101 cách để tỷ tế bào chết trong bạn mỗi ngày

Hàng tỷ tế bào chết trong cơ thể bạn mỗi ngày. Một số ra đi lặng lẽ, số khác thì náo động hơn.

Tế bào của bạn đang chết – Mọi lúc, mọi nơi

Tế bào của bạn đang chết. Mọi lúc.

Một số tế bào ra đi nhẹ nhàng trong đêm. Những tế bào khác thì chết một cách hỗn loạn hơn – do tai nạn, bị xâm lược bởi các tác nhân nguy hiểm, hoặc sau một màn trình diễn đầy kịch tính.

Hàng tỷ tế bào chết trong cơ thể bạn mỗi ngày. Một số ra đi lặng lẽ, số khác thì náo động hơn.

Chúng có thể chết do tai nạn – khi bị tổn thương hoặc nhiễm trùng. Hoặc nếu sống quá lâu hay bắt đầu suy yếu, chúng có thể tự sắp đặt cho một cái chết mong muốn, với phần còn lại được dọn dẹp gọn gàng.

Ban đầu, các nhà khoa học nghĩ rằng chỉ có hai cách để tế bào động vật chết – một là do tai nạn, hai là cái chết gọn gàng và ngăn nắp kia. Nhưng trong vài thập kỷ gần đây, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra nhiều kịch bản mới về cái chết tế bào – một số cách đặc trưng cho từng loại tế bào hoặc hoàn cảnh cụ thể. Hiểu được những dạng thức đa dạng này có thể giúp các nhà khoa học cứu những tế bào tốt và tiêu diệt những tế bào xấu, từ đó mở đường cho các phương pháp điều trị nhiễm trùng, bệnh tự miễn và ung thư.

Có rất nhiều hương vị khác nhau ở đây, Michael Overholtzer – một nhà sinh học tế bào tại Trung tâm Ung thư Memorial Sloan Kettering ở New York – cho biết. Ông ước tính hiện nay có hơn 20 cái tên khác nhau mô tả các loại hình chết tế bào.

Dưới đây là tổng hợp một số dạng kinh điển và mới mẻ mà các tế bào ra đi, được trình bày bởi tạp chí Knowable Magazine.

Lịch sử của cái chết tế bào: Từ thế kỷ 19 đến nay

Một biểu đồ dòng thời gian minh họa các cơ chế chết tế bào được khám phá từ những năm 1800 đến năm 2022 – như apoptosis, NETosis và mitoptosis.

Việc phát hiện các dạng chết tế bào mới đã tăng tốc trong những năm gần đây.

Chết không theo kế hoạch: Hoại tử (Necrosis)

Rất nhiều điều tồi tệ có thể xảy ra với tế bào: bị tổn thương, bị bỏng, bị đầu độc, thiếu oxy, nhiễm vi khuẩn hoặc mắc bệnh. Khi một tế bào chết do tai nạn, người ta gọi đó là hoại tử.

Có nhiều dạng hoại tử khác nhau, không dạng nào đẹp mắt: Ví dụ như bệnh hoại thư – khi tế bào bị thiếu máu – sẽ thối rữa dần. Trong những trường hợp khác, tế bào chết hóa lỏng, đôi khi biến thành một đống dịch vàng. Tế bào phổi bị tổn thương bởi vi khuẩn lao sẽ trở nên mềm nhão và có màu trắng – dạng này được gọi là hoại tử caseous, nghĩa là giống như phô mai.

Bất kỳ dạng chết nào khác ngoài hoại tử đều được xem là có chương trình, tức là tế bào tự quyết định kết thúc do đã hỏng hoặc không còn hữu ích.

Chết gọn gàng: Apoptosis

Theo nhà miễn dịch học Thirumala-Devi Kanneganti tại Bệnh viện Nghiên cứu Trẻ em St. Jude ở Memphis, Tennessee, hai dạng chết tế bào có chương trình chính là im lặng và dữ dội. Apoptosis, lần đầu tiên được đặt tên vào năm 1972, là dạng im lặng nguyên bản: một hình thức chết tế bào gọn gàng, không đánh thức hệ miễn dịch.

