Category Archives: Mô học

Khái lược kênh ion – Sinh học phân tử tế bào

Nguyễn Văn Tiến – DSYS

Hãy đăng nhập tại đây để có thể thấy toàn bộ hình ảnh.

Kênh ion
Có 2 loại kênh ion, phân theo tác nhân làm mở cổng, đó là ligand/cAMP/cGMP gated ion channel (bao gồm hyperpolarization actived cyclic nucleotide gated ion channel) và Voltaged gated ion channel.

1. Ligand gated ion channel (LGICs)
Các tên khác là thụ thể hướng ion (ionotropic receptor), thụ thể của chất dẫn truyền thần kinh (neurotransmitter receptor) vì hầu hết đều tiếp nhận một chất dẫn truyền. Là 1 trong 4 nhóm receptor tác động chính của thuốc (GPCRs, Kinase-linked and reated receptors, nuclear receptor).

1.png

Hầu hết chúng đều là pentamer trừ AMPA
Cấu trúc của các protein này ít nhất gồm 2 phần: 1 phần xuyên màng tạo lỗ, 1 phần ở ngoài màng cho phép gắn ligand. Vị trí đó là vị trí allosteric, khác với vị trí active site, vị trí allosteric cho phép điều hòa hoạt động của kênh, có thể là hoạt hóa tăng cường hoặc hoạt động ức chế. Nghĩa của từ allosteric theo tiếng Đức: allos=other + stereos=solid.
LGICs được điều biến bởi allosteric ligand, channel blockers, ions hoặc điện thế màng. LGICs khác với metatropic receptor(sử dụng chất truyền tin thứ 2), khác với voltaged gated ion channel và stretch-activated ion channel(là các thụ thể cơ học).
Phân loại: LGICs được chia thành 3 loại là Cys-loop receptor, Ionotropic glutamate receptor, và ATP-gated channel.

2.jpg
  • Cys-loop receptor

Tên của nó được đặt do đặc tính hình dạng của nó, có quai tạo bởi liên kết disulfide giữa 2 cysteine ở đầu N ngoài tế bào. Chúng có thể cho ion dương hoặc âm đi qua, thường là 1 pentamer, với mỗi domain có 4 đoạn xuyên màng (4×5), xoắn helices tại vị trí xuyên màng và gấp β nhiều ở phần ngoại bào.
LGIC đầu tiên được khám phá là thụ thể nicotinic, là 1 Cys-loop receptor, là pentamer (α-α-β-γ-δ), có 2 vị trí gắn Ach bên cạnh vị trí α. Khi cả 2 vị trí gắn được Ach bám, kênh mới hoạt động, bán kính lỗ tăng từ 3 Angstroms lên 8 Angstroms cho phép dòng Na+ hoặc Ca2+ đi vào tế bào giúp khử cực màng tế bào.
Cys-loop receptor được chia thành 2 loại nhỏ, là Anionic (gồm GABAA và Glycine receptor) vàCationic (gồm 5-HT receptor, thụ thể Nicotinic, kênh hoạt hóa bởi kẽm ZAC)

2.png
  • Ionotropic glutamate receptor (iGluR)

Nó tạo tetramers với mỗi tiểu phần gồm 1 amino ngoại bào cuối domain, 1 vị trí ngoài tế bào để gắn ligand và 1 vị trí xuyên màng.
iGluR bao gồm 3 đại diện là AMPAKainate, và NMDA, chúng được đặt tên theo chất đồng vận đặc hiệu. Đặc biệt AMPA không có thành phần GluA2 nên có tính thấm đặc biệt cao đối với Ca2+ so với 2 đại diện còn lại. AMPA và kainate receptor có bai trò quan trọng trong liên lạc synapse ở não.

5.png
  • ATP-gated channels

Kênh sẽ mở khi ATP gắn. Cấu tạo của kênh gồm trimer với 2 đoạn xuyên màng cấu trúc xoắn. Kênh được đề cập nhiều nhất là P2X. 1 đại diện quan trọng của kênh này hiện diện trong tế bào β tụy , tồn tại trong sulfourea receptor (SUR) đó là ATP-gated potassium channel (bên cạnh Kir6.2).

6.png
  • Kênh HCN

Một nhóm kênh có vai trò đặc biệt quan trọng thuộc nhóm non-selective của ligand-gated ion channel. Nó biểu hiện trên màng tế bào cơ tim và tế bào não, có vai trò quan trọng trong bệnh động kinh, cho phép ion dương đi qua khi được hoạt hóa. HCN cho phép tạo ra nhịp điện thế động nên được gọi là pacemaker channel.

2. Voltage-gated ion channel

  • Kênh Na cảm ứng điện thể Nav

Cấu tạo của kênh Nav: bao gồm 1 tiểu đơn vị lớn α liên kết với các protein khác như là tiểu đơn vị β. Tiểu đơn vị α tạo lõi của kênh và có chức năng độc lập tương đối với thành phần khác. Nó có thể tạo thành kênh dẫn dòng Na+vào kênh, ngay cả khi tiểu đơn vị β hay các thành phần protein điều biến khác đều chưa được biểu hiện. Tiểu đơn vị α gồm 4 tiểu phần từ DI đến DIV, lặp lại 6 đoạn xuyên màng từ S1 đến S6. Vùng S4 là vùng trung tâm nhạy cảm với điện thế bình thường tích điện dương do thành phần arginine, tạo hành rào ngăn cản Na+ vào tế bào. Khi điện thế màng kích thích kênh, các đoạn của kênh di chuyển hướng ra mặt ngoài của màng tế bào cho phép kênh thấm ion.

7.png

Tiểu phần α đã biết được 9 loại và được dùng để đặt tên cho kênh Nav là Nav1.1 đến Nav1.9.
Thuốc tê thông thường chỉ khóa được Nav1.1 đến Nav1.5 bằng cách gắn vào S5-S6 của các domain, và gắn vào quai của DIII-DIV làm thay đổi cấu hình của kênh. Kết quả là cổng H luôn đóng. Tuy nhiên cơ chế này không xảy ra trên Nav1.7-Nav1.9 tăng biểu hiện sau khi đã có cảm giác đau.
Tiểu phần β là 1 loại glycoprotein xuyên màng với đầu N ngoài màng và đầu C ở trong bào tương. Nó có vai trò điều biến kênh, liên kết với bộ xương tế bào thông qua ankyrin và spectin.
Khác với các các kênh ion khác, Nav channel có 2 cổng là cổng M và cổng H, tạo nên 3 trạng tháicủa kênh (nghỉ-mở-bất hoạt), chuyển tiếp trong quá trình khử cực và tái cực của màng tế bào. Cổng bất hoạt H được tạo từ 3 amino acid kị nước là Met, Phe, Leu; khi ion Na+ kết hợp cùng 8 phân tử nước không thể thấm qua kênh nếu cổng đóng. Ở trạng thái nghỉ, màng tích điện âm phía trong làm đoạn S4 đều hướng xuống, ion thấm rất ít hoặc không thấm qua kênh được. Một khử cực màng, điện dương trong màng sẽ đẩy S4 lên đưa kênh về trạng thái hoạt động

  • Kênh K+ phụ thuộc điện thế Kv

Kênh K+ phụ thuộc điện thế là 1 trong 4 loại chính của kênh K+ (gồm calci-activated-, inwardly rectifying, tandem pore domain và voltage-gated).

8.png

Cũng giống như kênh Nav, tiểu phần α là thành phần chính của kênh. Như ta thấy, tiểu phần α của kênh K+ phụ thuộc điện thế là tetramer có 6 transmembranes (TM) xoắn α và 1 P loop (P). Kv có vai trò trong việc tái cực điện thế màng tế bào. Trên thực tế, 4 tiểu đơn vị của kênh đối xứng. Khi kênh được trải ra trên màng tế bào, ta nhận thấy S4 chứa 5-8 amino acid mang điện dương, tạo nên vùng nhạy cảm điện thế, có thể di chuyển trong kênh và kiểm soát mở kênh. Con đường để ion có thể đi qua kênh tạo bởi loop giữa S5-S6 (màu xanh) và liên kết chặt theo cặp với S4 (màu nâu) nên khi S4 dựng lên, kênh sẽ mở.

9.png

Tiểu phần β là thành phần phụ liên hệ với tiểu phần α và có chức năng điều biến kênh.
Sự chọn lọc ion của kênh: kênh có tính thấm cao hơn cho K+ so với các cation khác do bộ lọc chỗ phần hẹp của lỗ. Bộ lọc này cho phép thay thế tương tác giữa nước-K+ bằng tương tác K+ và nhóm carbonyl của kênh, mà bộ lọc này chỉ hoàn hảo đối với kích thước của ion K+ và quá lớn và không hiệu quả đối với ion có kích thước nhỏ hơn là Na+. Quá trình diễn ra, kết quả là K+ sẽ “hòa tan” vào kênh qua nhóm Carbonyl và qua kênh.

  • Kênh Calci phụ thuộc điện thế Cav

Kênh Calci phụ thuộc điện thế là 1 trong 2 loại lớn của kênh calci trên màng tế bào là voltage-dependment và ligand-gated tìm thấy trên màng của các tế bào dễ kích hoạt như tế bào cơ, tế bào đệm, neurons… Ngoài ion Ca2+, kênh còn thấm ít Na+ (thấm ít hơn khoảng 1000 lần đối với Ca2+). Khi màng ở trạng thái nghỉ, kênh đóng; và mở cho phép Ca2+ đi vào tế bào khi màng bị khử cực. Vai trò lớn hơn của kênh là cho phép Ca2+ nhập bào, sau đó sẽ là chất truyền tin thứ 2 quan trọng trong việc hoạt hóa kênh, co cơ, biểu hiện gene, phóng thích hormones hay neurotransmitters.
Dựa vào mức điện thế để kích hoạt kênh, người ta chia kênh Calci phụ thuộc điện thế thành 2 loại là low-voltage-activated (LVGCC) và high-voltage-activated (HVGCCs). Loại LVGCC chỉ có 1 đại diện là T-type calcium channel (TTCC-Cav3.1-3.3) là nguồn gốc của cơn động kinh. Còn HVGCCs có 4 loại là L-type (CaV1.1-1.4), P/Q-type (Cav2.1), N-type (Cav2.2), R-type (Cav2.3). Các kênh thuộc nhóm Cav1 là nhân tố co cơ, tiết, điều hòa biểu hiện gen, truyền tín hiệu synapses ở các tế bào cảm giác; nhóm Cav2 có chức năng chính là dẫn truền synapse ở các fast synapse; nhóm Cav3 lại rất quan trọng trong tạo điện thế động ở các tế bào tạo nhịp như cơ tim, đồi thị.

10.png

Về cấu tạo, kênh Calci phụ thuộc điện thế gồm các tiểu đơn vị α1, α2δ , β1-4 và γ. Tiểu đơn vị α1 tạo nên con đường dẫn qua màng hay lỗ của kênh, còn các tiểu đơn vị khác là các vị trị điều biến của kênh.
Tiểu đơn vị α1 là thành phần thiết yếu của HVGCC, gồm 4 domains homologous DI-DIV, mỗi domain có 6 đoạn xuyên màng xoắn α (S1-S6). Tiểu đơn vị α1 này cũng là vi trí nhạy cảm điện thế và nơi gắn của thuốc cũng như chất độc. Giữa S5-S6 có 1 cái quai tạo thành các thành của lỗ, trong khiS1-S4 có vai trò đóng mở kênh nhạy với điện thế (vai trò S4 là chính). Tiểu đơn vị γ là glycoprotein với 4 đoạn xuyên màng. Tiểu phần α2 có nhiều vị trí được glycosyl hóa và có 1 vài chuỗi kị nước. Tiểu phần α2 này coi như là glycoprotein ngoài màng, được gắn với màng qua cầu nối disulfide thông qua tiểu phần δ. Gần đây cho thấy thành phần neo màng của tiểu phần δ chính là glycophosphatidyinositol. Tiểu phần β là thành phần trong màng tế bào, là MAGUK-like protein (membrane-associated guanylate kinase) gồm 2 phần guamylate kinase (GK) và src homology 3 (SH3). Phần GK gắn vào α1 ở tiểu đơn vị quai DI-DII và điều hòa hoạt động HVGCC.

11.png

BẢN ĐỒ LIPID CỦA TẾ BÀO ĐỘNG VẬT CÓ VÚ

Phùng Trung Hùng – Nguyễn Phước Long

CHÚNG TA ĐANG Ở ĐÂU TRONG HIỂU BIẾT VỀ SINH GIỚI?

Hình 20.1: Sự “tiến hóa” từ “genomics” đến lipidomics xuyên suốt qua proteomics và metabolomics. Genomics: Bản đồ hóa toàn bộ DNA và RNA. Proteomics: Xác định, giải trình tự và phân loại chức năng của protein.Metabolomics: Phân tích toàn bộ các quá trình chuyển hóa ở các điều kiện cho sẵn. Lipidomics: Phân tích một cách có hệ thống và sự phân loại của toàn thể lipid trong cơ thể và sự tương tác của nó. TLC: thin-layer chromatography; HPLC: High-performance liquid chromatography; GC: Gas chromatography; ESI-tandem MS: Electrospray ionization-tandem mass spectroscopy; MALDI-TOF: Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-light mass spectroscopy; NMR: Nuclear magnetic resonance.

Ngày nay, khi mà công nghệ phát triển (đặc biệt là ứng dụng phổ khối và khả năng mô hình hóa của tin sinh học) người ta đã phát hiện trong tế bào sống hàng nghìn loại lipid khác nhau. Để trả lời cho câu hỏi các loại lipid này có vai trò như thế nào đối với sự sống của tế bào, người ta đã xây dựng thành một hệ thống tiếp cận hoàn chỉnh, gọi là lipid học tế bào (cellular lipidomics). Nhằm xác định được cân bằng nội môi của lipid và quá trình nhiệt động học của nó, chúng ta phải  hiểu rõ sự chuyển hóa lipid, quá trình vận chuyển chúng xuyên qua các loại màng khác nhau, các phân tử đóng vai trò sensor hay effector,… Và để đạt được tất cả những điều đó, chúng ta còn cần phải hiểu rõ tính chất vật lí của các hỗn hợp lipid, hiệu ứng hóa học của nó đến các protein lân cận cả về cấu trúc lẫn chức năng. Cuối cùng, quan trọng hơn cả là xác định cho được chuyển hóa lipid đóng vai trò quan trọng như thế nào trong hệ thống tín hiệu của tế bào, hiểu được tổng hòa các mối quan hệ giữa chúng và các thụ thể, các protein đặc biệt trên màng tế bào, các túi tiết có bản chất lipid,… Đây là cách tiếp cận sinh học một cách căn bản, lập luận từ những bằng chứng có thật và định lượng hóa chúng – nhằm mục đích cuối cùng là nhất quán với quan niệm hiện nay về sinh học: Sinh học hệ thống (systems biology).

SƠ LƯỢC VỀ SỰ HÌNH THÀNH BÀO QUAN

Hầu hết các bào quan không thể được tạo mới hoàn toàn không có kế thừa: Chúng cần thông tin trong chính bào quan.

Hình 20.2: Tỉ lệ phân bố một số lipid trong các bào quan.

Khi tế bào phân chia, nó phải sao chép các bào quan. Nói chung, tế bào thực hiện điều này bằng cách kết hợp những phân tử mới vào bào quan có sẵn, sau đó làm tăng kích thước bào quan, tiếp đến, bào quan phân chia và phân phối cho hai tế bào con. Vì vậy, mỗi tế bào con thừa hưởng 1 hệ thống màng nội bào hoàn chỉnh từ tế bào mẹ. Sự thừa hưởng này là cần thiết vì 1 tế bào không thể tạo những cấu trúc màng nội bào từ hư vô. Nếu lưới nội chất bị xóa bỏ hoàn toàn khỏi 1 tế bào, làm thế nào tế bào có thể tái tạo lại được? Những protein màng tạo nên màng của lưới nội chất và thực hiện những chức năng của lưới nội chất thực chất cũng do lưới nội chất tạo ra. Lưới nội chất mới không thể tạo ra mà không có một lưới nội chất sẵn có, hay ít nhất là một màng đặc thù chứa các bơm chuyển vị protein cần để đưa protein từ tế bào chất đi vào lưới nội chất (các protein này bao gồm cả các bơm chuyển vị đặc hiệu.) Điều này cũng đúng với ty thể và lạp thể.

