Vi sinh học của Chlamydia trachomatis
Hệ thống phòng vệ miễn dịch và kết cục của nhiễm Chlamydia trachomatis
Âu Nhựt Luân
Mục tiêu bài giảng
Sau khi học xong, sinh viên có khả năng:
1. Trình bày được vòng đời của Chlamydia trachomatis
2. Trình bày được các đặc trưng của đáp ứng miễn dịch ở đường sinh dục nữ với Chlamydia trachomatis
3. Trình bày được nguyên tắc điều trị Chlamydia trachomatis niệu-dục và phân tích được khó khăn khi điều trị dạng tồn tại
Chlamydia trachomatis được biết đến như là nguyên nhân chính gây tổn thương vòi Fallope. Diễn biến dịch tễ học của việc tăng tần suất nhiễm Chlamydia trachomatis song hành với diễn biến dịch tễ học của thai ngoài tử cung và hiếm muộn do nguyên nhân vòi Fallope.
Bài này nhằm mục tiêu cung cấp cho người đọc các khái niệm cốt lõi nhất về vi sinh học của Chlamydia trachomatis cũng như các đáp ứng miễn dịch vật chủ (host immune responses) cơ bản trong nhiễm Chlamydia trachomatis, nhằm mục đích giải thích bệnh sinh học của tổn thương vòi Fallope do Chlamydia trachomatis.
CHLAMYDIA TRACHOMATIS
Chlamydia trachomatis là một vi khuẩn Gram âm với chu trình phát triển hai thì. Chlamydia trachomatis là vi khuẩn Gram âm, cư trú bắt buộc trong tế bào eukaryota, với chu trình phát triển hai pha, sử dụng ATP và dưỡng chất của tế bào chủ để tồn tại.
Hình 1: Chlamydia trachomatis là vi khuẩn cư trú bắt buộc trong tế bào
Hình quét trên kính hiển vi điện tử một tế bào người trên môi trường nuôi cấy (tế bào HeLa) bị nhiễm Chlamydia trachomatis. Các thể lưới của Chlamydia trachomatis nằm trong thể vùi, ở bên trong của các tế bào eukaryota.
Nguồn: abcnews.go.com
Trên đường sinh dục nữ, mục tiêu tấn công của Chlamydia trachomatis là các tế bào biểu mô trụ phân cực lót từ kênh cổ tử cung cho đến biểu mô đường sinh dục trên, tức các tế bào lệ thuộc estrogen.
Vòng đời đặc trưng của Chlamydia trachomatis thể hiện qua hai hình thái tồn tại:
1. Một hình thái ngoài tế bào, không có hoạt động chuyển hoá, có khả năng lây truyền, gọi là thể nhiễm cơ bản (infectious elementary body) (EB).
2. Một hình thái trong tế bào chủ, gọi là thể lưới (reticulate body) (RB), có khả năng sinh sản bằng chia đôi bên trong thể vùi (inclusion).
EB xâm nhập vào bên trong tế bào chủ bằng cách gắn kết với tế bào. Sau khi xâm nhập thành công tế bào chủ, các EB được tái cấu trúc lại, to lên và trở thành RB. Các RB sau đó sẽ phân chia, lấp đầy các nội thể (endosome). Nội thể chứa đầy RB được gọi là thể vùi (chlamydial cytoplasmic inclusion).
Sự phân chia của RB kéo dài liên tục trong khoảng 48-72
giờ, sau đó sẽ xuất hiện hiện tượng cô đặc nhân, cho phép
các RB biến đổi thành EB.
Sau khi hoàn thành tiến trình, EB được phóng thích khỏi tế
bào và tấn công tế bào mới.
Hình 2: Vòng đời của Chlamydia trachomatis Tổng thời gian từ lúc các EB của Chlamydia trachomatis xâm nhập được vào tế bào đến lúc các EB được phóng thích ra ngoài do sự trục xuất thể vùi là khoảng 4-7 ngày.
Nguồn: pedsinreview.aappublications.org
Trong đường sinh dục nữ, Chlamydia trachomatis có thể ở các trạng thái đã mô tả trên.
Tuy nhiên, trong những điều kiện nhất định như: sự có mặt
của interferon (IFN-γ), sự có mặt của Penicillin,
Chlamydia trachomatis phải phát triển trong các tế bào
không thuận lợi, môi trường thiếu sắt, thì Chlamydia
trachomatis có thể hiện diện trong tế bào chủ ở dạng
“ngủ”, hay còn gọi là dạng tồn tại (persistent form).
Chlamydia trachomatis có thể tồn tại rất lâu trong tế bào
chủ, ở dạng nhiễm tồn tại.
