Sinh lý bệnh - Phần 2

n biết chọn lọc một bazơ bị thay đổi, loại bỏ nucleotid mang nó bằng cách cắt ra khỏi chuỗi DNA, sau đó thay bằng một nucleotid mang bazơ chính xác bổ sung và gắn DNA lại. Ngƣời ta cho rằng với cơ chế này cho phép sửa chữa 99,9% các sai sót. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 136 Mở đầu khi tế bào chuyển sang pha G1, Harwell phát hiện là nó sẽ bị ngăn lại khi thiếu chất dinh dƣỡng hoặc chất chuyển hoá trung gian, có sự tham gia của gen RNA polymerase (primase) tạo ra đoạn mồi đầu tiên để cho DNA polymerase tiếp tục quá trình tái sao DNA cũng nhƣ loại bỏ mẩu mồi ấy. Khi tế bào qua khỏi điểm này (điểm khởi phát, điểm R: restriction) thì sẽ không quay trở lại đƣợc và phải đi tiếp sang pha S. Những rối loạn xảy ra ở các bƣớc sau tế bào sẽ bị loại bỏ bằng cơ chế chết theo chƣơng trình (apoptosis). Các sự kiện của chu kỳ tế bào diễn tiến theo một trật tự nhất định, sự kiện trƣớc phải đƣợc hoàn tất tốt đẹp thì sự kiện sau mới tiếp tục xảy ra. Các cơ chế kiểm soát nhờ hoạt động của những gen nằm ở những nơi gọi là điểm kiểm soát. Khi các điểm kiểm soát bị loại bỏ sẽ gây chết tế bào, sai lệch trong phân bố nhiễm sắc thể hay các phần tử tế bào hoặc tăng nhạy cảm với các yếu tố môi trƣờng. Sau này Harwell đã tìm ra đƣợc nhiều gen của điểm kiểm soát. Ví dụ nhƣ tế bào nấm có gen RAD53 khi bị chiếu tia thì sẽ gây ngừng ở G2 cho đến khi tổn thƣơng đƣợc sửa chữa xong. Ở ngƣời có gen p53 trên nhiễm sắc thể 17 có vai trò đièu hoà tƣơng tự nhƣ RAD53. Khi gen này do đột biến không hoạt động đƣợc thì tế bào dù bị hƣ hại (đột biến hay thay đổi do yếu tố sinh ung thƣ) vẫn cứ thế mà tiếp tục phân chia thành những thế hệ tế bào con có rối loạn y hệt gọi là ác tính. Năm 1970 nhờ các kỹ thuật gen và sinh học phân tử đã phát hiện ra khi vƣợt qua điểm khởi động thì tế bào cần hoạt động của 2 gen cdc2+/cdc28+ để bắt đầu tái sao DNA. Các gen này mã cho một protein kinase p34 là yếu tố điều hoà chủ yếu của phức hợp. Sau này ngƣời ta mới phát hiện ra vai trò của cyclin với p34cdc2 protein kinase B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 137 Năm 1980 R. Timothy Hunt đã phát hiện ra phân tử cyclin đầu tiên trong quá trình phân bào của con nhím biển, ức chế sự tổng hợp các protein này thì các giai đoạn phân bào không thực hiện đƣợc. Protein này hình thành rồi phân huỷ ngay trong mỗi chu kỳ tế bào nên mới có tên là cyclin (cycle). Hiện nay, cyclin tạo thành một họ gồm nhiều protein gần giống nhau có đặc tính chung là liên kết với các dƣới đơn vị protein kinase trong họ cdc để trở nên các phức hợp hoạt động, gọi là protein kinase phụ thuộc cyclin (cdk). Để cho 1 pha chu kỳ tế bào đi qua đƣợc 1pha khác thì cdk này phải kết hợp với 1 cyclin nhất định. Ví dụ: Cyclin B + cdk1: giúp tế bào đi từ G2 sang M Cyclin E + cdk2: G1 S Cyclin D + cdk4: G0 G1 Các gãy đơn (single strand breaks) và gãy kép (double strand breaks) của DNA làm tăng tổng hợp p53, làm tế bào dừng lại ở pha G1do ức chế đƣợc phức hợp Cyclin E + cdk2 nên tế bào không đi vào pha S. Nếu thiếu p53, tế bào dễ phát triển thành ung thƣ. 2.2. Sửa sai khi không sao chép Có khoảng 50 enzym chuyên rà soát, phát hiện và sửa các sai sót trên phân tử DNA. 3. Sự chết tế bào Phân bào làm tăng số lƣợng tế bào với bộ gen giống nhau. Song song với sự phân chia tế bào còn có những cơ chế kiểm soát sự chết của tế bào theo chu kỳ phát triển. Có thể gặp trong một số quá trình sinh lý nhƣ thoái triển sinh lý phụ thuộc nội tiết tố, tế bào lympho T gây độc (Tc) làm chết tế bào đích....Ngoài ra, không kể đến những trƣờng hợp chết tế bào do thoái hoá, hoại tử, sự teo ..v.v. 3.1 Chết theo chương trình của tế bào (apoptosis nghĩa đen là rơi khỏi) Trên tiêu bản nhuộm hematoxylin eosin cho thấy có sự biến tính của protein, chromatin đậm đặc. Cuối cùng có hiện tƣợng vỡ nhân do DNA bị gãy, tế bào nhanh chóng co lại và tạo ra các chồi bào tƣơng, đứt gãy thành các “thể apotosis” chứa chất hoà tan và cơ quan tử của tế bào; các thể này đƣợc thực bào sau đó. Cơ chế này vẫn chƣa hoàn toàn rõ ràng tuy nhiên thƣờng bắt đầu bằng các thƣơng tổn DNA, đặc biệt là hiện tƣợng gãy DNA chuổi kép, tăng giải phóng topoisomerase (có trong tế bào bình thƣờng hoặc ác tính) có tác dụng tách đôi sợi DNA xoắn kép khi sao chép, sửa chữa các thƣơng tổn DNA. Khi thiếu enzym này thì nhiễm sắc thể không phân ly và tế bào không phân bào đƣợc. Nhƣng khi quá nhiều B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 138 topoisomerase thì tế bào cũng sẽ chết theo chƣơng trình khi có sự kết hợp giữa DNA chuổi kép và topoisomerase II. Tóm lại, ở sinh vật đa bào sự kiểm soát phân bào và chết theo chƣơng trình đƣợc kiểm soát bằng nhiều cơ chế phức tạp. Khi cơ chế kiểm soát này bị hỏng thì dẫn đến nguyên phân không giới hạn và tế bào hầu nhƣ không biệt hoá, xảy ra ở ung thƣ. 3.2 Sự kiểm soát di truyền đối với apoptosis Bộ gen tuyến trùng Caenorhabditis elegans có 1031 gen, trong đó có 131 gen có phân định sẳn là chết theo chƣơng trình. Có 14 gen khác nhau tham gia vào kiểm soát di truyền đối với apotosis. Nếu có sự đột biến làm bất hoạt các gen ức chế sinh ung thƣ (ced -3 và ced - 4) thì các tế bào trên sống sót tuy nhiên nếu đột biến gen kích thích sinh ung thƣ (ced -9) làm cho một số tế bào bình thƣờng sống sót nay bị chết. Nghiên cứu cấu trúc chức năng của một protein của gen ced-9 thì thấy giống nhƣ sản phẩm của một proto-oncogen có tên là bcl-2. Ngoài ra p53 là sản phẩm của gen ức chế ung thƣ, là chất hoạt hoá một trong những con đƣờng dẫn đến apoptosis và làm giảm protein bcl-2. 