BÀI 10 đáp ứng miễn dịch

Mô học của nội mạc tử cung giai đoạn tiền làm tổ Tại nội mạc tử cung ở thời điểm của cửa sổ làm tổ, có sự hiện diện của các tế bào chân hình kim pinopode.. -Đáp ứng miễn dịch thiên về T

BÀI 10 ĐÁP ỨNG HOÁ HỌC VÀ MIỄN DỊCH GIỮA PHÔI VÀ NIÊM MẠC TỬ CUNG TRONG QUÁ TRÌNH LÀM TỔ

A MỤC TIÊU

1 Trình bày được khái niệm cửa sổ làm tổ và vai trò của progesterone trong việc mở cửa sổ làm tổ

2 Trình bày cơ chế đáp ứng hoá học và miễn dịch lên quá trình làm tổ của phôi

3 Giải thích ứng dụng của progesterone trong điều trị sảy thai liên tiếp

4 Trình bày sự hình thành cửa sổ làm tổ dưới tác động của progesterone

5 Giải thích cơ chế đáp ứng hoá học và miễn dịch lên quan trình làm tổ của phôi

I VAI TRÒ CỐT LÕI CỦA PROGESTERONE TRONG SỰ THAY ĐỒI NỘI MẠC TỬ CUNG TRONG QUAD TRÌNH LÀM TỔ VÀ THAI KỲ GIAI ĐOẠN SỚM

1 Mô học của nội mạc tử cung giai đoạn tiền làm tổ

Tại nội mạc tử cung ở thời điểm của cửa sổ làm tổ, có sự hiện diện của các tế bào chân hình kim (pinopode) Các pinopode này được cho là các dấu hiệu tương tự như thụ thể trên nội mạc tử cung Thời gian xuất hiện và tồn tại của các pinopode rất ngắn, chỉ khoảng 5 ngày Pinopode có vai trò quan trọng trong đối thoại giữa phôi

và nội mạc tử cung trước làm tổ, có tác dụng “bắt giữ” phôi tại vị trí làm tổ, ngăn chặn hiện tượng phôi nang bị “cuốn trôi” bởi lông mao của nội mạc tử cung

Ảnh quét bởi kính hiển vi điện tử bề mặt nội mạc tử cung

của con người cho thấy ranh giới giữa các tế bào là khá rõ ràng (A) Sự vắng mặt của pinopodes Vi lông mao và lông mao nhìn thấy như được kéo dài từ bề mặt của các tế bào riêng lẻ (B) Có thể nhìn thấy ba pinopode với bề mặt nhẵn và mịn

2 Vai trò của progesteron

Progesterone là hormone thiết yếu của quá trình làm tổ của phôi đã thoát màng

Tại nội mạc tử cung, sự hài hòa cao độ trong tác động hiệp đồng giữa estrogen

và progesterone là điều kiện thiết yếu để tạo ra những thay đổi cần thiết trước làm

tổ Trước tiên, nội mạc tử cung phải được chuẩn bị đúng mức bởi estrogen Kế đến, progesterone phải xuất hiện đúng lúc, vào thời điểm nội mạc đã sẵn sàng để

chuyển sang phân tiết

Sự có mặt và tác động đúng lúc của progesterone trên nội mạc tử cung đã được chuẩn bị đúng mức trước đó bởi estrogen, các gene của tế bào nội mạc tử cung sẽ được điều hòa lên (up-regulated) hay xuống (down-regulated) Mối tương quan giữa estrogen và progesterone quyết định chiều hướng điều hòa các gene là lên hay xuống,

từ đó quyết định khả năng tiếp nhận phôi của nội mạc tử cung

Cửa sổ làm tổ được mở bởi progesterone

Hình 1: Pinopodes (tế bào chân hình kim)

Sau khi được chuẩn bị thích hợp với progesterone, nội mạc tử cung đạt đến trạng thái sẵn sàng để tiếp nhận phôi đến làm tổ Cửa sổ làm tổ được mở ra

Hình 2: Quá trình làm tổ

Hình 3: Cửa sổ làm tổ là giai đoạn duy nhất mà phôi có thể làm tổ

BL: Blastocyst, LIF: Leukaemia inhibitory factor, LE: Luminal epithelium of the endometrium, P: Pinopode, CT: Cytotrophoblast, ST: Syncytiotrophoblasts

Gắn kết

phôi nang

Kết dính phôi nang

Xâm nhập của phôi nang

Làm tổ hoàn tất

Cửa sổ làm tổ (ngày 20-23 vòng kinh 28 ngày)

