Cơ chế gây bệnh và phân loại virus Sởi dựa trên sinh họ...

Bệnh sởi, Khoa học đời sống

Cơ chế gây bệnh và phân loại virus Sởi dựa trên sinh học phân tử

Posted on by admin

Ở bài trước, chúng ta đã tìm hiểu sơ lược về bệnh sởi, tình hình hiện tại của sởi tại Việt Nam và trên thế giới. Hôm nay, cùng với Sinh Sức Sống, chúng ta cùng đi sâu vào cơ chế hoạt động của Virus sởi diễn ra như thế nào, và phân loại của chúng nhé! 

  1. Cơ chế hoạt động

1.1. Sự xâm nhập của virus 

Virus sởi lây nhiễm chủ yếu qua các giọt bắn từ đường hô hấp trong không khí từ người nhiễm bệnh khi họ ho, hắt hơi, khi tiếp xúc trực tiếp với các chất tiết truyền nhiễm từ mũi hay họng (1). Những giọt chứa virus này có thể xâm nhập qua mắt, mũi hoặc miệng, vơi vị trí xâm nhập chính là đường hô hấp (1). Đáng chú ý là virus sởi có thể tồn tại tới hai giờ sau trong không khí ở dạng khí dung (1). 

 

Khi xâm nhập vào đường hô hấp, virus sởi ban đầu nhắm vào hai tế bào miễn dịch đặc biệt trong phổi, là các đại thực bào phế nang và tế bào đuôi gai cư trú trong phổi (2). Virus sỏi xâm nhập vào các tế bào chủ qua protein Hemagglutinin (H) – một loại glycoprotein có trên vỏ virus, liên kết với các thụ thể cụ thể trên bề mặt tế bào chủ (2). Sau khi protein H gắn vào thụ thể tế bào chủ, protein Fusion (một loại glycoprotein) sẽ có sự thay đổi hình dạng. Sau đó, protein F là trung gian trong việc kết hợp vỏ virus với màng tế bào chủ, từ đó giải phóng nucleocapsid của virus – có chứa vật liệu di truyền – vào tế bào chất của tế bào chủ (3).

Thụ thể chính trên các tế bào miễn dịch được virus sởi sử dụng để xâm nhập vào tế bào chủ là thụ thể SLAM (Signaling Lymphocytic Activation Molecule), còn được gọi là CD150 (3). Sự tương tác này giải thích khả năng virus lây nhiễm tế bào lympho và gây ra trạng thái ức chế miễn dịch (3,4).

Ngoài SLAM, virus sởi còn có thể sử dụng Nectin-4 (PVRL4), một loại protein tế bào biểu mô, như một thụ thể quan trọng cho phép virus lây nhiễm và lây lan qua các tế bào lót đường thở, tạo điều kiện cho nó giải phóng trong khí dung hô hấp (5,6). Các phân tử khác, chẳng hạn như DC-SIGN và Langerin, có thể hoạt động như các thụ thể gắn kết, có khả năng đóng vai trò lây lan virus trong da (5,6). Virus sởi đặc biệt nhắm đến tế bào miễn dịch và biểu mô, sử dụng các thụ thể riêng biệt, SLAM và Nectin-4, để bắt đầu lây nhiễm và tạo điều kiện cho nó lây lan khắp cơ thể sau đó.

1.2. Sao chép trong tế bào chủ

Sau khi virus sởi xâm nhập thành công vào tế bào chủ, phức hợp ribonucleoprotein (RNP), bao gồm bộ gen RNA liên kết chặt chẽ với các protein của virus bao gồm nucleoprotein (N), phosphoprotein (P) và polymerase lớn (L), sẽ được giải phóng vào tế bào chất (7,8). Quá trình nhân lên của virus sau đó bắt đầu bằng quá trình phiên mã của bộ gen virus. RNA polymerase phụ thuộc RNA (RdRP) của virus, một phức hợp được hình thành bởi polymerase lớn (L), có tính xúc tác và phosphoprotein (P), bắt đầu phiên mã (7,8).

Sau khi phiên mã, ribosome của tế bào chủ tiếp quản và dịch mã các mRNA của virus thành các protein virus tương ứng (8). Sau khi đã tổng hợp đủ protein virus, virus sẽ tiến hành sao chép bộ gen RNA của nó. Phức hợp RdRP chuyển từ chế độ phiên mã sang chế độ sao chép, sử dụng RNA làm khuôn mẫu để tổng hợp bộ gen mới có chiều dài đầy đủ, thuận chiều. Sau đó, bộ gen mới này đóng vai trò là khuôn mẫu để tổng hợp thêm nhiều bản sao của RNA (7).