3.3. Apoptosis và bệnh lý khác Sự chết theo chƣơng trình của tế bào giữ vai trò cơ bản trong nhiều bệnh: điều hoà trực tiếp sự phát triển của khối u, góp phần ngăn chận hay làm chậm đi sự phát triển của bệnh AIDS. Nhiều bằng chứng cho thấy vai trò của apoptosis trong tuổi thọ, bệnh Alzheimer,.vv. Tuy đƣợc phát hiện không lâu nhƣng apoptosis đã thu hút những nghiên cứu về điều trị ung thƣ và những bệnh lý khác. 4. Ung thư 4.1 Khái niệm về ung thư Ung thƣ là sự tăng sinh tế bào vô hạn, bất chấp sự kiểm soát bình thƣờng, có khả năng xâm chiếm các tổ chức chung quanh và di căn đi nơi khác. Ngày nay ngƣời ta đã biết bản chất ung thƣ liên quan liên quan đến các biến đổi di truyền trên DNA làm sai hỏng tiến trình tăng sinh tế bào bình thƣờng. Nguyên nhân do đột biến của các gen sinh ung thƣ (oncogene) hay gen ức chế sinh ung thƣ (tumor suppressor gene). Xác định đƣợc sự thay đổi đột biến đó để chẩn đoán sớm ung thƣ, mặt khác ngƣời ta có thể dùng các biện pháp gen để điều trị ung thƣ (genotherapy) 4.2 Các yếu tố gây ung thư và cơ chế tác dụng B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 139 4.2.1 Yếu tố lý học - Bức xạ mặt trời (không ion hoá): tia tử ngoại mặt trời có thể gây ung thƣ da, các u hắc tố (melanoma). Tính nhạy cảm với ánh sáng mặt trời liên quan nghịch với sắc tố da vì melanin có tác dụng lọc bức xạ tử ngoại có hiệu quả. - Bức xạ ion hoá: có thể gây ung thƣ da và ung thƣ máu. Những vùng có hàm lƣợng phóng xạ cao trong không khí (tại Hiroshima và Nagasaki ở Nhật Bản) có tỷ lệ ung thƣ dòng tế bào tuỷ cấp tính cao do nhiễm xạ từ khi trong bụng mẹ cũng nhƣ ngƣời hành nghề quang tuyến, tiếp xúc với chất phóng xạ, điều trị với tia xạ, I 131 hay P 32 .v.v. Ngƣợc lại, chuột bị chiếu tia xạ toàn thân hay bị u lympho và ung thƣ máu thể lympho. 4.2.2 Yếu tố hoá học Các yếu tố hoá học gây ung thƣ ngày càng phát hiện nhiều (hơn 50.000 hoá chất đã đƣợc sử dụng trong công nghiệp và mỗi năm có thêm 1.000 chất mới). Chúng có thể là hợp chất vô cơ (arsen, crom, nickel.v.v.) hoặc hữu cơ hydrocarbua đa vòng, axit amin thơm, nitrosamin, thuốc nhuộm, hydrazin, các chất gây alkyl hoá, một số chất kháng sinh, một số chất có trong thiên nhiên nhƣ aflatoxin và ngay cả một vài nội tiết steroid tổng hợp. Cơ chế tác dụng của hoá chất gây ung thƣ có thể chia làm hai nhóm: - Tác dụng trực tiếp ở dạng chúng đƣợc đƣa vào cơ thể: + Các hợp chất có nhân alkyl + Các hợp chất có arsenic . + Chromate và amiant dùng trong công nghệ khai khoáng - Tác dụng gián tiếp qua chuyển hoá (tiền thân chất gây ung thƣ): sau khi đƣa vào cơ thể thì sẽ đƣợc các enzym hay vi khuẩn đƣờng ruột biến đổi trở thành chất gây ung thƣ. + Polynuclear acromatic hydrocarbone: gặp rất nhiều trong môi trƣờng và trong đời sống:Trong khói bếp, khói thuốc lá, bồ hóng, nhựa đƣờng, hắc ín, khói động cơ nổ thải ra.v.v. Còn gặp trong sản phẩm kỹ nghệ hoá học tổng hợp, chƣng cất dầu hoả.v.v. + Acromatic amines: Sử dụng nhiều trong công nghệ hoá chất nhƣ 2-naph- thylamine, 4-nitro biphenyl, benzydine. Tần suất và cơ quan bị ung thƣ bởi một hoá chất nhất định thƣờng có tính đặc hiệu loài, chủng tộc và phản ảnh yếu tố di truyền. + Hợp chất có nhân azote: thuốc nhuộm nhƣ orthoaminozotoluene (màu đỏ), 4-dimethylaminobenzene (màu vàng) có thể gây ung thƣ phủ tạng ở thợ nhuộm. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 140 + Các nitrosamine, triazene: có nhiều trong thức ăn (rau, thịt, cá, nƣớc chấm) với hàm lƣợng cao ở thức ăn khô, thức ăn để lâu ngày, thức ăn tổng hợp. Quá trình chuyển hoá nhƣ sau: NO3 - vi khuẩn/ enzym ( NO2 NO2 + R-CH2NH-R( R-CH2N (NO)-R (alkylnitrosamine: chất gây ung thƣ) Phản ứng này xảy ra trong dạ dày, từ các nitrate có sẳn trong thức ăn dƣới tác dụng của vi khuẩn và men, chuyển hoá thành nitrite, sau đó gắn với gốc R để trở thành alkylnitrosamine có khả năng gây ung thƣ. + Các hợp chất có sẳn trong thiên nhiên: aflatoxin trong nấm mốc của đậu phụng (lạc) và một số loại ngũ cốc khác. Chất pyrrolyzidine có trong một số cây dùng thay chè ở một số bộ tộc Châu Phi có tác dụng chữa bệnh nhƣng có thể gây ung thƣ gan với liều nhỏ dùng lâu ngày. Ngoài ra Safrol trong hƣơng liệu, chất cyclamate trong gia vị có thể gây ung thƣ gan, bàng quang , dạ dày.v.v. 4.2.3.Vai trò của vi rút Sự khác biệt lớn nhất giữa vi rút gây ung thƣ và vi rút gây bệnh nhiễm khuẩn đơn thuần là vi rút gây nhiễm khuẩn khi phân bào và phát triển trong tế bào chủ sẽ phá huỷ tế bào mà chúng ký sinh trong khi vi rút gây ung thƣ thì vừa dung giải (ít hơn) vừa gây chuyển biến ác tính trong tế bào. Điều này đã đƣợc chứng minh ở thực nghiệm và lâm sàng. Một số vi rút liên quan đến ung thƣ ở ngƣời: - Vi rút DNA: + họ Apovavirus (papillomavirus), + họ Hepadnavirus (hepatitis B virus) + họ Herpesvirus (Epstein – Barr virus) - Vi rút RNA: + Retrovirus (HIV-1, HIV-2) 4.3. Các yếu tố liên quan sự xuất hiện ung thư . 4.3.1 Di truyền Các loại vật khác nhau về tính thụ cảm với hoá chất gây ung thƣ. Khó xác định ảnh hƣởng di truyền trong ung thƣ ngƣời vì khó tách biệt các yếu tố kinh tế, xã hội, môi trƣờng. Tuy nhiên sự xuất hiện của nhiễm sắc thể Philadelphia trong bệnh bạch cầu tuỷ mãn tính, ung thƣ xuất hiện ở trẻ sinh đôi là nét đặc thù của ung thƣ gia đình. Ngoài ra, ung thƣ liên quan với chủng tộc nhƣ u lympho Burkitt gặp tỷ lệ cao ở ngƣời Uganda trong khi ung thƣ vòm mũi họng thì tỷ lệ cao ở ngƣời Trung quốc, dù đã di cƣ sang Mỹ lâu năm so với dân địa phƣơng. Đặc biệt, tỷ lệ nhiễm vi rút Epstein – Barr của các cƣ dân trên thế giới là nhƣ nhau 95-97%. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 141 4.3.2 Tuổi, giới Sự phát triển ung thƣ của một số tổ chức và cơ quan phụ thuộc vào giới, tuổi. Một số ung thƣ hay xuất hiện ở nam do liên quan nghề nghiệp hay hút thuốc. Nội tiết có thể giữ vai trò hoá chất gây ung thƣ nội sinh (cấu trúc nội tiết sinh dục giống cấu trúc benzopyrene, cholesterol.v.v.). Tuổi càng cao thì tần số biến dị càng tăng (>10 -5 ), đáp ứng miễn dịch giảm thì càng tăng khả năng bị ung thƣ. Trong thực nghiệm thì tổ chức đích ở những động vật non thì nhạy cảm với yếu tố gây ung thƣ hơn là già. 4.3.3. Dinh dưỡng Chuột cho ăn đói về lƣợng nhƣng không thiếu chất thì tỷ lệ ung thƣ thực nghiệm thấp do hạn chế năng lƣợng; tế bào sẽ không phân bào đầy đủ dù đã bị biến đổi ác tính. Hàm lƣợng chất béo cao trong chế độ ăn của ngƣời Châu Âu so với ngƣời Châu Á có thể ảnh hƣởng đến nội tiết tố steroid; do đó phụ nữ Châu Âu dễ bị ung thƣ vú hơn phụ nữ Châu Á hoặc do chế độ ăn ít chất xơ đã làm cho tỷ lệ ung thƣ đại tràng tăng ở ngƣời Châu Âu. 4.3.4. Môi trường Môi trƣờng sinh sống (độ ẩm, ô nhiễm, khí hậu.v.v.) cùng với các điều kiện sinh sống và dinh dƣỡng đều là những yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sinh ung thƣ. Ví dụ: ung thƣ vòm mũi họng tỷ lệ cao ở Châu Á nhất là những vùng chài lƣới ở biển hay ăn cá tôm khô, ung thƣ tuyến giáp thƣờng gặp ở Thuỵ Sĩ, ung thƣ phế quản phổi cao ở các nƣớc có nhiều ngƣời nghiện thuốc lá.v.v. Làm trong sạch môi trƣờng, thay đổi những điều kiện sống, thói quen bất lợi góp phần lớn trong việc phòng chống sự phát triển ung thƣ trong cộng đồng. 4.3.5. Yếu tố nội tiết Có hai loại ung thƣ chịu ảnh hƣởng rõ của nội tiết: ung thƣ tiền liệt tuyến không phát triển sau khi cắt bỏ tinh hoàn hay tiêm oestrogen. Trong thực nghiệm ngƣời ta có thể gây u buồng trứng, u tinh hoàn và tử cung ở chuột bằng tiêm oestrogen hay kích tố sinh dục. Ung thƣ vú không cắt bỏ khối u đƣợc thì cắt bỏ buồng trứng và tiêm androgen. 