Miễn dịch chủ động là gì? Cơ chế, đặc điểm và các yếu tố ảnh hưởng

Hệ miễn dịch của con người có khả năng ghi nhớ và phản ứng ngày càng hiệu quả hơn trước các mầm bệnh sau mỗi lần tiếp xúc. Đây chính là bản chất của miễn dịch chủ động và là cơ sở để các nhà nghiên cứu phát triển vắc-xin. Thông qua bài viết dưới đây, Mescells sẽ tìm hiểu và phân tích miễn dịch chủ động là gì cùng đặc điểm, cơ chế, lợi ích và những yếu tố ảnh hưởng đến chúng.

1. Miễn dịch chủ động là gì?

Miễn dịch chủ động (active immunity) là quá trình hệ thống miễn dịch tiếp xúc với vi khuẩn hoặc virus gây bệnh và chủ động tạo ra kháng thể để tiêu diệt chúng. Loại miễn dịch này có ưu điểm là mang lại sự bảo vệ lâu dài, thậm chí suốt đời nhờ vào “trí nhớ” miễn dịch.

Hai con đường hình thành miễn dịch chủ động:

• Miễn dịch chủ động tự nhiên (Natural active immunity): Hình thành sau khi mắc bệnh và hồi phục. Khi cơ thể tiếp xúc với mầm bệnh, hệ miễn dịch sẽ phản ứng, tạo kháng thể và tế bào nhớ. Đây là hình thức miễn dịch chủ động mạnh mẽ nhất nhưng đòi hỏi người bệnh phải có tiền sử mắc bệnh.
• Miễn dịch chủ động nhân tạo (Artificial active immunity – Tiêm chủng): Hình thành sau khi tiêm vắc-xin. Vắc-xin sẽ đưa vào cơ thể kháng nguyên đã được làm yếu, bất hoạt hoặc một phần của mầm bệnh, từ đó kích thích hệ miễn dịch phản ứng và ghi nhớ mà không cần người bệnh phải thực sự mắc bệnh. Đây là ứng dụng y tế quan trọng nhất của miễn dịch chủ động.

Miễn dịch chủ động gồm hai loại: tự nhiên và thông qua tiêm chủng 

2. Đặc điểm của miễn dịch chủ động

Tính đặc hiệu cao: Đây là đặc điểm nổi bật nhất của miễn dịch chủ động. Mỗi phản ứng miễn dịch chủ động đều được “lập trình” để nhận diện và chống lại một kháng nguyên cụ thể, thông qua hệ thống thụ thể cực kỳ đa dạng trên tế bào T và tế bào B.

Ghi nhớ miễn dịch 

Bộ nhớ miễn dịch là đặc trưng quan trọng nhất, phân biệt miễn dịch chủ động với mọi hình thức phòng thủ khác của cơ thể. Sau khi tiếp xúc lần đầu với kháng nguyên, một bộ phận tế bào T và tế bào B không chết đi mà tồn tại lâu dài dưới dạng tế bào nhớ (memory cells), sẵn sàng phản ứng nhanh và mạnh mẽ hơn khi gặp lại kháng nguyên đó.

Có hai loại bộ nhớ miễn dịch chính:

• Tế bào T nhớ (Memory T cells): Gồm tế bào T nhớ trung tâm (Tcm – tái tuần hoàn qua hạch bạch huyết, tuổi thọ dài, tăng sinh mạnh khi tái kích hoạt) và tế bào T nhớ hiệu ứng (Tem – có ở mô ngoại vi, phản ứng nhanh tại chỗ nhưng tuổi thọ ngắn hơn).
• Tế bào B nhớ (Memory B cells) và tương bào (Plasma cells): Tế bào B nhớ lưu trữ thông tin kháng nguyên và phản ứng nhanh khi tái tiếp xúc; tương bào tồn tại lâu dài trong tủy xương, tiếp tục tiết kháng thể ngay cả khi không có kháng nguyên.

Khả năng bảo vệ lâu dài: Miễn dịch chủ động có thể tồn tại rất lâu, từ nhiều năm đến suốt đời tùy loại bệnh hoặc vắc-xin.

Khả năng tăng cường miễn dịch: Mỗi khi cơ thể tiếp xúc với cùng một loại kháng nguyên – thông qua nhiễm trùng tự nhiên hoặc tiêm chủng nhắc lại – sẽ làm tăng cường bộ nhớ miễn dịch, làm cho kháng thể có ái lực cao hơn (affinity maturation) và số lượng tế bào nhớ tăng lên. Đây là lý do các chương trình tiêm chủng thường có lịch tiêm nhắc lại.