Hình 20.3: Cấu trúc của các glycero-phosphate lipid.

Do đó, có lẽ thông tin cần cho việc tạo một bào quan không chỉ nằm trên đoạn DNA mã hóa protein đặc trưng của bào quan. Thông tin ít nhất ở dạng 1 phân tử protein đặc trưng tồn tại trước đó trên màng bào quan cũng rất cần thiết, và thông tin này được chuyển từ tế bào ban đầu đến các thế hệ sau dưới hình thức bào quan. Có lẽ, thông tin đó cần cho việc truyền thừa các cấu trúc dưới tế bào, trong khi những thông tin trên DNA cần cho việc truyền lại cho đời sau trình tự nucleotide và trình tự amino acid.

Tuy nhiên, như những gì được bàn luận kỹ ở chương khác, lưới nội chất hình thành một dòng các bóng màng liên tiếp được kết hợp với một bộ phận của tập hợp các protein màng lưới nội chất và nhờ đó có thành phần khác với bản thân lưới nội chất. Tương tự, màng sinh chất liên tục tạo ra vô số những loại bóng màng nhập bào chuyên biệt khác nhau. Vì thế, có 1 số bào quan có thể được tạo thành từ bào quan khác và không được truyền lại cho đời sau trong phân bào.( VD: lysosome, phức hợp Golgi, peroxisome, endosome…).

Hình 20.4: Sự đa hình và cấu dạng phân tử của một số lipids.

SỰ TỰ SẮP XẾP LIPID VÀ SỰ PHÂN PHỐI Ở CẤP ĐỘ DƯỚI TẾ BÀO

Từ vi khuẩn đến các tế bào eukaryotes đều sử dụng glycerol làm bộ khung (backbone) cho hầu hết các lipid của chúng. Những phospholipids chính của vi khuẩn là phosphatidylserine (PS), phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylglycerol (PG) và cardiolipin (CL) (các tế bào eukaryote cũng có các phospholipids này). PG và CL được tổng hợp và giữ lại trong ti thể. Ngoài ra, ti thể cũng có enzyme PS-decarboxylase (PSD) có chức năng tổng hợp một nữa lượng PE của tế bào. PC và PI (phosphatidylinositol) là hai loại phospholipid chính ở tế bào eukaryote.

Hình 20.5: Sự phân bố các loại lipid chính ở động vật có vú nói chung.

PC có chứa hai chuỗi acyl béo (một no và một không no) và một đầu phân cực lớn do vậy nó có cấu trúc không gian hình trụ (cylindrical shape). Như ta đã biết, entropy cao nhất khi đuôi lipid càng xa đầu ưa nước hay các phân tử nước được giải phóng tối đa khỏi thành phần này (hiệu ứng kị nước), ta cũng tìm thấy điều này ở PC. Do những thuộc tính trên, PC có tính chất linh động cao và do vậy nó tạo nên tính chất sinh học của màng sinh học. Tuy nhiêu, màng sinh học cũng có từ 5 đến 10 loại lipid khác để có thể thực hiện tốt chức năng dẫn truyền lộ trình tín hiệu và giữ cho màng luôn có tính linh động.

Hình 20.6: Dạng ion hóa của CL tại pH sinh lý. CL chỉ được ion hóa một phần ở pH này (pK2 > 8.5) và do vậy có thể “nhốt” một proton bởi khả năng tạo liên kết hydrogen với gốc sn-2 hydroxyl của khung glycerol, kết quả là gắn kết được 2 PA trong cấu trúc của CL.

Hình 20.7: Điều hòa tổng hợp cholesterol

Hầu hết PE được tìm thấy ở màng sinh học đều có hình nón (cone shaped) và do vậy không thể tự nó tạo nên cấu trúc màng lipid kép được. Tính chất này khiến PE có khả năng gắn vào các protein màng để thực hiện các quá trình hợp nhất và phân đôi tế bào (fusion – fission). Khi xảy ra các điều kiện trung hòa điện tích, (charge neutralization – điện tích của một cation bị loại bỏ bởi hiện tượng adsorption – tạo lớp chất lỏng hoặc khí trên bề mặt chất rắn) mitochondrial phospholipid cardiolipin (CL) cũng có hiện tượng tạo kết cấu lớp lipid khác kết cấu kép.

Xem toàn bộ bài viết tại đây.

SINH HỌC TẾ BÀO MÁU

Phùng Trung Hùng – Nguyễn Phước Long

Giới thiệu chung

Hình 28.1: Minh họa sự hình thành của các tế bào máu từ tủy xương. Những tế bào ở dưới đường ngang được hình thành ở máu ngoại biên bình thường. Những vị trí hoạt động cơ bản của erythropoietin và những yếu tố kích thích tạo dòng khác (colony-stimulating factors – CSF) kích thích sự biệt hóa của các thành phần được đề cập. G = granulocyte;  M = macrophage; IL = interleukine; Thrombo, thrombopoietin; SCF, stem cell factor.

Tủy xương là nơi tạo ra tất cả các tế bào máu kể từ khi sinh vật ra đời. Nó gồm các tế bào gốc ở trạng thái ngủ trong nhiều năm và tồn tại suốt cuộc đời của sinh vật. Mỗi ngày, một phần rất nhỏ các tế bào này bị kích thích và tự phân chia (autoreproductive). Số lượng này tăng lên trong các trường hợp nhiễm khuẩn hoặc đang có phản ứng viêm.

Sự tạo máu có sự tham gia của hematopoietic growth factors (HGF), nó sẽ biệt hóa để tạo thành 3 dòng tế bào: Myeloid, erythroid và lymphoid.

Các hiện tượng nhân lên, biệt hóa và trưởng thành đan xen với nhau chặt chẽ. Các hình thái khác nhau quan sát được ở mỗi giai đoạn tương ứng riêng biệt với các biến đổi của khung tế bào ở nơi có tiếp xúc của mặt bào tương với màng bào tương và các protein màng phụ trách về hình dạng và sự dính của các tế bào này với môi trưởng của chúng. Các kháng nguyên màng của các tế bào máu được gọi là kháng nguyên biệt hóa (CD) theo số thứ tự phụ thuộc vào thứ tự phát hiện, đôi khi được kèm theo các chữ a,b hay c. Một số protein màng có mặt trên các tế bào gốc và đã tồn tại trong các tế bào đã biệt hóa (CD-18). Một số khác xuất hiện dần dần tùy theo sự biệt hóa, sự tiếp nhận thông tin đến tế bào do các cytokine truyền tin giữa các týp tế bào khác nhau.

Khi các tế bào trưởng thành đã sẵn sàng rời khỏi tủy xương, các enzyme tiêu protein đặc hiệu  (thuộc họ metalloproteinase) sẽ tách chúng ra khỏi các protein giá đỡ hoặc protein sẽ gắn với thụ thể tế bào và cho tín hiệu giải phóng các tế bào máu. Cần lưu ý là sự vận động tích cực của các tế bào máu phụ thuộc vào sự co của các phân tử actomyosine

Các khái niệm cơ bản về máu

Máu là mô liên kết đặc biệt gồm có ba loại tế bào máu là hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu. Các tế bào này nằm lơ lửng trong huyết tương và chuyển động nhiệt một cách vô trật tự.

Khi huyết tương được loại bỏ các yếu tố gây đông máu (như fibrin, thromboplastin,…) thì nó được gọi là huyết thanh, một dung dịch hơi ngả sang màu vàng. Huyết thanh chứa các yếu tố tăng trưởng (Growth factors) và những protein khác có nguồn gốc từ tiểu cầu. Nó được xác định là có nhiều thuộc tính sinh học khác với huyết tương nguyên thủy ban đầu.

Bình thường có khoảng 5 liters máu được vận chuyển một cách nhịp nhàng đi khắp cơ thể nhờ sức co bóp của tim xuyên suốt hệ thống tuần hoàn.

Hình 28.2: Thành phần protein trong huyết tương(Color atlas of physiology 5th)

Khi cho các chất kháng đông (như heparin, citrate,…) vào máu để ngăn chặn sự thành lập cục máu đông thì ta sẽ thu được một hỗn hợp chất lỏng được tách lớp và không trộn lẫn vào nhau (xem hình). Trong đó, tế bào hồng cầu (erythrocytes) nằm bên dưới và chiếm khoảng 45% thể tích toàn dung dịch đối với người bình thường, tuy nhiên có sự sai biệt chút ít ở hai giới. Từ đó, người ta đưa ra một tiêu chuẩn đánh giá chất lượng máu trong các phép xác nghiệm được định nghĩa như sau: “Hematocrit (Ht, Hct) là thể tích hồng cầu trên tổng thể tích máu toàn phần.”

Hình 28.3: Minh họa chi tiết các thành phần của máu

Người ta cũng thấy rằng có một lớp nhầy chứa bạch cầu (leukocytes) và tiểu cầu (platelets) ở nơi phân cách hồng cầu và huyết tương, lớp này kém đặc hơn hồng cầu và chỉ chiếm khoảng 1% thể tích.

Máu đóng vai trò là trung gian vận chuyển O2, CO2, các chất chuyển hóa, hormones và các chất khác sinh ra từ hoạt động sống của tế bào đi khắp cơ thể. Ví dụ: O2 vận chuyển đa phần dưới dạng kết hợp với hemoglobin (Hb) trong hồng cầu, còn CO2 được vận chuyển chủ yếu ở dạng HCO3– (70%). Ngoài ra, máu còn giúp điều hòa thân nhiệt, duy trì pH và áp suất thẩm thấu nội môi.

Hình 28.4: Thành phần O2 trong các loại mạch máu khác nhau

Hồng cầu

Hình 28.5:Kích thước phỏng định của tế bào hồng cầu

Những tế bào dòng hồng cầu (erythroid lineage) phát triển từ tế bào gốc tủy xương đa năng (multipotential myeloid stem cell) dưới sự điều hòa của erythropoietin – một glycoprotein hormone được tổng hợp tại thận.

Hình 28.6: Chức năng của Erythropoietin đối với tế bào máu.

Quá trình tổng hợp hồng cầu được hoạt hóa khi cơ thể rơi vào tình trạng suy giảm oxy, cụ thể như trong tình trạng thiếu oxy máu (hypoxia) do thiếu oxy trong khí thở hay là sự suy giảm số lượng và chất lượng hồng cầu trong hệ tuần hoàn,…

Hình 28.7: Thành phần các ion trong máu (Color atlas of physiology 5th)

Tế bào gốc hồng cầu nhạy cảm với erythropoietin (erythropoietin-sensitive erythrocyte progenitor cell) CFU-E (erythroid colony forming unit) có khả năng biệt hóa thành tiền nguyên hồng cầu (proerythroblast).Các giai đoạn biệt hóa tiếp theo là basophilic, polychromatophilic, orthochromatophilic erythroblast và giai đoạn tế bào lưới (reticulocyte) – lúc này hồng cầu có khả năng rời khỏi tủy xương để vào hệ tuần hoàn.

Sự tạo hồng cầu (erythropoiesis) kéo dài khoảng 4-6 ngày. Nồng độ Hb trong bào tương tăng lên trong suốt quá trình phát triển, còn nhân tế bào và các bào quan khác mất đi bởi quá trình biệt hóa tế bào có chương trình (programmed cell changes) xảy ra cùng lúc.

Hình 28.8: Cấu trúc cơ bản của Hemoglobin

Hình 28.9: Quá trình điều hòa sự tạo hồng cầu và chu kì sống của nó (Color atlas of physiology 5th)

Tiểu cầu (Thrombocytes)

Tiểu cầu (blood platelets) là các mảnh bào tương của những tế bào tủy xương khổng lồ (bone marrow megakaryocytes), nó không có hình dạng cố định và chịu sự điều hòa của thrombopoietin. Sau khi được phóng thích vào máu, tiểu cầu di chuyển trong hệ tuần hoàn trong khoảng 10 ngày.

Màng bào tương tiểu cầu tích điện âm rất mạch và lõm vào tạo hệ ống nội bào (hệ ống hở). Vùng giữa tiểu cầu là vùng hạt chứa ti thể, lưới nội bào hạt, bộ Golgi và các hạt khác. Vùng ngoại vi tiểu cầu là vùng trong suốt, có các siêu ống và siêu sợi điều hòa hình dạng và sự di chuyển tiểu cầu. Bề mặt tiểu cầu có thụ thể Gb-1b và yếu tố von Willebrand. Cần lưu ý rằng thể động đặc có nhiều hạt Ca2+, serotonin, adrenaline, ATP và ADP (quan trọng trong khả năng bám dính của tiểu cầu).

Tiểu cầu có vai trò quan trọng trong cơ chế cầm máu, cụ thể như trong quá trình hình thành cục máu đông (blood clot formation), sự co cục máu đông (clot retraction) và tái tạo mô thương tổn.

Giảm tiểu cầu

Tiểu cầu trong máu tuần hoàn chiếm tỉ lệ khoảng 300.000/ml. Tiểu cầu hình thành cục máu đông và ngăn chặn mất máu sau thương tổn mạch máu. Giảm số lượng tiểu cầu làm dễ chảy máu. Giảm tiểu cầu là khi lượng tiểu cầu trong máu có số lượng ít hơn 150.000/ml. Lưu ý, xuất huyết tự nhiên xảy ra khi tiểu cầu dưới 20.000/ml.

Giảm tiểu cầu do giảm tạo và tăng hủy tiểu cầu, do thuốc(penicillin, sulfamide, digoxin,…) và do tăng kết tụ tiểu cầu ở mao mạch (ban xuất huyết do huyết tắc tiểu cầu) hay do rối loạn quá trình tạo các chất đông máu ở  tế bào nội mô thành mạch.

Hình 28.10: Các bước thành lập cục máu đông (Color atlas of physiology 5th)

Thiếu phức hợp glycoprotein1b-yếu tố đông máu IX(hay yếu tố von Willebrand, protein kèm theo yếu tố VIII) dẫn đến 2 bệnh chảy máu bẩm sinh là Bernard-Soulier và von Willebrand. Hai bệnh này có đặc điểm là tiểu cầu không thể bám vào mặt dưới nội mô thành mạch.

Hội chứng tiểu cầu Gray di truyền trội nhiễm sắc thể  thường là bệnh giảm tiểu cầu có tiểu cầu to do thiếu hạt α.

Bệnh MYH-9 (myosin heavy chain 9-related disorder) cũng có giảm tiểu cầu với tiểu cầu to, do khiếm khuyết gen MYH-9 mã hóa myosin IIA(myosin không quy ước) ở tiểu cầu và bạch cầu trung tính, dẫn đến khiếm khuyết tạo tiểu cầu ở khâu cắt nhỏ tạo tiểu cầu.

Cầm máu và tạo cục máu đông

Hình 28.11: Minh họa quá trình tương tác giữa các yếu tố đông máu

Quy trình tạo cục máu đông phụ thuộc vào sự chuyển đổi các tiền enzyme thành enzyme, có vai trò của tế bào nội mô và tiểu cầu để làm ngừng chảy máu. Cầm máu hình thành khi có fibrin cố định tạo nên nút tiểu cầu.

Quy trình cầm máu có đặc điểm:

–          Phụ thuộc sự chuyển đổi các tiền protease bất hoạt ( thí dụ yếu tố XIIa).

–          Gồm quá trình đông máu nội sinh và đông máu ngoại sinh.

–          Quá trình đông máu nội sinh và quá trình đông máu ngoại sinh hợp lại thành lộ trình đông máu chung.

–          Quá trình đông máu ngoại sinh xảy ra khi có tổn thương tế bào nội mô thành mạch, giải phóng các yếu tố mô.

–          Quá trinh đông máu nội sinh xảy ra khi có rối loạn các thành phân của máu hoặc tổn thương thành mạch máu, khi yếu tố XII tiếp xúc với collagen bên dưới tế bào nội mô(tiếp xúc này xảy ra khi có tổn thương thành mạch).