4.3.6. Yếu tố miễn dịch Những tế bào ác tính mang kháng nguyên ung thƣ kích thích hệ thống đáp ứng miễn dịch chống lại chúng. Tuy nhiên, nếu hệ thống miễn dịch chống ung thƣ suy giảm nhƣ ở tuổi già sẽ làm ung thƣ dễ xuất hiện. Tỷ lệ một số loại ung thƣ tăng cao ở ngƣời suy giảm miễn dịch. Kích thích bộ máy miễn dịch để B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 142 tự chống trả lại bệnh ung thƣ là một hƣớng mới có nhiều hứa hẹn trong tƣơng lai gần. 5. Các giả thuyết chính trong cơ chế bệnh sinh ung thư Có hai khả năng dẫn đến ung thƣ: - Đột biến cấu trúc làm gen sinh ung thƣ trở nên siêu hoạt: alen biến đổi đƣợc gọi là oncogen (gen sinh ung thƣ); còn alen bình thƣờng gọi là proto-oncogen (gen tiền sinh ung thƣ). - Đột biến cấu trúc làm gen kềm hãm bị bất hoạt: gen kềm hãm còn đƣợc gọi là gen ức chế sinh ung thƣ. Gần đây một số tác giả còn chứng minh có sự biến đổi ngoài gen (epigenetic change). ví dụ sự methyl hoá quá mức các đảo CpG trong promoter ở gen p53 cũng làm thuận lợi cho ung thƣ phát triển). 5.1 Thuyết vi rút sinh ung thư . Thuyết vi rút sinh ung thƣ bắt nguồn từ những công trình nghiên cứu về vi rút của Kellermann và Bang, Rous.v.v. Đa số vi rút sinh ung thƣ trên thực nghiệm đều thuộc loại vi rút RNA , các RNA này rất giống RNA của tế bào chủ. Todaro và Huebner phát hiện bộ gen vi rút RNA nằm trong nhân tế bào chủ và khi hoạt động sẽ nhƣ một vi rút thực sự sẽ làm tổn thƣơng sự tổng hợp DNA của tế bào và kết hợp RNA của vi rút với acid nhân của tế bào chủ hình thành acid nhân mới, một bộ gen mới có khả năng tăng sinh vô hạn cơ thể không kiểm soát đƣợc tạo nên những tế bào ác tính. Một số ung thƣ có bằng chứng của vi rút trên ngƣời. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy sự kiểm soát của miễn dịch có vai trò trực tiếp với vi rút hơn là kháng nguyên ung thƣ. Những chuột không có tuyến ức hoặc sử dụng huyết thanh kháng tế bào lympho không phải luôn luôn phát triển u, trong khi tỷ lệ ung thƣ rất cao khi sử dụng chuột nhiễm DNA của vi rút polyoma. Đáp ứng miễn dịch trong phần lớn khối u ít hiệu quả. Một vài loại u ở ngƣời đã biết rõ vai trò của vi rút nhƣ ung thƣ cổ tử cung, ung thƣ gan có thể gây ra nhiều tử vong trên thế giới. Kháng nguyên vi rút trên bề mặt tế bào có lẽ là các đích của hệ thống miễn dịch nhƣng đã thể hiện rõ bằng chứng của sự thay đổi của di truyền (đột biến, khuếch đại gen, mất đoạn gen, chuyển đoạn gen). Một số kháng nguyên của tế bào ung thƣ nói chung không có trên tổ chức bình thƣờng (TATAs- Tumor Associated Transplantation Antigens), một số khác có thể có ở ngƣời bình thƣờng nhƣng đặc hiệu khối u trên từng cá thể (TSTAs-Tumor Specific Transplantation Antigens), vi dụ kháng nguyên CD10 trên tế bào tiền B. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 143 5.2. Thuyết đột biến gen do các yếu tố vật lý, hoá học Sự biến đổi này bao gồm: Biến đổi số lƣợng và cấu trúc của nhiễm sắc thể Biến đổi gen do thay đổi cấu trúc DNA tạo những gen đột biến Cơ chế gây đột biến của một số nguyên nhân: đột biến có thể xảy ra do tác động của các tác nhân trong môi trƣờng sống và đột biến tự nhiên xảy ra trong quá trình tế bào nhân đôi. Ở ngƣời xảy ra với tần số thấp, nhƣng có thể tăng khi có nhiều yếu tố nội và ngoại sinh can thiệp. Tác dụng tia phóng xạ ion hoá (tiaX): Khi chiếu tia X vào tổ chức, tần số đột biến tăng dến 150 lần, gây nên đột biến DNA, rối loạn cấu trúc nhiễm sắc thể. Cơ chế do tia X có thể tách các electron ra khỏi nguyên tử do đó thay đổi điện tích và dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của DNA do các phản ứng hoá học xảy ra Các tia xạ không ion hoá : không làm thay đổi điện tích của các nguyên tử nhƣng có thể làm cho các electron nhảy từ vòng này sang vòng khác và dẫn đến sự thay đổi những cặp bazơ cạnh nhau. Ví dụ tia tử ngoại làm cho các bazơ pyrimidine liên kết cộng hoá trị (thymine và cytosine) làm thành cặp pyrimidine, sẽ không bắt cặp chính xác với bazơ purin trong quá trình nhân đôi DNA. Hoá chất: nhiều loại hoá chất gây đột biến trên cả gen và nhiễm sắc thể trực tiếp và gián tiếp (acrydine có thể tự cài vào các bazơ làm méo cấu trúc xoắn kép của DNA và gây đột biến DNA + Hoá chất tác động lên acid nhân tạo nên những nhiễm sắc thể kém bền vững, tạo nên gen đột biến tức thì hoặc vài thế hệ sau mới xuất hiện +Hoá chất tác động thông qua ức chế enzym catalase có khả năng ngăn cản hoặc hạn chế đột biến gen. 5.3. Các oncogen và proto - oncogen 5.3.1 Proto- oncogen: là các gen mà bình thƣờng có vai trò kiểm soát sự sinh sản tế bào và sự biệt hoá của tế bào. Nhƣ vậy, sản phẩm của proto-oncogen điều hoà sự sinh trƣởng và phân chia bình thƣờng của tế bào. Các protein đó làm lành vết thƣơng, kích thích sự sinh trƣởng các mô và các cơ quan ở giai đoạn bào thai và khi trƣởng thành thì có thể không làm việc nữa. Trên thực tế các proto - oncogen hầu nhƣ liên quan đến tất cả các phân tử tham gia vào hệ thống tín hiệu tế bào nhƣ các protein tiết, thụ thể xuyên màng, gen điều hoà.v.v. