi giai đọan, sự khích động làm xuất hiện họat tính enzyme mới. Thành phần cuối làm thủng một lỗ trên màng tế bào và làm cho tế bào chết. Như thế qua phản ứng khuếch đại dây chuyền, sự khích động thành phần C1 có thể dẫn đên sự tiêu bào nhận biết bằng mắt.
Hoạt tính sinh học của bổ thể:
Làm tan tế bào
Mô hình phổ biến là phan ứng miễn dịch làm tan hồng cầu. Khái quát hơn phản ứng kết hợp bổ thể gây tan vi khuẩn, tế bào ung thư. Bổ thể làm tan vi khuẩn lần đầu tiên được Pfeiffer phát hiện lúc tiêm vi khuẩn tả vào phúc mạc chuột lang đã miễn dịch với phẩy khuẩn tả.
Dự phần vào hiện tượng opsonin hóa
Bề mặt của bạch cầu trung tính có thụ thể dành cho Fc của IgG và thụ thể dành cho C3b của bổ thể nên bạch cầu trung tính dễ bám và bắt các vi khuẩn đã gắn với kháng thể và bổ thể. Đó là hiện tượng opsonin hóa.
Miễn dịch kết dính
Phản ứng miễn dịch kết dính xảy ra giữa các phức hợp đã được bao phủ bởi C3b với một số tế bào như bạch cầu trung tính, đại thực bào, tế bào mono ở người.
Đối với tế bào, hiện tượng miễn dịch kết dính có tác dụng thúc đẩy hiện tượng thực bào. Nó còn có tác dụng khởi động sự giải phóng các enzyme từ lysosom của bạch cầu trung tính làm nhiệm vụ thực bào .
Họat tính hóa hướng động
Một số sản phẩm phân hóa được phóng thích trong phản ứng của chuỗi bổ thể như C5a, Phức hợp C5, C6, C7 …. có họat tính hóa hướng động đối với bạch cầu máu ngoại vi của người.
Họat tính phản vệ
C3a, và C5a là sản phâm phân hóa của C3 và C5.Các sản phẩm này gây nên co bóp cơ trơn, gây nên hiện tượng giãn huyết quản và tăng tính thẩm thấu của mao mạch tương tự như histamin.
Properdin
Thu được từ huyết thanh bình thường bằng cách hấp phụ lên Zymosan, một thành phần của vách tê bào nấm men. Nó có thể giết chết nhiều vi khuẩn và virus với sự hiện diện của Mg++ và bổ thể qua sự họat hóa theo con đường tắt.
Interferon (inf)
Khi cơ thể bị nhiễm virus, một chất có vai trò quan trọng trong giai đoạn đầu để ức chế và diệt virus đó là IFN. IFN là những glycoprotein do nhiều loại tế bào sản xuất ra sau khi có tác dụng kích thích của virus. IFN xuất hiện sớm (vài giờ) sau nhiễm virus và tồn tại ngắn khoảng vài ngày đến vài tuần. IFN có tính đặc hiệu loài, IFN do các tế bào loài nào sinh ra thì chỉ bảo vệ được cho các tế bào của loài đó. Nó có tác động ngăn cản sự nhân lên của nhiều loài virus khác nhau chứ không phải chỉ với virus đã kích thích sinh ra IFN. Như vậy IFN không tác dụng đặc hiệu cho từng loại virus gây bệnh. IFN không tác động trực tiếp lên virus như kháng thể. Chúng tác động đến tế bào, kích thích tế bào dùng cơ chế enzyme để ngăn cản sự nhân lên của virus.
