Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của dị ứng

Thời tiết mấy ngày nay ở nơi tôi sống gần đây chẳng dễ chịu chút nào. Thời tiết thì âm u, nhiều mây, mù sương vào sáng sớm. Độ ẩm thì cao dẫn đến mũi của tôi cứ khụt khịt mãi chẳng dễ chịu chút nào. Nếu bạn cũng có những triệu chứng giống như tôi thì chắc hẳn bạn đang bị viêm mũi dị ứng. Đây chỉ là một loại bệnh thường gây ra bởi thời tiết thay đổi, khói bụi do ô nhiễm môi trường bên ngoài và các tác nhân gây dị ứng từ môi trường bên trong như các loại bọ hoặc bụi bẩn trong sinh hoạt… ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống và sinh hoạt của hơn 150 triệu người trên toàn thế giới.

Vì thế trong bài viết lần này, blog sẽ đề cập về hóa học của dị ứng để giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về loại bệnh này, cũng như những điều thú vị xung quanh chủ đề này nhé!

Giới thiệu

Vấn đề môi trường và biến đổi khí hậu là một trong những chủ đề được quan tâm hàng đầu trên toàn cầu. Tại Việt Nam, tình trạng ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu luôn ở mức báo động. Theo Báo cáo chất lượng môi trường EPI 2016 (Đại học Yale, Mỹ), Việt Nam xếp thứ 170/180 quốc gia và vùng lãnh thổ về chất lượng môi trường và cũng là một trong 6 quốc gia chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ biến đổi khí hậu. Trong đó, trên 87% dân số mắc phải các triệu chứng viêm mũi dị ứng, chỉ riêng tại TP.HCM, có khoảng 1.5 triệu người bị viêm mũi dị ứng mãn tính.

Vậy thì dị ứng là gì?

Để trả lời cho câu hỏi chính xác dị ứng là gì, thật sự không rõ ràng. Những gì được biết cho đến thời điểm hiện tại, là cơ thể của một số người phản ứng thái quá với sự hiện diện của một số chất. Những chất này không tạo ra ảnh hưởng xấu ở hầu hết mọi người. Cơ thể con người có thể vượt qua những tác động này bằng cách sản xuất kháng thể. Chúng là những protein có cấu trúc phức tạp được gọi là globulin.

Có ba loại cơ bản của globulin là alpha, beta và gamma. Hầu hết các phân tử kháng thể là gamma globulin. Vì mối quan hệ của chúng với hệ thống miễn dịch, chúng còn được gọi là immunoglobulin và được ký hiệu là Ig. Có năm loại globulin miễn dịch khác nhau là: IgA, IgD, IgE, IgG và IgM. Trong đó, liên quan đến phản ứng dị ứng chủ yếu thuộc loại IgE.

Những chất kích thích sản xuất kháng thể là gọi là kháng nguyên. Kháng nguyên thường là protein hoặc phức hợp giữa cấu trúc protein và carbohydrate. Khi bạn có phản ứng dị ứng, những kháng nguyên này là một phần nhỏ của chất đó đã xâm nhập vào cơ thể và gây ra các phản ứng. Thí dụ như chúng có thể bao gồm bụi, phấn hoa và nọc độc của côn trùng.

Sau đó, các tế bào trong cơ thể phân tích kháng nguyên này và chuyển thông tin về chúng cho các tế bào khác tạo ra các kháng thể. Những kháng thể này tấn công một kháng nguyên cụ thể và có ít hoặc không có tác dụng với các kháng nguyên khác. Các kháng thể vẫn còn trong máu sau khi loại bỏ kháng nguyên. Các kháng thể IgE chịu trách nhiệm chính cho nhiều phản ứng dị ứng phổ biến nhất như như sốt cỏ khô, hen suyễn, sốc phản vệ, nổi mề đay và chàm.

Không ai được sinh ra với kháng thể IgE trong cơ thể của họ. Khi lần đầu tiên tiếp xúc với chất gây dị ứng, phải mất khoảng 10 ngày trước khi IgE phát triển. Đến lúc này chất gây dị ứng đã biến mất nên không có phản ứng dị ứng xảy ra. Tiếp xúc lần thứ hai hoặc muộn hơn với chất gây dị ứng thì tất nhiên sẽ gây ra phản ứng dị ứng. Tuy nhiên cần phải mất nhiều lần tiếp xúc thì dị ứng mới xuất hiện.