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 144 5.3.2. Oncogen: proto-oncogen đƣợc hoạt hoá thành oncogen bởi những con đƣờng khác nhau nhƣ cài thêm các promotor, các enhancer, chuyển vị nhiễm sắc thể, khuếch đại gen, đột biến điểm. Bảng 12.1: Sự liên quan giữa proto-oncogen và oncogen ở một số ung thư. Proto - oncogen Oncogen Ung thƣ do vi rut gây ra Protein kinase abl Ung thƣ máu tế bào tiền B Protein kinase erl -B Ung thƣ hồng cầu, u tế bào sợi Protein kinase src Sarcoma 5.3.3. Cơ chế hoạt động của oncogen Hoạt động nhƣ các sản phẩm chuyển hoá nội bào tham gia vào sự kiểm soát sinh trƣởng. Ví dụ protein src hoạt động nhƣ tyrosin kinase, protein ras nhƣ là chất kích hoạt adenyl cyclase. Các sản phẩm này đều ảnh hƣởng đến quá trình kiểm soát phân chia tế bào liên quan quá trình phosphoryl hoá những protein tham gia (phosphoryl hoá cdk1 ở gốc Thr 161. Bắt chƣớc hoạt động của các yếu tố sinh trƣởng (grow factors): Erythropoietin, IL-1, IL-2, EGF.v.v. Bắt chƣớc hoạt động của các thụ thể với yếu tố sinh trƣởng nào đó. Ngày nay ngƣời ta đã chứng minh đƣợc các yếu tố sinh trƣởng và các oncogen có tác dụng hổ tƣơng trong một số con đƣờng B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 145 5.4. Các gen ức chế ung thư 5.4.1. Khái niệm: gen ức chế sinh ung thƣ là gen điều hoà sự phân chia tế bào bằng cách làm chậm sự phân bào, sửa chữa các sai sót của DNA, lệnh cho tế bào chết đi (apoptosis). Khi gen này bị đột biến (đột biến mắc phải) hay không có (di truyền) thì tế bào có thể tăng sinh không kiểm soát đƣợc, từ đó đƣa đến ung thƣ. Sự phát hiện ra nó giúp hiểu biết các cơ chế phân tử sự biến chuyển ác tính của tế bào. Ngoài ra, có thể gen p53 bị khoá do methyl hoá quá mức ở promoter, cũng làm thuận lợi cho ung thƣ phát triển. Hiện nay, ngƣời ta xác định khoảng 30 gen ức chế sinh ung thƣ, trong đó có BCRA1, BCRA2, p53.v.v. Gen p53 mã cho protein 53. 5.4.2. Gen p53 Gen p53 nằm trên nhiễm sắc thể 17, sản phẩm của gen có TLPT là 53kDa, p53 liên kết với những protein khác nhau của vi rút hình thành phức hợp không hoạt động, do đó vi rút có thể ức chế p53 để sinh ung thƣ. p53 liên kết với những đoạn đặc hiệu trong ds DNA : (1) làm cho DNA bị gãy trong quá trình phát triển và phân chia tế bào (2) ngăn cản sự khuếch đại không có quy tắc (3) ngăn cản biến dị DNA (4) đƣa tế bào vào sự phá huỷ đã đƣợc chƣơng trình hoá. Sự chết đã đƣợc chƣơng trình hoá (apoptosis xảy ra bình thƣờng ở bào thai, phát triển, cả khi trƣởng thành. Sự hƣ hỏng apoptosis có thể làm cho tế bào sống sót không thích hợp và phát triển thành tế bào ung thƣ, ức chế sự chết tế bào này bởi các nguyên nhân làm đột biến gen p53 có thể dẫn đến ung thƣ. Ngoài ra, p53 có thể tổng hợp ra p21 là một protein làm ức chế protein kinase phụ thuộc cyclin (cdk). Do đó làm cho tế bào không qua đƣợc điểm kiểm soát trong chu kỳ phân chia tế bào Những đột biến p53 dễ gặp trong một số ung thƣ ngƣời nhƣ ung thƣ đại tràng (70%), ung thƣ vú 40%), ung thƣ phổi 50%) 5.4.3. Gen nhận biết các DNA bị tổn thương và gen sửa chữa DNA tổn thương Khi các gen này bị mất chức năng hay đột biến cũng gây ung thƣ, nghĩa là trong điều kiện hoạt động bình thƣờng các gen này có vai trò ức chế ung thƣ phát triển thông qua các sản phẩm của chúng là các enzym hoặc các protein hoạt tính. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Triệu An (1997), J. C. Homberg. Miễn dịch học. Nhà xuất bản Y học. 1997. 2. Vũ Triệu An (2001), Giải thƣởng Nobel 2001 về sinh y học, Tạp chí Nghiên cứu Y học, Vol 16. số 3, tháng 12, 2001, tr. 41-44 B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 146 3. Đái Duy Ban (2005), “ Gen trong ung thƣ và một số nghiên cứu chẩn đoán gen”. Tài liệu lƣu hành Hội nghị Sinh hoá Miền trung lần thƣ hai. 4. Huỳnh Đình Chiến. Miễn dịch học lâm sàng. Nhà xuất bản Giáo dục. 1998 5. Phạm Thành Hổ (2000). Di truyền học. Nhà xuất bản Giáo dục. 6. Phạm Mạnh Hùng, Nguyễn Đình Hƣờng, Đặng Đức Trạch, Lê Thế Trung. Miễn dịch học. University Press of Amsterdam, 1974 7. Phan thị Phi Phi (1987). Miễn dịch học ung thƣ. Nhà xuất bản Y học. 8. Phan thị Phi Phi (2002). Sinh lý bệnh rối loạn phát triển tổ chức Sinh lý bệnh. Nhà xuất bản Y học. 9. Trịnh văn Quang (2002). Bách khoa thƣ Ung thƣ học. Nhà Xuất bản Y học 10. John Bradley, James Mc Cluskey. Clinical immunology. Oxford University Press. 1997. 11. David Freifelder. Essential Molecular Biolology. Jones and Barlett Publishers.1985 12. Ganong W. Review of medical physiology, Appeleton and Lange, 1993 13. Guyton A. C. Hall J. E, Textbook of medical physiology, W. B. Saunder company, 1996 14. Harrison„s principles of internal medicine. (1996). Volume 2 . Nhà xuất bản Graw 15. J. Kaplan, D. Delpech. Biologie moleculaire et medecine. 1998. 16. Ivan Roitt, Jonathan Brostoff, David Male. Immunology. Gower Medical Publishing. 1989, 1998. 17. J Tienne (1997). Biochimie génétique. Biologie moléculaire.. Nhà xuất bản Masson. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 147 Chƣơng 13 SINH LÝ BỆNH QUÁ TRÌNH LÃO HÓA Hiện nay tuổi già đang đƣợc nhiều ngƣời quan tâm nghiên cứu vì tuổi thọ ngày càng cao, số ngƣời già ngày càng đông. Việc phân chia già trẻ theo tuổi không phản ánh chính xác quá trình sinh học. Theo Tổ chức Y tế Thế giới thì sự sắp xếp các lứa tuổi nhƣ sau: - 45 tuổi đến 59 tuổi: ngƣời trung niên - 60 tuổi đến 74 tuổi: ngƣời có tuổi - 75 tuổi đến 90 tuổi: ngƣời già - 91 tuổi trở đi: ngƣời già sống lâu Từ đầu thế kỷ cho đến nay, ngƣời ta chứng kiến sự tăng nhanh của tuổi thọ trung bình và của số ngƣời già ở tất cả các nƣớc. Ở nƣớc ta, tuy tỷ lệ ngƣời già so với dân số cả nƣớc chƣa cao nhƣ ở các nƣớc Châu Âu, Châu Mỹ, do số trẻ em rất nhiều và tỷ lệ sinh đẻ vẫn còn cao, nhƣng tuổi thọ cũng đã tăng nhiều và số ngƣời già ngày càng đông. [5],[6],[9] Tuổi già biểu hiện bằng hình thái bên ngoài nhƣ tóc bạc, mắt mờ, tai lãng, da đồi mồi,.vv. Về mặt sinh học, tuổi già biểu hiện bằng hai đặc điểm sau: Suy giảm chức năng các cơ quan và tổ chức: giảm khả năng bù trừ, giảm thích nghi với sự thay đổi của môi trƣờng chung quanh, ví dụ: thích nghi với thời tiết nóng lạnh, tác động tâm lý.v.v. Tăng nhạy cảm với bệnh tật, tăng nguy cơ tử vong: hầu hết cơ thể già mang một hoặc nhiều bệnh và có tỷ lệ tử vong cao nhất so với mọi giai đoạn phát triển trƣớc đó. Từ những đặc điểm trên, các khoa học nghiên cứu về tuổi già ra đời gồm: Lão học (gerontology): ngành sinh học nghiên cứu về cơ chế, quá trình tiến triển của lão hoá, các biện pháp chống lại lão hoá, cải thiện và kéo dài cuộc sống chất lƣợng ở tuổi già. Lão bệnh học (geriatry): ngành y học nghiên cứu về các bệnh lý tuổi già. Thực tế rất khó phân biệt bệnh do già và bệnh dễ mắc phải ở ngƣời già. [1],[5],[6] I. Những kết quả cở bản nghiên cứu lão học 1. Tính chất của cơ thể già B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 148 Ngoài hai đặc điểm sinh học đã đƣợc nêu trên về tuổi già nhƣ giảm sút chức năng và khả năng mắc bệnh cũng nhƣ tỷ lệ tử vong tăng theo hàm số mũ, quá trình lão hoá còn có những tính chất phổ biến nhƣ: (1) không đồng thời (heterochrone), (2) không đồng vị (hetarotope), (3) không đồng tốc độ . Môi trƣờng và ngoại cảnh có phần nào tham gia bên cạnh yếu tố di truyền trong cơ chế bệnh sinh. Khi điều tra về tuổi thọ của những cặp sinh đôi cùng trứng và khác trứng thì cả hai nhóm có sự khác biệt về tuổi thọ (ở mỗi cặp): chênh lệch tuổi thọ 5 năm ở các cặp sinh đôi cùng trứng so với chênh lệch 10 năm ở các cặp sinh đôi khác trứng. 