Giai đoạn cuối cùng của vòng đời virus liên quan đến việc lắp ráp các protein virus và RNA bộ gen mới được tổng hợp thành các virion thế hệ con cháu. Những virion thế hệ này sau đó được giải phóng khỏi tế bào bị nhiễm bệnh, sẵn sàng lây nhiễm sang các tế bào chủ mới và tiếp tục chu kỳ lây nhiễm (8).

1.3. Lây lan toàn thân

Sau sự nhân lên ban đầu của virus sởi trong các tế bào miễn dịch bị nhiễm ban đầu ở đường hô hấp, virus bắt đầu lây lan sang các mô bạch huyết khu vực lân cận (2,9). Các tế bào đuôi gai bị nhiễm bệnh vận chuyển virus một cách hiệu quả đến các hạch bạch huyết, nơi sự nhân lên tiếp theo xảy ra trong các tế bào lympho. 

Sau giai đoạn đầu tiên này, virus sao chép cục bộ được tiếp nối bằng sự phát tán virus khắp cơ thể qua đường máu. Nhiễm virus trong máu nguyên phát xảy ra khoảng 2 đến 3 ngày sau lần nhân lên đầu tiên, cho phép virus tiếp cận các vị trí lưới nội mô ở xa và các cơ quan khác nhau trong vật chủ (2,9). Sau đó, nhiễm virus trong máu thứ cấp mạnh hơn sẽ phát triển khoảng 5 đến 7 ngày sau khi tiếp xúc. 

Giai đoạn thứ hai của virus trong máu dẫn đến nhiễm trùng lan rộng ảnh hưởng đến hệ hô hấp, da, kết mạc của mắt (2,9). Ngoài hệ hô hấp và da, virus sởi còn có thể lây lan một cách có hệ thống sang các cơ quan khác, bao gồm lá lách, gan, tuyến ức, tủy xương và các cơ quan khác, thông qua các tế bào miễn dịch tuần hoàn bị nhiễm bệnh (10).

1.4. Tương tác với hệ thống miễn dịch

Virus sởi đã tiến hóa phức tạp để ngăn chặn phản ứng miễn dịch bẩm sinh. Chúng sử dụng các protein V và  C để ức chế việc sản xuất và truyền tín hiệu của interferon, từ đó cản trở hiệu quả các giai đoạn đầu của phản ứng miễn dịch (3). 

Protein V đã được chứng minh là can thiệp vào chức năng của các thụ thể giống RIG-I (RLR) và đường truyền tín hiệu NF-κB, cả hai đều quan trọng trong việc tạo ra interferon (11).

Protein C cũng có thể góp phần vào sự lẩn tránh miễn dịch bằng cách ức chế sản xuất IFN-β và bằng cách can thiệp với các phản ứng căng thẳng tế bào thường góp phần tạo ra khả năng miễn dịch chống virus (11).

Một khía cạnh quan trọng của bệnh sởi là khả năng gây ức chế miễn dịch của virus có thể tồn tại trong nhiều tuần, nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm sau khi bị nhiễm trùng cấp tính. Sự ức chế miễn dịch kéo dài này làm tăng tính nhạy cảm của vật chủ đối với các bệnh nhiễm trùng thứ cấp. Nguyên nhân của hiện tượng này liên quan đến sự tăng sinh của các tế bào lympho đặc hiệu với bệnh sởi thay thế các tế bào ghi nhớ đã được thiết lập trước đó đối với các mầm bệnh khác, dẫn đến tình trạng được gọi là “mất trí nhớ miễn dịch” (4). Điều này dẫn đến sự giảm tạm thời mức độ kháng thể chống lại các mầm bệnh đã gặp trước đó và làm suy giảm phản ứng của tế bào T, khiến cá nhân dễ bị nhiễm trùng thứ cấp (4). 

Các nghiên cứu gần đây đã làm sáng tỏ thêm quá trình này bằng cách nhấn mạnh tính ái tính của virus sởi với các tế bào T và B nhờ biểu hiện thụ thể CD150, dẫn đến sự suy giảm của chúng và hiện tượng mất trí nhớ miễn dịch (4,11).

  1. Phân loại virus sởi dựa trên sinh học phân tử

 

Phân loại virus sởi dựa trên sinh học phân tử

Phân loại virus sởi dựa trên sinh học phân tử

Bộ gen của virus sởi (12,13)

Bộ gen RNA của virus sởi bao gồm khoảng 16.000 nucleotide (15.894 nucleotide) và được bao bọc trong một lớp vỏ chứa lipid có nguồn gốc từ tế bào vật chủ (14,15).

Bộ gen mã hóa tám protein: nonstructural proteins (V và C), phosphoprotein (P), large protein (L), nucleoprotein (N), hemagglutinin protein (H), fusion protein (F), matrix protein (M).

