Các tế bào máu trong bệnh sốt rét vận chuyển kém hiệu quả

Khám phá mới về cách ký sinh trùng sốt rét đảo dòng, chuyển các tế bào bị nhiễm vào mao mạch dính các vật cản, có thể dẫn đến phương pháp điều trị sốt rét mới và tốt hơn.

Bình thường, các hồng huyết cầu (hay hồng cầu) chuyển oxy từ phổi tới não và các mô khác theo ba phương thức cơ bản là “tumbling-treadmill-type”. Tuy nhiên, khi bị nhiễm ký sinh trùng sốt rét, hồng cầu vận chuyển hoàn toàn khác.

Sự khác biệt này được nhóm nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) phát hiện ra khi so sánh các động lực dòng chảy của hồng cầu khỏe mạnh với hồng cầu nhiễm sốt rét. Báo cáo tháng 6 trên tạp chí Vật lý ứng dụng, AIP xuất bản cho thấy cái nhìn thấu đáo về sự phát triển thuốc điều trị bệnh sốt rét trong tương lai.

Giáo sư Nhân Phan-Thiên cho biết nhóm kỳ vọng làm sáng tỏ những thay đổi về hình học và tính chất vật lý của hồng cầu (lý do tại sao và làm thế nào) nhằm hướng đến điều trị hiệu quả bệnh sốt rét.

Sốt rét, do ký sinh trùng Plasmodium gây ra, đe dọa tính mạng con người, gây đau đớn cho hàng trăm hàng triệu người mỗi năm và là nguyên nhân của hơn nửa triệu cái chết - chủ yếu là trẻ em ở châu Phi cận Sahara. Được truyền qua nước bọt của muỗi Anopheles cái, trùng sốt rét có vòng đời đa giai đoạn và phức tạp, trong đó có thời kỳ ký sinh trong hồng cầu người bệnh.

Khi muỗi hút máu và truyền sang người, trùng sốt rét xâm nhập vào tế bào hồng cầu, làm cho các tế bào ngày càng cứng và kết dính. Các tế bào này cũng biến đổi từ dạng hình đĩa hai mặt lõm sang dạng hình cầu lớn hơn ở “giai đoạn phân liệt” của trùng sốt rét, với vòng liệt sinh trong hồng cầu từ 36-48 giờ sau nhiễm trùng khởi phát. Khi hồng cầu cứng và bị biến dạng, có thể dẫn đến hẹp động mạch não và gây thiếu máu do có ít tế bào máu vận chuyển oxy đến các cơ quan khác trong cơ thể, bao gồm cả não.

Ở bài báo, nhóm nghiên cứu trình bày cách họ sử dụng phương pháp hạt được gọi là “động lực hạt tiêu tán” về 0 (“dissipative particle dynamics” to zero) theo ba phương thức vận chuyển đặc trưng của tế bào hay màng tế bào trong dòng cắt (tank-treading, tumbling, hay trembling) và phát hiện ra cách vận chuyển của hồng cầu khỏe mạnh và hồng cầu nhiễm sốt rét.

Phan-Thiên giải thích: “Phương thức tank-treading là một trạng thái ổn định, trong đó một tế bào vẫn đứng yên trong khi màng của nó xoay liên tục quanh dịch nội bào. Phương thức tumbling là một trạng thái không ổn định, trong đó tế bào chuyển động hỗn độn theo chu kỳ với hình dạng ban đầu như là một thể rắn. Và phương thức trembling là một trạng thái chuyển tiếp giữa hai phương thức khác nhau, được đặc trưng bởi sự biến dạng và dao động góc”.

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng, với tỷ lệ cắt tương tự, nếu hồng cầu khỏe mạnh thực hiện vận chuyển “tumbling” thì tế bào nhiễm sốt rét để thay thế cũng chỉ thực hiện vận chuyển này.

Trùng sốt rét có thể có lợi thế gì khi tác động đến vận chuyển “tumbling” của hồng cầu? Phan-Thiên cho biết, ““tumbling” có thể cho phép hồng cầu tiếp xúc tốt hơn với thành mạch máu và có cơ hội dính chặt vào nó”. Lợi thế của ký sinh trùng trong việc kết dính hồng cầu có thể là nó ngăn cản và giữ các tế bào khỏi sự lưu thông và bị loại bỏ bởi lá lách hay hệ miễn dịch.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra các mức độ mà một hồng cầu khỏe mạnh thực hiện chuyển động “trembling” và một tế bào nhiễm sốt rét không thể thực hiện chuyển động “tank-treading”. Phan-Thiên lưu ý: “Và nếu một hồng cầu khỏe mạnh thực hiện chuyển động “tank-treading”, thì hồng cầu nhiễm sốt rét sẽ thực hiện bất kỳ một trong ba chuyển động động học”.

Nguyễn Thị Hồng Mến
(lược dịch)
Nguồn: “Malaria: Blood Cells Behaving Badly”, http://publishing.aip.org/publishing/journal-highlights/malaria-blood-cells-behaving-badly