2. Tốc độ già ở mỗi loài không giống nhau Các chỉ số thể hiện điều này : Chỉ số tuổi thọ tối đa (maximum life span-MLS) của mỗi loài khác nhau. Ngay trong loài có vú, có thể khác nhau đến 30 lần (ngƣời là 100 tuổi, trong khi loài gặm nhắm từ 2-4 năm). Muốn thay đổi MLS phải tác động vào gen. Chỉ số thời gian tỷ lệ chết tăng gấp đôi (mortality rate doubling time- MRDT). Ở ngƣời MRDT là 8, nghĩa là cứ sau 8 năm, tỷ lệ chết lại tăng gấp đôi. Chỉ số tỷ lệ chết ban đầu (initial mortality rate): Thời điểm mà tỷ lệ chết của một loài là thấp nhất. Ở đa số loài có vú, đó là thời điểm trƣớc dậy thì, thời điểm này, các chức năng của từng cơ quan cũng nhƣ toàn cơ thể có sự thích ứng và bù đắp cao nhất.[5],[6]. Chỉ số tuổi thọ trung bình: chủ yếu nói lên tác động điều kiện sống và ngoại cảnh . II. Các thuyết giải thích cho sự lão hóa Có nhiều cách giải thích sự lão hoá. Đầu thế kỷ 20 khi vi khuẩn đƣợc phát hiện và vi khuẩn đƣợc coi là nguyên nhân duy nhất của bệnh tật thì có giả thuyết cho rằng già là hậu quả của nhiều lần nhiễm khuẩn. Tuy nhiên, các thuyết khoa học dựa vào những thành tựu mới nhất của các nghiên cứu sinh học và y học xuất hiện gần đây để giải thích sự lão hoá. 1. Các thuyết từng được ủng hộ 1.1. Thuyết thảm họa do sai sót (catatrophic error) B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 149 Giả thuyết này do Orgel đề xƣớng năm 1963 dựa vào vai trò của tế bào. Khi diễn ra sự sao chép vào phiên bản DNA, RNA trong tế bào thì tần suất sai sót có thể xảy ra bao gồm sự thay đổi về điện thế, sự liên kết nhóm methyl vào RNA, sự kết hợp sai lầm ở các acid amin trong tổng hợp các protein, sản xuất các enzym kém đặc hiệu hay không hiệu quả trong các tổ chức. Tất cả sự thay đổi các cấu trúc của hệ thống sản xuất năng lƣợng có thể gián đoạn sản xuất năng lƣợng ATP và tiêu thụ oxy. Các sai sót lúc đầu có thể rất nhỏ nhƣng sẽ dẫn đến thảm hoạ về sau: đó là sự lão hoá và cái chết. 1.2. Thuyết cái giá của sự sống (Pearl,1928) Dựa trên nhận xét về các động vật có vú nếu tầm vóc càng nhỏ thì chuyển hoá cơ bản càng mạnh và càng có tuổi thọ thấp. Từ đó suy luận mỗi cá thể của loài chỉ đƣợc sử dụng một lƣợng thức ăn phù hợp với trọng lƣợng cơ thể. Nếu phải chuyển hoá mạnh mẽ (ăn nhiều) thì sẽ mau chóng tiêu thụ hết số thức ăn cho phép. Thực nghiệm trên chuột với những chế độ ăn khác nhau về calo, cho thấy khẩu phần ăn càng hạn chế calo (tuy nhiên vẫn bảo đảm nhu cầu tối thiểu của cơ thể) thì chuột càng sống lâu. 1.3. Đột biến sinh dưỡng (somatic mutation) Thuyết đột biến sinh dƣỡng dựa căn bản trên giả thuyết những tế bào sinh dƣỡng thƣờng xuyên chịu sự đột biến mặc dầu với tần suất rất thấp. Sự đột biến có thể tự nhiên hoặc do môi trƣờng bên ngoài tác động, kích thích sự biến đổi chức năng và sau cùng là làm tổn thƣơng cấu trúc tổ chức và cơ quan. Sự đột biến sinh dƣỡng đƣợc xem nhƣ cơ chế căn bản của sự lão hoá, chúng xuất hiện ngẫu nhiên, tuỳ thuộc vào thời gian và vị trí, có lẽ xảy ra nhƣ nhau trong các đoạn gen. [1],[5],[6] 1.4. Thuyết thần kinh - nội tiết Testosterone kích thích tổng hợp protein cơ, giảm giáng hoá và cải thiện tình trạng tái sử dụng các acid amin để duy trì sự cân bằng khối cơ ở ngƣời trẻ. Tuy nhiên, giả thuyết này không giải thích đầy đủ những thay đổi ở khối mỡ, số lƣợng nhân tế bào cơ, số lƣợng tế bào vệ tinh ở khối cơ ngƣời cao tuổi. Ngƣời ta cho rằng có lẽ testosteron khởi động những tế bào gốc đa năng thành những dòng tế bào cơ và ức chế sự biệt hoá của chúng để thành những tế bào mỡ.[9],[10] B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 150 Rối loạn về các tuyến nội tiết biểu hiện rõ nhất trong thời kỳ mãn kinh. Sự rối loạn xảy ra ở tuyến sinh dục, tuyến yên với rất nhiều hormon khác nhau (ACTH, TSH, FSH.v.v.) cho những bệnh cảnh khác nhau, gặp ở lứa tuổi già; nhƣng không thể xem đó là nguồn gốc chung của sự già nua. 1.5. Thuyết sai lầm của hệ miễn dịch (Makinodan, 1970) Nhiều nghiên cứu cho thấy sự thay đổi của hệ thống đáp ứng miễn dịch là nguyên nhân xuất hiện các bệnh lý ở tuổi già từ lứa tuổi 30 và có vai trò quyết định sự lão hoá. Tuyến ức teo đi ở lứa tuổi này nhƣng sự lão hoá không luôn luôn kèm theo sự giảm tế bào lympho T cũng nhƣ đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào. Tuy nhiên thực nghiệm trên chuột cắt tuyến ức có vẻ nhƣ những điều kiện trên là liên quan với tuyến ức và tinh chất tuyến ức: chuột xuất hiện bệnh lupus ban đỏ và già sớm, nếu ghép tuyến ức trở lại thì bệnh cải thiện. Burnet đƣa ra giả thuyết về sự xuất hiện bệnh tự miễn là do sự đột biến ở mức tế bào. Phân tử MHC kiểm soát sự tƣơng tác giữa tế bào lympho B và T, tất cả những hiên tƣợng tăng hay kìm hãm đáp ứng miễn dịch đƣợc kiểm soát bởi cơ chế gen. Sự hiện diện của ung thƣ hay bệnh tự miễn chỉ là hậu quả của sự thay đổi nào đó của “ sự báo thức tuyến ức” dẫn đến sai lạc gen làm suy giảm miễn dịch. [1],[6],[9] 2. Các thuyết còn tồn tại hiện nay 2.1. Thuyết các gốc tự do Thuyết gốc tự do đƣợc đề xuất từ năm 1965 do Harman và đang đƣợc quan tâm hiện nay. 2.1.1. Tác dụng của các gốc tự do Các gốc tự do là những phân tử rất không ổn định do mang điện tử tự do ở vòng ngoài do vậy chúng liên kết rất mạnh mẽ. Thuật ngữ các dạng oxy hoạt động (reactive oxygen specice) mô tả các gốc tự do có oxy nhƣ O2 .