Đông máu nội sinh và đông máu ngoại sinh chuyển đổi fibrinogen thành fibrin, tạo khung lưới để tiểu cầu bám vào. Quy trình khởi đầu bằng hoạt hóa yếu tố X thành yếu tố Xa và yếu tố Va hoạt hóa, cắt prothrombin  thành thrombin, chuyển đổi fibrinogen thành fibrin.

Fibrinogen, sản phẩm tế bào gan , có 3 sợi polypeptide giàu acid amin mang điện tích âm ở đầu amin. Thuộc tính này cho phép fibrinogen tan trong huyết tương. Sau cắt, fibrin mới tạo kết tụ thành lưới. fibrin và fibronectin huyết tương giúp ổn định cục máu đông.

Giai đoạn sau đông máu

–          Sự co cục máu: Retractozyme làm các sợi huyết co lại, huyết thanh thoát ra làm thể tích cục máu đông giảm dần. Quá trình này giúp cho thành mạch bị tổn thương được kéo lại gần nhau, ngăn cản sự chảy máu.

–          Sự tan máu đông: Fibrin phân ly dưới tác dụng của plasmin sẽ dọn sạch các cục máu đông, ngăn ngừa hình thành huyết khối gây tắc mạch. Fibrin được tạo từ fibrinogen dưới tác dụng xúc tác của thrombin, yếu tố XII hoạt hóa, enzyme từ lysosome vùng tổn thương và các yếu tố nội mô thành mạch bài tiết. Ngoài ra còn liên quan đến urokinase (urokinase-type Plasminogen Activator (uPA), một loại enzyme dùng làm thuốc được) của tổ chức thận và streptokinase.

Bạch cầu

Các bạch cầu có số lượng 6-10×103/mm3, gồm 2 loại:

–          Bạch cầu hạt (có hạt cấp I và hạt cấp II)

–          Bạch cầu không hạt (chỉ có hạt cấp I). Khi có kích thích , các bạch cầu rời máu tuần hoàn, đi vào mô liên kết , gọi là sự định cư bạch cầu.

Bạch cầu hạt

Bạch cầu đa nhân trung tính

Bạch cầu đa nhân trung tính chiếm số lượng lớn nhất trong các loại bạch cầu (65%).Là tế bào có nhân nhiều thùy, bào tương có và hạt cấp I và hạt cấp II (các loại hạt chuyên biệt). Nó còn được gọi là bạch cầu trung tính (neutrophilic granulocyte) hoặc bạch cầu đa hình (polymorphs). Loại bạch cầu nàycó đời sống trung bình 6-7 giờ. Một điểm cần lưu ý là ở mô liên kết, loại bạch cầu này có đời sống khoảng 4 ngày.

Bạch cầu đa nhân trung tính có khả năng di động bằng 2 cách:

–          Tương tác với tế bào nội mô tqua các tiểu tĩnh mach sau mao mạch (postcapillary venules – homing – định cư bạch cầu).

–          Bám vào dịch ngoại bào và các phân tử hóa ứng động. (chemoattractant molecules)

Do vậy, bạch cầu đa nhân trung tính có thể rời khỏi hệ tuần hoàn để đến thực hiện chức năng tại các vùng khác. Với vai trò là tế bào có tác động đầu tiên khi cơ thể bị nhiễm trùng, chúng tiêu hủy các vật thể và vi khuẩn đã bị opsonin hóathông qua thụ thể Fc trên màng tế bàohay có tác động làm hạn chế lan rộng phản ứng viêm.

Các enzyme ở hạt cấp I (elastase và myeloperoxidase) và hạt cấp II (lysozuyme và các protease khác), các thụ thể của C5a (tạo lập trong lộ tình bổ thể), L-selectin và các integrin (gắn vào các phần tử nối ở tế bào nội mô là ICAM-1 và ICAM-2) phối hợp giúp bạch cầu trung tính tiêu diệt vi khuẩn và định cư.

Bạch cầu ưa acid (Eosinophilic granulocyte)

Bạch cầu ưa acid chiếm từ 2-4% tổng số tế bào bạch cầu, nhân có 2 thùy, tìm thấy nhiều trong trong niêm mạc ruột non. Số lượng có thể tăng lên trong trường hợp bị nhiễm kí sinh trùng hoặc đang có phản ứng dị ứng. Ngoài ra còn có vai trò trong khởi phát bệnh suyễn. Bạch cầu ưa acid có khả năng thực hiện các đáp ứng miễn dịch và có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại giun sán (helminthic parasites). Giống như bạch cầu đa nhân trung tính, bạch cầu ưa acid cũng có khả năng rời khỏi hệ tuần hoàn và di chuyển đến mô liên kết có vật lạ xâm nhập.

Bạch cầu ưa base

Bạch cầu ưa base chỉ chiếm tỉ lể 1% tổng số bạch cầu trong hệ tuần hoàn. nhân 2 thùy. Loại bạch cầu này có thể rời máu đi vào mô liên kết để thành mastocyte. Bạch cầu ưa base có vai trò phản ứng nhanh (gặp trong bệnh suyễn), phản ứng muộn (gặp trong trường hợp dị ứng da) và có khả năng gây phản ứng tự miễn.

Bạch cầu không hạt

Monocyte

Monocyte là bạch cầu lớn nhất trong các loại bạch cầu (12-20µm) và chiếm từ 2-8% tổng lượng bạch cầu trong máu và chỉ có hạt cấp I.Monocyte chỉ ở trong hệ tuần hoàn khoảng 24 giờ. Sau đó, chúng biệt hóa thành đại thực bào và tồn tại ở nhiều nơi như trong phế nang, tế bào Kupffer, mô liên kết, microglial và tủy đỏ của lách.

Ở mô liên kết, monocyte biệt hóa thành đại thực bào có chức năng thực bào vi khuẩn, tình diên kháng nguyên và tiêu hủy thể vùi tế bào chết. Ở mô xương, monocyte biệt hóa thành hủy cốt bào.

Monocyte đóng vai trò hết sức quan trọng trong vòng sinh lý tạo lập các mô, bao gồm sự phá hủy thành phần của dịch ngoại bào và các sợi mô liên kết già cũng như là tế bào quan trọng trong các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu hay không đặc hiệu của hệ miễn dịch. Chúng bị hấp dẫn bởi vi khuẩn, biệt hóa thành đại thực bào tại các vùng đang có phản ứng viêm, các mô đang xảy ra hiện tượng tái cấu trúc do bệnh lý.

Monocyte cũng phát triển tạo thành những tế bào trình diện kháng nguyên (antigen-presenting cells) có vai trò phá hủy kháng nguyên và ngoài ra, chúng còn hiện diện trong các mảnh liên kết với các phân tử Major Histocompatibility II trên màng tế bào của lymphocyte TH CD4. (helper CD4 T lymphocytes)

Lymphocyte

Lymphocyte là những tế bào miễn dịch của hệ bạch huyết và hệ miễn dịch, có khả năng nhận diện và đáp ứng với kháng nguyên. Chúng có thể sống từ vài ngày đến vài năm.

Lymphocyte chiếm khoảng 30% tổng số lượng bạch cầu của cơ thể. Trong máu và bạch huyết, chúng có thể tái tuần hoàn giữa các mô bạch huyết khác nhau. Mặc dù hình thái của chúng rất giống nhau nhưng những nghiên cứu sâu về lymphocytes cho thấy một số lượng lớn các tập hợp dân số không đồng nhất (heterogenous population) các tế bào về nguồn gốc, nơi biệt hóa, các marker bề mặt, chức năng chuyên biệt, sự định cư (localisation) trong các mô bạch huyết và thời gian sống (life span). Nếu phân loại theo chức năng thì trong cơ thể người có 3 loại lymphocytes:

–          Tế bào T (T lymphocyte hay T cell) được biệt hóa tại tuyến ức (Thymus). Lymphocyte T thực hiện chức năng miễn dịch qua trung gian tế bào. Chúng được phân loại dựa vào sự hiện diện của protein CD4 hay CD8, cách nhận diện kháng nguyên theo đó bám vào phức hợp Major Histocompatibility (MHC) I hay II. Lymphocyte TH(CD4) đóng vai trò trung tâm trong đáp ứng sinh ra một đáp ứng miễn dịch với kháng nguyên lạ. Chúng được hoạt hóa khi thụ thể của nó gắn kết với phức hợp kháng nguyên-MHC II trên bề mặt của tế bào trình diện kháng nguyên, hệ quả là dẫn đến sự tăng trưởng và biệt hóa của nhiều tế bào T và NK hơn, đồng thời cũng kích thích biệt hóa tế bào B tạo và phóng thích kháng thể. Tế bào CD8 là tế bào tác hiệu sơ cấp, được kích thích khi thụ thể của nó gắn với phức hợp kháng nguyên – MHC I trên bề mặt virus hay tế bào hình thành khối u (neoplastic cell), sau đó tiết ra perforins để hình thành các kênh ion trên màng của tế bào đã bị biến đổi (transform) rồi gây tiêu hủy chúng.

–          Tế bào B (B cell) thực hiện chức năng miễn dịch qua trung gian kháng thể – dịch thể (antibody-mediated humoral immunity). Tế bào B trưởng thành có phân tử MHC II và kháng thể trên bề mặt của nó và sau khi được hoạt hóa, nó sẽ biến đổi để tạo thành tế bào tiết kháng thể dịch thể hay còn gọi là tương bào (antibody-secreting plasma cells).

–          NK cell (natural killer cell) có khả năng tiêu diệt các tế bào bị nhiễm virus và một vài loại tế bào ung thư, nhưng hoạt động của chúng không phụ thuộc vào sự hoạt hóa của kháng nguyên.

Lymphocyte lưu thông trong máu chủ yếu dưới dạng tế bào T trưởng thành, chiếm khoảng 60-80% tổng lượng lymphocyte. 20-30% là tế bào B trưởng thành. Xấp xỉ 5-10% tế bào được xác định là lymphocyte không phải là tế bào B hay T mà là tế bào NK hay hiếm gặp hơn là tế bào gốc tạo máu (circulating haemopoietic stem cells).

Định cư bạch cầu ở phản ứng viêm

Định cư bạch cầu (homing) là cách thức bạch cầu trung tính di cư đến vùng viêm.

Bước một, các phần tử nối carbohydrate ở bề mặt bạch cầu trung tính gắn vào selectin ở tế bào nội mô(E selectin), giúp bạch cầu trung tính lăn tròn trên tế bào nội mô.

Bước hai, các integrin LFA-1 (lymphocyte associated antigen 1) và Mac-1 (macrophage 1) ở bạch cầu trung tính tương tác với các ICAM-1 và ICAM-2  ở bề mặt tế bào nội mô. ICAM-1  biểu hiên khi chịu cảm ứng bởi cytokine yếu tố hoại tử u α  và interleukine-1 (IL-1) của đại thực bào hoạt hóa tại vùng viêm.

Tương tác các phân tử này tạo ra: (1) kết dính chặt chẽ bạch cầu trung tính, chấm dứt sụ lăn tròn ; (2) ép tế bào bạch cầu vào giữa các tế bào nội mô kế nhau về vùng có interleukine-8 (sản phẩm của tế bào viêm);(3) di chuyển xuyên mạch, có sự hỗ trợ của CD-31 trên bề mặt bạch cầu trung tính và tế bào nội mô.

Vai trò của sự định cư bạch cầu (homing)

Các protein kết dính tế bào có vai trò quan trọng trong các phản ưng miễn dịch, sự lành vết thương, quá trình di căn tế bào ung thư và kể cả tạo mô. Một trong số các sự kiện quan trọng trong quá trình viêm – dị ứng là thu hút các tế bào viêm di cư đến vùng có phản ứng dị ứng. Nói chung, để có thể di cư thì các phân tử kết dính ở tế bào di cư phải gắn vào các phần tử nối ở bề mặt các tế bào khác.

–          Bệnh thiếu phân tử kết dính bạch cầu I do thiếu tiểu đơn vị integrin β làm các bạch cầu  không thể xuyên mạch rời máu tuần hoàn đến vùng viêm. Ở các người này,vùng viêm không có bạch cầu trung tính.

–          Bệnh thiếu phân tử kết dính bạch cầu II, thiếu phần tử nối có đường fucose (không lầm với fructose) chuyên biệt gắn kết selectin do rối loạn chuyển hóa fucose bẩm sinh. Tương tác selectin với hai loại bệnh khiếm khuyết phân tử kết dính đã được ghi nhận, cả 2 đều dẫn đến hệ quả là chậm và kém lành thương, nhiễm trùng tái diễn và tăng bạch cầu trong máu.

Đọc toàn bộ bài viết tại đây.

GIỚI THIỆU VỀ MÔ MỠ

Phùng Trung Hùng – Nguyễn Phước Long – Nguyễn Thị Huyền Trang

Mô mỡ không chỉ đơn thuần là một cơ quan được thiết kế để dự trữ thụ động carbon dư thừa dưới dạng các acid béo glycerol ester (triacylglycerol). Những tế bào mỡ trưởng thành tổng hợp và tiết ra một số enzyme, các yếu tố tăng trưởng (growth factors), các cytokine và hormone có liên quan đến tổng cân bằng năng lượng nội môi. Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo mỡ (adipogenesis) cũng liên quan đến các quá trình khác như cân bằng lipid nội môi và điều hòa phản ứng viêm. Ngoài ra, một lượng protein được tiết ra từ tế bào mỡ đóng vai trò quan trọng trong những quá trình tương tự. Thật vậy, những bằng chứng gần đây đã chứng minh rằng nhiều yếu tố được tiết ra từ tế bào mỡ là tiền chất trung gian của phản ứng viêm (pro-inflamlatory mediators) và những protein này được gọi là adipocytokines hay adipokines. Hiện có trên 50 adipokines khác nhau được  tiết ra từ mô mỡ. Những adipokines này liên quan đến sự điều khiển hàng loạt các phản ứng sinh lý bao gồm kiểm soát việc thèm ăn và cân bằng năng lượng. Quá trình trao đổi chất đặc biệt của mô mỡ bao gồm trao đổi lipid, cân bằng glucose nội môi , viêm nhiễm, hình thành mạch, cầm máu (theo quy định của đông máu) và huyết áp.

Hình 29.1: Tế bào mỡ và tình trạng bệnh lý

Dạng chủ yếu của mô mỡ ở động vật có vú (thường gọi là “mỡ”) là mỡ trắng, WAT (white adipose tissues). Mô mỡ biệt hóa có nhiệm vụ sinh nhiệt (thermogenesis), đặc biệt ở trẻ sơ sinh, là mỡ nâu, BAT (brown adipose tissues). BAT  được gọi như thế vì có màu đậm do mật độ ty thể cao trong cytochromes. BAT chuyên sản xuất nhiệt và oxy hóa lipid. WAT bao gồm các tế bào mỡ liên kết lỏng lẻo với nhau tập trung nhiều mạch máu vàcác dây thần kinh. Ngoài ra, WAT chứa các đại thực bào, bạch cầu, nguyên bào sợi, tế bào mầm của mô mỡ  (adipocyte progenitor cells), và tế bào nội mô. Các nguyên bào sợi, các đại thực bào, bạch cầu hiện diện cùng với các tế bào mỡ, có rất nhiều loại protein được tiết ra từ WAT trong các điều kiện khác nhau. Nơi tích lũy WAT cao nhất ​​là các vùng dưới da của cơ thể, xung quanh các nội tạng (nội tạng của ngực và bụng).

Hình 29.2: Sự hình thành mô mỡ

WAT có thể được tìm thấy ở một số cơ quan, nó không chỉ có vai tròcách nhiệt mà còn là một kho dự trữ để sản xuất năng lượng mà còn có nhiều chức năng khác. Tùy thuộc vào vị trí của nó, WAT có chức năng chuyên biệt. WAT ở các cơ quan bụng và ngực (không bao gồm tim), gọi là mỡ nội tạng, tiết cytokine viêm và do đó liên quan đến các quá trình viêm khu trú và viêm hệ thống. WAT ở cơ xương tiết ra acid béo tự do, interleukin-6 (IL-6) và yếu tố hoại tửu-α (tumor necrosis factor-α)(TNFα), đóng vai trò quan trọng trong sự đề kháng insulin.WAT ở mô tim tiết nhiều cytokine trong các phản ứng viêm khu trú và hóa hướng viêm, điều này có thể phát triển xơ vữa động mạch và tăng huyết áp tâm thu. WAT ở thận đóng vai trò trong việc tái hấp thu natri và do đó có thể ảnh hưởng đến thể tích máu nội mạch và cao huyết áp.