Dạng nhiễm tồn tại là dạng thức sống nhưng không thể
phát hiện qua nuôi cấy của Chlamydia trachomatis.
Đây là dạng thức sống nhưng không thể phát hiện qua nuôi
cấy (non-cultivable) của Chlamydia trachomatis, và cho
phép nó tồn tại rất lâu trong tế bào chủ. Ở dạng này, các
RB rất to, được gọi là các thể sai (aberrant bodies) (AB).
Khi những điều kiện bất lợi mất đi, Chlamydia
trachomatis sẽ trở lại các dạng hoạt động của nó. Chẩn
đoán nhiễm Chlamydia trachomatis ở dạng tồn tại gặp rất
nhiều khó khăn và gây nhiều tranh cãi.
Do đặc tính vi sinh trên, nên việc nhận diện sự có mặt của
Chlamydia trachomatis là rất khó khăn.
NAATs là khảo sát được khuyến cáo cho tầm soát
Chlamydia trachomatis.
Ngày nay, Trung tâm kiểm soát bệnh tật (CDC) khuyến
cáo việc tầm soát nhiễm Chlamydia trachomatis được thực
hiện bằng xét nghiệm khuếch đại acid nucleic (nucleic acid
amplification tests) (NAATs). Độ nhạy và độ chuyên của
NAATs với Chlamydia trachomatis lần lượt là 90-95% cho
Se và 99% cho Sp.
Có sự liên quan serovar 1 của Chlamydia trachomatis với
biểu hiện lâm sàng.
Biovar sinh dục của Chlamydia trachomatis gồm các biến
thể huyết thanh (serovar) D, Da, E, F, G, H, I, Ia, J và K
liên quan đến khả năng gây bệnh trên đường niệu dục.
Serovar E, I, D thường gặp ở phụ nữ trẻ không triệu
chứng. Trên đường sinh dục nữ, tải lượng cần thiết để gây
bệnh là như nhau cho dù chúng có serovar khác nhau.
Trái lại, trong nhiễm Chlamydia trachomatis ở đường sinh
dục nam, đáng lưu ý là tải lượng cần thiết để gây bệnh
thấp hơn tải lượng gây bệnh cho đường sinh dục nữ, nếu
Chlamydia trachomatis có serovar là F hay J.
ĐƯỜNG SINH DỤC NỮ VÀ ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH
VẬT CHỦ VỚI CHLAMYDIA TRACHOMATIS
Các thể tồn tại của Chlamydia trachomatis được xem là
nguyên nhân chính của viêm mạn và tổn thương mô tế
bào.
Nhiễm Chlamydia trachomatis tiên khởi xảy ra trên niêm
mạc. Ở các cá thể không có khả năng tẩy sạch Chlamydia
trachomatis khi bị nhiễm lần đầu, vi khuẩn có thể lan tràn
đến cổ tử cung, nội mạc tử cung và vòi trứng.
Nhiễm Chlamydia trachomatis mạn liên quan đến việc tồn
tại kéo dài của Chlamydia trachomatis, viêm và tổn
thương mô. Tổn thương mô với biến chứng viêm vùng
chậu cấp (pelvic inflammatory disease) (PID), hay di
1 Kháng nguyên protein màng tế bào của C. trachomatis có liên quan đến
đặc điểm gây bệnh. Phức bộ màng ngoài B (Outer membrane complex B)
(OmcB) đã được biết như là một kháng nguyên chủ lực của C.
trachomatis. Căn cứ trên các đặc tính của OmcB, có thể nhận diện được 2
biến thể sinh học (biovars) của Chlamydia: trachoma biovar và genital
biovar.
chứng của việc thành tạo các sẹo xơ chai của vòi Fallope
như thai ngoài tử cung và hiếm muộn có liên quan đến yếu
tố vòi Fallope.
Các thể tồn tại của nhiễm Chlamydia trachomatis được
xem như là nguyên nhân chính của viêm mạn và tổn
thương mô tế bào.
Đáp ứng miễn dịch bẩm sinh là chốt chặn đầu tiên không
đặc hiệu, không đủ bảo vệ cơ thể khỏi nhiễm Chlamydia
trachomatis.