Điều này rất hữu ích khi tế bào bị tổn thương hoặc đã hoàn thành nhiệm vụ. Ví dụ, apoptosis cho phép nòng nọc loại bỏ các tế bào đuôi khi chuyển thành ếch, hoặc giúp phôi thai người loại bỏ màng giữa các ngón tay.

Tế bào sẽ co lại và tách khỏi các tế bào xung quanh. Vật liệu di truyền trong nhân vỡ thành nhiều mảnh nhỏ, nhân cũng phân rã. Màng tế bào nổi bóng và phồng rộp, rồi tế bào tự phân hủy. Các tế bào khác sẽ ăn phần còn lại để giữ cho mô sạch sẽ.

Cảnh báo đỏ: Necroptosis và Pyroptosis

Đây là các dạng chết dữ dội, giúp mở rộng danh sách các hình thức chết tế bào vượt ra ngoài apoptosis và necrosis. Chúng thường xảy ra khi tế bào bị virus hoặc vi khuẩn xâm nhập. Thay vì trở thành nhà máy sản xuất virus, tế bào sẽ tự sát. Những tế bào này chết trong khi giương cao lá cờ đỏ, dưới dạng các chất hóa học mà chúng giải phóng để cảnh báo hệ miễn dịch đến giải cứu các tế bào lân cận.

Trong một nghiên cứu năm 1998, nhóm nghiên cứu đã vô hiệu hóa khả năng thực hiện apoptosis của tế bào nuôi cấy, và các tế bào vẫn chết. Nhưng chúng chết theo cách hỗn loạn, sau này được gọi là necroptosis – vì mang đặc điểm pha trộn giữa apoptosis và necrosis. Cũng giống như hoại tử, các tế bào và bào quan bị trương lên rồi màng tế bào vỡ ra. Necroptosis là một cơ chế dự phòng hữu ích vì một số tác nhân gây nhiễm có thể vô hiệu hóa apoptosis.

Còn pyroptosis – lần đầu được quan sát vào năm 1992 trong các bạch cầu bị nhiễm khuẩn kiết lỵ – được chính thức đặt tên vào năm 2001. Các tác giả mô tả đây là cái chết bạo lực, báo động và kích hoạt viêm của một tế bào nguy hiểm tiềm tàng. Giống như necroptosis, tế bào bị trương lên. Nó kích hoạt các enzyme tạo lỗ trên màng tế bào, làm cho vật chất bên trong rò rỉ ra ngoài, gây phản ứng miễn dịch.

Dù là do pyroptosis hay necroptosis, phản ứng miễn dịch này là cần thiết để cơ thể khởi động hàng phòng thủ chống nhiễm trùng – ví dụ như sốt để nấu chín kẻ xâm nhập, theo Kanneganti – đồng tác giả một bài báo về phân tử liên quan đến cái chết tế bào trong Annual Review of Immunology 2020. Nhưng nếu quá nhiều tế bào chết hoặc hệ miễn dịch bị kẹt ở chế độ bật, nó có thể gây ra viêm mãn tính hoặc bệnh tự miễn.

Kết hợp nhiều cách: PANoptosis

Các tế bào miễn dịch cũng có thể cần chết trong trường hợp nhiễm trùng, viêm hoặc ung thư. Khi nhóm của Kanneganti nghiên cứu quá trình này, họ phát hiện một cách chết khác kết hợp các yếu tố từ apoptosis, necroptosis và pyroptosis. Dựa trên chữ cái đầu của ba dạng cổ điển này, họ đặt tên là PANoptosis. Kể từ đó, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy phương pháp chết lai này ở nhiều loại tế bào khác.

Trong PANoptosis, tế bào lắp ráp một cấu trúc protein lớn gọi là PANoptosome. Nó kích hoạt các enzyme đục lỗ màng tế bào. Khi chết, tế bào sẽ giải phóng các phân tử cờ đỏ để báo động cho tế bào miễn dịch khác rằng có vấn đề.

Vì sao tế bào cần nhiều cách khác nhau để đi đến cùng một kết cục? Kanneganti suy đoán rằng các tế bào đã tiến hóa nhiều phương án như vậy trong cuộc chạy đua vũ trang với vi sinh vật gây bệnh. Các vi sinh vật này tìm cách sống sót bằng cách vô hiệu hóa quá trình chết tế bào. Nhưng nếu tế bào có nhiều lựa chọn, nó có thể tự sát theo cách khác – hy sinh chính mình để ngăn chặn mầm bệnh.