Cơ chế bảo vệ đặc hiệu
Các cơ chế miễn dịch không đặc hiệu có thể họat động độc lập nhưng thường tác động hợp đồng với cơ chế miễn dịch đặc hiệu, do đó làm tăng hiệu quả của cơ chế miễn dịch đặc hiệu lên rất nhiều, nhất là đối với các vi sinh vật có độc lực cao. Các cơ chế bảo vệ đặc hiệu chỉ có được khi cơ thể đã tiếp xúc với các kháng nguyên của một vi sinh vật gây bệnh nào đó (do nhiễm trùng hoặc do dùng vacxin). Cơ chế bảo vệ đặc hiệu gồm có miễn dịch dịch thể bảo vê và miễn dịch tế bào bảo vệ.
Cơ chế miễn dịch dịch thể bảo vệ
Sự hồi phục của cơ thể vật chủ trong nhiều trường hợp nhiễm vi sinh vật phụ thuộc vào sự xuất hiện của kháng thể bảo vệ. Sự tồn tại của kháng thể này cũng giúp cho cơ thể đề phòng tái nhiễm. Kháng thể có những tác dụng khác nhau đối với vi sinh vật .
Ngăn cản vi sinh vật bám
Đối với nhiều loài vi sinh vật gây bệnh, việc bám vào niêm mạc đường tiêu hóa, tiết niệu, hô hấp là bước quan trọng để chúng có thể gây bệnh như E.coli, lậu cầu, vi khuẩn tả, Mycoplasma, các lọai virus. Các kháng thể thường là IgA tiết ( IgAs ) có khả năng ngăn cản các vi sinh vật bám vào niêm mạc.
Trung hòa độc lực của virus, Rickettsia, ngoại độc tố và enzyme
Các kháng thể IgG, IgA và IgM khi kết hợp đặc hiệu với các kháng nguyên trên, đã làm cho các virus, Rickettsia, ngoại độc tố và enzyme mất khả năng gây bệnh.
Làm tan các vi sinh vật trong trường hợp có bổ thể tham gia
Các kháng thể IgG, IgA và IgM khi kết hợp đặc hiệu với các kháng nguyên là các vi sinh vật đã hoạt hóa bổ thể đẫn tới làm tan tế bào vi sinh vật (vi khuẩn Gram âm, virut ).
Ngưng kết vi sinh vật và kết tủa các sản phẩm hòa tan của vi sinh vật
Các kháng thể IgG, IgA và IgM khi kết hợp đặc hiệu với các vi sinh vật đã gây ngưng kết các vi sinh vật này, khi kết hợp với các sản phẩm hòa tan của các vi sinh vật cũng gây nên sự kết tủa của các sản phẩm này.
Opsonin hóa
Lúc opsonin hóa tức là kết hợp với kháng thể và bổ thể vi sinh vật dễ dàng bị bạch cầu trung tính và đại thực bào thâu tóm vì trên bề mặt của bạch cầu trung tính và đại thực bào có các thụ thể dành cho Fc của kháng thể và C3b của bổ thể và do đó bị tiêu diệt nhanh chóng hơn. Qua opsonin hóa sự thực bào ngay cả với những vi sinh vật có độc lực cũng được thực hiện mạnh mẽ.
Hiện tượng gây độc tế bào do tế bào phụ thuộc kháng thể (Antibody dependent cellular cytotoxicity: ADCC)
Gọi tắt là hiệu quả ADCC. Các tê bào gây nên hiện tượng này là các lympho K còn gọi là tế bào Null. Ngoài ra đại thực bào và tế bào mono cũng gây ra hiệu quả trên đây. Cho đến nay chưa hiểu hết cơ chế làm tan tế bào do hiệu quả ADCC. Một số nghiên cưú cho rằng hiện tượng tan tế bào do hiệu quả ADCC có điểm giống tan tế bào do lympho T gây độc, một số khác lại cho rằng hiện tượng tan tế bào này dẫn đến vỡ màng tế bào giống như sự tác đụng của kháng thể và bổ thể. Hiệu quả ADCC liên quan đến tế bào ung thư, nhưng các vi sinh vật cũng bị tiêu diệt theo cơ chế này. Tuy in virto người ta đã chứng minh khả năng giết vi khuẩn và tế bào nhiễm virus theo cơ chế của hiệu quả ADCC nhưng cho đến nay chưa hiểu hết tầm quan trọng của hiệu quả này. Trong bệnh viên gan B có thể hiệu quả ADCC có vai trò quan trọng trong việc tiêu diệt các tế bào gan nhiễm virus. Ở trẻ em bị sởi hiệu quả ADCC cũng có tác dụng diệt tế bào nhiễm virus nhưng chưa rõ ý nghĩa lâm sàng của hiệu quả này.
