Tổng quan về chemokine: Cơ chế hoạt động và ứng dụng trong y học

Trong cơ thể con người, hệ thống miễn dịch hoạt động như một mạng lưới phòng thủ vô cùng tinh vi. Để các tế bào miễn dịch có thể di chuyển chính xác đến đúng vị trí bị tổn thương hoặc viêm nhiễm, cơ thể cần đến sự trợ giúp của một nhóm phân tử đặc biệt mang tên chemokine. Vậy chemokine là gì, đóng vai trò quan trọng như thế nào đối với sức khỏe và các liệu pháp y học hiện đại? Hãy cùng Mescells tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

1. Chemokine là gì?

Chemokine (tên gọi kết hợp giữa chemotactic và cytokine) là một họ các protein nhỏ có trọng lượng phân tử thấp (khoảng 8-10 kDa). Chúng hoạt động như những tín hiệu hóa học (chất hấp dẫn hóa học) có nhiệm vụ kích thích các tế bào miễn dịch di chuyển hướng đến đích. Nói một cách đơn giản, nếu các tế bào miễn dịch là những “chiến sĩ” thì chemokine chính là tín hiệu định vị GPS giúp đưa họ đến chính xác “chiến trường” khi có tổn thương hoặc nhiễm trùng.

Cấu trúc của thụ thể chemokine (Chemokine Receptor) thuộc họ thụ thể bắt cặp protein G (GPCR), gồm 7 đoạn xoắn α xuyên màng, vùng đầu N ngoại bào, các vòng ngoại bào và nội bào, cùng đầu C nội bào tham gia liên kết chemokine và truyền tín hiệu vào trong tế bào 

2. Chemokine được tạo ra ở đâu?

Chemokine không chỉ được sản xuất tại một cơ quan cố định mà có thể được tiết ra bởi rất nhiều loại tế bào khác nhau trên khắp cơ thể, bao gồm:

• Tế bào miễn dịch: Tế bào bạch cầu đại thực bào (macrophages), tế bào dendritic, tế bào T, tế bào B, tế bào mast…
• Tế bào mô và nội mạc: Tế bào nội mạc mạch máu, tế bào sợi (fibroblasts), tế bào biểu mô (epithelial cells).
• Các tế bào chuyên biệt khác: Tế bào thần kinh đệm trong hệ thần kinh trung ương cũng có khả năng tiết ra chemokine khi xảy ra viêm nhiễm.

Quá trình sản xuất chemokine diễn ra liên tục ở mức độ nền (để duy trì cấu trúc cơ thể) hoặc tăng bùng nổ khi cơ thể nhận được tín hiệu cảnh báo tổn thương hoặc vi khuẩn xâm nhập thông qua các cytokine viêm (như TNF-alpha, IL-1).

>>> Tìm hiểu thêm: Cytokine là gì? Đặc điểm, nguồn gốc và vai trò trong hệ miễn dịch

Chemokine và cơ chế tương tác với thụ thể trên tế bào đích 

3. Phân loại chemokine

Dựa trên cấu trúc phân tử (vị trí của các gốc axit amin Cysteine ở đầu N) và chức năng sinh học, chemokine được phân loại rất rõ ràng:

3.1. Theo cấu trúc hóa học (4 họ chính)

• CC Chemokine: Hai gốc cysteine nằm kế tiếp nhau. Nhóm này chuyên thu hút các tế bào đơn nhân, bạch cầu ái toan và tế bào T. (Ví dụ: CCL2, CCL5)
• CXC Chemokine: Hai gốc cysteine được phân tách bởi một axit amin khác (X). Nhóm này tập trung thu hút bạch cầu trung tính và tham gia tạo mạch. (Ví dụ: CXCL8/IL-8)
• C Chemokine: Chỉ có một gốc cysteine duy nhất (đại diện là XCL1 và XCL2), chuyên thu hút tế bào T và tế bào NK.
• CX3C Chemokine: Hai gốc cysteine phân tách bởi ba axit amin. Đại diện duy nhất là Fractalkine (CX3CL1), vừa có dạng hòa tan vừa gắn trên bề mặt tế bào.

3.2. Theo chức năng sinh học

• Chemokine nội môi (Homeostatic Chemokines): Được tiết ra liên tục để điều hướng tế bào di chuyển đến các cơ quan bạch huyết, giúp kiểm soát sự phát triển và “tuần tra” định kỳ của hệ miễn dịch.
• Chemokine viêm (Inflammatory Chemokines): Chỉ xuất hiện khi có nhiễm trùng hoặc tổn thương, giúp huy động lượng lớn tế bào miễn dịch cấp tốc đến ổ viêm.