Chết cảm tử: NETosis

Các tế bào miễn dịch có thể tự hy sinh một cách kịch tính hơn nữa, theo kiểu cảm tử – tiêu diệt luôn mầm bệnh xung quanh. Hành động ấn tượng này do bạch cầu trung tính (neutrophil) thực hiện – chúng tuần tra khu vực nhiễm trùng và nuốt chửng kẻ xâm nhập.

Nhưng đôi khi, mầm bệnh quá lớn hoặc quá nhiều khiến chúng không thể nuốt hết. Khi đó, bạch cầu trung tính chuyển sang chiến thuật khác: nôn ADN của chính mình ra để phủ lên mầm bệnh, tạo thành một cái lưới di truyền bẫy đối thủ. Hành động này được gọi là NETosis (viết tắt của neutrophil extracellular traps). Các tế bào khác sẽ đến xử lý lũ mầm bệnh bị mắc kẹt.

Thỉnh thoảng, tế bào ném lưới này đã chết hoặc đang chết khi hành động xảy ra – khiến nó trở thành một tế bào zombie thực hiện hành động cuối cùng đầy vị tha, theo nhà miễn dịch học Ben Croker tại Đại học California San Diego – người nghiên cứu hiện tượng này.

Chết vì kim loại: Cuproptosis và Ferroptosis

Dù tế bào ung thư có vẻ đáng sợ, thực chất chúng rất dễ bị tiêu diệt, theo Todd Golub – nhà sinh học ung thư tại Viện Broad ở Cambridge, Massachusetts. Mấu chốt, ông nói, là tìm được tác nhân kích hoạt phù hợp.

Nhóm của Golub đã phát hiện một cò trong các loại thuốc đưa đồng (copper) vào tế bào. Họ vẫn đang tìm hiểu vì sao điều này khiến tế bào chết trong quá trình mà họ gọi là cuproptosis (năm 2022).

Sắt (iron) cũng có thể là tử thần với tế bào ung thư – như nhà hóa học Brent Stockwell tại Đại học Columbia phát hiện. Ngoài các khối u, các tế bào bình thường trong não, gan và thận cũng dễ bị tổn thương bởi dạng chết này – được ông đặt tên là ferroptosis vào năm 2012. Các nhà nghiên cứu còn thấy ferroptosis xảy ra ở nhiều loài khác nhau – thậm chí cả nấm men và thực vật – theo Stockwell, đồng tác giả mô tả các đặc điểm chính của ferroptosis trong Annual Review of Cancer Biology 2019.

Stockwell và các đồng nghiệp đang tìm cách xác định thuốc hoặc chế độ ăn đặc biệt có thể kích hoạt ferroptosis để điều trị ung thư – hoặc ngăn chặn nó nhằm bảo vệ tế bào khỏi chết trong các bệnh như Alzheimer.

Ăn tôi đi: Entosis

Trong khi nghiên cứu tế bào ung thư vú vào đầu những năm 2000, Overholtzer nhận thấy điều kỳ lạ: tế bào ung thư chui vào bên trong tế bào khác. Ông và người hướng dẫn đã đặt tên hiện tượng này là entosis vào năm 2007.

Tế bào xâm nhập bị bao bọc bởi một bọt màng lớn. Nó có thể bị đói và trải qua apoptosis, hoặc bị tế bào bao quanh tiêu diệt. Sau đó, tế bào ngoài tiêu hóa xác tế bào trong.

Nhưng đôi khi, kỳ lạ thay, tế bào bên trong vẫn sống sót và chui ra để tiếp tục sống độc lập. Nhận thấy điều này, một số nhà nghiên cứu cho rằng entosis có thể là cách tế bào ung thư tạm thời trốn tránh hệ miễn dịch hoặc thuốc điều trị.

Cái chết là một phần của cuộc sống

Vẫn còn rất nhiều điều để học về cái chết tế bào, và có thể còn nhiều dạng chết chưa được phát hiện – Golub suy đoán.

Cuối cùng, nghiên cứu sự sống đòi hỏi phải khám phá về cái chết tế bào. Như nhà văn Nhật Bản Haruki Murakami đã viết: Cái chết tồn tại, không phải như sự đối lập mà như một phần của cuộc sống.