Vai trò của IgE

IgE không phải là một cấu trúc protein đơn (phân tử) mà là một lớp phân tử. mỗi loại lại có cấu trúc hơi khác nhau. Mỗi phân tử phản ứng với một kháng nguyên cụ thể. Đây là lý do tại sao mọi người lại có những triệu chứng dị ứng riêng biệt.

IgE hiện diện trong cơ thể với số lượng cực nhỏ, khoảng 1 phần triệu trong huyết tương. Người bị phản ứng dị ứng có nhiều IgE hơn bình thường. Ví dụ, một người mắc bệnh hen suyễn dị ứng có lượng IgE cao gấp sáu lần so với một người mắc bệnh hen suyễn không dị ứng và những người bị sốt cỏ khô có IgE cao gấp 14 lần so với người không dị ứng.

Đuôi của một phân tử IgE (có hình chữ Y) gắn vào các tế bào nhất định trong cơ thể được gọi là tế bào mast (hay còn gọi là dưỡng bào). Một tế bào mast đơn có thể liên kết hơn 100.000 phân tử IgE. Trong tế bào mast là các hạt chứa hóa chất được xem là mediator (chất trung gian). Khi một chất gây dị ứng kết hợp với phân tử IgE trên tế bào mast, các chất trung gian được giải phóng.

Mặc dầu nhiều hóa chất khác nhau có mặt như là chất trung gian, nhưng chỉ có hai trong số chúng dường như đóng vai trò trong dị ứng của con người. Đó là histamine và chất phản ứng chậm (gọi tắt là SRA-A). Trong đó, histamine là hóa chất chịu trách nhiệm cho phản ứng chúng ta thường gặp, liên quan đến dị ứng như ngứa, sưng, và sổ mũi.

Những loại dị ứng cơ bản

Có bốn cách để chất gây dị ứng xâm chiếm cơ thể chúng ta. Đó là (a) hít, (b) ăn, (c) chạm và (d) tiêm. Một khi các  chất gây dị ứng hiện diện trong cơ thể, có hai loại dị ứng khác nhau phản ứng. Chúng được phân loại là ngay lập tức hoặc bị trì hoãn, tùy thuộc vào thời gian cần thiết phản ứng dị ứng xuất hiện.

Một phản ứng ngay lập tức là một trong đó các triệu chứng xuất hiện trong vòng vài phút sau tiếp xúc với chất gây dị ứng. Trong khi đó, một phản ứng chậm trễ mất ít nhất bốn giờ hoặc đôi khi thậm chí vài ngày sau khi tiếp xúc để cho các triệu chứng xuất hiện. Điển hình của phản ứng chậm là dị ứng tiếp xúc như nước hoa trong xà phòng, cây thường xuân độc và từ chối nội tạng.

Có các cơ chế khác nhau đang hoạt động trong hai loại phản ứng dị ứng. Cơ chế được mô tả ở trên áp dụng cho phản ứng dị ứng ngay lập tức. Tuy nhiên, trong các phản ứng chậm trễ, không kháng thể được tìm thấy trong máu; thay vì phản ứng chậm trễ qua trung gian của các tế bào. Nhiều phản ứng chậm trễ liên quan đến các loại miễn dịch khác. IgG có liên quan đến yếu tố Rh, điều này liên quan đến trẻ sơ sinh và viêm phổi dị ứng. IgA và IgM có liên quan đến các phản ứng dị ứng liên quan đến mạch máu và thận. Cả IgA và IgE có liên quan đến dị ứng thực phẩm thường xảy ra ở người người thiếu IgA. IgA ngăn chặn dị ứng thực phẩm bằng cách kết hợp với dị ứng liên quan đến những dị ứng này.

Mặc dù người ta thường cho rằng một số loại phản ứng dị ứng có thể được kích hoạt bởi căng thẳng và phản ứng cảm xúc, điều này là không đúng sự thật. Căng thẳng và cảm xúc có thể làm tăng thêm một phản ứng, đặc biệt là trong hen phế quản và sốt cỏ khô nhưng chúng không thể bắt đầu một phản ứng. Tuy nhiên, có một mối tương quan giữa di truyền và dị ứng. Nếu một trong ba mẹ bạn bị dị ứng,thì bạn sẽ có cơ hội bị dị ứng hơn. Nếu cả bố mẹ bạn đều bị dị ứng thì cơ hội bạn bị dị ứng là khoảng 80%, mặc dù nó có thể không nhất thiết là dị ứng giống như bố mẹ bạn.