Hình 133: mô tả sự gắn kết dần dần của phôi nang vào nội mạc tử cung trong giai đoạn khởi điểm của cửa sổ làm tổ, được mô tả bằng dấu sinh học giả định cho khả năng tiếp nhận nội mạc tử cung: integrins (màu đỏ), pinopodes (màu tím) và LIF (màu cam) Sự tích hợp Trophectodermal (màu xanh lá cây) trên bề mặt màng đỉnh của phôi nang là cần thiết cho sự kết dính (hình 2) Sự kết dính này gây ra phản ứng trong các nguyên bào nuôi để phân biệt thành lớp tế bào bên trong (màu hồng đậm)

là đơn bào nuôi và lớp hợp bào nuôi ở bên ngoài (màu hồng nhạt) Hợp bào nuôi có kích thước lớn, đa hình, có nhiều hơn một nhân và bước đầu xâm chiếm decidua (hình 3) Bây giờ thì các nguyên bào nuôi sản xuất ra βhCG (không được mô tả trong sơ đồ này) có tác dụng kích thích hoàng thể để sản xuất progesterone Trong hình 4, quá trình làm tổ hoàn tất, cửa sổ làm tổ đóng lại

Nội mạc tử cung tiếp nhận phôi làm tổ khi và chỉ khi cửa sổ làm tổ đã mở

Cửa sổ làm tổ được mở ra ở ngày thứ 18 và đóng lại ở ngày thứ 23 của chu kỳ Cửa sổ làm tổ là khoảng thời gian duy nhất mà nội mạc có thể tiếp nhận phôi làm tổ

Sự lệch pha giữa thời điểm mở cửa sổ và thời điểm phôi thoát màng sẽ dẫn đến việc phôi tiếp cận với nội mạc tử cung ngoài cửa sổ làm tổ, và hệ quả là phôi sẽ không được tiếp nhận

Cửa sổ làm tổ có thể bị di dời do các tác động nội sinh như hoàng thể hóa sớm gây tăng sớm progesterone nội sinh, hay tác động ngoại sinh do dùng hormone nguồn gốc ngoại lai… Cửa sổ làm tổ bị di dời sẽ làm thay đổi vị trí tương đối của nó so với thời điểm phôi thoát màng

II NHỮNG ĐẶC TRƯNG CỦA ĐỐI THOẠI HÓA HỌC VÀ MIỄN DỊCH GIỮA PHÔI GIAI ĐOẠN PHÂN CHIA VÀ NỘI MẠC TỬ CUNG TRONG QUÁ TRÌNH LÀM TỔ

1 Phôi thoát màng

Ngày thứ 6 sau thụ tinh, phôi thoát khỏi ZP, vào trong buồng tử cung và tiếp cận với nội mạc tử cung

Vào ngày thứ 6 sau thụ tinh, trao đổi khí và dinh dưỡng giữa phôi nang và mẹ thông qua ZP đã không còn thích hợp Phôi phải thoát khỏi ZP để tìm đến nguồn cung cấp oxygen phù hợp hơn với nhu cầu ngày càng cao của nó, đồng thời có thể tiếp cận trực tiếp với nguồn dưỡng chất từ mẹ

Màng ZP bị mỏng dần ở một vị trí, để rồi cuối cùng bị phá vỡ Phôi nang sẽ thoát qua lỗ hổng này để đi vào buồng tử cung và chuẩn bị cho tiến trình làm tổ Hiện tượng này được gọi là hiện tượng thoát màng (hatching)

2 Đối thoại hóa học giữa phôi thoát màng và nội mạc tử cung

Đối thoại hóa học kích hoạt các biến đổi trên bề mặt nội mạc và của giao diện phôi-nội mạc

Phôi đã thoát màng thực hiện trao đổi tín hiệu hóa học với nội mạc tử cung GF (Growth Factor) và các cytokins từ phôi thúc đẩy những biến đổi ở nội mạc tử cung Tại giao diện giữa vi nhung mao của nguyên bào nuôi và tế bào chân hình kim của nội mạc tử cung, các tín hiệu tế bào (signal) gồm LIF (Leukemia Inhibitory Factor) và EGF (Epidermal Growth Factor) thúc đẩy tương tác giữa 2 loại tế bào này

3 Đối thoại miễn dịch tế bào

Phôi là một mảnh bán dị ghép nên luôn phải đối mặt với hiện tượng thải ghép Phôi vốn có gene không giống với vốn gene của người mẹ Nó chỉ tiếp nhận một nửa vốn di truyền của mẹ, với các kháng nguyên bạch cầu HLA trên bề mặt tế bào, còn nửa gen còn lại nhận từ các tế bào nguồn gốc cha Vì thế, phôi là một mảnh bán dị ghép (hemi-allograft)