Phân loại chemokine thành bốn họ gồm C, CC, CXC và CX3C 

4. Cách thức hoạt động của chemokine như thế nào?

Chemokine hoạt động theo cơ chế khóa và chìa thông qua các thụ thể đặc hiệu gắn trên bề mặt tế bào đích (Chemokine Receptors – thuộc họ GPCRs):

• Phát tín hiệu: Khi có tổn thương, tế bào tại mô tiết ra chemokine vào môi trường xung quanh, tạo nên một độ dốc nồng độ (nồng độ chemokine cao nhất ở vị trí tổn thương và giảm dần ra xa).
• Gắn vào thụ thể: Chemokine di chuyển trong máu và gắn vào các thụ thể tương ứng trên bề mặt tế bào miễn dịch đang lưu thông.
• Kích hoạt di chuyển (Hướng hóa động): Sau khi gắn thụ thể, một chuỗi tín hiệu nội bào được kích hoạt làm tái cấu trúc bộ khung tế bào (cytoskeleton), giúp tế bào miễn dịch biến hình, bám vào thành mạch và chui qua khe mạch máu (xuyên mạch ) để tiến về phía có nồng độ chemokine cao nhất.

Cơ chế chemokine điều hướng bạch cầu di chuyển đến vị trí viêm 

5. Vai trò của Chemokine trong cơ thể

Chemokine giữ vai trò sống còn trong việc giữ vững hàng rào bảo vệ cũng như sự phát triển tự nhiên của cơ thể:

• Phản ứng miễn dịch và chống nhiễm trùng: Đưa bạch cầu trung tính, đại thực bào và tế bào T nhanh chóng đến tiêu diệt vi khuẩn, virus và dọn dẹp tế bào bị hư hỏng.
• Phát triển và định vị cơ quan bạch huyết: Hướng dẫn các tế bào gốc tạo máu và tế bào lympho di chuyển đến đúng vị trí trong tủy xương, tuyến ức, hạch bạch huyết để biệt hóa và trưởng thành.
• Lành thương và tái tạo mô: Thu hút các tế bào sợi và tế bào nội mạc mạch máu đến khu vực tổn thương để hình thành mô mới và kích thích tân tạo mạch máu.
• Liên quan đến cơ chế bệnh lý: Sự rối loạn hoặc tiết quá mức chemokine có liên quan trực tiếp đến các bệnh lý viêm mạn tính, bệnh tự miễn và sự di căn của tế bào ung thư trong cơ thể.

Vai trò của chemokine trong điều hòa đáp ứng miễn dịch thích ứng 

Chemokine là những cytokine chuyên biệt có chức năng điều hướng sự di chuyển của tế bào miễn dịch, góp phần điều hòa phản ứng viêm, bảo vệ cơ thể trước tác nhân gây bệnh và hỗ trợ quá trình sửa chữa mô. Với sự đa dạng về cấu trúc và chức năng, chemokine không chỉ giữ vai trò thiết yếu trong hệ miễn dịch mà còn liên quan chặt chẽ đến nhiều bệnh lý như ung thư, bệnh tự miễn và các rối loạn viêm mạn tính. Việc hiểu rõ cơ chế của chemokine không chỉ giúp ứng dụng hiệu quả trong điều trị viêm nhiễm mà còn mở ra nhiều bước tiến lớn trong y học tái tạo và liệu pháp tế bào.

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:

• Zlotnik A, Yoshie O. Chemokines: a new classification system and their role in immunity. Immunity. 2000;12(2):121–127. DOI: 10.1016/S1074-7613(00)80165-X .https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10714678/?utm_source=chatgpt.com 
• Zlotnik A, Yoshie O. The Chemokine Superfamily Revisited. Immunity. 2012;36(5):705–716. DOI: 10.1016/j.immuni.2012.05.008 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22633458/ 
• Griffith JW, Sokol CL, Luster AD. Chemokines and chemokine receptors: positioning cells for host defense and immunity. Annual Review of Immunology. 2014;32:659–702. DOI: 10.1146/annurev-immunol-032713-120145 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24655300/ 
• Sozzani S, Locati M, Allavena P, Van Damme J, Mantovani A.Chemokines: A Superfamily of Chemotactic Cytokines.International Journal of Clinical & Laboratory Research. 1996;26(2):69–82. DOI: 10.1007/BF02592349 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8856360/ 
• Hughes CE, Nibbs RJB. A Guide to Chemokines and Their Receptors. FEBS Journal. 2018;285(16):2944–2971. DOI: 10.1111/febs.14466.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29637711/