- , OH . và các dẫn xuất oxy khác nhƣ hydrogen peroxide (H2O2) và acid hypochloric (HOCl). Chúng có khuynh hƣớng oxy hoá các phân tử chung quanh gây tổn thƣơng không hồi phục, nhất là chức năng phosphoryl hoá. Khi tấn công vào tế bào, các gốc tự do có thể gây ra : Thoái hoá protein B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 151 Peroxy hoá lipid dẫn đến phá huỷ màng lipid tế bào Tấn công vào DNA tách sợi kép DNA và dẫn đến đọc sai các cặp bazơ Tích luỹ các phân tử LDL bị oxy hoá bởi các gốc tự do, bị thu hút bởi các đại thực bào, tạo nên các tế bào bọt (foam cell) dẫn đến xơ vữa động mạch. Sự tấn công của các gốc tự do có thể hoạt hoá một số enzym, ví dụ các enzym protein kinase. 2.1.2. Nguồn gốc các gốc tự do và các oxy hoạt động: các gốc tự do có thể được sản xuất từ các nguồn sau đây: Phản ứng oxy hoá khử có oxy, xảy ra một phần nhƣ là của sự chuyển hoá bình thƣờng Tế bào thực bào hoạt động trong phản ứng viêm kiểm soát tạo thành HOCl và O2 .- Đôi khi sinh ra do đáp ứng đối với sự tiếp xúc với bức xạ ion hoá, tia tử ngoại, các chất xenobiotic, thuốc, ô nhiễm môi trƣờng, khói thuốc lá, quá tải oxy, luyện tập quá sức, thiếu máu cục bộ. 2.1.3. Các hệ thống chống oxy hoá của cơ thể. Cơ chế phòng ngừa: có tác dụng ngăn cản sự hình thành các dạng oxy hoạt động mới, ví dụ ceruloplasmin (Cu), methllothionin (Cu), albumin (Cu), transferin (Fe), myoglobin (Fe). Có tác dụng thu dọn: có tác dụng loại bỏ các dạng oxy hoạt động vừa mới đƣợc hình thành, nhƣ vậy ngăn ngừa các phản ứng dây chuyền của các gốc tự do. o Các enzym chống oxy hoá (antioxydant enzyme): superoxid dismutase (SOD), glutathion peroxidase (GPx), glutathion reductase (GR), catalase (CAT), và các metalloenzyme. Các enzym này có tác dụng thu dọn gốc tự do, xúc tác các phản ứng hoá học để biến gốc tự do thành không độc.[7] o Các phân tử khác: glutathion, vitamin C, vitamin E, bilirubin, acid uric, các carotenoid, và các flavonoid Các enzym sửa chữa: có tác dụng sửa chữa hay loại bỏ các phân tử bị tổn thƣơng bởi các gốc tự do hay dạng oxy hoạt động. Các enzym này nhƣ các enzym sửa chữa DNA, methionin reductase 2.1.4. Vai trò của các gốc tự do và sự lão hoá. Một số nghiên cứu đã cho thấy có sự liên quan giữa các phản ứng chuổi của gốc tự do đến quá trình già. Sự sản sinh các gốc tự do có hoạt tính cao gây nên tổn B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 152 thƣơng ngẫu nhiên đối với DNA, RNA, enzym, protein, các acid béo không bão hoà, phospholipid màng. Các tổn thƣơng này tích luỹ dần, cuối cùng dẫn đến sự chết tế bào. Các phản ứng này có thể giảm đi bằng cách tăng cƣờng các chất có khả năng chống oxy hoá trong thứa ăn nhƣ các loại rau, hoa quả hoặc uống thêm các vitamin C, E, caroten. Da có những enzym chống lại sự oxy hoá tuy nhiên hoạt độ các enzym này bị giảm do các stress oxy và tuổi già. [6],[7],[8],[9] 2.2. Thuyết về sự tích luỹ của các sản phẩm thải (thuyết glycosyl hoá). Giả thuyết về ngẫu nhiên đã đƣợc đƣa ra đầu tiên bởi Bjorksten [2]. Nó dựa trên nhiều đại phân tử (protein và axit nhân) có thể mất dần dần các hoạt tính chuyển hoá do hiện diện các liên kết cộng hoá trị giữa phân tử này và phân tử kia. Sự tồn tại của giả thuyết về liên kết lƣới (crossing link) đã tạo tiền đề cho những nghiên cứu trên tổ chức liên kết, có thể coi là mô hình nghiên cứu những biến đổi trong quá trình già. Chất protid cơ bản ở đây là collagen. Collagen phân bố dƣới dạng sợi ở khắp cơ thể: gân, bì, xƣơng.v.v., đa số collagen ở ngƣời già bị glycosyl hoá tỷ lệ tăng dần theo tuổi và giảm rõ rệt với chế độ ăn hạn chế calo. Sự gia tăng liên kết chéo theo với tuổi dẫn đến sự tƣơng ứng các đại phân tử bị thoái hoá không trọn vẹn hay những sản phẩm tích luỹ trong tế bào đóng góp vào nguyên nhân chính của sự lão hoá. 2.3.Thuyết về di truyền học (thuyết tiến hoá và chọn lọc) Khởi đầu là Medawar và Haldane (1957), sau đƣợc nhiều ngƣời kế tục bổ sung, hoàn thiện và phát triển thành 2 quan niệm: 2.3.1. Quá trình lão hoá có cơ chế nội sinh, thậm chí còn đƣợc chƣơng trình hoá từ trƣớc nhằm loại trừ các cơ chế đã hết sinh sản và thích nghi thay thế bởi thế hệ mới dễ dàng chịu sự chọn lọc tự nhiên, do đó tạo ra sự tiến hoá của loài. Thí nghiệm của Hayflick và Morehead (1961) Cơ quan động vật có xƣơng sống gồm hai loại tế bào: (1) tế bào đổi mới đƣợc (còn gọi là tế bào liên gián phân), ví dụ nhƣ tế bào biểu mô; (2) tế bào không đổi mới đƣợc (còn gọi là tế bào hậu gián phân), ví dụ nhƣ tế bào thần kinh và cơ trơn. Nhƣ vậy, mọi vật có xƣơng sống sau khi sinh ra có một số vốn nhất định về các tế bào hậu gián phân. Các tế bào này mất dần trong quá trình sinh vật tồn tại, không có gì thay thế đƣợc. Nhƣng trƣớc khi biến hẳn thì các tế bào này sẽ bị ứ đọng “chất cặn bả” nhƣ lipofusin.[2],[4] B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 153 Đối với tế bào liên gián phân, năm 1961 Hayflick và Morehead đã chứng minh là những tế bào song bội (diploide fibroblasts) ở ngƣời chỉ có khả năng tăng sinh hạn chế trong môi trƣờng nuôi cấy. Chỉ có những tế bào bất thƣờng có hơn 46 nhiễm sắc thể là có khả năng phân chia mãi mãi nhƣ kiểu tế bào ung thƣ. Ngoài ra, ông còn chứng minh sự nghịch biến giữa tuổi của vật cho và khả năng sống lâu của tế bào nuôi cấy. Mỗi năm sống của ngƣời cho tƣơng ứng mất 0,2 lần nhân đôi tế bào. Khả năng phân chia của nguyên bào sợi giảm rõ rệt trong bệnh “lùn già” và hội chứng Werner phản ánh tình trạng già trƣớc tuổi và đáng chú ý là xuất hiện những sự thay đổi thoái hoá trƣớc trƣởng thành, giảm đáng kể khả năng phân chia tế bào. 2.3.2. Quan niệm cho rằng lão hoá có vai trò của môi trường ngoại cảnh. Nếu một cá thể không chết vì già, ắt chết do mọi nguyên cớ khác (tai biến lúc đẻ, do nhiễm khuẩn, thiếu thức ăn, cạnh tranh sinh tồn với loài khác.v.v.). Đến một thời điểm nào đó, số cá thể trong loài sẽ cân bằng và ổn định. Có nhiều gen có lợi cho cá thể lúc trẻ nhƣng có hại khi về già nhƣ gen giúp tế bào phân triển mạnh (giúp cá thể mau lớn) sẽ trở thành gen sinh ung thƣ: chúng đƣợc gọi là gen gây già do cơ hội, dù trƣớc đây chúng có ích. Mặt khác, do đột biến sẽ xuất hiện các gen hoàn