Hệ quả là, về mặt miễn dịch, phôi là một mảnh ghép không tương đồng với hệ miễn dịch mẹ Do bất tương đồng về mặt miễn dịch, phôi phải đối mặt với hiện tượng thải ghép Nói một cách khác, để phôi làm tổ thành công, điều kiện cần và đủ đó là phải khởi phát được một tiến trình ức chế miễn dịch, nhằm ngăn cản việc cơ thể người mẹ loại bỏ mảnh bán dị ghép Hệ thống miễn dịch của mẹ (gồm đáp ứng miễn dịch dịch thể và đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào) phải phù hợp với “mảnh bán dị ghép” phôi thai này

Khả năng đáp ứng miễn dịch tế bào của phụ nữ mang thai bị giảm nhẹ, thông qua sự giảm hoạt động của các tế bào diệt tự nhiên (Natural Killer - NK, non-B-non-T-lymphocyte) và giảm khả năng hóa ứng của các đại thực bào Đáp ứng miễn dịch qua tế bào lympho T được định hướng khá nhiều về phía ức chế miễn dịch

Miễn dịch dịch thể hoạt động bình thường trong khi mang thai Các globulin miễn dịch có số lượng bình thường ngoại trừ IgG bị giảm ở ba tháng cuối thai kỳ do

di chuyển một phần sang tuần hoàn thai nhi

Hình 4; Sơ đồ biểu diễn sự hiểu biết hiện tại về vai trò và sự tương tác của các

tế bào miễn dịch trong quá trình cấy phôi sớm ở người, ngoại suy từ dữ liệu nghiên cứu ở người và chuột

Mcpt5: mast cell protease 5; sCD38: solube CD38

Sau khi được phóng vào âm đạo, tinh dịch có chứa alloantigens và các yếu tố điều hòa miễn dịch hòa tan và liên quan đến tinh trùng gây ra một phản ứng tiền viêm ở ngoài tử cung Sự giải phóng cục bộ của cytokine và chemokine gây ra sự tuyển dụng tích cực các tế bào Treg, bạch cầu trung tính, DC, đại thực bào và tế bào mast vào nội mạc tử cung Ở đây, các quần thể tế bào miễn dịch khác nhau thực hiện một loạt các chức năng chống viêm, ức chế miễn dịch và tái tạo mô để hỗ trợ phôi làm tổ Ở chuột, sự cạn kiệt của DC, đại thực bào hoặc tế bào Treg có tác dụng cản trở sự làm

tổ của phôi Các nghiên cứu lâm sàng khác ở người cũng cho kết quả tương tự

Những thay đổi về khả năng miễn dịch của mẹ khi mang thai có thể liên quan đến các protein của thai kỳ, hormone steroid, trong đó quan trọng là progesterone,

có nồng độ cao trong thai kỳ Để cân bằng tác dụng của Progesterone, có hoạt động của protein ức chế Progesterone (PIBF - Progesterone Induced Blocking Factor)

Hệ thống miễn dịch tế bào đóng vai trò quan trọng trong tiếp nhận hay thải trừ mảnh bán dị ghép

Khi phôi tiếp cận với nội mạc tử cung, nó sẽ sớm bị nhận diện Hệ thống miễn dịch tế bào (Cell Mediated Immunity) (CMI) được kích hoạt

Như vậy, song hành xảy ra hai chiều hướng đáp ứng miễn dịch, một theo chiều hướng thải trừ thông qua T helper 1 (Th1) và một còn lại theo chiều hướng tiếp nhận thông qua T helper 2 (Th2, chế tiết các IL-4 và IL-10)

Progesterone làm cơ chế miễn dịch tế bào đi theo hướng ưu thế Th2, tạo điều

kiện thuận lợi cho việc tiếp nhận mảnh bán dị ghép Nguyên bào nuôi và tế bào rụng tiết ra các cytokine IL-10, TGF-β và IL-4 Các cytokine này ức chế phản ứng loại Th1 và thúc đẩy phản ứng loại Th2

-Đáp ứng miễn dịch thiên về Th2 được duy trì cho đến cuối thai kỳ:

Dưới đáp ứng miễn dịch theo chiều hướng Th2, phôi thai sẽ làm tổ thành công,

sự xâm nhập và phát triển của nguyên bào nuôi được đảm bảo Ưu thế đáp ứng miễn dịch bất thường theo chiều hướng Th1 sẽ dẫn đến thất bại trong xâm nhập của nguyên bào nuôi, dẫn đến các kết cục xấu của thai kỳ

