Xin chào các anh chị em Đồng Điệu,

Mình tên là Lê Duy Kiên, tốt nghiệp Cử nhân ngành CNSH (hệ Chất lượng cao) thuộc trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG TP.HCM). Hôm nay Kiên lại tiếp tục lên đây chém gió cùng cả nhà, mong những kiến thức này hữu ích cho ae Đồng Điệu.

Các Đồng Điệu có bao giờ thắc mắc tại sao có những vùng mình bị nhiễm trùng, viêm nặng lắm (nhất là các trường hợp mụn mủ, mụn viêm, mụn mạch lươn…) mà nó vẫn liền thương, hồi phục được hay không?

Không phải các tế bào ở đó đã bị nhiễm trùng và “hỏng” hết rồi hay sao?

Thế là các bạn chưa biết đến khả năng diệu kỳ của bọn tế bào gốc rồi! Hãy cùng Kiên tìm hiểu nhen.

Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa, có khả năng tự tái tạo và phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau. Chúng tồn tại trong các vi môi trường đặc thù được gọi là niche (hốc tế bào gốc), nơi cung cấp các yếu tố cần thiết để duy trì tính chất và chức năng của chúng. Tuy nhiên, vì tính chất chưa biệt hóa, tế bào gốc có thể dễ bị tổn thương bởi các yếu tố ngoại sinh, bao gồm nhiễm khuẩn.

Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy tế bào gốc thường có mức độ nhiễm khuẩn thấp nhờ vào các cơ chế bảo vệ nội tại, và LL-37 là một trong những yếu tố quan trọng giúp chúng giảm thiểu sự nhiễm khuẩn.

LL-37 là một peptide kháng khuẩn thuộc nhóm cathelicidin, có vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch bẩm sinh của con người. Một đặc điểm đáng chú ý của LL-37 là khả năng tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn, virus, và nấm mà ít gây tổn hại cho tế bào động vật, bao gồm cả tế bào gốc.

Cấu trúc và tính kháng khuẩn chọn lọc của LL-37

LL-37 là một peptide “lưỡng tính”, nghĩa là nó có cả phần ưa nước (hydrophilic) và phần kỵ nước (hydrophobic). Chính tính chất này cho phép LL-37 tương tác với các màng tế bào khác nhau dựa trên thành phần lipid và điện tích bề mặt của chúng.

  • Màng tế bào vi khuẩn: Màng tế bào vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn gram âm và gram dương, thường có bề mặt mang điện tích âm mạnh do sự hiện diện của các phospholipid âm điện như lipopolysaccharides (LPS), teichoic acid hay phosphatidylglycerol. LL-37, mang điện tích dương, có thể tương tác một cách mạnh mẽ với các nhóm mang điện tích âm này, dẫn đến sự chèn vào màng và phá vỡ cấu trúc màng, gây ra sự rò rỉ ion và các thành phần nội bào quan trọng. Điều này dẫn đến sự chết tế bào vi khuẩn.
  • Màng tế bào động vật và người: Màng tế bào động vật, bao gồm cả tế bào gốc, chủ yếu chứa phospholipid không tích điện và có nhiều cholesterol, tạo nên cấu trúc màng ít mang điện tích âm. Điều này làm giảm khả năng LL-37 tương tác mạnh với màng tế bào động vật. Thêm vào đó, thành phần cholesterol trong màng động vật giúp bảo vệ và duy trì tính ổn định của màng, ngăn chặn sự phá vỡ do tác động của LL-37. LL-37 có thể tương tác nhẹ với phần kỵ nước của màng tế bào động vật thông qua các tương tác kỵ nước, nhưng không đủ mạnh để gây phá vỡ màng tế bào như trong trường hợp của vi khuẩn.

Ngoài tác dụng trực tiếp lên màng vi khuẩn, LL-37 còn có thể kích hoạt các tế bào miễn dịch như đại thực bào và bạch cầu trung tính để tiêu diệt vi khuẩn, qua đó giảm thiểu việc tiếp xúc trực tiếp giữa tế bào động vật và LL-37.