Trọng tâm chính của bài viết này tập trung vào các hoạt động sinh học liên quan đến WAT, tuy nhiên, BAT cũng sẽ được đề cập. WAT có nhiều chức năng bao gồm cách nhiệt, dự trữ năng lượng carbon dư thừa dưới dạng triacylglycerol và là trung gian cân bằng glucose nội môi. WAT cũng đóng vai trò quan trọng như một cơ quan nội tiết/miễn dịch bằng cách tiết adipokines như các cytokine viêm, yếu tố bổ trợ, chemokine, và protein giai đoạn cấp tính. Chức năng nội tiết của WAT ​​điều khiển sự thèm ăn, chuyển hóa năng lượng, chuyển hóa glucose và lipid, quá trình viêm, hình thành mạch, và các chức năng sinh sản.

Hình 29.3: Cơ chế dự trữ và huy động lipid của tế bào mỡ. Triglycerides được vận chuyển trong máu và bạch huyết từ ruột non về gan nhờ chylomicrons và VLDLs. Ở tế bào nội mô mao mạch của mô mỡ, các phức hợp lipoprotein trên sẽ được phân hủy bởi tác dụng của lipoprotein lipase, giải phóng acid béo và glycerol. Acid béo tự do khuếch tán từ mao mạch vào tế bào mỡ. Sau đó, acid béo sẽ được gắn trở lại vào glycerol phosphate để tạo thành triglyceride. Norepinephrine từ đầu tận của dây thần kinh sẽ hoạt hóa hệ thống tín hiệu cAMP (thụ thể β3) và hoạt hóa lipase nhạy cảm hormone để thủy phân các triglyceride dự trữ trở lại thành acid béo và glycerol. Các phân tử này sẽ khuếch tán trở lại vào mao mạch và tại đó, acid béo tự do sẽ gắn kết với albumin để chuyển tới các vị trí cần sử dụng năng lượng.

Điều hoà sự tạo mỡ

Các quá trình biệt hoá tế bào mỡ từ các tiền tế bào (precursor preadipocyte) thành tế bào mỡ hoàn toàn trưởng thành là một loạt các trật tự chính xác các sự kiện sắp xảy ra. Các tiền tế bào mỡ xuất hiện từ tế bào gốc trung mô (MSCs) có nguồn gốc từ lớp trung bì của phôi thai. MSCs toàn năng (pluripotent) nhận được tín hiệu ngoại bào dẫn đến các thông tin chắc chắn đối với dòng preadipocyte. Những tiền tế bào mỡ không được phân biệt về mặt hình thái từ các MSCs tiền thân của chúng, nhưng chúng đã mất khả năng biệt hóa thành các loại tế bào khác. Sự biệt hoá hay sự xác định các tế bào mỡlà bước đầu tiên và dẫn đến sự tăng về số lượng nhưng ngừng tăng trưởng các tiền tế bào mỡ. Sự ngừng tăng trưởng ban đầu xảy ra trùng khớp với các biểu hiện của hai nhân tố sao chép chính, CCAAT / protein liên kết tăng cường α (C/EBPα) và thụ thể kích hoạt peroxisome proliferator-γ (Peroxisome proliferator-activated receptor,PPARγ). Kế tiếp sự cảm ứng của hai yếu tố phiên mã quan trọng đó là giai đoạn ngừng tăng trưởng, tiếp theo là biểu hiện của kiểu hình biệt hoá hoàn toàn tế bào mỡ. Giai đoạn sau của sự  tạo mỡ này là sự biệt hoá cuối cùng.

Mặc dù PPARγ và C / EBPα là những yếu tố quan trọng nhất điều hoà sự tạo mỡnhưng  yếu tố phiên mã bổ sung khác cũng được biết là có ảnh hưởng đến quá trình này. Những yếu tố bổ sung này bao gồm sterol-regulated element binding protein 1c (SREBP1c, còn được gọi là ADD1 for adipocyte differentiation -1), đầu dò tín hiệu,chất kích hoạt phiên mã 5 (STAT5), AP-1 và các thành phần giống như yếu tố Krüppel (Krüppel-like factor) (Klf4, KLF5, KLF15), C / EBPβ và C / EBPδ.  Mặc dù những yếu tố phiên mã này đã được chứng minh ảnh hưởng đến sự tạo mỡ, cách tích cực hay tiêu cực, PPARγ là yếu tố duy nhất cần thiết cho sự tạo mỡ diễn ra. Trong thực tế, nếu vắng mặt của PPARγ thì sự biệt hoá tế bào mỡ khôngxảy ra và không có yếu tố nào xác định có thể thay thế sự tạo mỡ trong sự vắng mặt của PPARγ. Mặc dù vậy nhưng PPARγ khôngphải là yếu tốbiểu hiện đầu tiên trong quá trình kích hoạt biệt hoá tế bào mỡ ,nó chỉ xảy ra sau khi đáp ứng bởisự tác dụng của STAT5, Klf4, KLF5, AP-1, SREBP1c, và C / EBPβ và C / EBPδ .

PPARγ ban đầu biểu hiện trong sự biệt hoá tế bào mỡ và bây giờ công nhận là hệ thống điều chỉnh sự tạo mỡ tổng thể. PPARγ được xác định là mục tiêu của các thiazolidinedione (TZD) lớp thuốc nhạy cảm insulin. Cơ chế hoạt động của các TZDs là kích hoạt các PPARγ và khởi phát chuyển kết quả cho các gen cần thiết cho sự biệt hoá tế bào mỡ. Gen PPARγ của người (biểu tượng PPARG) nằm trên nhiễm sắc thể 3p25 kéo dài hơn 100kb và bao gồm 9 exon mã hóa hai đồng dạng sinh học hoạt động như mRNA thay thế và sử dụng như một codon bắt đầu quá trình dịch mã. Các sản phẩm protein chủ yếu của gen PPARG được xác định là PPARγ1 và PPARγ2. PPARγ1 mã hóa bởi exon A1 và A2 exon chung từ 1 đến 6. PPARγ2mã hóa bởi exon B và exon chung từ 1 đến 6. PPARγ2 hầu như đặc biệt dành riêng cho các tế bào mỡ. Giống như tất cả các thụ thểnhân,các protein PPARγ chứa một DBD và LBD. Ngoài ra, như PPARα, các protein PPARγ chứa ligand-dependent activation function domain (được xác định là AF-2) và ligand-independent activation function domain (được xác định là AF-1). Vùng AF-2 nằm trong LBD và vùng AF-1 ở khu vực N-terminal của protein PPARγ.PPARγ2 protein chứa 30 acid amin ở N-terminal liên quan đến PPARγ1 và các acid amin bổ sung này tăng 5-6 lần trong quá trìnhkích hoạt sao mã (transcription-stimulating activity) của AF-1 khi so sánh với vùng tương tự trong protein PPARγ1. PPARγ1 hiện diện ở khắp nơi. PPARγ2 gần như dành riêng cho  mỡ trắng (WAT), liên quan đến dự trữ lipid và mỡ nâu (BAT), liên quan đến tiêu hao năng lượng.

Hình 29.4:  Minh họa một số quá trình tạo thành mô mỡ

Như đã nói ở trên, trong quá trình biệt hoá tế bào mỡ một số gen ngược dòng (upstream genes)  được yêu cầu để kích hoạt các gen PPARG. Chúng bao gồm C / EBPβ và C / EBPδ, SREBP-1c, KLF5, KLF15, proteinzinc-finger 423 (Zfp423), và các yếu tố tế bào B sớm (early B-cell factor)  (Ebf1). PPARγ kích hoạt hầu hết các gen cần thiết cho quá trình biệt hoá tế bào mỡ. Những gen này bao gồm aP2-cần thiết để vận chuyển các acid béo tự do (FFAs) và perilipin-một loại protein bao phủ bề mặt của các giọt lipid trưởng thành trong tế bào mỡ. Các gen quy định cho PPARγ có liên quan đến chuyển hóa lipid hay cân bằng glucose nội môi bao gồm lipoprotein lipase (LPL), acyl-CoA synthase (ACS), acetyl-CoA acetyltransferase (ACAT), vài gen phospholipase A  (PLA) , adiponectin, enzyme gluconeogenic PEPCK, và glycerol-3 phosphate dehydrogenase (GPDH). PPARγ cũng có chức năng trong quá trình chuyển hóa lipid ở đại thực bào bằng cách gây ra sự biểu hiện của các macrophage scavenger receptor, CD36. Thụ thể CD36 cũng được gọi là translocase acid béo (FAT) và nó là một trong các thụ thể chịu trách nhiệm cho sự hấp thu các acid béo của tế bào.

Vai trò của SREBP-1c trong việc kích thích sự biệt hoá tế bào mỡ được cho là kết quả của yếu tố phiên mã này bắt đầu biểu hiện của gen đó, như là một phần hoạt động của mình, tạo ra các chất gắn PPARγ. Thực tế, sự biểu hiện của SREBP trước PPARγ là cần thiết. Mặc dù vậy, người ta chứng minh rằng những con chuột thiếu SREBP-1 không cho thấy việc giảm đáng kể WAT. Tuy nhiên, mức SREBP-2 tăng lên ở những động vật chỉ ra rằng điều này có thể là một cơ chế đền bù. Mặc dù mất SREBP-1 không dẫn đến một mức  thiếu hụt đáng kể trong phát triển mô mỡ, sự biểu hiện quá mức của SREBP-1c tăng cường hoạt động adipogenic của PPARγ.

Các yếu tố phiên mã họ C/EBP đóng vai trò đầu tiên trong sự biệt hoá tế bào mỡ. Ba thành viên của họ (C / EBPα, C / EBPβ và C / EBPδ) được bảo tồn các yếu tố leucine-cơ bản nơi chứa các yếu tố phiên mã. Tầm quan trọng của các yếu tố này trong sự tạo mỡ đã được chứng minh trong các con chuột biến đổi gen. Ví dụ như toàn bộ cơ thể gián đoạn sự biểu hiện của C / EBPα trong toàn bộ cơ thể bị gián đoạn dẫn đến cái chết ngay sau khi sinh do khiếm khuyết gan, hạ đường huyết, và không tích luỹ WAT ​​hoặc BAT. Sử dụng chuột biến đổi gen, người ta xác định vai trò của C / EBPβ và C / EBPδ tác dụng sớm trong quá trình biệt hoá tế bào mỡtrong khi C / EBPα tác dụng sau. Trong thực tế,  C / EBPα biểu hiện trễ hơn trong sự tạo mỡ và phong phú nhất trong các tế bào mỡ trưởng thành. Biểu hiện của  C / EBPα và PPARγ một phần được điều hoà bởi nhữnghoạt động của C / EBPβ và C / EBPδ. Một trong những tác động chủ yếu của sự biểu hiện C / EBPα trong tế bào mỡ là tăng cường độ nhạy cảm insulin của các mô mỡ. Thực tế này sau đó được chứng minh rằng biến đổi gen C / EBPα không phá huỷ sự tạo mỡ nhưng WAT không nhạy cảm với các hoạt động của insulin.

Mô hình chung của yếu tố phiên mã hoạt hoá sự tạo mỡ cho thấy rằng AP-1, STAT5, Klf4, và KLF5 được kích hoạt sớm và dẫn đếnviệc tăng sự biểu hiện gen trung gian qua phiên mã (transactivation) của C / EBPβ và C / EBPδ. Hai yếu tố này lần lượt hoạt hoá sự biểu hiện của SREPB-1 và KLF15 dẫn đến hoạt hoá PPARγ và C / EBPα. Điều quan trọng là phải giữ quan điểm rằng nó không chỉ là yếu tố sao chép kích hoạt các tiền tế bào mỡ điều khiển sự tạo mỡ. Ngoài ra còn có một sự cân bằng tác dụng ở mức độ ức chế yếu tố sao chép trung gian của sự tạo mỡ. Một số trong những yếu tố đang chống tạo mỡ (anti-adipogeneic) bao gồm các thành viên của họ yếu tố giống Krüppel (Krüppel-like factor family) như, KLF2 và KLF3.GATA2 và GATA3 cũng tác động chống tạo mỡ. Gọi là yếu tố GATA bởi vì chúng kết hợp các phân tử DNA có chứa một chuỗi GATA cốt lõi. Hai yếu tố sao chép của họ yếu tố điều hoà interferon, IRF3 và IRF4, chống lại quá trình tạo mỡ.

Những thay đổi trong biểu hiện của các yếu tố phiên mã điều khiển quá trình tạo mỡ tổng thể liên quan với những thay đổi trong động lực học nhiễm sắc. Những thay đổi trong động lực học nhiễm sắc liên quan đến việcmethyl hóa protein histone và methyl hóa DNA. Nhiễm sắc thể trong tế bào gốc đa năng hiển thị một tính chất rất năng động với một mức độ cao của DNA linh động “DNA decondensed”. Sự biệt hoá được cảm ứng là do có sự thay đổi trong mô hình tổng thể của gen methyl hóa. Các gen Lineage chuyên biệt được demethylated trong khi các gen đa năng bị methyl hóa dẫn đến kích hoạt phiên mã và im lặng tương ứng. Khi quá trình biệt hoá mỡ tiến hành mã hóa gen PPARγ và C / EBPα được quan sát thay đổi vị trí vào bên trong hạt nhân trùng với tỷ lệ tăng phiên mã. Kể từ khi MSCs có thể được cảm ứng để biệt hóa thành xương và cơ bắp, cũng nhưmỡ,các gen biệt hoá mỡ như PPARγ và C / EBPα không cần thiết biểu hiện  nếu con đường gây ra là xương hay cơ bắp.

Liên quan với không biểu hiện phiên mã là phức hợp protein gọi là đồng kìm hãm (co-repressors) và phức hợp kích hoạt phiên mã được gọi là đồng-kích hoạt (co-activators). Khi MSCs là do xương dòng  protein histone3 trong khu vực promoter PPARγ là methyl hóa lysine 9 (xác định là H3K9) bởi một phức tạp đồng kìm hãm bao gồm SETDB1 histone methyltransferase và các protein liên quan NLK (Nemo-kinase) và CHD7 (chromodomain helicase DNA gắn protein-7). Ngoài việc không biểu hiện của các promoter PPARg, hoạt động của protein PPARγ về gen đích của nó cũng bị hạn chế bởi liên kết với các phức hợp đồng kìm hãm. Trongtiền tế bào mỡ, hoạt động của PPARγ được ngăn chặn bởi liên kết với PRB và HDAC3 (histone deacetylase 3). Sự cảm ứng của quá trình biệt hoá kéo theo phản ứng phosphoryl hóa PRB giải phóng từ phức hợp ức chế. Điều này dẫn đếntăng hoạt động acetyltransferases histone (HATs) và đồng hoạt hóa protein CBP/p300 (CBP CREB gắn protein, CREB là cAMP- response element-binding protein) đến phức hợp PPARγ kết quả làhoạt hoá phiên mãgen mục tiêu PPARγ.

Nhiều thí nghiệm đã bắt đầu xác định các mảng lớn của việc sửa đổi histone điều hoà sự biểu hiện của gen liên quan đến tổng thể sự tạo mỡ đặc biệt là biểu hiện của PPARγ. Những thay đổi phức histone bao gồm HATs, HDACs, methyltransferases histone (HMTs), và demethylases histone (HDMs). Hậu quả chung sự hoạt hóa của HATs và HMTs là kích hoạt PPARγ biểu hiện và / hoặc tăng cường các hoạt động PPARγ trong chất hoạt hoá gen mục tiêu của nó. Ngược lại, như mong đợi, hoạt hoá HDAC dẫn đến ức chế hoạt động PPARγ tại chất ức chế gen mục tiêu  của nó.