Đến cuối thai kỳ, sự chuyển đổi từ thiên hướng Th2 sang Th1 dẽ dẫn đến hàng loạt các thay đổi về miễn dịch và nội tiết học, dẫn đến chuyển dạ

Hình 5: Sự cân bằng trong đáp ứng miễn dịch của người mẹ khi mang thai

Thomas MS Reid, June 1998, Striking a balance in maternal immune response to infection

Dưới đáp ứng miễn dịch theo chiều hướng Th2, phôi thai sẽ làm tổ thành công, sự xâm nhập và phát triển của nguyên bào nuôi được đảm bảo Ưu thế đáp ứng miễn dịch bất thường theo chiều hướng Th1 sẽ dẫn đến thất bại trong xâm nhập của nguyên bào nuôi, dẫn đến các kết cục xấu của thai kỳ

Hình 6: Tác động của progesteron lên đối thoại miễn dịch giữa phôi và NMTC Anthony Chau, John C Markley, Jeremy Juang, Lawrence C Tsen Cytokines in the perinatalperiod part II

Progesteron làm cơ chế miễn dịch tế bào đi theo hướng ưu thế Th2, tạo điều

kiện thuận lợi cho việc tiếp nhận mảnh bán dị ghép Nguyên bào nuôi và tế bào rụng tiết ra các cytokine IL-10, TGF-β và IL-4 Các cytokine này ức chế phản ứng loại Th1 và thúc đẩy phản ứng loại Th2

III SỰ THÂM NHẬP CỬA NGUYÊN BÀO NUÔI VÀO NỘI MẠC TỬ CUNG : TỪ NGÀY THỨ 6 ĐẾN NGÀY THỨ 10 VÀ VAI TRÒ CỦA ĐÁP ỨNG MIẾN DỊCH Ở MẸ ĐỐI VỚI SỰ LÀM TỔ

Phản hồi âm trên LH của đỉnh cao progesterone gây ly giải hoàng thể chu kỳ Vào ngày thứ 7 sau phóng noãn, dưới tác dụng của LH, hoạt động chế tiết progesterone của hoàng thể chu kỳ đạt đến đỉnh cao nhất, hoàn thành sứ mạng mở cửa sổ làm tổ để đón nhận phôi thai Tuy nhiên, nồng độ cao progesterone sẽ gây phản hồi âm trên hạ đồi-yên, làm giảm nhịp điệu các xung GnRH hạ đồi, cũng như

ức chế tuyến yên làm tuyến này giảm hay ngưng phóng thích LH LH tuyến yên bị sút giảm, hoàng thể sẽ bị ly giải (luteolysis)

Sự ly giải hoàng thể dẫn đến hệ quả là sự sụt giảm sản xuất các steroid sinh dục, trong đó có progesterone, hormone có nguồn gốc chủ yếu từ hoàng thể Mất nguồn cung cấp chủ yếu các steroid, nội mạc tử cung sẽ sụp đổ Lúc này, cần có một

cơ chế khác để giúp hoàng thể khỏi bị ly giải, nếu không thì sẽ không thể có sự thụ thai

-Chỉ đến ngày thứ 9 sau thụ tinh, các hội bào nuôi mới tiếp cận được các mạch máu xoắn ốc của nội mạc tử cung :

Ngày thứ 7, sau khi tiếp cận thành công với nội mạc tử cung, các hợp bào nuôi (syncytiotrophoblast) phát triển từ khối nguyên bào nuôi (trophoblast) sẽ bắt đầu tiến trình tách rẽ các tế bào nội mạc tử cung, làm cho phôi chìm dần vào nội mạc tử cung Tiến trình tách rẽ tế bào nội mạc được thực hiện qua các men gây ly giải cầu nối

giữa các tế bào nội mạc Đồng thời, các tế bào có nguồn gốc lá nuôi cũng phóng thích yếu tố tăng trưởng tế bào nội mạch VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), là tác nhân quan trọng cho tái cấu trúc và phân bố mạch máu nội mạc phù hợp với sự hiện diện của phôi

Ngày thứ 8, các hợp bào nuôi vẫn tiếp tục phát triển mạch, bắt đầu tạo ra các hốc bên trong lòng của khối hợp bào nuôi Tuy nhiên, cho đến tận thời điểm này, phôi vẫn chưa có các trao đổi trực tiếp với máu mẹ, do chưa tiếp cận với mạch máu nội mạc tử cung