Khởi phát chậm: Cơ thể cần thời gian (thường là vài ngày hoặc vài tuần) để nhận biết kháng nguyên, kích hoạt tế bào lympho và sản sinh kháng thể bảo vệ. Phản ứng này không xảy ra ngay lập tức.

Ghi nhớ miễn dịch là một trong những đặc điểm quan trọng của miễn dịch chủ động

3. Cơ chế hình thành miễn dịch chủ động

Giai đoạn 1: Nhận diện kháng nguyên và kích hoạt đáp ứng ban đầu

Khi kháng nguyên xâm nhập lần đầu, tế bào trình diện kháng nguyên (Antigen Presenting Cells – APCs) như tế bào dendritic và đại thực bào sẽ nuốt, xử lý và trình diện peptide kháng nguyên lên bề mặt qua phức hợp MHC (Major Histocompatibility Complex). Tế bào T nhận diện phức hợp này qua thụ thể TCR – một sự kết hợp theo hình thức “chìa khóa – ổ khóa” cực kỳ đặc hiệu. Trong khi đó, tế bào B nhận diện trực tiếp kháng nguyên qua BCR (B Cell Receptor).

Giai đoạn 2: Khuếch đại 

Sau khi được kích hoạt, tế bào T và B phân chia mạnh mẽ, từ một vài tế bào đặc hiệu có thể nhân lên thành hàng nghìn tế bào con trong vài ngày. Tế bào T hỗ trợ (CD4+) đóng vai trò điều phối quan trọng: tiết IL-2 thúc đẩy tăng sinh tế bào T độc (CD8+); di chuyển đến vùng tế bào B trong hạch bạch huyết để hỗ trợ biệt hóa tế bào B thành tương bào tiết kháng thể (theo Hongbo Chi và cộng sự, 2024).

Giai đoạn 3: Đáp ứng 

Trong giai đoạn này, hệ miễn dịch thích nghi thực hiện tấn công:

• Kháng thể: Tương bào tiết ra hàng loạt kháng thể đặc hiệu. Các kháng thể này sẽ tìm đến, gắn kết và vô hiệu hóa mầm bệnh.
• Tế bào T độc (CD8+ CTL): Nhận diện và tiêu diệt trực tiếp tế bào nhiễm virus hoặc tế bào ung thư qua cơ chế perforin-granzyme và Fas/FasL.
• Tế bào T hỗ trợ Th1/Th2/Th17: Điều phối phản ứng miễn dịch theo hướng phù hợp với loại mầm bệnh.

Giai đoạn 4: Hình thành tế bào nhớ

Sau khi mầm bệnh bị loại bỏ, phần lớn tế bào lympho T và B sẽ chết theo chương trình (apoptosis) để tránh hệ miễn dịch hoạt động quá mức. Tuy nhiên, một phần nhỏ các tế bào này tồn tại và trưởng thành thành tế bào nhớ miễn dịch dài hạn. Chúng tồn tại trong cơ thể nhiều năm, giúp hệ miễn dịch phản ứng nhanh và mạnh mẽ hơn nếu gặp lại đúng mầm bệnh đó.

Cơ chế hình thành miễn dịch chủ động khi tiếp xúc với virus SARS-CoV-2

4. Lợi ích của miễn dịch chủ động

Bảo vệ lâu dài, không cần can thiệp lặp lại

Một khi đã được thiết lập, miễn dịch chủ động sẽ duy trì bảo vệ bền vững cho cơ thể. Miễn dịch sau mắc sởi thường kéo dài suốt đời; vắc-xin viêm gan B có thời gian hiệu nghiệm lên tới 20-30 năm. Đây là điều miễn dịch thụ động – như dùng globulin miễn dịch – không thể cung cấp.

Phản ứng thứ phát nhanh và mạnh hơn

Khi gặp lại cùng mầm bệnh, tế bào T và B nhớ sẽ phản ứng nhanh hơn, mạnh mẽ hơn và sản xuất kháng thể có ái lực cao hơn so với lần đầu. Điều này sẽ ngăn chặn phát bệnh hoàn toàn hoặc làm nhẹ hơn đáng kể các triệu chứng.

Miễn dịch cộng đồng

Khi đủ tỷ lệ dân số có miễn dịch chủ động (qua vắc-xin hoặc nhiễm bệnh tự nhiên), mầm bệnh khó lây lan qua cộng đồng, nhờ đó sẽ bảo vệ cả những người không có miễn dịch như trẻ sơ sinh và người suy giảm miễn dịch. Đây là nguyên lý đằng sau các chiến dịch tiêm chủng toàn cầu.