Điều hoà trao đổi lipid trong tế bào mỡ

Các triacylglycerol (TAG) được tìm thấy trong WAT là nguồn dự trữ năng lượng chính của cơ thể. Vùng chứa TAG là một vùng ổn định được điều hoà bởi lượng thức ăn vào, nhanh và bởi hậu quả của chế độ ăn uống trên mức hormon tuyến tuỵ. Ngoài ra, hồ chứa chất béo của mô mỡ thay đổi là kết quả của biến động hormon khác, quá trình viêm, và sinh lý bệnh. tổng thể quá trình hóa sinh trong  trao đổi chất củaTAG của được trình bày trong trang tổng hợp lipid và trang oxy hóa acid béo. Mục đích của phần này là để thảo luận chi tiết hơn về các hoạt động enzyme điều hoà tổng cân bằng TAG nội môi của mô mỡ cũng như sự điều hoà hormon và các quá trình sinh lý

Ban đầu người ta tin rằng việc giải phóng các acid béo từ nơi dự trữ TAG của mô mỡ được kích hoạt riêng biệt thông qua hoạt hoá hormone nhạy cảm lipase (hormone-sensitive lipase) (HSL). Tuy nhiên, khi HSL-null của chuột được tạo ra người ta đã phát hiện ra rằng quá trình này liên quan đến việc thêm adipocyte HSL-independent TAG lipase. Nghiên cứu sau đó đã dẫn đến việc xác định ít nhất là năm lipases TAG của mô mỡ ngoài HSL ra. HSL là chất xúc tác hoạt động đa dạng bao gồm TAG, diacylglycerols (DAG), và este cholesterol (CES). Khi khảo nghiệm  in vitro hoạt động của HSL ít nhất là 10 lần cao hơn so với DAG hơn TAG. Khi tác động trên TAG hoặc DAG, HSL có hoạt động mạnh nhất chống lại các acid béo có trong vị trí sn-1 hoặc sn-3 của xương sống glycerol. Cho đến khi những thí nghiệm trên chuột biến đổi gen gần đây đã chứng minh rằng, HSL được cho là enzyme cơ bản liên quan đến TAG mỡvà thủy phân DAG cũng như hoạt động chính của  neutral cholesteryl ester hydrolase (NCEH) .

Mặc dù chuột HSL-null vẫn còn biểu hiện hoạt động hydrolase TAG, kết quả từ các nghiên cứu ở những con chuột này cho thấy rằng sự phân giải lipid qua trung gian HSL có đóng góp đáng kể cho tổng thể giải phóng acid béo từ các tế bào mỡ. Ở những con chuột thiếu HSL có thấy giảm mức độ lưu thông acid béo tự do và TAG cũng như giảm lưu trữ TAG trong gan. Những kết quả này chỉ ra rằng nếu thiếu HSL thì sẽ không đủ phân giải lipid từ  mô mỡ để hỗ trợ các nhu cầu năng lượng của tế bào từ các acid béo và cũng không để tổng hợp VLDL đầy đủ trong gan. Kết quả các nghiên cứu về vai trò của HSL trong phân giải lipid tổng thể ở mô mỡ chứng minh rằng nó không hoàn toàn cần thiết cho sự thủy phân TAG như suy nghĩ ban đầu. Tuy nhiên, những con chuột HSL-null có tích luỹ DAG chỉ ra rằng vai trò quan trọng đối với HSL là giải phóng acid béo từ DAG lần lượt tạo ra monoacylglycerols (MAGs). Tỷ lệ giải phóng acid béo từ DAG là khoảng 10 – 30 lần so với tỷ lệ giải phóng từ TAG. Cho đến nay chỉ DAG lipase được xác định trong mô mỡ là HSL.

Đọc toàn bộ bài viết tại đây.

TỔNG QUAN HỆ RENIN – ANGIOTENSIN

TỔNG QUAN  HỆ RENIN – ANGIOTENSIN

Phùng Trung Hùng – Nguyễn Phước Long

Giới thiệu chung

Hệ renin-angiotensin (RAS) góp phần đáng kể trong sinh lý bệnh của tình trạng tăng huyết áp, suy tim, nhồi máu cơ tim và tiểu đường do bệnh lý thận. Ngày nay người ta đã hiểu tương đối rõ hệ này và đã vận dụng nhiều phương pháp ức chế hoạt động của nó để chữa bệnh. Chương này sẽ đề cập một số vấn đề từ phương diện hóa sinh, sinh học phân tử cho đến sinh lý của hệ renin-angiotensin để chúng ta có được cái nhìn từ tổng quan đến chi tiết vấn đề này.

Hình 37.1: Tính quyết định của Na+ đối với sự cân bằng nước. (a) Nồng độ Na+ trong huyết tương là một marker đại diện cho tính ưu trương/nhược trương của dung dịch và cách biểu hiện của tế bào trong một dung dịch. Trương lực được quyết định bởi nồng độ osmol hiệu dụng (effective osmols) được xác định bởi tổng thể tích nước trong cơ thể. Chúng ta có thể hiểu đơn giản hơn khi xét tổng nồng độ Na+ thể và anions ngoại bào trong cơ thể riêng lẽ với tổng nồng độ K+ nội bào trong cơ thể. Sự cân bằng nước tổng thể được quyết định bởi cơ chế gây khát, thụ cảm thẩm thấu(osmoreception), tái hấp thu Na, sự giải phóng vasopressin,… và nồng độ osmol bình thường vào khoảng 280 mosmol/L. Khi quá trình chuyển hóa nước bị gián đoạn, tổng lượng nước trong cơ thể tăng lên sẽ gây giảm natri máu, dung dịch nhược trương và sự nhiễm độc nước (intoxication) xảy ra. Ngược lại, khi tổng lượng nước trong cơ thể giảm sẽ gây tăng natri máu, dung dịch ưu trương và các quá trình dehydrate hóa xảy ra.(b) Thể tích máu ngoại bào (extracellular blood volume) và áp suất của nó được duy trì bởi tổng nồng độ Na+ trong cơ thể, tổng lượng H2O trong cơ thể, trương lực mạch máu, nhịp tim và thể tích tống máu. Thể tích máu ngoại bào này được xác định bởi tổng cân bằng Na dưới sự kiểm soát của vị giác, baroreceptor (trong cơ chế tác hồi âm kiểm soát huyết áp), thói quen ăn uống, sự tái hấp thu Na+, vòng tác hồi vết đặc/cầu thận và các peptide lợi niệu. Sự chuyển hóa Na+ bị gián đoạn và tổng lượng Na+ trong cơ thể tăng lên sẽ gây phù và ngược lại.

Các thành phần cấu tạo nên hệ renin-angiotensin

Hình 37.2: Các thành phần của RAS. Các mũi tên lớn biểu thị lộ trình cổ điển và các mũi tên nhạt hơn biểu thị các lộ trình thay đổi.

AngII là peptide angiotensin hoạt động nhất, hoạt động qua thụ thể AT1 và AT2 (theo lộ trình tín hiệu của GPCR). Nó được tổng hợp từ angiotensinogen qua hai giai đoạn phân cắt protein (proteolytics). Trước hết, renin được giải phóng ở thận sẽ xúc tác cho phản ứng phân cắt angiotensinogen thành AngI (một decapeptide). Sau đó, khi ACE loại bỏ 2 peptide ở đầu C của AngI để tạo nên AngII.

Ngày nay, quan niệm khi nhìn nhận về RAS đã có nhiều thay đổi. Người ta thấy nhiều phương diện hơn về RAS như nó có thành phần mang tính chất cục bộ (local RAS), các lộ trình tổng hợp AngII thay đổi (không phụ thuộc ACE), sự hình thành và hoạt tính sinh học của các peptide angiotensin khác như III, IV, 1-7 và các thụ thể gắn angiotensin mới (angiotensin subtypes 1,2 và 4, [AT1, AT2, AT4]; Mas). Tất cả các điều trên tham gia vào tất cả sự biệt hóa, tăng trưởng của tế bào, sự phì đại, phản ứng viêm, xơ hóa và apoptosis. Sau đây, chúng ta sẽ lần lược tiềm hiểu các thành phần của hệ renin-angiotensin và tính chất của chúng.

Renin

Hình 37.3: (A) Minh họa 3 lộ trình sinh lý chính điều hòa sự tiết renin. (B) Cơ chế vết đặc điều hòa sự tiết renin. Sự thay đổi của quá trình đưa NaCl đến vết đặc gây ra một luồng tín hiệu thích hợp đến các tế bào cận tủy thận. Sự giảm nồng độ Nasẽ gây tăng điều hòa nNOS và COX-2 trong vết đặc để tăng tổng hợp prostaglandins. PGs và catecholamines kích hoạt sự tổng hợp cAMP và từ đó renin được tạo ra ở tế bào cận tủy thận. Tăng vận chuyển NaCl làm giảm nồng độ ATP và tăng nồng độ ADO. ADO sẽ khuếch tán tới tế bào cận tủy thận, bất hoạt AC và sự tạo renin thông qua protein Gi của thụ thể A1. Sự tăng vận chuyển NaCl trong vết đặc cũng có thể tăng hiện tượng xuất bào của ATP và do vậy có thể gây ra hiện tượng ức chế sự tiết renin trực tiếp qua thụ thể P2Y và hoạt hóa lộ trình Gq-PLC-IP3-Ca2+ ở tế bào cận tủy thận. AngII tuần hoàn cũng có thể bất hoạt sự tiết renin thông qua thụ thể AT1.

Renin là yếu tố quyết định tiên quyết số lượng AngII sẽ được tạo ra. Nó được tổng hợp, dự trữ và tiết (bởi quá trình xuất bào vào trong hệ tuần hoàn động mạch thận) bởi các tế bào hạt cận tủy thận nằm trên thành của động mạch vào cầu thận.

Hình 37.4: Lộ trình tín hiệu chi tiết về tác động của AngII, Adenosine, ATP, Norepineprine,… lên sự co mạch máu.

Renin là một aspatyl protease(nó phân cắt giữa vị trí amino acid 10 và 11 của angiotensinogen để tạo ra AngI).Dạng ban đầu, preprorenin có 406 amino acids sẽ được chuyển thành prorenin. Prorenin sau đó phân cắt để tạo thành thể hoạt động renin bởi quá trình được xúc tác bởi proconvertase 1 hay cathepsin B (loại bỏ 43 amino acid tại đầu N của nó). Thể hoạt động của renin có 340 amino acids và là một glycoprotein, vị trí hoạt động của renin nằm ở trong khe ở giữa hai thùy tương đồng (homologous lobes) của enzyme.Có một điều cần lưu ý là, sự hoạt hóa không kèm phân cắt protein (nonproteolytic activation) là trung tâm của quá trình hoạt hóa RAS cục bộ (local/tissue RAS), quá trình này xảy ra khi prorenin gắn vào thụ thể prorenin/renin, gây biến đổi cấu trúc của proreninkhiến nó không gấp nếp và do vậy để lộ vị trí xúc tác của enzyme. Cả renin và prorenin đều được dự trữ trong các tế bào cận tủy thận và khi được giải phóng, chúng sẽ tuần hoàn trong máu. Nồng độ của prorenin tuần hoàn cao gấp 10 lần renin. Điều cần lưu ý thêm ở mục này đó là thời gian bán hủy của renin chỉ có khoảng 15 phút.

Hình 37.5: Sự hoạt hóa prorenin và sự ức chế bởi các yếu tố dược lý của renin.

Kiểm soát sự chế tiết renin

Hình 37.6: AngII và/hoặc các một số quá trình trao đổi chất chính.

Sự chế tiết renin từ tế bào cận tủy thận được điều hòa chủ yếu bởi 3 lộ trình:

–          Lộ trình vết đặc (macula densa): Vết đặc là các tế bào biểu mô trụ đặc biệt nằm cạnh sát các tế bào cận tủy thận. Khi sự tái hấp thu NaCl của vết đặc bị thay đổi sẽ sinh ra một luồng tín hiệu hóa học điều hòa sự tiết renin. Cụ thể, tăng dòng NaCl qua vết đặc sẽ ức chế tiết renin và ngược lại, giảm NaCl qua vết đặc sẽ kích hoạt tiết renin.

ATP, adenosine và prostaglandins điều biến lộ trình tín hiệu này:

  • ATP và adenosine được tiết ra khi các kênh tải NaCl tăng lượng ATP tác động lên thụ thể P2Y để ức chế sự tiết renin. Khi adenosine tác động thông qua thụ thể A1, nó cũng ức chế sự tiết renin.
  • Prostaglandins (PGE2, PGI2) được giải phóng khi các kênh giảm tải NaCl và kích hoạt sự giải phóng renin thông qua quá trình tăng hình thành cAMP. Sự tổng hợp prostaglandins được kích hoạt bởi COX-2. Lưu ý là cả COX-2 và nNOS tham gia vào cơ chế tiết renin của vết đặc.Khi chế độ ăn uống quá thiếu Na+, sự biểu hiện của COX-2 và nNOS sẽ bị quá điều hòa (upregulated). Nhưng nếu một trong hai phân tử trên bị ức chế, nó sẽ ức chế sự tiết renin. Lộ trình nNOS/NO có thể tăng sự biểu hiện của COX-2, điều này phát sinh khi chế độ ăn uống có nồng độ Na+ thấp, tuy nhiên sự tồn tại của COX-2 ở vết đặc lại không làm giảm biểu hiện của nNOS (khi thử nghiệm trên chuột). Điều này gợi ý rằng có các cơ chế khác bù trừ cho nNOS trong sự điều hòa của COX-2.

Sự điều hòa theo lộ trình tín hiệu của vết đặc phụ thuộc nhiều vào nồng độ của Cl trong lòng ống hơn là Na+. NaCl vận chuyển vào trong vết đặc qua trung gian bởi kênh đồng vận chuyển Na+-K+-2Cl và nồng độ bán tối đa (half-maximal concentrations) của Na+ và Cl để có thể được vận chuyển qua kênh đồng vận chuyển lần lượt là 2-3 và 40 mEq/L. Trên thực tế, nồng độ Na+ trong lòng ống tại vết đặc thường cao hơn rất nhiều nồng độ cần thiết do vậy sự biến đổi sinh lý nồng độ Na+ tại vết đặc có ít tác động lên sự giải phóng renin. Tuy nhiên, sự thay đổi nồng độ sinh lý của Cl trong khoảng từ 20-60 mEq/L ở vết đặc, do vậy nó mới thực sự tác động có ý nghĩa trong sự tiết renin ở vết đặc.

–          Lộ trình thụ thể áp suất nội thận (intrarenal baroreceptor): Sự tăng hay giảm huyết áp hoặc áp suất tưới máu thận (renal perfusion pressure) ở tiền mạch cầu thận (preglomerular vessel)có thể bất hoạt hay kích thích sự tiết renin. Khi áp suất trong thành động mạch đến giảm thì nó sẽ tạo ra một kích thích trực tiếp đến sự tiết renin. Tuy nhiên, sự giải phóng prostaglandins thận và sự kết hợp của 2 yếu tố hóa – cơ học  thông qua kênh ion hoạt hóa bởi sức căng cũng có thể đóng vai trò trung gian trong lộ trình tín hiệu này.

Xem toàn bộ bài viết tại đây.

Khái luận về các Prostaglandins

1. Tổng hợp Prostaglandins

Đầu tiên acid arachidonic (AA) được hoạt hóa bởi PLA2 từ màng phospholipids. AA tạo thành được men LOX hoặc COX tổng hợp thành các EICOSANOSIDs.

Eicosanosids gồm 4 nhóm là thromboxane, leukotrienes, prostacyclin và PROSTAGLANDINS. 2 isozymes chuyển AA thành prostaglandin endopeoxides. PGH synthase-1 (COX-1) biểu hiện chủ yếu ở hầu hết tế bào, PGH synthase-2 (COX-2) là cảm ứng, biểu hiện phụ thuộc vào tín hiệu kích thích nó là gì và tác động nhanh tức thì vào biểu hiện gene.

COX-1 tạo ra các ‘’housekeeping’ như ở đề cập đến, nó bảo vệ tế bào biểu mô, nhưng trái lại COX-2 là nguồn prostanoids trong viêm và ung thư.

1.png
2.png

2. Phân loại

Có 4 loại prostaglandin như trên: PGD2, PGE2, PGF2α và PGI2. Ngoài ra còn có 15d-PGJ2 là prostaglandins mới được khám phá.

