Tế bào T hỗ trợ và cơ chế hoạt động trong hệ miễn dịch

Tế bào T hỗ trợ được xem là những tế bào quan trọng nhất trong miễn dịch thích ứng. Chúng không chỉ giúp kích hoạt tế bào B để tiết kháng thể và đại thực bào để tiêu diệt vi khuẩn, mà còn giúp kích hoạt tế bào T gây độc để tiêu diệt các tế bào đích bị nhiễm bệnh. Hãy cùng Mescells tìm hiểu rõ hơn về nguồn gốc, quá trình hình thành, cơ chế hoạt động và vai trò của loại tế bào này trong hệ miễn dịch của con người.

1. Tế bào T hỗ trợ là gì?

Tế bào T hỗ trợ (Th cells hoặc CD4+ T cells) là một loại bạch cầu lympho T giữ vai trò trung tâm trong hệ miễn dịch, đặc biệt là trong miễn dịch thích ứng. Chúng phát hiện các tác nhân gây bệnh và kích hoạt các tế bào miễn dịch khác để tấn công, tiêu diệt những tác nhân này.

Tế bào T hỗ trợ giải phóng các cytokine để điều khiển các tế bào miễn dịch khác

Tế bào CD4+ giải phóng cytokine để điều khiển các tế bào miễn dịch khác và biệt hóa thành các nhóm chuyên biệt (như Th1, Th2, Th17), từ đó đối phó với các mối đe dọa khác nhau như virus, vi khuẩn. Chức năng này của tế bào T hỗ trợ rất quan trọng đối với hệ thống phòng thủ miễn dịch tổng thể.

2. Nguồn gốc và quá trình hình thành tế bào T hỗ trợ

Cũng như các tế bào T khác, tế bào T hỗ trợ phát triển từ tế bào gốc tạo máu có nguồn gốc từ tủy xương. Các tế bào tiền thân ban đầu sẽ di chuyển đến tuyến ức, nơi chúng sẽ biệt hóa thành tế bào tiền thân T. Những tế bào tiền thân này còn được gọi là tế bào tuyến ức và trải qua quá trình sắp xếp lại gen để hình thành thụ thể tế bào T (TCR) độc nhất, cho phép chúng tương tác và nhận diện kháng nguyên. Chỉ những tế bào T nào có thể phiên mã thành công TCR mới tiếp tục phát triển, bước vào chu trình chọn lọc dương tính và âm tính.

Tại đây, các tế bào T tiền thân sẽ trải qua quá trình biệt hóa dòng tế bào, trở thành tế bào T CD4+ hoặc CD8+ và mất đi một trong các đồng thụ thể. Điều này được xác định bởi sự tương tác bẩm sinh của chúng với các lớp MHC như sau: Các tế bào trình diện kháng nguyên, chủ yếu là tế bào dendritic, bắt giữ kháng nguyên từ nhiều vị trí khác nhau trong cơ thể và được đưa đến các cơ quan bạch huyết thứ cấp, nơi chúng gặp các tế bào tuyến ức. Chúng tải kháng nguyên lên phức hợp tương thích mô chính (MHC) và tương tác đặc hiệu: MHC-I tương tác với các tế bào T CD8 +, trong khi MHC-II tương tác với các tế bào T CD4 + hình thành tế bào T hỗ trợ (theo Andy Ka Chun Kan, 2024).

Quá trình tế bào T hỗ trợ phát triển từ tế bào gốc tạo máu

Sự phân hóa của tế bào T hỗ trợ CD4 + thành các phân nhóm khác nhau, chủ yếu được xác định bởi môi trường cytokine mà các tế bào tiếp xúc. Ví dụ: Interferon-gamma (IFN-γ) và IL-12 thúc đẩy sự biệt hóa hình thành Th1, IL-4 thúc đẩy sự phân hóa hình thành Th2, IL-23, IL-6 và yếu tố tăng trưởng chuyển đổi beta (TGF-β) thúc đẩy sự phân hóa hình thành Th17… Các tế bào T hỗ trợ được hoạt hóa và biệt hóa sau đó di chuyển đến các vị trí tác động của chúng để thực hiện các hoạt động chức năng.

3. Đặc điểm của tế bào T hỗ trợ

Tế bào T hỗ trợ mang đặc điểm của một tế bào lympho T. Dưới kính hiển vi quang học, chúng có kích thước bằng tế bào hồng cầu, khoảng 7 micromet, mặc dù có thể có một số biến thể. Những tế bào này có nhân lớn, bắt màu đậm (chiếm phần lớn tế bào) do có nhiều chất nhiễm sắc cô đặc. Thường chỉ có một lượng nhỏ bào tương màu xanh nhạt đáng chú ý trong các tế bào này.

Mỗi tế bào T hỗ trợ được bao phủ bởi khoảng 30.000 thụ thể TCR ngoại lai giống hệt nhau. Các tế bào T bỏ qua các protein tế bào bình thường vì chúng thiếu các thụ thể để liên kết với chúng. Tuy nhiên, bất kỳ peptide ngoại lai nào cũng sẽ liên kết với một số thụ thể TCR. Khi các thụ thể TCR liên kết đủ các peptide kháng nguyên một cách chính xác, tế bào T sẽ được kích hoạt để phản ứng bằng cách bật các gen mã hóa cho một số cytokine và phân tử bề mặt tế bào nhất định và phân chia (theo Allergies and Hypersensitivity Disease in Animals, chapter 1, 2022).