Tế bào gốc ít bị nhiễm khuẩn do LL-37

Tế bào gốc có những đặc điểm độc đáo về cấu trúc và chức năng giúp chúng ít bị nhiễm khuẩn hơn, và LL-37 đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ chúng khỏi sự xâm nhập của vi khuẩn:

  • Cơ chế bảo vệ tự nhiên: Tế bào gốc có xu hướng sống trong các niche được bảo vệ chặt chẽ, giúp giảm nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với vi khuẩn hoặc các tác nhân ngoại lai. Ngoài ra, trong các môi trường sinh học này, nồng độ của các yếu tố kháng khuẩn tự nhiên như LL-37 cũng có thể cao hơn, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn trước khi chúng có thể gây tổn hại cho tế bào gốc.
  • Khả năng tái tạo của tế bào gốc: Tế bào gốc có khả năng phân chia và tự tái tạo rất mạnh mẽ, giúp duy trì số lượng và chức năng của chúng ngay cả khi có những yếu tố tiêu cực từ bên ngoài. Nếu một số tế bào gốc bị nhiễm khuẩn, chúng có khả năng bị loại bỏ và thay thế bởi các tế bào gốc khỏe mạnh khác mà không ảnh hưởng đến tổng thể của quần thể tế bào gốc.
  • Sự tương tác hạn chế của LL-37 với màng tế bào gốc: Như Kiên đã giải thích ở trên, màng tế bào gốc, giống như màng của các tế bào động vật khác, có cấu trúc lipid phức tạp với ít các nhóm mang điện tích âm, do đó LL-37 ít có khả năng tương tác mạnh và gây tổn thương. Điều này cho phép LL-37 hoạt động kháng khuẩn một cách chọn lọc mà không làm hại đến tế bào gốc.

Ngoài ra, tế bào gốc còn có khả năng di cư, tức “homing - kiểu như đi định cư á :)))”. Nên nếu xui rủi tế bào gốc vùng đó hỏng hết thì vẫn có những đứa khác “nhào đến” theo các tín hiệu hoá học à :))) Quá trình di cư của tế bào gốc được điều khiển bởi một loạt các tín hiệu sinh học phức tạp từ mô tổn thương, bao gồm các yếu tố hóa hướng động (chemotactic factors), cytokine và một loạt các tín hiệu viêm khác.

Ứng dụng tiềm năng của LL-37 và dịch nuôi cấy tế bào gốc

Dựa trên các cơ chế kháng khuẩn chọn lọc của LL-37, các ứng dụng tiềm năng của LL-37 nói riêng và dịch chiết tế bào gốc nói chung trong y học và công nghệ sinh học bao gồm:

  • Điều trị nhiễm trùng: LL-37 có thể được phát triển thành một loại thuốc kháng khuẩn hiệu quả để điều trị các bệnh nhiễm trùng, đặc biệt là các trường hợp vi khuẩn kháng kháng sinh. Với khả năng tiêu diệt vi khuẩn chọn lọc mà không gây tổn hại đến tế bào động vật, LL-37 có thể được sử dụng tại chỗ (ví dụ như thuốc mỡ) hoặc toàn thân để kiểm soát nhiễm khuẩn mà không gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng như kháng sinh truyền thống.
  • Chữa lành vết thương: Do LL-37 có khả năng thúc đẩy sự tăng sinh tế bào và tái tạo mô, nó có thể được sử dụng trong các liệu pháp chữa lành vết thương, đặc biệt là trong điều trị vết thương mãn tính, nhiễm trùng, hoặc vết thương khó lành như loét do tiểu đường hoặc loét tì đè.
  • Ứng dụng trong liệu pháp tế bào gốc: LL-37 có tiềm năng ứng dụng trong việc bảo vệ tế bào gốc khỏi các tác nhân gây nhiễm trùng trong các liệu pháp tế bào gốc, chẳng hạn như khi sử dụng tế bào gốc để tái tạo mô hoặc điều trị bệnh lý. LL-37 có thể giúp bảo vệ tế bào gốc trong quá trình nuôi cấy hoặc cấy ghép, đảm bảo sự an toàn và hiệu quả của liệu pháp.
  • Tạo các vật liệu sinh học kháng khuẩn: LL-37 có thể được tích hợp vào các vật liệu sinh học, chẳng hạn như băng vết thương hoặc vật liệu cấy ghép, để giúp ngăn ngừa nhiễm trùng sau phẫu thuật hoặc chấn thương.

__________________________

Bài viết thuộc quyền sở hữu của Lê Duy Kiên và group Đồng Điệu. Đề nghị không sao chép dưới mọi hình thức khi chưa có sự đồng ý của tác giả.

Bài viết độc lập, không được tài trợ bởi bất cứ nhãn hàng nào. Chỉ mang tính chất tham khảo. Không thể thay thế các nghiên cứu khoa học chính thống/hay lời khuyên y tế.