3.png

3. Cơ chế phân tử
Có 3 nhóm như sau
– Đầu tiên, nhóm gây giãn là EP2, EP4, IP và DP1 bằng cách tăng lượng cAMP tạo ra trong tế bào.
– Thứ 2, nhóm gây co cơ gồm EP1, FP và TP bằng cách tăng nồng độ Ca++ nội bào.
– Và thứ 3, chỉ có EP3, nó đồng thời làm giảm lượng cAMP tế bào và tăng lượng Ca++.

4.png

Hoạt động của các thụ thể

-TPα và TPβ receptor qua Gq hoạt hóa lộ trình PLC-IP3-Ca++. Hoạt hóa TP receptor làm hoạt hóa hoặc ức chế AC qua Gs(TPα) hoặc Gi(TPβ). Hơn nữa qua TP nó còn hoạt hóa ERK và Rho pathway qua Gq12/23 và G16. TP hiện diện ở tiểu cầu, mạch máu, phổi, thận, tim, tuyến ức, lách.

-IP là Gs, kích hoạt AC làm tăng cAMP biểu hiện ở mo thận, phổi, cột sống, gan, mạch máu và tim.

-DP1 giống với IP là 1 Gs. Nó biểu hiện ở phổi, dạ dày, tử cung, bạch cầu, CNS. DP2 lại là một Gq hoạt hóa lộ trình IP3, có ở bạch cầu, não, tim, lách, ruột).

-EP2 và EP4 là Gs hoạt hóa AC. EP1 không phải là G-proteinm có thể hoạt hóa lộ trình IP3. EP3 có thể hoạt hóa Gi→bất hoạt AC, và cũng có 1 isoform nào đó hoạt hóa Gs hoặc G12/23.

EP1 và EP2 phân phối giới hạn hơn so với EP3 và EP4.

-FPA và FPB là Gq protein→ tăng Ca++ nội bào và hoạt hóa PKC. Thêm vào đó kích hoạt FP con hoạt hóa Rho, dẫn đến hình thành actin stress fibers….

Tóm lại

5.GIF

Tài liệu tham khảo
KATZUNG ‘ BASIC & CLINICAL PHARMACOLOGY
GOODMAN&GILMAN PHARMACOLOGY_2011

Bài viết của thành viên Nguyễn Văn Tiến. Xem thêm thảo luận chi tiết tại đây.

CƠ CHẾ TRUYỀN TÍN HIỆU TẾ BÀO

CƠ CHẾ TRUYỀN TIN

Cơ sở sinh học phân tử tế bào

Phùng Trung Hùng – Nguyễn Phước Long

Chức năng của lộ trình tín hiệu tế bào là để chuyển thông tin từ ngoại vi tế bào đến các chất tác hiệu bên trong. Có nhiều cơ chế truyền tin mà nhờ đó thông tin được chuyển vào các lộ trình tín hiệu. Sau đây ta sẽ lần lượt tìm hiểu các cơ chế đó. Chi tiết từng quá trình sẽ được trình bày trong các chương sau.

Hình 40.1:Các mô hình truyền tin khác nhau.

Cơ chế conformational-coupling (sự gắn kết có biến đổi cấu dạng)

Thông tin có thể được chuyển từ một nguyên tố tín hiệu đến một nguyên tố tín hiệu tiếp theo nhờ vào quá trình conformational-coupling. Nếu những thành phần thường là protein này đã liên kết với thành phần khác thì cơ chế truyền tin sẽ xảy ra rất nhanh. Một ví dụ kinh điển cho cơ chế conformational-coupling là sự co và giãn cơ bám xương – nơi mà kênh CaV1.1 týp L sẵn sàng nối kết với thụ thể ryanodine (RYR1). Một ví dụ khác là sự kết hợp giữa kênh Ca2+ phụ thuộc điện thế với protein để đáp ứng với hiện tượng xuất bào của các túi synaptic.

Sự conformational-coupling cũng được dùng khi thông tin được chuyển đi bởi sự khuếch tán của các nguyên tố tín hiệu. Những phân tử truyền tin thứ hai có khối lượng phân tử thấp (Ca2+, cAMP, cGMP và ROS) hoặc các protein như ERK1/2 hay nhiều yếu tố phiên mã được hoạt hóa khác di chuyển từ tế bào chất vào nhân mang theo thông tin trong suốt quá trình di chuyển trong tế bào chất của chúng. Trong quá trình chuyển giao thông tin này, những nguyên tố có khả năng khuếch tán này sử dụng cơ chế conformational-coupling để truyền thông tin khi nó gắn vào các yếu tố thuận dòng khác.

Post-translational modifications (Điều hòa hậu dịch mã)

Hệ thống thông tin sử dụng rất nhiều protein post-translational modification để chuyển thông tin trong suốt lộ trình tín hiệu. Cơ chế cơ bản là khi chất kích thích hoạt hóa thành phần A, thành phần A này sau đó sẽ hoạt động trên thành phần B để tạo ra sự biến đổi cấu trúc trong suốt sự điều chỉnh. Sự điều chỉnh này thực hiện chức năng truyền tin của nó và thông thường rất chuyên biệt do vậy nó trực tiếp thay đổi cấu trúc các tiểu phân amino acid trên protein bằng các cách sau đây:

–          Phosphoryl hóa protein.

–          Oxi hóa protein.

–          Acetyl hóa protein.

–          Methyl hóa protein.

–          Sumoyl hóa.

–          Ubiquitin hóa. (đã được trình bày ở một chương khác)

Sự phosphoryl hóa protein

Protein kinase và phosphatase biến đổi hoạt tính của protein bằng cách gắn hoặc loại bỏ góc phosphate. Tế bào biểu hiện một lượng khổng lồ các protein kinase đáp ứng cho các thành phần tín hiệu như là một cơ chế truyền tin chính. Trong một vài trường hợp, các kinase có thể phosphoryl hóa lẫn nhau để tạo ra một dòng thác tín hiệu. Ví dụ kinh điển cho trường hợp này là lộ trình tín hiệu MAPK. Các kinase được chia thành hai nhóm chính phụ thuộc vào tiểu phân amino acid nó phosphoryl hóa gồm có: Tyrosine kinase và serine/threonine kinase. Những kinase này có nhiều hình dạng khác nhau và đều là một thành phần chức năng không thể thiếu của các thụ thể trên màng tế bào. Ngoài ra, các kinase không phụ thuộc thụ thể cũng có tác dụng trong nhiều vùng khác nhau của tế bào.

Các kinase này có thể trở thành yếu tố khởi phát cho một lộ trình tín hiệu của các thụ thể tyrosine kinase và serine/threonine kinase.

Phần lớn các kinase không liên quan đến thụ thể nhưng hoạt động trong tế bào như một phần của dòng thác tín hiệu nội bào. Họ Src, Lck, Lyn, Fyn và Syk là những kinase không liên quan đến thụ thể là thành phần quan trọng trong các lộ trình tín hiệu của tế bào T và dưỡng bào. Họ Tec tyrosine kinase cũng đóng vai trò quan trọng trong sự truyền tin sớm của lymphocyte.

Hầu hết các lộ trình tín hiệu sử dụng non-receptor serine/threonine protein kinase như một vài chặn trong suốt quá trình truyền tin. Sau đây là vài ví dụ về những kinase quan trọng:

–          AMP-activated protein kinase (AMPK)

–          β-adrenergic receptor kinase 1 (βARK1)

–          Casein kinase I (CKI)

–          CDK-activating kinase (CAK)

–          Cyclin-dependent kinase (CDKs)

–          cGMP-dependent protein kinase (cGK)

–          DNA-dependent protein kinase (DNA-PK)

–          Glycogen synthase kinase-3 (GSK-3)

–          Integrin-linked kinase (ILK)

–          LKB1

–          Myosin light chain kinase (MLCK)

–          Myotonic dystrophy kinase-related Cdc42-binding kinase (MRCK)

–          p21-activated kinase (PAK)

–          PKA

–          PKB

–          PKC

–          Rho kinase (ROK)

–          Polo-like kinase (Plks)

–          Ribosomal S6 kinase 1 (S6K1)

–          WNK protein kinase

Non-receptor protein tyrosine kinase

Có nhiều loại kinase thuộc nhóm này với nhiều chức năng thông tin quan trọng. Chúng có vùng tyrosine kinase, có chứa vùng tương tác protein nên có thể tương tác với cả các yếu tố tín hiệu thuận dòng hoặc nghịch dòng. Kinase Src có vai trò quan trọng nhất trong hình thức truyền tin này nên sẽ được trình bày tại đây.

Hình 40.2: Sự hoạt hóa Src. (1) Loại bỏ nhóm phosphate ở đầu C để hoạt hóa phân tử. (2) Tyrosine kinase phosphoryl hóa vùng kinase để tăng hoạt tính enzyme. (3) vùng kinase hoạt hóa có thể phosphoryl hóa nhiều protein đích như Abl chẳng hạn. (4) Vùng SH2 và SH3 có thể gắn vào nhiều protein đích khác nhau. (5) CSK phosphoryl hóa trở lại tyrosine ở đầu C để bất hoạt phân tử.

Src

Src là một nguyên mẫu của họ Src protein tyrosine kinase (Src, Blk, Fyn, Fgn, Hck, Lck, Lyn, Yes). Những tyrosine kinase này vừa là một chất đáp ứng vừa là một phân tử thực hiện chức năng phosphoryl hóa các phức hợp tín hiệu. Cấu trúc này có những vùng vai trò là chất đáp ứng đối ngẫu (dual adaptor) và enzyme.Lưu ý, các kinase này gắn vào màng tế bào ở đầu tận N, liên tục với vùng Src homology 3 (SH3) và vùng SH2. Vùng kinase ở đầu tận C có hai amino acid tyrosine (Tyr-416 và Tyr-527) có chức năng điều hòa hoạt động của Src. Vùng SH2 không chỉ giúp cho Src tương tác với những phân tử tín hiệu khác mà còn tham gia vào các tương tác nội phân tử để điều hòa hoạt tính của Src. Các quá trình điều hòa của Src xảy ra như sau:

–          Ở trạng thái bất hoạt, Tyr-527 được phosphoryl hóa nằm ở đầu C tạo thành mối tương tác nội phân tử với vùng SH2. Trong suốt quá trình hoạt hóa, tyrosine phosphatase loại bỏ nhóm phosphate ức chế này và phân tử được hoạt hóa.

–          Nhiều loại tyrosine kinase sẽ phosphoryl hóa Tyr-416 ở vùng kinase dẫn đến tăng hoạt tính của enzyme.

–          Vùng tyrosine kinase đã hoạt hóa có khả năng hoạt hóa nhiều cơ chất khác nhau như Abl chẳng hạn.

–          Khi ở trạng thái hoạt hóa, vùng SH2 và SH3 có thể tương tác với nhiều protein đích để thu thập các phức hợp thông tin.

–          Src bị bất hoạt bởi C-terminal Src kinase (CSK) do enzyme này phosphoryl hóa Tyr-527 để đưa phân tử này trở về trạng thái bất hoạt.

Chức năng của Src:

–          Hoạt hóa non-receptor protein tyrosine kinase Abl.

–          Cùng hoạt động với proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) để đẩy mạnh hình thành của podosome hủy cốt bào.

–          Đóng vai trò chuyển tiếp thông tin từ thụ thể integrin đến PtdIns 3-kinase tại phức hợp focal adhesion.

–          Trong quá trình tạo hủy cốt bào, colony-stimulating factor-1 (CSF-1) hoạt động trên thụ thể CSF-1R và bổ sung Src để hình thành phức hợp với c-Cbl và PtdIns 3-kinase. Src cũng phosphoryl hóa các motif hoạt hóa thụ thể miễn dịch theo cơ chế tyrosine (ITAMs) điển hình trên thụ thể FcRγ và chất đáp ứng DNAx-activating protein 12 (DAP12) để đồng hoạt lộ trình tín hiệu Ca2+ trong sự phát triển của hủy cốt bào.

–          Nó phosphoryl hóa và hoạt hóa họ Tec tyrosine kinase.

Chức năng của Abl (Abelson tyrosine kinase):

–          Abl trong bào tương được hoạt hóa bởi Src liên kết với một thụ tyrosine kinase-linked receptor như PDGFR chẳng hạn. Src phosphoryl hóa Abl và giúp phân tử này thực hiện chức năng tái cấu trúc sợi actin. Abl có thể gắn vào actin G- và F- nhưng cơ chế đến nay vẫn chưa rõ.

–          Abl cũng có thể bị hoạt hóa bởi thụ thể integrin và tại đây nó có thể tập hợp actin bằng cách hình thành phức hợp với Abelson-interactor (Abi), Wiskott-Aldrich syndrome protein (WASP) verprolin homologous (WAVE) và phức hợp actin-related protein 2/3 (Arp2/3 complex). Sự hình thành phức hợp này được thấy trong phức hợp focal adhesion.

Hình 40.3: Chức năng của Abl ở tế bào chất và trong nhân.

–          Ngoài ra, Abl cũng có thể hoạt động trong nhân. Tại đây, chức năng của nó được cho là phụ thuộc vào khả năng tương tác của nó với pocket protein retinoblastoma susceptibility gene Rb.

–          Tác dụng ức chế của Rb sẽ mất đi khi nó được phosphoryl hóa bởi phức hợp cyclin D/cyclin dependent kinase 4 (CDK4) – đây một thành phần của lộ trình tín hiệu chu kì tế bào.

–          Abl trong nhân cũng có thể được hoạt hóa bởi nhiều tác nhân kích thích stress như là hoạt động bức xạ ion hóa của ATM (ataxia telangiectasia mutated) hay sự thương tổn của DNA qua DNA-dependent protein kinase (DNAPK).

–          Abl inhibition of mouse double minute-2 (MDM2) ngăn cản sự thoái giáng của p53 do ubiquitin ligase mouse double minute-2 (MDM2) và quá trình này giúp tăng cường sự phiên mã của gene gây apoptosis.

–          Abl có thể phosphoryl hóa và hoạt hóa RNA polymera II góp phần vào quá trình biểu hiện gene.

–          Abl có thể phosphoryl hóa và hoạt hóa Rad52 góp phần vào quá trình sữa chữa DNA.

Sự oxi hóa protein

Lộ trình tín hiệu redox sinh ra các góc oxy hoạt động như superoxide và hydrogen peroxide để tạo ra các phân tử truyền tin thứ hai của nó hoạt động bằng cách oxi hóa nhóm thiol đặc hiệu trên amino acid cysteine ở protein đích.

Sự acetyl hóa protein

Quá trình này đóng một vai trò quan trọng trong hiện tượng tái cấu trúc chromatin và liên quan đến sự hoạt hóa quá trình phiên mã. Histone acetyltransferase (HATs) có chức năng acetyl hóa histone để tháo xoắn chromatin, làm cho nó dễ dàng tiếp cận với nhiều yếu tố phiên mã và do vậy hoạt hóa quá trình này. Hoạt động của myocyte enhancer factor-2 (MEF2) là một ví dụ điển hình cho quá trình acetyl hóa và phản ứng khử acetyl hóa được thực hiện bởi histone deacetylase (HDACs) và sirtuins.

Sự methyl hóa protein

Chức năng của protein có thể thay đổi bởi sự methyl hóa arginine hay lysine bởi enzyme protein arginine methyltransferase (PRMTs) và Smyd-2. Các phản ứng methyl hóa này sẽ bị đảo ngược bởi các enzyme demethylase như histone lysine-specific demethylase (LSD1) có chức năng loại nhóm methyl khỏi p53.

Quá trình này điều hòa nhiều protein và các quá trình của tế bào, cụ thể như:

–          Thay đổi hoạt tính của transcriptional regulator peroxisome-proliferator-activated receptor γ (PPARγ) coactivator-1α (PGC-1α) trong quá trình kiểm soát sự biệt hóa của tế bào mỡ nâu.

–          Sự methyl hóa protein p53 là một quá trình điều hòa sự phiên mã gene.

–          Sự methyl hóa histone tại vị trí lysine và arginine tại đầu N của Histone H3 có thể có tác dụng rõ rệt đến cấu trúc của chromatin.

–          Chất đồng kiềm hãm switch independent (SIN3) có chức năng tái cấu trúc chromatin chứa một lượng lớn các phức hợp nhân (core complex) chứa nhiều methyl transferase như enzyme đặc hiệu cho histone H3 chẳng hạn.