Ngày thứ 9, phôi đã chìm hẳn vào nội mạc tử cung Hợp bào nuôi phát triển tạo nên các hốc rỗng, tiền thân của hồ máu sau này Hợp bào nuôi cũng đã tiếp cận với mạch máu nội mạc, nhưng vẫn chưa phá vỡ chúng ở thời điểm này

Khối nguyên bào nuôi, hợp bào nuôi (lá nuôi hợp bào - syncytiotrophoblast) của phôi thai tạo thành bức ngăn cách trực tiếp giữa mẹ và thai nhi, chúng không biểu hiện kháng nguyên hòa hợp mô (phức hợp HLA-A, HLA-B, HLA-C) với hệ miễn dịch của mẹ Vì nguyên bào nuôi không biểu hiện HLA, các tế bào này không

bị xác định là ngoại lai bởi các tế bào lympho Tc của mẹ và do đó nó không cung cấp tín hiệu cần thiết cho việc gây ra phản ứng miễn dịch với bào thai

Mặt khác, các đơn bào nuôi (lá nuôi tế bào - cytotrophoblast) biểu hiện một cách mạnh mẽ các kháng nguyên hòa hợp mô loại HLA-G, là loại HLA bất biến giữa các cá thể cùng loài Kháng nguyên này được cho là có chức năng chống vi rút và chức năng ức chế miễn dịch, và có vai trò chống lại sự hoạt động của các NK mẹ Các tế bào NK, đại thực bào, tác động trên các tế bào không bộc lộ HLA, lẽ ra nó có thể tiêu diệt các nguyên bào nuôi Tuy nhiên, các NK bị nhận dạng bởi các marqueur (đánh dấu) của HLA-G có tác dụng ức chế hoạt động của chúng Vì vậy, bất kể nhóm HLA của người cha, thai nhi dường như miễn dịch với hệ thống miễn dịch của người

mẹ Ngoài ra, các nguyên bào nuôi có khả năng tiết enzym indoleamine 2,3 –

dioxygénase (IDO) có tác dụng ly giải tryptophane – một chất cần thiết cho hoạt động của lympho T

Đáp ứng miễn dịch của mẹ là cần thiết ở giai đoạn đầu của thai kỳ

-Phản ứng viêm tại chỗ là cần thiết để làm tổ

Trong những giờ đầu tiên sau khi thụ tinh, tử cung là nơi xảy ra phản ứng viêm với vai trò quan trọng của dòng đại thực bào và tế bào lympho T có khả năng tiết ra nhiều cytokine (IL-1, IL-6, TNF), các yếu tố tăng trưởng (Yếu tố kích thích bạch cầu / đại thực bào GM-CSF, yếu tố kích thích CSF-1) và các enzyme (metallicoprotease (MMP) -2, -9) cần thiết cho sự bám dính của phôi và xâm lấn của nguyên bào nuôi Dòng này được tạo ra bởi các tín hiệu hấp dẫn của chất lỏng tinh dịch và các tế bào chết theo chương trình apoptose có nguồn gốc nam (đặc biệt là tinh trùng) Cơn bão cytokine gây viêm này sau đó tan biến để nhường chỗ cho dòng

tế bào NK hiện diện trong mô tử cung Sự xuất hiện của NK rất cần thiết cho sự phát triển của màng rụng (sự biến đổi của lớp nội mạc tử cung của mẹ cho phép các nguyên bào nuôi của thai nhi xâm nhập) và tạo thuận cho sự làm tổ của phôi

-Tác dụng của đáp ứng miễn dịch với sự làm tổ: vai trò trung tâm của NK tử cung:

Số lượng tế bào NK tử cung trong màng rụng là tối đa vào lúc bắt đầu mang thai, sau đó giảm dần từ tuần thứ 20 và biến mất vào cuối thai kỳ Các tế bào này có kiểu miễn dịch đặc biệt vì chúng biểu hiện mạnh mẽ dấu ấn CD56 chứ không phải CD16, không giống như các tế bào NK lưu hành trong huyết tương Các tế bào NK

tử cung, thể hiện các thụ thể KIR (Killer Immunoglobulin like Receptor) hoặc ILT (Immunoglobulin Like Transcript) có khả năng điều hòa hoạt hóa, một số có tác dụng kích hoạt, một số có tác dụng chất ức chế Tuy nhiên, mức độ biểu hiện của các thụ thể ức chế như CD94 / NKG2A, KIR2D hoặc KIR2DL4 tăng lên rất nhiều trên bề mặt tế bào NK tử cung so với NK trong huyết tương Vai trò của các tế bào