Cơ chế miễn dịch qua trung gian tế bào bảo vệ
Một số vi khuẩn như vi khuẩn lao, vi khuẩn phong cũng như Listeria, Brucella và tất cả các virus có khả năng sống và tiếp tục phát triển ở bên trong tế bào nên kháng thể không thể tiếp cận với các vi sinh vật này. Chính cơ chế miên dịch qua trung gian tế bào gọi tắt là đáp ứng miên dịch tế bào có vai trò quan trọng trong việc chống lại các vi sinh vật ký sinh bên trong tế bào . Có hai hình thức đáp ứng miễn dịch tế bào : Một hình thức do lympho T gây quá mẫn muộn (Delayed-typee hypersensitivity T lymphocyte: Lympho TDTH) và đại thực bào phụ trách, một hình thức do lympho T gây độc (Cytotoxicity T lymphocyte: lympho Tc) phụ trách.
Hình thức đáp ứng miễn dịch tế bào do lympho T gây quá mẫn muộn (lympho TDTH : Delayed-type hypersensitivity) và đại thực bào phụ trách
Gồm hai giai đọan: Trong giai đọan đầu xảy ra sự tương tác gữa đại thực bào làm nhiệm vụ trình diện kháng nguyên với các lympho TDTH để cho các lympho TDTH nhận diện các quyết định kháng nguyên. Ngoài sự kích thích của kháng nguyên, lympho TDTH còn nhận sự kích thích của Interleukin 2 do Lympho T cảm ứng tiết ra . Sau khi nhân hai kích thích , một của quyết định kháng nguyên, một của Interleukin 2, lympho TDTH trở thành dạng họat hóa và phân chia để tăng sinh. Trong giai đọan 2, lympho TDTH họat hóa tiết ra các lymphokin, đó là những chất hòa tan có tác dụng trên các hoạt động của các tế bào khác như đại thực bào, bạch cầu trung tính…Sau khi được họat hóa bởi lymphokin, các đại thực bào trở nên có khả năng tiêu diệt các vi sinh vật nội bào như vi khuẩn lao, Brucella, Listeria, Salmonella typehi.
Hình thức đáp ứng miễn dịch tế bào do lympho T gây độc (lympho Tc: Cytotoxicity) phụ trách
Những nghiên cứu trên tế bào người cho thấy ở người cũng có hình thức đáp ứng miễn dịch tế bào do lympho Tc đảm nhận. Lympho Tc của người bị sới có thể diệt các tế bào đích nhiễm virus in vitro. Lúc lympho Tc và tế bào đích lấy từ một cơ thể thì khả năng tiêu diệt tế bào đích đạt tối đa.
Lympho Tc có khả năng tiêu diệt các tế bào đích bị nhiễm virus (sởi, cúm, Epstein Barr….) khi các lympho Tc nhận diện cả kháng nguyên virus lẫn kháng nguyên phù hợp tổ chức trên bề mặt tế bào đích. Ngoài sự kích thích của kháng nguyên, lympho Tc còn nhận sự kích thích của interleukin 2. Sau khi nhận hai kích thích, một của kháng nguyên, một của Interleukin 2, tiền lympho Tc được họat hóa thành lympho Tc họat động có khả năng diệt tế bào đích nhiễm virus. Cơ chế lympho Tc diệt các tế bào đích nhiễm virus hiện nay chưa được sáng tỏ.