Nền tảng của vắc-xin hiện đại

Toàn bộ cơ chế hoạt động của vắc-xin dựa trên nguyên lý của miễn dịch chủ động: đưa vào kháng nguyên an toàn để tạo bộ nhớ miễn dịch trước khi cơ thể tiếp xúc với mầm bệnh thực sự. Nature Reviews Immunology (2024) đã xuất bản một bài viết về trí nhớ miễn dịch thích ứng, khẳng định rằng: “Khả năng hình thành tế bào nhớ từ tế bào T và B sau tiếp xúc kháng nguyên là cơ sở lý thuyết của vắc-xin. Hiểu biết về trí nhớ miễn dịch không chỉ là tiền đề để nghiên cứu và sản xuất vắc-xin mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng liệu pháp miễn dịch trong điều trị bệnh truyền nhiễm và ung thư.” (theo Nora Lam và cộng sư, 2024)

Tiềm năng ứng dụng trong liệu pháp miễn dịch ung thư

Miễn dịch chủ động có chức năng chống mầm bệnh. Dựa trên nguyên lý này, vắc-xin ung thư (cancer vaccines) được phát triển để kích thích hệ miễn dịch nhận diện tế bào ung thư như tác nhân gây hại và tiêu diệt chúng

Tạo miễn dịch cộng đồng là một trong những lợi ích thiết thực của miễn dịch chủ động

5. Những yếu tố ảnh hưởng đến miễn dịch chủ động

5.1. Tuổi tác

Tuổi tác là yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến miễn dịch chủ động. Có hai giai đoạn cần đặc biệt chú ý (theo Petra Zimmermann, 2019):

Trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ: Ở trẻ sơ sinh, sự phối hợp giữa tế bào trình diện kháng nguyên và tế bào T chưa hoàn thiện, khiến chức năng của tế bào T CD4+ và CD8+ bị hạn chế. Ngoài ra, hệ miễn dịch non trẻ có xu hướng ưu tiên tạo tế bào B nhớ hơn là tương bào tiết kháng thể, điều này lý giải vì sao đáp ứng kháng thể sau tiêm vắc-xin ở trẻ nhỏ thường yếu hơn so với trẻ lớn và người trưởng thành. Kháng thể mẹ truyền sang con cũng có thể ức chế đáp ứng vắc-xin trong giai đoạn đầu đời.

Người cao tuổi: Ở người cao tuổi, khả năng đáp ứng vắc-xin yếu hơn và kháng thể cũng giảm nhanh hơn, đặc biệt là vắc-xin bạch hầu, viêm gan A (HepA), viêm gan B (HepB), polysaccharide phế cầu khuẩn (PPV23). Điều này cũng ảnh hưởng lớn đến miễn dịch cộng đồng.

5.2. Dinh dưỡng

Hệ miễn dịch là một trong những hệ thống tiêu thụ năng lượng và vi chất nhiều nhất trong cơ thể. Bài viết “Dinh dưỡng và miễn dịch: Bài học từ COVID-19” ghi nhận: Thiếu dinh dưỡng làm giảm miễn dịch và tăng nguy cơ nhiễm trùng nghiêm trọng. Việc cải thiện chế độ dinh dưỡng có thể có tác động tích cực hơn đến chức năng miễn dịch (theo Philip C Calder, 2021).

Vai trò của các vi chất đối với hệ miễn dịch:

• Vitamin A: Duy trì tính toàn vẹn của biểu mô (hàng rào vật lý đầu tiên) và hỗ trợ sản xuất tế bào lympho.
• Vitamin D: Thiếu vitamin D có thể làm giảm đáp ứng vắc-xin và tăng nguy cơ nhiễm khuẩn đường hô hấp.
• Vitamin C và E: Chống oxy hóa, bảo vệ tế bào miễn dịch khỏi tổn thương do gốc tự do trong quá trình viêm.
• Kẽm: Cần thiết cho sự phát triển và thực hiện chức năng của tế bào T và B; thiếu kẽm làm giảm đáng kể đáp ứng miễn dịch.
• Selen (Selenium): Vi chất thiết yếu hỗ trợ hoạt động của tế bào NK, tế bào T và sản xuất kháng thể; thiếu selen có thể dẫn tới giảm đáp ứng vắc-xin và tăng nguy cơ nhiễm trùng.
• Protein: Cần thiết để tổng hợp kháng thể, cytokine và enzyme; thiếu protein gây giảm mạnh chức năng miễn dịch chủ động.