Sự sumoyl hóa

Hiện tượng này là một ví dụ của cơ chế post-translation modification mà nhờ đó chức năng của protein được sửa đổi bởi các liên kết cộng hóa trị với “small ubiquitin related modifier” (SUMO). Sự gắn SUMO tạo ra một sự biến đổi trên hoạt tính, độ ổn định và vị trí của protein đích. Có 4 protein SUMO hiện diện ở người, 3 SUMO đầu hiện diện rộng khắp trong khi SUMO-4 giới hạn trong một số loại tế bào (thận, lách và hạch lympho). Trong hầu hết các trường hợp, 1 phân tử SUMO được gắn vào protein, nhưng cả hai phân tử SUMO-3 và SUMO-4 có thể tạo thành chuỗi SUMO nhờ khả năng tạo thành liên kết isopeptide giữa hai phân tử SUMO với nhau.

Đọc toàn bộ bài viết tại đây.

Chất cận tiết và do thần kinh tết ra ở thành dạ dày – ruột và bàn luận về SHPTTB

A. Các chất cận tiết:

Cùng với các hormone ở dạ dày-ruột (đã được tóm tắt trong bài viết trước), những chất cận tiết được tổng hợp trong những tế bào nội tiết của đường tiêu hóa. Tuy nhiên chúng không đi vào hệ tuần hoàn mà tác động tại chỗ, đến các tế bào đích lân cận của chúng bằng cách khuếch tán qua những đoạn đường ngắn trong dịch kẽ. Hoặc đôi khi chúng có thể được chuyên chở qua những đoạn đường ngắn trong mao mạch. Từ đó, đối với một chất có chức năng cận tiết, vị trí tác động của nó chỉ được cách vị trí bài tiết một khoảng cách ngắn. Điển hình của chất cận tiết là Somatostatin và Histamine.

1. Somatostatin:

– Là 1 peptide
– Được tiết ra từ các tế bào D của niêm mạc đường tiêu hóa
– Được kích hoạt bởi sự giảm pH trong lòng ống tiêu hóa
– Sự bài tiết somatostatin bị ức chế bởi sự kích thích dây X
– Tác động:
+ Ức chế sự phóng thích của tất cả hormone đường tiêu hóa
+ Ức chế sự bài tiết H+ của dịch vị bằng cách:
(1) trực tiếp ức chế sự bài tiết H+ thông qua protein Gi
(2) ức chế tế bào G ở hang vị bài tiết Gastrin
(3) ức chế tế bào ECL (enterochromaffin-like cell) tiết ra histamine
Untitled.jpg

Hình: Những tác nhân kích thích và ức chế sự bài tiết H+ từ tế bào thành của dạ dày (ACh: acetylcholine, M: muscarinic, CCK: cholecystokinin, ECL: enterochromaffin-like, cAMP: cyclic adenosine monophosphate, IP3: inositol 1,4,5-triphosphate) 

– Ngoài những chức năng cận tiết trên trong đường tiêu hóa, somatostatin còn được tiết ra từ vùng hạ đồi và từ các tế bào delta (delta cell) của tuyến tụy nội tiết.

2. Histamine:

– Không phải là peptide

– Được tiết ra từ các tế bào dạng nội tiết (tế bào ECL) của niêm mạc đường tiêu hóa, chủ yếu là trong vùng bài tiết H+ của dạ dày.

– Được kích hoạt khi có sự kích thích dây X của hệ phó giao cảm và khi có sự bài tiết gastrin. Sự gắn của acetylcholine lên thụ thể M3, của gastrin lên thụ thể CCKB cũng làm tăng khả năng gắn của histamine lên thụ thể H2.

– Tác động: cùng với gastrin và acetylcholine, histamine kích thích sự bài tiết H+ từ các tế bào thành của dạ dày.

B. Các chất tiết thần kinh:

Các chất tiết thần kinh là những peptide được tổng hợp trong thân các tế bào thần kinh của đường tiêu hóa. Một điện thế động trong tế bào thần kinh gây ra sự phóng thích các chất tiết thần kinh. Các chất tiết thần kinh khuếch tán qua synapse và tương tác với thụ thể trên tế bào sau synapse.

Những chất tiết thần kinh của đường tiêu hóa bao gồm: Acetylcholine (ACh), norepinephrine (NE), vasoactive intestinal peptide (VIP), gastrin-releasing peptide (GRP) hay còn gọi là bombesin, enkephalins, neuropeptide Y, vàchất P.

1. Acetylcholine (ACh):

– Nguồn gốc: Từ tế bào thần kinh của hệ phó giao cảm

– Tác động:

+ Co thắt cơ trơn của thành ống tiêu hóa

+ Giãn các cơ thắt (sphincter)

+ Tăng tiết nước bọt, dịch vị và dịch tụy

2. Norephinephrine (NE):

– Nguồn gốc: Từ tế bào thần kinh của hệ giao cảm

– Tác động:

+ Giãn cơ trơn của thành ống tiêu hóa

+ Co các cơ thắt

+ Tăng bài tiết nước bọt

3.Vasoactive intestinal peptide (VIP):

– Nguồn gốc: Từ tế bào thần kinh của niêm mạc và cơ trơn

– Tác động:

+ Giãn cơ trơn

+ Tăng bài tiết dịch ruột và dịch tụy

4.Gastrin-releasing peptide (GRP) hoặc Bombesin:

– Nguồn gốc: Từ tế bào thần kinh của niêm mạc dạ dày

– Tác động: Tăng bài tiết Gastrin

5.Enkephalins:

– Nguồn gốc: Từ tế bào thần kinh của niêm mạc và cơ trơn

– Tác động:

+ Co thắt cơ trơn

+ Giảm bài tiết dịch ruột

6.Neuropeptide Y:

– Nguồn gốc : Từ tế bào thần kinh của niêm mạc và cơ trơn

– Tác động :

+ Giãn cơ trơn

+ Giảm bài tiết dịch ruột

7.Chất P :

– Nguồn gốc : được tiết ra cùng với ACh

– Tác động :

+ Co thắt cơ trơn

+ Tăng bài tiết nước bọt

C. Tổng kết :

Untitled 2.jpg
Hình: Phân loại những peptide đường tiêu hóa theo hormone, paracrine và neurocrine (R : receptor/thụ thể, GI: gastrointestinal tract)
THAM KHẢO: 
Linda Costanzo, BRS Physiology 5th Edition, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, USA 2011, trang 194,195.
Linda Costanzo, Physiology 4th Edition, Saunders, Inc., USA 2010, trang 330,331, 335.
Linda Costanzo, BRS Physiology Cases and Problems 4th edition, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, USA 2012 trang 255

Bài viết của DrDream

Đọc toàn bộ bài viết và bàn luận tại đây.

SRESS TẾ BÀO, LỘ TRÌNH VIÊM VÀ SỰ LÃO HÓA TẾ BÀO

SRESS TẾ BÀO, LỘ TRÌNH VIÊM VÀ SỰ LÃO HÓA TẾ BÀO

Bùi Diễm Khuê – Phùng Trung Hùng – Nguyễn Phước Long

Tóm tắt

Hình 45.1: Một số phân tử vô cơ tham gia vào đáp ứng viêm

Tế bào có những lộ trình tín hiệu nội sinh (intrinsic signalling mechanisms) có khả năng nhận biết (sensing) những tình trạng có hại khác nhau, cả bình thường và bệnh lý, và rồi đáp ứng bằng cách sắp đặt (mounting) các đáp ứng đa dạng với stress. Ví dụ, tín hiệu bình thường là các cytokines gây ra đáp ứng viêm ở tế bào. Tín hiệu bệnh lý bao gồm tia UV và tia X, hydrogen peroxide (H2O2), giảm oxy mô đột ngột và gây tổn thương lý hóa do nhiệt hay hóa chất độc hại. Trong nhiều trường hợp, đặc biệt khi tín hiệu stress không quá nghiêm trọng, tế bào có thể sống sót và thậm chí có thể chịu được tổn thương sau đó. Nếu tế bào đang tăng trưởng, những tổn thương dưới ngưỡng gây chết có thể làm cho tế bào ngừng tăng trưởng tạm thời, cho phép đủ thời gian sửa chữa tổn thương, hoặc tiến trình phát triển tế bào có thể bị ngừng lâu hơn và tế bào sẽ đi vào tình trạng lão hóa. Một ví dụ khác của cơ chế sống còn được bảo tồn về mặt tiến hóa là sự tự thực, nó cho phép tế bào ứng phó với nhưng thời kì đói. Tuy nhiên, nếu stress quá nặng nề, tế bào sẽ chết thông qua một quá trình hoại tử nhanh chóng và thảm khốc (catatrosphic), hoặc thông qua một quá trình chậm hơn và có kiểm soát hơn được thực hiện bởi một quá trình mang tính điều hòa cao của sự chết tế bào có chương trình, hay thường được gọi là apoptosis.

Mặc dù đặc điểm hình thái của sự hoại tử và sự chết tế bào có chương trình (apoptosis) có sự khác biệt rõ ràng, nhưng hai quá trình này cũng có một số điểm tương đồng ở chỗ chúng được gây ra bởi các kích thích tương tự nhau, và thường sử dụng cùng các cơ chế tín hiệu. Sự hoại tử xảy ra khi tế bào bị tổn thương áp đảo và nhanh chóng tan rã. Thể tích tế bào tăng lên nhanh chóng, ti thể bị phình lên, và màng bào tương đột ngột gián đoạn làm phóng thích vật chất chứa trong tế bào vào khoảng gian bào, nơi mà nó có thể sinh ra đáp ứng viêm. Ngược lại, sự chết tế bào có chương trình (apoptosis) diễn ra trật tự hơn, trong đó proteases và nucleases trong phạm vi màng bào tương nguyên vẹn tách rời khỏi tế bào bị teo dần về kích thước và sau đó bị các tế bào lân cận nhấn chìm, do đó tránh được bất kỳ phản ứng viêm nào.

Đáp ứng viêm

Hệ miễn dịch bẩm sinh là hàng rào đầu tiên chống lại sự xâm nhập của tác nhân gây bệnh. Nó không chỉ khởi đầu một đáp ứng viêm nhanh và mạnh để tấn công tác nhân gây bệnh ngoại lai mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc hoạt hóa đáp ứng miễn dịch thích ứng chậm hơn. Đáp ứng miễn dịch chậm gây ra sự hoạt hóa tế bào B và T đặc hiệu để mở rộng hệ thống chống đỡ của vật chủ. Hàng rào chống đỡ ban đầu trong suốt đáp ứng bẩm sinh được thực hiện bởi một chuỗi phức hợp của tương tác tế bào, gọi chung là đáp ứng viêm. Các tế bào chính tham gia bao gồm tiểu cầu, đại thực bào, dưỡng bào, bạch cầu trung tính và tế bào nội mô. Các đặc tính tiếp theo về đáp ứng viêm sẽ được trình bày và nhấn mạnh vào lộ trình tín hiệu dùng để kiểm soát sự tham gia của những loại tế bào khác nhau này:

  1. Tổn thương mô: Nhiều đáp ứng viêm khởi đầu với tổn thương mô, hiện tượng này hoạt hóa hệ thống bổ thể để phóng thích các yếu tố bổ thể nhằm huy động tế bào viêm (như bạch cầu trung tính chẳng hạn).
  2. Tổn thương tế bào nội mô: Một dạng đặc biệt của tổn thương mô xảy ra khi tế bào nội mô bị phá vỡ. Các tế bào phóng thích hóa chất trung gian gây viêm như thrombin và bradykinin chính là nguyên nhân gây ra đỏ, đau và sưng do mạch máu tại chỗ bị giãn và tăng tính thấm với dịch và protein máu. Trong các protein này, một số là yếu tố bổ thể và kháng thể IgG bao bọc tác nhân gây bệnh, dẫn đến sự thực bào. Tế bào nội mô cũng phóng thích sphingosine 1-phosphate (S1P), chất này cũng có thể ảnh hưởng tính thấm thành mạch.
  3. Sự kết tập tiểu cầu và tạo thành huyết khối. Thrombin gây ra bởi tổn thương tế bào nội mô có vai trò chính trong các quá trình này. Đối với sự tạo huyết khối, thrombin có vai trò chuyển fibrinogen thành  fibrin, đồng thời khởi đầu các đợt phản ứng gây ra sự tương tác chéo các đơn phân (monomers) tạo thành các lưới xơ ngăn cản dòng máu. Thrombin góp phần vào sự hoạt hóa tín hiệu Ca2+ giúp kiểm soát nhiều phần trong quá trình kết tập tiểu cầu.
  4. Tính thấm nội mô: Tế bào nội mô kiểm soát dòng chất và tế bào từ huyết tương vào khoảng gian bào. Bình thường, dòng chảy này bị hạn chế hoàn toàn. Tuy nhiên, khi viêm, nhiều hóa chất trung gian như thrombin, bradykinin và histamine cao có thể tăng tính thấm mạnh mẽ bằng cách co rút tế bào để mở đường cận tế bào.
  5. Sự tăng sinh tế bào: Trong suốt quá trình lành vết thương, có một lượng lớn tế bào tăng sinh để cung cấp tế bào mới cho sự tái cấu trúc mô. Một số quá trình tăng sinh được điều khiển bởi yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu (PDGF) và yếu tố tăng trưởng biến hình β (TGF-β). Sự tăng sinh tế bào xảy ra nhiều ở nguyên bào sợi và những tế bào trung mô khác. Sự tăng sinh tế bào nội mô cũng có thể gia tăng như một phần của quá trình tân tạo mạch để sửa chữa những mạch máu bị hư hại. Sự phóng thích yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt sự gia tăng này trong sự tăng sinh của tế bào nội mô. Cả tiểu cầu và tế bào nội mô phóng thích sphingosine 1-phosphate, một trong những phân tử tín hiệu loại lipid được tạo bởi lộ trình tín hiệu sphingomyelin.
  6. Hoạt hóa đại thực bào. Đại thực bào tồn tại hàng tháng thậm chí nhiều năm, bố trí trong nhiều cơ quan, nơi chúng hoạt động như “lính canh” thường trực để sẵn sàng khởi đầu một phản ứng viêm thông qua hai cơ chế chính. Thứ nhất, chúng có thể phản ứng với các tín hiệu từ tác nhân gây bệnh bằng cách phóng thích một lượng lớn hóa chất trung gian gây viêm như chemokines. Ngoài ra, có khả năng là đại thực bào có các thụ thể có thể phát hiện acid uric tạo ra từ chuyển hóa acid nucleic ở các tế bào chết. Thứ hai, chúng loại bỏ tác nhân gây bệnh bằng cách bao lấy các tác nhân này trong quá trình thực bào.

Tác nhân gây bệnh khởi đầu sự hoạt hóa đại thực bào bằng cách phóng thích PAMPs. Các phân tử PAMPs này hoạt động thông qua nhiều thụ thể Toll-like (TCRs) để kích thích lộ trình tín hiệu của yếu tố nhân κB (NF-κB). Đối với đại thực bào, PAMPs giúp điều hòa hoạt động phiên mã của nhiều thành phần góp phần vào phản ứng viêm, như yếu tố hoại tử u α (TNFα), interleukin 1 (IL-1) và IL-6. PAMPs có tác dụng tương tự ở dưỡng bào. Các tác nhân gây bệnh bị bao bọc bởi kháng thể (IgG và IgM) hoạt hóa hệ thống bổ thể để phóng thích các yếu tố bổ thể như C3a và C5a, đó là những yếu tố hoạt động như phân tử hóa hướng động (chemoattractants) cho tế bào viêm như bạch cầu đa nhân trung tính (neutrophils) là một ví dụ. Ngoài ra, các tác nhân gây bệnh bị bao bọc được “đánh dấu” cho quá trình thực bào bởi đại thực bào.