tòan bất lợi, vậy thì sự già và cái chết sẽ giúp cá thể tránh đƣợc sự bất lợi đó. Nhƣ vậy, quan điểm tiến hoá dự kiến trƣớc quá trình lão hoá chỉ là một phần tiếp tục trong quy trình phát triển hữu cơ sinh vật: tiếp theo giai đoạn tạo phôi, dậy thì, trƣởng thành. Nguy cơ chết tăng theo thời gian do hậu quả tất yếu của: - Tồn tại sự chọn lọc cao đối với những gen mà tác dụng có lợi phát huy sớm; dù rằng về sau gen đó cũng trở thành có hại (gen “gây già” cơ hội). - Giảm áp lực chọn lọc nhằm chống lại các gen có hại thể hiện vào giai đoạn muộn (gen “gây già” thật sự) Nói cách khác, quan niệm thứ hai thì chính quá trình chọn lọc để tiến hoá đã tạo ra sự lão hoá, chứ không phải sự loại trừ cơ thể già giúp tiến hoá. [2],[5],[6] III. Thay đổi trong quá trình lão hóa Cơ thể già có thế thay đổi ở 4 mức: toàn thân, cơ quan, hệ thống, tế bào, và phân tử. Thoái triển chức năng đi song song với thoái triển chuyển hoá hoạt động của cơ thể, biểu hiện bằng sự giảm sút các kết quả sinh học. Nhƣng tất cả các chức năng trong cơ thể không biến đổi giống nhau với tuổi tác. Thời gian bắt đầu thoái triển, tốc độ thoái triển của từng chức phận cũng khác nhau. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 154 Nhìn chung cơ quan thực hiện mau già hơn các hệ thống phối hợp chức năng, nhất là các hệ thống bảo đảm hằng định nội môi. Sự duy trì này ngày càng khó khăn. Ở ngƣời có tuổi, mỗi khi có gắng sức, stress, tăng gánh chức năng thì các hệ thống điều hoà phải mất thời gian dài mới đƣa cơ thể trở lại ban đầu. Vì vậy, ở ngƣời có tuổi ngƣời ta sử dụng nghiệm pháp động thƣờng chính xác hơn nghiệm pháp tĩnh. 1. Thay đổi ở mức toàn thân -Ngoại hình: rất dễ phân biệt một cơ thể trẻ và một cơ thể già bằng cả một tập hợp dấu hiệu gồm cả dáng dấp, cử chỉ. v.v . -Thể lực: giảm sút, kém chịu đựng, kém thích nghi trƣớc hoàn cảnh không thuận lợi (nóng, lạnh, ồn, mất máu, chấn thƣơng .v .v.) -Dễ mắc bệnh, dễ tử vong. Thí nghiệm: cùng một cƣờng độ lao động, nhóm chuột già suy kiệt và tử vong nhiều hơn hẳn so với nhóm chuột trƣởng thành; các thí nghiệm khác cho thấy chuột già khó duy trì thân nhiệt, nồng độ glucose, pH máu. v. v. - Tỷ lệ mỡ/cơ thể: cơ thể già thƣờng có tăng tỉ lệ mỡ, hậu quả là nặng nề khi di chuyển (trong khi hệ cơ lại yếu đi), các hốc mỡ sẽ tồn tại lâu nhƣng đến mức béo phì thì phải coi là “ bệnh”. Trong khi tỷ lệ nƣớc ở cơ thể già lại giảm đi khiến các thuốc hoà tan trong nƣớc mau bị đào thải. 2. Mức cơ quan, hệ thống 2.1.Thần kinh và tâm thần Giảm số lƣợng tế bào thần kinh, trong khi đó mô đệm phát triển ở một số vùng đại não. Trong thân các nơron có sự tích tụ sắc tố lipofuchsin: chất đƣợc coi là đặc trƣng của quá trình lão hoá. Giảm sản xuất chất dẫn truyền trung gian nhƣ acetylcholin, serotonin, dopamin, acid gamma aminobutyric hoặc hiện diện một số yếu tố sinh học khác nhƣ cortisol bất thƣờng, gốc oxy tự do cũng có vai trò trong giảm trí nhớ của tuổi già . Giảm tốc độ phản xạ do kém dẫn truyền vận động và giác quan do mất myelin ở sợi thần kinh.[4] Giảm sản xuất catecholamin khiến cơ thể già giảm khả năng hƣng phấn, nhƣng nếu tới mức trầm cảm thì coi là “ bệnh”. Giải phẩu bệnh học thấy tổn thƣơng teo não, chứa nhiều sắc tố mỡ, giới hạn của từng lớp tế bào vỏ não kém, B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 155 điển hình là trong tế bào vỏ não có những đám hạt tròn. Ngoài ra, có sự tăng sinh và loạn dƣỡng các tế bào hình sao, tế bào thần kinh đệm. Giảm sản xuất dopamin khiến dáng đi cứng đơ nhƣng đến mức run rẩy thì là bệnh Parkinson. Có sự suy yếu rõ rệt một số hoạt động thần kinh cao cấp nhƣ: giảm sút trí nhớ, giảm hiệu quả học tập và sáng tạo. Tuy nhiên vẫn giữ hầu nhƣ nguyên vẹn: vốn từ ngôn ngữ, tri thức tích luỹ . 2.2. Hệ nội tiết Đa số chức năng thần kinh-nội tiết giảm theo tuổi già nhƣ tuyến giáp, tuyến yên, tuyến thƣợng thận, tinh hoàn và buồng trứng. Tác động của các tuyến nội tiết trục vùng dƣới đồi-tuyến yên tham gia qúa trình lão hoá. Tuyến thƣợng thận giảm mức cảm ứng với sự kích thích của vùng dƣới đồi và tuyến yên, cũng nhƣ giảm sự liên hệ ngƣợc từ nồng độ 17-OH-Cetosteroid. Đều này đƣợc sử dụng để cắt nghĩa sự kém chịu đựng stress ở cơ thể già, thậm chí có coi đây là một cơ chế gây già. Thay đổi nồng độ nhiều loại hormon trong máu và giảm nhạy cảm ở cơ quan đích do các thụ thể cảm thụ với hormon cũng giảm số lƣợng (tế bào lympho, tế bào gan .v .v ). Rõ nhất là sự suy giảm tuyến sinh dục, mặc dù tuyến yên tiết nhiều hormon kích thích tuyến này. Có nhiều rối loạn trong hoạt động tuyến tuỵ. Nhiều trƣờng hợp có giảm cảm thụ với insulin, khiến tuỵ tăng tiết hormon này. Có thể thiểu năng tế bào bêta nguyên phát (do quá trình già), hoặc thứ phát do thời gian dài tăng tiết. Từ đó, có những thay đổi chuyển hoá glucid, lipid ở ngƣời già (gầy, mập, tăng mỡ máu, xơ vữa. . .). Tuyến ức liên tục giảm kích thƣớc và chức năng ngay từ khi cơ thể còn trẻ, đến tuổi trung niên thì thoái hoá hẳn. Cấu trúc tuyến cũng có nhiều thay đổi, góp phần vào cơ chế suy giảm miễn dịch ở tuổi già. 2.3. Hệ miễn dịch 2.3.1. Kháng thể dịch thể - Giảm nồng độ các kháng thể tự nhiên (kháng thể nhóm máu) - Giảm đáp ứng tạo kháng thể với kháng nguyên lạ - Tăng sản xuất tự kháng thể: gặp ở 10-15% ngƣời già, càng cao tuổi càng hay gặp ( kháng thể chống hồng cầu bản thân, kháng thể anti-DNA, kháng thể anti-thyroglobulin, chống tế bào viền dạ dày, yếu tố dạng thấp...). Cơ chế: Có thể do giảm hoạt động của tế bào lympho T ức chế . 