Khả năng bảo vệ chống lại bệnh sốt rét nhờ các biến thể gen hồng cầu

TÓM TẮT

Cơ chế bệnh sinh – Quá trình ký sinh trùng sốt rét xâm nhập vào hồng cầu (RBC) là một quy trình phức tạp gồm nhiều bước. Áp lực tiến hóa từ hàng ngàn năm trước đã chọn lọc các biến thể gen giúp bảo vệ cơ thể chống lại bệnh sốt rét bằng cách ngăn chặn một hoặc nhiều giai đoạn trong quy trình này; sự phân bố địa lý của các biến thể gen này tương ứng với những vùng lưu hành Plasmodium falciparum hoặc P. vivax. (Xem ‘Áp lực chọn lọc tiến hóa từ bệnh sốt rét’ ở dưới.)

• Sự xâm nhập của merozoite vào hồng cầu thông qua các protein bề mặt đóng vai trò là phối tử (ligand) của ký sinh trùng sốt rét
• Sự phát triển của ký sinh trùng trong tế bào
• Sự vỡ hồng cầu khi ký sinh trùng trưởng thành
• Đáp ứng miễn dịch ảnh hưởng đến quá trình khu trú và loại bỏ các hồng cầu nhiễm ký sinh trùng

Sự xâm nhập của ký sinh trùng – Các biến thể protein bề mặt hồng cầu ở vật chủ có thể làm giảm khả năng xâm nhập của ký sinh trùng. Nhiều protein bề mặt này chính là các kháng nguyên nhóm máu. (Xem ‘Protein bề mặt hồng cầu’ ở dưới và “Kháng nguyên và kháng thể hồng cầu”.)

• Hồng cầu thiếu hụt kháng nguyên Duffy (Duffy-null) có khả năng bảo vệ chống lại P. vivax. (Xem ‘Hệ nhóm máu Duffy’ ở dưới.)
• Các biến thể trong hệ nhóm máu ABO, MNS, Gerbich, Knops và Ok có thể tạo ra cơ chế bảo vệ bằng cách làm giảm sự xâm nhập và/hoặc hạn chế sự phát triển của ký sinh trùng. (Xem ‘Hệ nhóm máu ABO’, ‘Hệ nhóm máu MNS (glycophorin A và B)’, ‘Nhóm máu Gerbich (glycophorin C)’, ‘Nhóm máu Knops (thụ thể bổ thể 1)’ và ‘Kháng nguyên nhóm máu Ok (basigin)’ ở dưới.)
• Các biến thể ảnh hưởng đến kênh màng hồng cầu ATP2B4, ferroportin và Piezo1 có thể có tác dụng bảo vệ. (Xem ‘Kênh màng’ ở dưới.)
• Các biến thể ảnh hưởng đến protein khung xương tế bào cũng có thể mang lại sự bảo vệ, bao gồm các biến thể gây ra bệnh hồng cầu hình bầu dục Đông Nam Á (SAO), bệnh hồng cầu hình elip di truyền và bệnh hồng cầu hình cầu di truyền. (Xem ‘Thay đổi khung xương hồng cầu’ ở dưới, “Bệnh hồng cầu hình bầu dục Đông Nam Á (SAO)”, “Bệnh hồng cầu hình elip di truyền và các rối loạn liên quan” và “Bệnh hồng cầu hình cầu di truyền”.)

Sự phát triển của ký sinh trùng – Các biến thể hemoglobin đã tiến hóa tại những vùng lưu hành sốt rét; điều này đặc biệt đúng với các biến thể Hb S và Hb C (hình 2), bệnh thalassemia và sự gia tăng hemoglobin bào thai (Hb F). (Xem ‘Các bệnh lý hemoglobin’ ở dưới.)

Các bệnh lý hemoglobin mang lại tác dụng bảo vệ ở trạng thái dị hợp tử và thường dung nạp tốt về mặt lâm sàng, nhưng trạng thái đồng hợp tử hoặc dị hợp tử kép có thể gây ra bệnh lý nghiêm trọng. (Xem “Đặc điểm tế bào hình liềm”, “Các biến thể hemoglobin bao gồm Hb C, Hb D và Hb E” và “Chẩn đoán thalassemia (ở người lớn và trẻ em)”.)

Enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) bảo vệ hồng cầu khỏi tổn thương do oxy hóa. Thiếu hụt G6PD được ghi nhận rộng rãi tại các vùng lưu hành sốt rét trên thế giới (hình 3). Cơ chế bảo vệ của thiếu hụt G6PD đối với bệnh sốt rét dường như là do làm tăng stress oxy hóa trong hồng cầu nhiễm ký sinh trùng, từ đó tăng cường quá trình thực bào các thể nhẫn hoặc các thể ký sinh trùng giai đoạn sớm trong hồng cầu. (Xem ‘Thiếu hụt G6PD’ ở dưới và “Thiếu hụt enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD)”.)

Thiếu hụt pyruvate kinase (PK) có tác dụng bảo vệ trong các mô hình thực nghiệm sốt rét trên chuột, nhưng chưa được chứng minh tác dụng này trên quần thể người. (Xem “Thiếu hụt pyruvate kinase”, mục ‘Khả năng bảo vệ chống sốt rét’.)