Miễn dịch bẩm sinh (innate immunity) hay còn gọi là miễn
dịch không đặc hiệu là các đáp ứng đầu tiên với
Chlamydia trachomatis. Hệ thống miễn nhiễm ở đường
sinh dục nữ có khả năng nhận biết các phân tử lạ của các
tác nhân vi sinh xâm nhập. Sự nhận diện này được thực
hiện qua các thụ thể có trên tế bào đuôi gai (dendritic
cells) (DCs), đại thực bào, tế bào giết tự nhiên (Natural
Killer cells) (NK). Với Chlamydia trachomatis, cơ chế bảo
vệ đầu tiên bằng gắn kết với vi khuẩn (ligands) không hoạt
động được do các receptor không gắn được với
lipopolysaccharide (LPS) của Chlamydia trachomatis.
Các cơ chế miễn dịch bẩm sinh khác cũng đóng vai trò
quan trọng trong chốt chặn đầu tiên. Các tế bào biểu mô bị
tấn công phóng thích IL-18, trong khi đó các DCs cũng
phóng thích IL-12. Các Interleukins này sẽ kích hoạt các
NK sản xuất IFN-γ. Các NK một mặt tiêu diệt các tế bào
biểu mô bị tấn công, một mặt khác thúc đẩy việc biệt hoá
các tế bào Th1 (T helper 1). Th1 tăng cường sản xuất IFN-
γ, là yếu tố cốt lõi trong giải quyết vấn đề nhiễm
Chlamydia trachomatis.
Hình 3: Các thành phần của miễn dịch bẩm sinh tham gia vào tiến trình
bảo vệ khi bị tấn công bởi Chlamydia trachomatis
DCs phóng thích IL-12. NK bị kích hoạt bởi IL-12 sẽ tấn công tế bào bị
nhiễm. NK cells sản xuất IFN- thúc đẩy biệt hoá Th1 qua đó tối ưu hoá
phóng thích IFN-.
Nguồn: frontiersin.org
Nếu chỉ có cơ chế miễn dịch bẩm sinh thì sự ngăn chặn
xâm nhập Chlamydia trachomatis vào tế bào biểu mô sẽ
không có hiệu quả.
Đáp ứng miễn dịch thích ứng đóng vai trò quan trọng
trong thanh thải Chlamydia trachomatis.
Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu là thành tố quan trọng trong
thanh thải Chlamydia trachomatis. Các thành tố khác nhau
của đường sinh dục nữ không được trang bị như nhau các
thành tố của miễn dịch thích nghi, từ đó đáp ứng thể hiện
qua kêu gọi các tế bào T không như nhau.
Sau khi được chiêu mộ, tế bào Th1 một mặt sẽ tham gia
vào tiến trình sản xuất INF-γ giúp cho hệ thống miễn dịch
bẩm sinh, một mặt khác sẽ tham gia tiến trình nhận biết
kháng nguyên, tức miễn dịch thích nghi (adaptive
immunity) và bảo vệ thông qua hệ thống miễn dịch dịch
thể (humoral immunity). Th1 hỗ trợ tế bào tạo lập ký ức
miễn dịch đồng thời tạo ra IgG của hệ thống miễn dịch
dịch thể.
Tương bào sản xuất IgA được tìm thấy trong cổ tử cung
nhiều hơn là trong âm đạo. sIgA được tìm thấy nhiều trong
dịch cổ tử cung.
IgG gia tăng đáng kể với nhiễm Chlamydia trachomatis.
Hệ thống miễn dịch dịch thể tác động ngược trở lại trên
miễn dịch thích ứng làm tăng kích hoạt Th1.
Hình 4: Quan hệ giữa miễn dịch thích nghi và miễn dịch bẩm sinh
Miễn dịch thích nghi và quan hệ ngược lại với miễn dịch bẩm sinh.
IgG là kết quả của miễn dịch thích nghi. Thời gian tồn tại và hiệu quả bảo
vệ của Chlamydia trachomatis IgG rất bất định.
Nguồn: frontiersin.org
Miễn dịch qua trung gian tế bào là thành phần chủ lực của
đáp ứng bảo vệ miễn dịch với Chlamydia trachomatis.
Trong miễn dịch qua trung gian tế bào (cell mediated
immunity) (CMI), tế bào T CD4+ đóng vai trò trung tâm
trong đáp ứng hay chỉ huy sự kích hoạt của các thành tố
miễn dịch khác.
Th1, một phân nhóm của CD4, có nhiệm vụ chủ yếu trong
giải quyết nhiễm Chlamydia trachomatis thông qua các
cytokin.
CD8+ cũng có vai trò quan trọng trong thực thi và đảm
bảo nhiệm vụ này.
Khả năng bảo vệ của đáp ứng CMI tuỳ thuộc chặt chẽ vào
khả năng sản xuất INF-γ từ CD4+ và CD8+.