Chế độ dinh dưỡng hợp lý giúp tăng cường miễn dịch chủ động

5.3. Stress tâm lý và thể chất

Stress mạn tính (kéo dài nhiều tuần đến nhiều tháng) có thể làm ức chế đáng kể hệ miễn dịch. Quá trình này kích hoạt trục HPA (Hypothalamic-Pituitary-Adrenal) tiết ra lượng lớn hormone Cortisol, làm giảm đáng kể số lượng tế bào bạch cầu, suy giảm hoạt tính kháng thể và làm giảm hiệu quả tạo miễn dịch chủ động.

5.4. Yếu tố di truyền và giới tính

Di truyền và giới tính quyết định mức độ hiệu quả và khả năng duy trì miễn dịch chủ động của mỗi người. Nữ giới thường có đáp ứng kháng thể cao hơn nam giới sau khi tiêm vắc-xin, tuy nhiên điều này đi kèm với nguy cơ phản ứng phụ sau tiêm cao hơn. Hệ gene, đặc biệt là đa hình của phức hợp HLA (kháng nguyên bạch cầu người), đóng vai trò quyết định tốc độ và số lượng kháng thể được tạo ra khi nhiễm bệnh hoặc tiêm vắc-xin.

5.5. Bệnh lý và thuốc ức chế miễn dịch

Nhiều bệnh lý làm suy giảm khả năng hình thành miễn dịch chủ động:

• HIV/AIDS: Phá hủy tế bào T hỗ trợ CD4+ là xương sống của đáp ứng miễn dịch chủ động.
• Bệnh tự miễn (lupus ban đỏ, viêm khớp dạng thấp): Hệ miễn dịch mất khả năng phân biệt mô khỏe mạnh và tác nhân lạ. Phản ứng miễn dịch bị rối loạn, khiến cơ thể không thể sinh kháng thể bảo vệ chuẩn xác
• Ung thư và hóa trị: Gây phá hủy tủy xương và tế bào miễn dịch, làm giảm mạnh khả năng đáp ứng vắc-xin.
• Đái tháo đường và béo phì: Gây tình trạng viêm mạn tính ảnh hưởng đến chức năng của tế bào miễn dịch.

Một số loại thuốc ức chế miễn dịch làm giảm hoặc ngăn chặn hoạt động của hệ miễn dịch như:

• Corticosteroid: Ức chế sản xuất cytokine, ngăn chặn sự di chuyển và hoạt động của bạch cầu. Do đó làm giảm hiệu quả sinh kháng thể của cơ thể sau khi tiếp xúc mầm bệnh hoặc tiêm vắc-xin.
• Thuốc ức chế Calcineurin (Cyclosporine, Tacrolimus): Ngăn chặn hoạt động của tế bào lympho T, phá vỡ chuỗi phản ứng miễn dịch cần thiết để tạo trí nhớ miễn dịch lâu dài.

Thuốc ức chế miễn dịch ảnh hưởng to lớn đến hệ miễn dịch chủ động 

Với tính đặc hiệu, bộ nhớ miễn dịch lâu dài và khả năng tăng cường qua tiếp xúc lặp lại, miễn dịch chủ động là một trong những thành tựu tiến hóa vĩ đại nhất của sinh vật có xương sống. Từ việc bảo vệ cá nhân khỏi tái nhiễm đến tạo miễn dịch cộng đồng, nguyên lý miễn dịch chủ động là nền tảng cho toàn bộ hoạt động nghiên cứu, sản xuất vắc-xin và liệu pháp miễn dịch hiện đại. Hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hệ miễn dịch này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu quả của vắc-xin mà còn mở ra hướng can thiệp giúp duy trì và tăng cường sức đề kháng tự nhiên trong suốt cuộc đời mỗi người.

HỆ THỐNG Y TẾ CHUYÊN SÂU Y HỌC TÁI TẠO VÀ TRỊ LIỆU TẾ BÀO MESCELLS | MSC

• Hotline: 0866 022 097
• Địa chỉ: TT21, số 204 Nguyễn Tuân, phường Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam.
• Fanpage: Viện Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Tế Bào Mescells

NGUỒN THAM KHẢO:

• Hongbo Chi. 2024. “Principles and therapeutic applications of adaptive immunity.” Cell. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00353-2.
• Nora Lam. 2024. “A guide to adaptive immune memory.” Nature Reviews Immunology. https://www.nature.com/articles/s41577-024-01040-6.