Tế bào T hỗ trợ chứa nhiều thụ thể trên bề mặt

Các tế bào T hỗ trợ biểu hiện protein CD4 trên bề mặt tế bào. Chúng có TCR (thụ thể tế bào T) và đồng thụ thể tế bào T CD3 giúp chúng nhận biết các phân tử MHC – 2 mang kháng nguyên của các tế bào khác. Chúng cũng có nhiều chemokine/đồng thụ thể khác nhau trên bề mặt tế bào như CCR5 và CXCR4. Các thụ thể chemokine này có tầm quan trọng đặc biệt vì chúng là mục tiêu của HIV (theo Ryan S. Sauls, 2025).

4. Cơ chế hoạt động của tế bào T hỗ trợ

4.1. Nhận diện và kích hoạt kháng nguyên

Sau tiếp xúc và tiêu diệt các tác nhân gây bệnh, các tế bào miễn dịch bẩm sinh (như tế bào dendritic hoặc đại thực bào) sẽ trình bày kháng nguyên trên bề mặt của chúng bằng cách sử dụng các phân tử MHC lớp 2. Một tế bào T hỗ trợ chưa biệt hóa với thụ thể tế bào T (TCR) và protein CD4 phù hợp sẽ liên kết với phức hợp kháng nguyên MHC 2 này, cùng với các tín hiệu kích thích đồng thời sẽ kích hoạt tế bào T.

4.2. Kích hoạt tế bào B

Các tế bào T hỗ trợ được hoạt hóa sẽ nhân lên nhanh chóng (tăng sinh theo kiểu nhân bản), phân hóa thành tế bào Th1, Th2 giúp kích thích tế bào B tăng sinh và biệt hóa thành tế bào hiệu quả tiết kháng thể hoặc tế bào nhớ. Chúng cũng có thể kích thích tế bào B chuyển đổi loại kháng thể mà chúng sản xuất, từ IgM (và IgD) sang một trong các loại kháng thể thứ cấp.

Tế bào T hỗ trợ giúp sản xuất kháng thể bảo vệ trực tiếp trung hòa mầm bệnh và ức chế sự nhân lên của chúng, đồng thời gián tiếp thúc đẩy loại bỏ mầm bệnh thông qua quá trình opson hóa kháng thể. Trong quá trình nhiễm SARS-CoV-2, sự gia tăng tế bào T hỗ trợ và sản xuất kháng thể trung hòa đã được quan sát thấy ở những người đang hồi phục sau COVID-19 và có các triệu chứng nhẹ. Ngược lại, ở những bệnh nhân đã tử vong, người ta phát hiện thấy phản ứng tế bào T hỗ trợ bị lỗi và kháng thể trung hòa phát triển chậm trễ (theo Lina Sun, 2023).

4.3. Kích hoạt tế bào T gây độc

Tế bào T hỗ trợ cũng có thể giúp kích hoạt tế bào T gây độc trong các cơ quan bạch huyết ngoại vi bằng cách kích thích tế bào dendritic sản sinh ra nhiều protein kích thích đồng thời hơn. Ngoài ra, chúng có thể giúp các tế bào T gây độc tiêu diệt hiệu quả các tế bào đích bị nhiễm virus bằng cách tiết ra IFN-γ, làm tăng hiệu quả xử lý kháng nguyên virus của tế bào đích để trình diện cho tế bào T gây độc.

4.4. Kích hoạt đại thực bào

Tế bào T hỗ trợ kích hoạt đại thực bào bị nhiễm bệnh thông qua tiếp xúc tế bào và tiết IFN -γ cục bộ. Điều này tạo ra một loạt các phản ứng sinh hóa chuyển đổi đại thực bào thành tế bào hiệu quả kháng khuẩn mạnh mẽ. Đại thực bào được hoạt hóa sẽ hợp nhất lysosome của chúng với thực bào hiệu quả hơn, làm lộ ra các vi sinh vật nội bào hoặc ngoại bào mới được nuốt vào cho nhiều loại enzyme lysosome diệt khuẩn.

Quá trình kích hoạt và hoạt động của tế bào T hỗ trợ

Đại thực bào được hoạt hóa cũng tạo ra các gốc oxy và oxit nitric (NO), cả hai đều có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, cũng như tổng hợp các peptide kháng khuẩn và protease có thể được giải phóng để tấn công các ký sinh trùng ngoại bào.

4.5. Thúc đẩy phản ứng viêm

Các tế bào T hỗ trợ kích thích phản ứng viêm bằng cách thu hút thêm các tế bào thực bào đến vị trí nhiễm trùng. Chúng thực hiện điều này theo ba cách:

• Tiết ra các cytokine tác động lên tủy xương để tăng sản xuất tế bào đơn nhân (tiền thân của đại thực bào lưu thông trong máu) và bạch cầu trung tính.
• Tiết ra các cytokine khác kích hoạt các tế bào nội mô lót các mạch máu cục bộ để biểu hiện các phân tử bám dính tế bào, khiến các tế bào đơn nhân và bạch cầu trung tính trong máu bám dính vào đó.
• Tiết ra các chemokine điều hướng sự di chuyển của các tế bào bạch cầu đơn nhân và bạch cầu trung tính bám dính ra khỏi mạch máu đến vị trí nhiễm trùng.

Sự cân bằng, phối hợp hoạt động và chức năng của các phân nhóm tế bào T hỗ trợ rất quan trọng để duy trì cân bằng miễn dịch. Ngược lại, tình trạng mất cân bằng có thể dẫn đến nhiều rối loạn miễn dịch khác nhau, bao gồm tăng khả năng mắc các bệnh nhiễm trùng, bệnh tự miễn và các tình trạng viêm mạn tính. Hiểu rõ vai trò của các tế bào T hỗ trợ là điều cần thiết để xây dựng nhiều phác đồ điều trị mới, phát triển các liệu pháp y học hiện đại, liên quan đến tế bào, miễn dịch và ung thư.