Các DCs có mặt trong tế bào biểu mô âm đạo và cổ tử
cung đóng vai trò trung tâm trong việc mồi (priming) đáp
ứng tế bào T và khởi đầu một đáp ứng chuyên biệt với
Chlamydia trachomatis.
Dạng thức Chlamydia trachomatis mà DCs tiếp xúc lần
đầu tiên có thể ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng miễn dịch
chống lại Chlamydia trachomatis về sau.
CD8+ có vai trò điều hoà tại chỗ đáp ứng Th1/Th2. Việc
giảm sản xuất INF-γ có mối liên quan với sự xuất hiện các
dạng tiềm ẩn của nhiễm Chlamydia trachomatis.
Đáp ứng qua trung gian tế bào T thay đổi tuỳ theo tình
trạng nội tiết, cụ thể là estradiol hay progesterone, ở thời
điểm nhiễm, một cách trực tiếp hay gián tiếp qua DCs hay
tế bào biểu mô.
Hình 5: Tóm lược mối liên quan giữa các thành phần của miễn dịch qua
trung gian tế bào: T helper cell, DCs, CD4+ và CD 8+
GIÁ TRỊ DỰ BÁO TỔN THƯƠNG VÒI FALLOPE
CỦA CÁC TEST TRONG NHIỄM CHLAMYDIA
TRACHOMATIS
Nhánh tế bào B
Chỉ báo miễn dịch dịch thể IgG có giá trị dự báo cao trong
trường hợp NAATs dương tính.
Trong đáp ứng miễn dịch thích ứng, nhánh tế bào B, các
thất bại trong việc tạo ra các kháng thể chuyên biệt của
miễn dịch dịch thể là một yếu tố quan trọng của tái nhiễm
Chlamydia trachomatis.
NAATs dương tính và đồng thời IgG âm tính, thể hiện
không có nhiễm tồn tại. Sự loại trừ Chlamydia trachomatis
đã được thực hiện hoàn toàn. Khi đó, khả năng có hiếm
muộn có liên quan đến vòi Fallope là rất thấp.
Đáp ứng thiên lệch Th2 dẫn đến thanh thải không hoàn
toàn Chlamydia trachomatis và dẫn đến di chứng.
Nhánh tế bào T
Trong khi đó, ở nhánh tế bào T, tương quan của Th1 và
Th2 đóng vai trò quan trọng trong dự hậu của bệnh.
Trong 50% các trường hợp, đáp ứng Th1 với sản xuất
INF-γ và tiêu diệt tế bào của DCs dẫn đến thanh thải
Chlamydia trachomatis, và không có hậu quả trên tương
lai sinh sản.
Trong một nửa còn lại, đáp ứng không đủ sẽ dẫn đến tình
trạng nhiễm tồn tại, với các di chứng cho đường sinh sản
và khả năng của hiếm muộn có liên quan đến yếu tố vòi
Fallope.
Đáp ứng thiên lệch Th2 với TNF-α có thể gây các thương
tổn mô tế bào và tổn hại chức năng vòi Fallope.
Chlamydial Heat-Shock Protein 60 IgG
Chlamydial Heat-Shock Protein 60 IgG là dấu chỉ của tồn
tại Chlamydia trachomatis, với khả năng di chứng cao.
Việc tồn tại Chlamydia trachomatis có liên quan đến hiện
tượng bắt chước phân tử (molecular mimicry). Protein
CHSP60 (Chlamydial heat-shock protein 60) là sản phẩm
của tế bào bị xâm nhập bởi Chlamydia trachomatis, được
sản xuất do sự hiện diện của dạng tồn tại kéo dài trong tế
bào của Chlamydia trachomatis.
CHSP60 được xem như là một kháng nguyên chủ yếu
trong sinh bệnh học của hiếm muộn có liên quan đến yếu
tố vòi Fallope.
CHSP60 kích hoạt đồng thời cả miễn dịch dịch thể và
miễn dịch qua trung gian tế bào. Đặc tính hướng viêm
(pro-inflammatory) của nó kích hoạt phản ứng viêm gây
huỷ hoại và tổn thương mô tế bào. CHSP còn tái kích hoạt
Chlamydia trachomatis đang ở dạng ngủ.
Hình 7: Thể sai của Chlamydia trachomatis dạng tồn tại kéo dài
Các thể sai có kích thước rất to, to hơn hẳn các RB và EB.
IFN-γ, tất cả các beta-lactamin có thể dẫn đến hình thành dạng tồn tại.