2.3.2. Đáp ứng miễn dịch tế bào - Giảm phản ứng da: Tuberculin, DNCB (Dinitroclorobenzene). B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 156 - Giảm phân bào với các chất kích thích thƣờng dùng: phytohemagglutinin, concanavalin A ) . - Giảm sản xuất Interleukin-2, đồng thời giảm cả số thụ thể ái tính cao với Interleukin-2. Giảm sản xuất Interleukin-3, GM-CSF (Granulomonocyte- clony stimulating factor). - Interleukin-4, Interleukin-5, Interleukin-6 thì bình thƣờng hoặc tăng. - Giảm hoạt tính và số lƣợng tế bào lympho TCD4 (giảm sản xuất kháng thể) 2.4. Mô liên kết Có thuyết cho rằng sự thay về lƣợng và chất của mô liên kết là đặc trƣng của sự lão hoá. Giảm các glycoprotein, proteoglycan cấu trúc nền các sợi đàn hồi, trong khi đó lại tăng collagen. Các sợi collagen thay đổi cấu trúc, bị gắn nhóm glycosyl trở nên khó hoà tan, trơ và có sự đảo lộn cấu trúc gọi là ”collagen già”, chính nó gây tình trạng xơ hoá (sclerose) các cơ quan, các mô. Hệ xƣơng của ngƣời già cũng bị xơ, giảm lắng đọng can xi, có thể đƣa đến thoái hóa khớp, loãng xƣơng hay rỗ xƣơng. Có tác giả cho rằng mô liên kết còn có chức năng nuôi dƣỡng (chứa mạch máu) và tái tạo. Sự biến chất của mô này ở tuổi già góp phần làm cơ quan nhận đƣợc ít máu và vết thƣơng lâu lành. 2.5. Các cơ quan khác Các cơ quan khác nhƣ tuần hoàn có cung lƣợng và lƣu lƣợng tim đều giảm. Nhƣng quan trọng hơn là giảm thích nghi của tim: tim ngƣời trẻ có thể tăng năng suất 15-20 lần, tim ngƣời 65 tuổi chỉ 7-10 lần. Huyết áp tăng càng làm tim dễ bị quá tải. Phổi có xu phát triển tổ chức xơ làm nhu mô phổi kém đàn hồi, tổ chức liên kết phát triển làm màng trao đổi ở phổi dày hơn, trong khi mật độ mao mạch quanh phế nang giảm xuống. Do vậy dung tích sống ở ngƣời từ 45-50 tuổi đã bắt đầu giảm rõ rệt. Thận kém cô đặc nƣớc tiểu, nƣớc tiểu tăng số lƣợng và giảm tỉ trọng, mặc dù máu qua cầu thận giảm rõ rệt. Urê máu có thể tăng ở ngƣời già, cùng với giảm hệ số thanh lọc. 3. Thay đổi ở mức tế bào Cơ thể đƣợc cấu tạo từ nhiều loại tế bào, mỗi loại khác nhau về hình thái, chức năng (sự biệt hoá) và ở đây quan trọng là khác nhau về khả năng phân chia và thời hạn sống. Đặc điểm của tế bào cơ thể già B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 157 Màng tế bào thay đổi thành phần lipid và protein theo tuổi già, nồng độ cholesterol tăng và thay đổi tỷ lệ phospholipid (mất phosphatidylcholine) làm thay đổi tính thấm và môi trƣờng bên trong, chất oxy hoá dẫn đến tích luỹ nội bào chất trơ (lipofusin). Giảm chuyển hoá năng lƣợng, giảm lƣợng kali nội bào, do đó giảm điện thế màng và làm giảm tính chịu kích thích, tính dẫn truyền, tính nhạy cảm, tính đáp ứng với các kích thích, và tính tƣơng tác giữa các tế bào. Sự lão hoá của tế bào thể hiện bằng giảm số lƣợng và giảm khả năng phân bào, đặc biệt là sự kéo dài chu kỳ phân bào của chúng: - Chúng chậm bƣớc vào chu kỳ tế bào ở G0 -G1 - Chậm chuyển từ giai đoạn tiền tổng hợp DNA sang tổng hợp (G1-S). - Chậm tổng hợp DNA và chuyển sang giai đoạn phân bào (G2 -M). Khi cấy ghép tế bào gốc từ cơ thể già sang cơ thể trẻ thì tế bào này hoạt động mạnh lên, phục hồi rõ rệt chức năng phân chia của mình. Ngƣợc lại, cấy tế bào gốc từ cơ thể trẻ sang cơ thể già, tế bào trẻ giảm sức hoạt động rõ rệt. Nhƣ vậy, vai trò môi trƣờng cũng quan trọng nhƣ vai trò nguồn gốc tế bào. 4. Thay đổi ở mức phân tử Quá trình lão hoá kéo theo sự tích luỹ các loại phân tử chỉ gặp ở tuổi trẻ trong các tình trạng bệnh lý, ví dụ: chất lipofuscin trong nhiều loại tế bào, hoặc chất hemosiderin trong đại thực bào hệ liên võng, chất dạng tinh bột (amyloid) ở hầu hết tế bào ngƣời già trên 80 tuổi. Ba cơ quan nhiễm tinh bột là não, tim và tuỵ thƣờng gặp. Các phân tử collagen trở nên trơ ỳ, kém hoà tan, dễ bị co do nhiệt, đảo lộn cấu trúc và đƣờng hoá. Tích luỹ nhiều enym không đặc hiệu không còn hoạt động, nhƣng đáng chú ý nhất là những biến đổi trong DNA và RNA. DNA gắn chặt hơn với histon và kim loại, dễ bị phân đoạn, nhiều nhiễm sắc thể có cấu tạo sai lạc. Giảm hoạt tính các enzym chịu trách nhiệm phục hồi những tổn thƣơng của DNA. IV.Tuổi già và bệnh tật Nhƣ trên đã trình bày, già làm giảm chức năng mọi cơ quan, do đó hạn chế khả năng thích ứng và phục hồi, dễ đƣa đến rối loạn cân bằng nội môi. Đó là tiền đề cho bệnh tật xuất hiện. Có thể là bệnh nhẹ từ tuổi trẻ nay phát triển mạnh ở cơ thể già, cũng có thể là bệnh mới, tƣơng đối đặc trƣng cho ngƣời già. Có thể coi bệnh ngƣời già là bệnh phát sinh do tuổi (tuổi trẻ ít mắc), bắt nguồn từ sự thay đổi tế bào, cơ quan, hệ thống trong quá trình lão hoá, đƣa đến tình trạng kém bảo vệ ( giảm phục hồi, tái tạo, phì đại, giảm viêm sốt, giảm đáp ứng với hormon, chất B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 158 trung gian, dễ tổn thƣơng do stress...). Do vậy tỉ lệ tử vong tăng; tăng gấp đôi sau mỗi 8 năm. Diễn biến bệnh không điển hình, dễ bất ngờ. Bệnh đặc trƣng cho tuổi già thƣờng gặp: ung thƣ, tim mạch, tiểu đƣờng, loãng xƣơng, tự miễn.Cứ mỗi thập niên tuổi, tỷ lệ chết do tim mạch lại tăng gấp 2-3 lần. Với ung thƣ, nhiễm khuẩn cũng tƣơng tự. Bệnh tim mạch và u làm giảm thọ 10-12 năm. [5],[6],[11]. Thống kê ở Việt Nam cho thấy ngƣời già trên 65 tuổi có mang 1-2 bệnh mãn tính khác.Các bệnh này hoặc mới mắc hoặc mắc từ trẻ nay nặng lên. Trên thực tế, số ngƣời chết thuần tuý do già là rất hiếm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Amerriman (2000). Handbook of International geriatric medicine. 2. Vũ Triệu An (2001), “Giải thưởng Nobel 2001 về sinh y học”, Tạp chí Nghiên cứu Y học, Vol 16. số 3, tháng 12, 2001, tr. 41-44 3. Harrison„s principles of internal medicine. (1996). Volume 2 . Nhà xuất bản Graw 4. JM Flacker, LA Lipsitz (1999), “ Neural mechanisms of delirium: current hypotheses and evolving concepts”, the journal of gerontology series A: Biological sciences and medical sciences, 54: 1-2 5. Phạm Khuê (2000). Bệnh học tuổi già. Nhà xuất bản Y học. 6. Nguyễn Ngọc Lanh (2002). “ Sinh lý bệnh quá trình lão hoá”. Sinh lý bệnh. Nhà xuất bản Y học. 7. Nguyễn Nghiêm Luật (2001), “Sự liên quan giữa các gốc tự do và bệnh tật”, Tạp chí Nghiên cứu Y học, Vol 16. số 3, tháng 12, 2001. tr. 47-55 8. Maristela Taufer, Alexandra Peres (2005),” Is the Val16Ala Manganese Superoxide Dismutase Polymorphism associated with the aging process”, the journal of gerontology, 60: 432-438 9. M. Arcand, R Hébert (1997). Précis pratique de gériatric. Nhà xuất bản Edisem-Maloine SA paris. B s N g u y ễ n Đ ì n h T u ấ n ( s t ) Page 159 10. Shalender Bhasin, Wayne E (2003), “The mechanisms of androgen effects on body composition: Mesenchymal pluripotent cell as the target of androgen action”, the journal of gerontology series A: Biological sciences and medical sciences, 58: 103-110 11. Nguyễn Thiện Thành (1991). Hƣớng dẫn ngƣời có tuổi giữ gìn sức khoẻ. Nhà xuất bản Y học.