Trong một nghiên cứu gần đây trên Tạp chí Dị ứng và Miễn dịch học Lâm sàng, các nhà nghiên cứu đã điều tra vai trò của các túi ngoại bào (EVs) trong phản ứng bẩm sinh của niêm mạc mũi đối với một số loại vi rút đường hô hấp.

Nghiên cứu:  Phơi nhiễm lạnh làm suy yếu khả năng miễn dịch chống vi-rút ở mũi qua trung gian túi ngoại bào. Ảnh: hutterstock.com

Nhiễm trùng đường hô hấp và niêm mạc mũi

Nhiễm trùng đường hô hấp trên (URI) thường được đặc trưng bởi tình trạng viêm và/hoặc kích ứng xoang, nhiễm trùng tai, viêm tiểu phế quản, viêm phổi và các triệu chứng hen suyễn hoặc bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) nặng hơn. Có một số yếu tố có thể làm tăng mức độ nghiêm trọng của URI, một số yếu tố bao gồm tuổi tác, giới tính, sự hiện diện của các bệnh đi kèm cũng như điều kiện môi trường.

Nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng nhiều loại vi-rút gây ra URI chủ yếu lây nhiễm vào khoang mũi do nhiệt độ ở vị trí này thấp so với các bộ phận khác của cơ thể. Niêm mạc mũi trong khoang này bao gồm các glycoprotein chất nhầy,  nếp cuộn chất nhầy và các mối nối chặt chẽ biểu mô cùng nhau tạo thành một hàng rào chống lại mầm bệnh hít vào.   

Việc giải phóng EV kháng khuẩn bởi các tế bào biểu mô mũi dường như có một vai trò quan trọng trong phản ứng miễn dịch niêm mạc của vật chủ. Các túi liên kết với lipid này có thể mang nhiều loại chất bao gồm axit nucleic, protein, lipid, axit amin và các chất chuyển hóa, tùy thuộc vào nguồn gốc của EV.

Khi phản ứng với nhiễm vi-rút, EV có thể mang các tác nhân chống vi-rút như microRNA (miRNA) trực tiếp hoạt động như thuốc chống vi-rút hoặc điều chỉnh các con đường gây viêm để tăng cường phản ứng miễn dịch. Ngoài vai trò là phương tiện vận chuyển, EV cũng có thể phát huy tác dụng chống vi-rút trực tiếp bằng cách liên kết với các phối tử vi-rút thông qua các thụ thể bề mặt để ức chế sự xâm nhập của các vi-rút này vào tế bào chủ.

Nhiễm virus dẫn đến giải phóng EV trong tế bào biểu mô mũi

Các thụ thể giống Toll (TLR) là các thụ thể xuyên màng được biểu hiện trong các loại tế bào khác nhau, bao gồm cả tế bào biểu mô mũi. Tại đây, TLR nhận diện một số thành phần của mầm bệnh đang cố gắng xâm nhập vào khoang mũi và sau đó bắt đầu cả phản ứng miễn dịch và phản ứng viêm để hạn chế khả năng lây nhiễm của các tác nhân lây nhiễm này.

Chất chủ vận TLR3 axit polycytidylic polyinosinic (poly[I:C]) được sử dụng để giống với phản ứng miễn dịch đối với nhiễm vi-rút axit ribonucleic (RNA). Cuối cùng, poly(I:C) đã được phát hiện là thúc đẩy quá trình bài tiết EV từ các tế bào biểu mô mũi bị cô lập, với hiệu quả cao nhất gấp 1,6 lần quan sát được sau 24 giờ.

Mặc dù được kích thích bởi poly(I:C), nhưng việc ủ các tế bào biểu mô mũi ở nhiệt độ thấp 4°C dẫn đến giảm đáng kể sự hấp thu EV tới 87,5%. Điều này có thể so sánh với việc ủ ở 37°C trong 60 phút, trong đó sự hấp thu EV diễn ra nhanh chóng và nhiều trong tế bào chất.  