Nguồn: frontiersin.org
Như vậy, tồn tại Chlamydia trachomatis dẫn đến việc tế
bào sản xuất CHSP60. Đáp ứng miễn nhiễm chống
CHSP60 tạo ra CHSP60-IgG. CHSP60-IgG sẽ quay lại tàn
phá tế bào đã sản xuất ra CHSP60. Tàn phá do CHSP60-
IgG, cùng với sự tàn phá gây bởi TNF-α là hai yếu tố dẫn
đến hiếm muộn có liên quan đến yếu tố vòi Fallope.
Khảo sát CHSP60-IgG là một chỉ báo có giá trị trong dự
báo tổn thương vòi Fallope 1.
1 Khi dùng CHSP60-IgG để dự báo tổn thương đoạn xa, ta có Sensitivity
(Se) 51% và Specificity (Sp) 85%. Nếu dùng thêm Chlamydia
trachomatis IgG kết hợp với CHSP60-IgG để dự báo tổn thương đoạn xa,
Se sẽ là 47% và Sp sẽ là 95%.
ĐIỀU TRỊ CHLAMYDIA TRACHOMATIS TỒN TẠI
Khi có mặt của kháng sinh nhóm beta-lactamin,
Chlamydia trachomatis sẽ chuyển từ RB sang AB.
Từ rất lâu, thông qua nuôi cấy Chlamydia trachomatis trên
tế bào HeLa, người ta đã biết rằng mọi β-lactamines đều
có khả năng đưa Chlamydia trachomatis từ dạng RB thành
dạng tồn tại kéo dài. Chỉ khi nào không còn β-lactamines
nữa thì dạng AB mới chuyển dạng trở lại thành RB.
Vấn đề là do β-lactamines rất thường được dùng cho điều
trị các STDs khác như trong trường hợp của điều trị giang
mai, cũng như điều trị các nhiễm khuẩn thông thường
khác, nên có thể tạo điều kiện đưa nhiễm Chlamydia
trachomatis sang dạng tồn tại kéo dài.
Khó khăn của điều trị nằm ở thể tồn tại của Chlamydia
trachomatis.
Các khảo sát in vitro cho phép nghĩ rằng Chlamydia
trachomatis ở trạng thái tồn tại không tiếp nhận kháng sinh
như các Chlamydia trachomatis ở trạng thái hoạt động.
Một tình trạng đáp ứng kém với Azithromycin được quan
sát thấy khi Chlamydia trachomatis ở dạng nhiễm tồn tại
kéo dài.
Với dạng tồn tại, dường như việc lặp lại nhiều đợt điều trị
có thể có hiệu quả, khi tác động được vào các Chlamydia
trachomatis đang chuyển dạng từ AB sang RB.
Nhiều yếu tố có thể thúc đẩy Chlamydia trachomatis đang
ở dạng tiềm ẩn bị kích hoạt trở lại.
Chlamydia trachomatis dạng tồn tại có thể bị đánh thức
khi có điều kiện thúc đẩy. Các thủ thuật trên kênh hay
buồng tử cung có thể chuyển Chlamydia trachomatis từ
trạng thái ngủ sang trạng thái hoạt động.
Vì thế, cần tránh các thủ thuật trên cổ tử cung hay trên
buồng tử cung khi chưa tìm hiểu thông tin về tình trạng
nhiễm Chlamydia trachomatis trước đó. NAATs là cần
thiết trước khi thực hiện các thủ thuật có nguy cơ.
RCOG khuyến cáo thực hiện kháng sinh dự phòng với
Doxycyclin trong trường hợp không có được thông tin về
tình trạng nhiễm Chlamydia trachomatis.
Trong các trường hợp nhiễm Chlamydia trachomatis với
di chứng, hiệu quả của điều trị còn rất tranh cãi.
Việc điều trị Chlamydia trachomatis không giải quyết
được các di chứng của Chlamydia trachomatis trên đường
sinh dục nữ.
Di chứng của nhiễm Chlamydia trachomatis là minh
chứng của việc thải trừ vi khuẩn thất bại, đưa vi khuẩn
sang dạng tồn tại kéo dài, với sản xuất CHSP60. Chính
CHSP60 là tác nhân gây các tổn thương mô tế bào thuộc
đường sinh dục. Việc điều trị chỉ duy trì trạng thái “ngủ”
của vi khuẩn. Khi các stress bên ngoài mất đi, vi khuẩn sẽ
chuyển từ AB sang RB và tái hoạt động.
TÀI LIỆU ĐỌC THÊM
1. Sexually Transmitted Diseases, CDC Treatment Guidelines 2010, 2015.
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
1. Hafner. Chlamydia trachomatis infection: host immune responses and potential vaccines. Nature vol 1, n2, Mar 2008.
Nhận xét
Đăng nhận xét