Virus sởi hoang dã (Wild-type) đã được chia thành tám nhánh (clades) chứa 24 kiểu gen dựa trên trình tự nucleotide của gen hemagglutinin (H) và nucleoprotein (N) của chúng (16).

Gen hemagglutinin (H) và nucleoprotein (N) là những gen biến đổi nhất trong bộ gen virus. Một trong những vùng biến đổi nhiều nhất của bộ gen virus sởi là trình tự 450 nucleotide ở đầu carboxyl của protein N, với khả năng biến đổi lên đến 12% giữa các loại virus hoang dã (14).

 

Nhánh (clades) Kiểu gen
A A
B B1, B2, B3
C C1, C2
D D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11
E E1
F F
G G1, G2, G3
H H1, H2

Sáu trong số các kiểu gen này (B3, D4, D8, D9, G3 và H1) là hoạt động (17).

Kiểu gen được biết là hiện đang lưu hành và thường gặp nhất: B3, D4, D8, D9 và H1 (18).

Tài liệu tham khảo

  1. Measles [Internet]. [cited 2025 May 10]. Available from: https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/measles
  2. Chapter 13: Measles | Pink Book | CDC [Internet]. [cited 2025 May 10]. Available from: https://www.cdc.gov/pinkbook/hcp/table-of-contents/chapter-13-measles.html
  3. Navaratnarajah CK, Leonard VHJ, Cattaneo R. Measles virus glycoprotein complex assembly, receptor attachment, and cell entry. Curr Top Microbiol Immunol. 2009;329:59–76. 
  4. Measles and Immune Amnesia [Internet]. [cited 2025 May 10]. Available from: https://asm.org/articles/2019/may/measles-and-immune-amnesia
  5. Misin A, Antonello RM, Di Bella S, Campisciano G, Zanotta N, Giacobbe DR, et al. Measles: An Overview of a Re-Emerging Disease in Children and Immunocompromised Patients. Microorganisms. 2020 Feb 18;8(2):276.
  6. Rota PA, Moss WJ, Takeda M, De Swart RL, Thompson KM, Goodson JL. Measles. Nat Rev Dis Primers. 2016 Jul 14;2(1):16049.
  7. Plumet S, Duprex WP, Gerlier D. Dynamics of viral RNA synthesis during measles virus infection. J Virol. 2005 Jun;79(11):6900–8.
  8. Jiang Y, Qin Y, Chen M. Host–Pathogen Interactions in Measles Virus Replication and Anti-Viral Immunity. Viruses. 2016 Nov 16;8(11):308.
  9. Kondamudi NP, Tobin EH, Waymack JR. Measles. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 [cited 2025 May 10]. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448068/
  10. Krawiec C, Hinson JW. Rubeola (Measles)(Archived). In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 [cited 2025 May 10]. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557716/
  11. Amurri L, Reynard O, Gerlier D, Horvat B, Iampietro M. Measles Virus-Induced Host Immunity and Mechanisms of Viral Evasion. Viruses. 2022 Nov 26;14(12):2641.
  12. Measles Virus Antigens – Creative Diagnostics [Internet]. [cited 2025 May 10]. Available from: https://www.creative-diagnostics.com/tag-measles-virus-antigens-24.htm
  13. Bankamp B, Takeda M, Zhang Y, Xu W, Rota PA. Genetic Characterization of Measles Vaccine Strains. The Journal of Infectious Diseases. 2011 Jul 1;204(suppl_1):S533–48.
  14. Moss WJ, Griffin DE, Feinstone WH. Measles. In: Vaccines for Biodefense and Emerging and Neglected Diseases [Internet]. Elsevier; 2009 [cited 2025 May 10]. p. 551–65. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/B9780123694089000305
  15. Zaidi SSZ, Hameed A, Suleman Rana M, Alam MM, Umair M, Aamir UB, et al. Identification of measles virus genotype B3 associated with outbreaks in Islamabad, Pakistan, 2013–2015. Journal of Infection and Public Health. 2018 Jul;11(4):540–5.
  16. CDC. Measles (Rubeola). 2024 [cited 2025 May 10]. Genetic Analysis of Measles Viruses. Available from: https://www.cdc.gov/measles/php/laboratories/genetic-analysis.html
  17. Fukuhara H, Mwaba MH, Maenaka K. Structural characteristics of measles virus entry. Current Opinion in Virology. 2020 Apr;41:52–8.
  18. CDC. Measles (Rubeola). 2025 [cited 2025 May 10]. Questions About Measles. Available from: https://www.cdc.gov/measles/about/questions.html

Tiên Nguyễn, Đoàn Thị Hương, Phương Đỗ