Làm thế nào để EVs mũi ức chế virus đường hô hấp?

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã lây nhiễm các tế bào biểu mô mũi nguyên phát của con người bằng ba loại vi-rút đường hô hấp khác nhau bao gồm CoV_OC43, vi-rút rhovirus nhóm nhỏ RV-1B, cũng như vi-rút rhovirus nhóm chính RV-16. Sau khi bị nhiễm bệnh, việc tiếp xúc với các EV mô phỏng TLR3 đã làm giảm đáng kể mức RNA thông tin nội bào (mRNA), do đó cho thấy rằng các EV đã ức chế sự nhân lên của virus một cách hiệu quả.

Hoạt tính kháng vi-rút này phụ thuộc vào liều lượng và dẫn đến sự ức chế lần lượt là 38,37%, 72,59% và 61,51% đối với sự sao chép của CoV-OC43, RV-1B và RV-16. Hiệu ứng này không được sao chép khi các EV chưa được kích thích tiếp xúc với các tế bào bị nhiễm bệnh.

Phân tích sâu hơn về các cơ chế chịu trách nhiệm về tác dụng kháng vi-rút của EV được kích thích chỉ ra rằng biểu hiện của miR-17, một loại miRNA trước đây có liên quan đến việc giảm sự nhân lên của vi-rút trong URI, lớn hơn đáng kể ở EV được kích thích bởi TLR3 so với đối với EV chưa được kích thích. Việc truyền miR-17 vào các tế bào biểu mô mũi của con người đã ức chế hiệu quả sự sao chép RNA của virus, do đó khẳng định vai trò kháng vi-rút quan trọng của miR-17 đối với vi-rút đường hô hấp.

Nhiệt độ có ảnh hưởng đến chức năng EV trong khoang mũi không?

Khi nhiệt độ bên ngoài giảm từ 23,3 °C xuống 4,4 °C, nhiệt độ bên trong mũi ở cuốn mũi trước và giữa dưới cũng giảm xuống tương ứng là 6,4 °C và 4,7 °C. Để tái tạo những thay đổi nhiệt độ môi trường này trong ống nghiệm, các nhà nghiên cứu đã giảm nhiệt độ nuôi cấy tế bào xuống 32°C, so với môi trường 37°C thông thường.

Việc giảm nhiệt độ này dẫn đến sự suy giảm đáng kể trong việc tiết EV sau mô phỏng TLR3. Chắc chắn, tác dụng kháng vi-rút của EV mô phỏng TLR3 chống lại nhiễm vi-rút cũng bị thay đổi đáng kể. Ở 32°C, biểu hiện của miR-17 trong EV cũng giảm đáng kể.

Bài học rút ra

URI lây truyền thường xuyên nhất trong những tháng mùa đông, với các loại vi-rút đường hô hấp thông thường như cảm lạnh thông thường và hội chứng hô hấp cấp tính nặng do vi-rút corona 2 (SARS-CoV-2) thường là nguyên nhân làm gia tăng số ca mắc bệnh trong mùa đông. Ngoài tác động của các hành vi khác nhau của con người trong mùa đông, chẳng hạn như việc chuyển từ các hoạt động ngoài trời sang trong nhà, việc giảm nhiệt độ xung quanh dường như cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của phản ứng miễn dịch chống lại URI, với các tác động cụ thể đối với hoạt động chống vi-rút của EVs .

Tóm lại, nghiên cứu hiện tại đã cung cấp những hiểu biết quan trọng về vai trò của nhiệt độ môi trường lạnh trong phản ứng miễn dịch đối với mầm bệnh đường hô hấp. Hơn nữa, việc phát hiện ra khả năng miễn dịch chống vi-rút qua trung gian EV trong biểu mô mũi hỗ trợ ứng dụng điều trị tiềm năng của EV bằng các thuốc chống vi-rút để điều trị URI trong tương lai.