Hình 45.2: Tóm tắt đáp ứng viêm với tổn thương mô và tác nhân gây bệnh. Hệ thống miễn dịch bẩm sinh được kích hoạt bởi các tín hiệu phát sinh từ mô tổn thương và các tác nhân gây bệnh để hoạt hóa các tế bào như đại thực bào, bạch cầu trung tính, dưỡng bào, tiểu cầu và tế bào nội mô, góp phần vào chuỗi phối hợp các phản ứng để loại bỏ tác nhân gây bệnh cũng như sửa chữa mô tổn thương. Các tế bào nội mô được mô tả ở ba trạng thái: dạng phẳng bình thường (màu xanh), co lại để tăng tính thấm nội mô (vàng nhạt) và tế bào bị tổn thương (vàng đậm), nơi sự kết tập tiểu cầu xảy ra trong quá trình tạo thành nút chặn huyết khối. Chi tiết của các phản ứng này được mô tả trong bài đọc.

  1. Hoạt hóa dưỡng bào. Các dưỡng bào định cư tại chỗ đóng vai trò quan trọng trong việc khởi đầu đáp ứng viêm. Các kháng nguyên liên kết chéo với IgE bao quanh FcεRIs để kích hoạt nhiều cơ chế tín hiệu dưỡng bào phóng thích histamine và các hóa chất trung gian gây viêm khác.
  2. Sự chiêu mộ và hoạt hóa bạch cầu đa nhân trung tính (neutrophil). Neutrophil có thời gian bán hủy tương đối ngắn, tuần hoàn trong máu vài giờ trước khi di chuyển vào mô liên kết xung quanh, đặc biệt ở vị trí viêm, và chỉ hoạt động vài ngày ở đó. Neutrophil dùng hai lộ trình chính để xuyên qua lớp nội mô của tế bào. Quan điểm thường được chấp nhận là neutrophil ép lại để đi qua khe tế bào. Một cơ chế khác, neutrophil sử dụng podosome để tạo ra năng lượng giúp nó đi xuyên qua khe tế bào. Sau đó, một quá trình hóa hướng động bạch cầu đa nhân trung tính thu hút những bạch cầu này đến vị trí viêm; trong suốt quá trình đó, các tế bào theo gradient của các chemokines, các yếu tố bổ thể (C3a và  C5a) và fMet-Leu-Phe (fMLP). fMLP, một sản phẩm thoái biến (breakdown) của vi khuẩn, là một phân tử hóa hướng động kinh điển.
  3. Sự biệt hóa bạch cầu đơn nhân (monocyte). Bạch cầu đơn nhân theo một lộ trình tương tự bạch cầu đa nhân trung tính. Chúng thâm nhập qua lớp nội mô để vào khoảng gian bào, nơi chúng biệt hóa thành đại thực bào.
    Đáp ứng viêm được điều hòa ở mức cao và phụ thuộc vào cơ chế tiền viêm (pro-inflamatory) xảy ra sớm (như mô tả ở trên), nhưng bị trung hòa từ từ bởi nhiều lộ trình kháng viêm trung gian bởi các yếu tố như cytokines [interleukin-10 (IL-10)], hormone và các chất dẫn truyền thần kinh [acetylcholine, peptid ruột vận mạch (vasoactive intestinal  peptide – VIP) và polypeptid hoạt hóa adenyl cyclase tuyến yên (pituitary adenylate  cyclase- activating polypeptide – PACAP)]
    Mặc dù diễn biến của một đáp ứng viêm là có lợi, nhưng có những trường hợp mà đáp ứng này ngoài tầm kiểm soát và bắt đầu gây hại, do sản phẩm cytokine viêm dư thừa như TNFα, IL-1β và IL-6 gây ra phù và tổn thương mô. Thật vậy, viêm cấp và mạn liên quan đến nhiều bệnh, như nhiễm trùng huyết, viêm khớp dạng thấp, viêm ruột (bao gồm bệnh Crohn và viêm loét đại tràng), hội chứng suy hô hấp (respiratory distress syndrome), viêm phúc mạc và viêm tim (carditis). Đối với não, nhiều bệnh thoái hóa thần kinh có thể do hoạt hóa thụ thể TLR 4 ở vi tế bào đệm (microglia cell) gây ra đáp ứng viêm.

Các cytokine viêm

Có nhiều cytokine và các tác nhân liên quan gây ra viêm. Hai trong số các cytokine chính là yếu tố hoại tử u-α (TNFα) và interleukin-1 (IL-1).

Yếu tố hoại tử u (TNF)

TNF có hai dạng chính được nói tới ở đây: TNFα (được biết như cachetin vì nó điều hòa sốt và chứng suy mòn – cachexia) và TNF-β (lymphotoxin). Trong hầu hết các mục đích, chúng được xem xét cùng với nhau. TNF là cytokine tiền viêm mạnh chịu trách nhiệm cho nhiều hiệu ứng có hại như nhiễm trùng do vi khuẩn, viêm khớp dạng thấp và bệnh Crohn. TNF hoạt động trên thụ thể TNF (TNF-R) để chiêu mộ những lộ trình tín hiệu khác nhau:

●     TNFα hoạt hóa lộ trình tín hiệu của yếu tố nhân κB  (NF-κB).

●     TNF-R có thể hoạt hóa caspase 8 để khởi đầu lộ trình bên ngoài của sự chết có chương trình (apoptosis).

●     TNFα hoạt hóa lộ trình tín hiệu sphingomyelin.

●     TNFα được phóng thích từ tế bào hình sao (folliculo stellate – FS) để đáp ứng với lipopolysaccharide (LPS)

Thụ thể TNFα bị bất hoạt thông qua quá trình phát tán ngoại bì (ectoderm shedding). Đột biến ở vị trí phân tách của thụ thể TNF ngăn cản điều hòa ngược bởi enzyme ADAM chịu trách nhiệm cho sự phát tán của nó, là nguyên nhân của hội chứng sốt có chu kỳ liên quan với thụ thể TNF (TNF-receptor-associated periodic febrile syndrome – TRAPS).

Xem toàn bộ bài viết tại đây.

APOPTOSIS – SỰ CHẾT CỦA TẾ BÀO

APOPTOSIS – SỰ CHẾT CỦA TẾ BÀO

Phùng Trung Hùng – Phạm Thiên Tánh – Nguyễn Phước Long

 

Tóm tắt

Sự tăng sinh và chết tế bào là hai mặt của một vấn đề giúp đảm bảo cân bằng nội môi tế bào. Những mạng lưới điều hoà điều khiển đời sống và quyết định cái chết trên cấp độ tế bào thì phức tạp hơn nhiều so với chúng ta từng nghĩ. Quá trình này diễn ra bình thường là nhờ vào sự diều hòa một các nghiêm ngặt của cơ thể nhưng khi gặp một số tác nhân tạo nên sự mất cân bằng (như bệnh, thoái hóa neuron,biến đổi tạo hình), quá trình này sẽ thay đổi. Apoptosis có ở tất cả các động vật đa bào. Điều quan trọng ở đây là các tế bào nào sẽ tham gia vào quá trình chết tế bào apoptosis và cách các tế bào này vào apoptosis.

Hai con đường chính dẫn đến quá trình apoptosis: các thụ thể chết (lộ trình bên ngoài) vàlộ trình ty thể (lộ trình bên trong). Lộ trình ty thể là một quá trình nhanh chóng và mạnh mẽ. Sự phá huỷ ty thể làm phóng thích các yếu tố tiền apoptosis như cytochrome c. Còn nhiều lý do làm cho quá trình nghiên cứu gặp khó khăn, một trong số đó là cho đến nay người ta vẫn chưa chắc chắn về mối quan hệ của hai lớp màng của ti thể và mối quan hệ của các lỗ lớn tham gia. Gần đây, nghiên cứu trênsự tái cấu trúc mào ty thể đã cho ta biết về một “trạm kiểm soát” các tế bào đi vào apoptosis, qua đó xác định độ nhạy của con vật trưởng thành với apoptosis.

 

Giới thiệu: Sự sống và cái chết

 

Sự sống và cái chết đi chung với nhau như 2 mặt của cùng một đồng xu. Sinh học tế bào và sinh hoá đã củng cố cho luận điểm này, cho chúng ta thấy rằng đã có sự sống ăt hẳng sẽ phải có cái chết và ngược lại. Các tế bào có thể chết vì già, vì khiếm khuyết, vì thừa so vơi nhu cầu của mô hay vì chúng gây ra vài hư hại. Điều chắc chắn là tất cả tế bào thật sự được lập trình để chết. Nhưng các tế bào sống được là nhờ một loạt những tín hiệu ngăn cản chúng thực hiện các chương trình chết của mình. Kết quả là, các tế bào sống sót, tăng sinh, biệt hoá, và thực hiện những chức năng của chúng. Các tín hiệu ngăn cản chương trình chết này có thể là các tín hiệu nội bào hay ngoại bào. Khi các tín hiệu này không được phát ra hay có một tín hiệu khác mạnh hơn nó được hoạt hóa, tế bào sẽ đi vào chu trình chết của chúng. Trong trường hợp này, sự sống là bất cứ điều gì mà không có cái chết.

Điều này dẫn đến việc tế bào sinh ra rồi lại chết đi và có chết đi mới có tế bào tiếp tục được sinh trưởng và phát triển, cứ tiếp tục như thế cho đến hết cuộc đời hay nói khác hơn chết có chu trình đóng một vai trò chủ chốt trong việc phát triển và tăng trưởng của những sinh vật phức tạp. Một lượng lớn các tế bào chết trong quá trình phát triển của phôi, ví dụ trong giai đoạn tạo tác hình thành các cơ quan. Trong cuộc đời của các sinh vật trưởng thành, các tế bào chết đi với một số lượng lớn đối trọng với sự phân chia tế bào để (1) cung cấp cho cơ thể những tế bào cần cho những giai đoạn khác nhau, (2) để diệt những tế bào già, hư hại hoặc gây hại trong tổng số tế bào hằng định nội môi. Sự mất cân bằng giữa sự phân chia tế bào và sự chết tế bào dẫn đến những bất thường về phát triển, những bệnh thoái hoá hay những biến đổi tân sinh.

Những cách thức tế bào chết đi

Sự hoại tử

Tác nhân gây bệnh là chấn thương nghiêm trọng như: bỏng, đứt hay đènén, có thể gây chết tế bào hoại tử.Trong cái chết hoại tử này, tình trạng stress quá mức gây nên tình trạng sinh hóa không tương thích với sự tồn tại bình thường của tế bào. Trong trường hợp này, những khối các tế bào trong mô bị sưng phù và sau khi nghiên cứu người ta nhận thấy rằng các khối tế bào bào này không còn tồn tại hoạt động chuyển hóa. DNA nhân ngưng tụ, tập trung nhiều nhất ở rìa nhân và các thành phần tế bào bắt đầu phân hủynhanh chóng và không kiểm soát được. Những chất quan trọng nội bào nhanh chóngrò rỉ ra khỏi tế bào, kích hoạt tình trạng viêm nhờ tế bào của hệ miễn dịchbẩm sinh.Những bằng chứng gần đây cho thấy rằng đáp ứng viêm được khởi phát bằng cách phóng thích một phổ đầy đủ của các phân tử được gọi chunglà alarmins, mà cụ thể danh tínhvẫn còn chưa được xác định chính xác. Đặc điểm chung của chúng là khả năng hoạt hóa các thụ thể nhận dạng đại thực bào, tế bào đuôi gai và các tế bào diệt tự nhiên. Qua đo các alarmins này sẽ giúp các tế bào của hệ miễn dịch kích hoạt được tế bào T và bắt đầu đáp ứng miễn dịch, để ngăn chặn nhiễm trùng và loại bỏ tế bào ở các mô đang bị viêm.Tại thời điểm này, các mảnh vỡ tế bào bị nhấn chìm và được loại bỏ bởi các đại thực bào.

Hình 46.1: Sự khác biệt giữa hoại tử và apoptosis. Nét cơ bản là sự phá hủy màng bào tương phóng thích tất cả thành phần của tế bào ở hoại tử, điều này có thể khởi phát tiến trình viêm lan rộng. Trong apoptosis, màng bào tương nguyên vẹn của các thể apoptotic hầu như sẽ bị thực bào êm đềm không khởi phát tiến trình viêm.

Apoptosis

 

Quá trình thứ hai của cái chết được đặt ra là apoptosis (trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là sự rụng lácây cối). Năm 1972, một kiểuchết tế bào mới được định nghĩa đã được xác định bởi Kerr, Wyllie, và Currie.Ban đầu kiểu chết này được xem như không thoái hóa trong tự nhiên nhưng sau đó một bài nghiên cứu ấn tượngsau đó đã chứng minh điều ngược lại. Apoptosis là khôngchỉ là một quá trình hoạt động theo thứ tự, mà nó còn là một quá trình yên lặng bằng cách tháo dỡ các tế bào nhưng không lan truyền bừa bãiđến các tế bào xung quanh. Ở cấp độ tế bào, quá trình này đặc trưng bởi một sự khởi phát làm thủng các tế bào và sau đóphá vỡ những mối liên hệ tế bào-tế bào. Các tế bào co tròn lại và màng nội bào và các bào quan cô đặc lại nhiều hơn trong tế bào chất, sau đó chúng sẽ tối hơn.

Hình 46.2: tiến trình Apoptosis.

Đáng chú ý là ở thời kì muộn của quá trình, các bào quan vẫn còn nguyên vẹn và bình thường,cho thấy hoạt động chuyển hóa vẫn còn quan trọng đối với tế bào trong thời gian đầu. Các thành phần tế bào chất không bị rò rỉ khỏi tế bào, vì vậy, đáp ứngviêmkhông được tạo ra. Trong nhân, chất nhiễm sắc cô đặc tối đa và thườngtạo ra các phần hình lưỡi liềm bao quanh màng nhân hoặc pycnosis. Sự kiện rất đặc biệt nàykhông nhìn thấy trong bất kỳ trường hợp nào khác.Endonucleasestách một cách chính xác DNA giữa các nucleosome, cho ra những mảnh vỡ của 180 (hay nhiều hơn) đôi base. Mặc dù ít được chú ý hơn, những mạng lưới nội bào khác như Golgi, lưới nội chất và ty thể cũng bịphân mảnh đáng kể. Trong khi quá trìnhphân cắt DNA tiếp tục, nhân bắt đầu vỡ thành từng mảnh vàtế bào tương tự cũng chia tách thành một số mảnh nhỏ còn nguyên vẹn hoặc các thể apoptosis không bắt màu thuốc nhuộm. Sau đó xảy rasự thực bào, một quá trình trong đó các đại thực bào di cư hay các tế bào biểu mô khoẻ mạnh xung quanh nuốt các mảnh vỡ của tế bào. Sự kiện này đặc biệt đáng chú ý là ở trạng thái bình thường các thực bào nàytham gia trong việc nhận và loại bỏ vật lạ hoặc các thực thể “không phải của bản thân”. Kết quả là, các thể apoptosis gắn vào một túi được bao bọcbởi màng trong một tế bào gọi là thể thực bào. Cuối cùng, tế bào chủhay thể thực bào và chất chứa của nó dần dần bị suy thoái, và trong nhiều trường hợp, một tế bào mới thay thế tế bào cũ trong một vài giờ. Trong một số hệ thống tế bào,đặc biệt là trong nuôi cấy tế bào (in vitro), apoptosis không xảy ra với đầy đủ các bước và theo đúng trình tự thời gian như ở trên.Lưu ý, sự cô đặc nhiễm sắc chất thành quả bóng đặc hình cầu tại một đầu của nhân không phải là bất thường. Trái lại, khi nuôi cấy trong ống nghiệm (in vitro), các tế bào trải qua quá trình apoptosis bị mất một phần màng plasma. Trong trường hợp không có đại thực bào, các tín hiệu apoptosis có vai trò thúc đẩysự tự loại bỏ nhanh chóng bởi sự vắng mặt các đại thực bào nhận diện sự bất thường (ví dụ như sự ngoại bào hoá phosphatidylserine từ lớp trong ra lớp ngoài trên màng bào tương của chúng) không thể xảy ra. In vivo, sự nhận diện này loại bỏ hiện tương viêm và khở động phản ứng đông máu.

Hình 46.3: Scramblase hoán vị phosphatidyl serine từ lớp lipid trong ra lớp lipid ngoài, macrophage có thể nhận diện sự bất thường này, ngoài ra PS còn có thể tương tác với Annexin V (AV) và là vị trí gắn kết với phức hợp prothrombinase factor Xa,Va &II(ngăn chận tiến trình đông máu in vivo).

Đọc toàn bộ bài viết tại đây.