Vai trò của histamine

Histamine, được hình thành bởi sự cố của một axit amin phổ biến được gọi là histidine, được tìm thấy ở nồng độ cao trong các hạt trong các tế bào mast, và giải phóng khi các hạt di chuyển đến các cạnh bên ngoài của tế bào mast. Chúng thải ra histamine thông qua một lỗ hổng tạm thời trong màng tế bào.

Trong các phản ứng ngay lập tức, histamine có thể chiếm nhiều, nếu không phải tất cả, các triệu chứng liên quan đến một phản ứng dị ứng. Histamine gây ra sự giãn nở của các mạch máu và làm tăng khả năng chất lỏng trong máu rò rỉ ra khỏi mao mạch. Những chất lỏng này chịu trách nhiệm cho sưng mô. Histamine cũng gây co và sưng các cơ trơn, kích thích sản xuất nước bọt, nước mắt và tiết ra chất nhầy. Nó cũng có thể gây ra sự sụt giảm lớn huyết áp và tạo ra một tình trạng được biết đến như sốc phản vệ, dẫn đến tử vong.

Cách xử lý dị ứng

Ba phương pháp được sử dụng trong điều trị dị ứng: (a) tránh, (b) giải mẫn cảm, và (c) hóa chất (thuốc). Khi một người biết anh ấy / cô ấy dị ứng với vật liệu gì, điều trị tốt nhất là tránh gây dị ứng càng nhiều càng tốt. Trong một số trường hợp dường như chuyển sang một phần khác của đất nước có thể giúp đỡ, đặc biệt là dị ứng với phấn hoa, nhưng nói chung điều này không hoạt động. Những người bị sốt cỏ khô di chuyển từ một phần của quốc gia có lượng phấn hoa cao đến mức thấp về phấn hoa, thường bị dị ứng với các loại phấn hoa khác nhau tìm thấy trong ngôi nhà mới của họ.

Liệu pháp giải mẫn cảm liên quan đến tiêm một lượng chất gây dị ứng ngày càng tăng nếu người có nồng độ IgE cao. Các thuật ngữ hiện đại cho giải mẫn cảm là quá mẫn cảm, có nghĩa là giảm độ nhạy. Một lượng nhò chất gây dị ứng được tiêm trong một khoảng thời gian trong tuần. Tuy nhiên, hiệu quả không rõ ràng cho đến sáu hoặc mười hai tháng điều trị. Tiêm được thực hiện trong phòng mạch của bác sĩ vì khả năng phản ứng nghiêm trọng (sốc phản vệ) với chích thuốc.

Có vẻ lạ khi tiêm một người với cùng một chất gây dị ứng gây ra vấn đề, nhưng quy trình có vẻ hiệu quả tăng lượng kháng thể IgG trong thân hình. Những kháng thể ngăn chặn sự kết hợp của chất gây dị ứng với IgE, ngăn chặn sự giải phóng của các trung gian hóa học. Liệu pháp này là đặc biệt hữu ích cho dị ứng với ong, hornet, và ong bắp cày, và có hiệu quả đối với dị ứng phấn hoa.

Sau đây là cách xử lý hóa học liên quan đến ba nhóm thuốc khác nhau: Epinephrine (adrenaline), steroid và thuốc kháng histamine,

  • Thuốc kháng histamine

Thuốc kháng histamine có lẽ là tốt nhất được biết đến và phân phối rộng rãi nhất trong các hóa chất được sử dụng để làm giảm triệu chứng dị ứng. Hơn 50 loại thuốc kháng histamine khác nhau có sẵn ở trên thế giới, thường kết hợp với thuốc thông mũi hoặc thuốc giảm đau trong thuốc ho.

Thuốc kháng histamine không chữa dị ứng. Chúng làm việc bằng cách cạnh tranh với histamine cho các vị trí trên các tế bào. Bằng cách ngăn chặn histamine từ những vị trí này, chúng ngăn ngừa sưng, ngứa và các triệu chứng khác liên quan đến phản ứng của histamine với các tế bào. Các histamine sớm có thể đi qua màng não và gây buồn ngủ, dẫn đến việc sử dụng chúng như thuốc ngủ. Hai trong số các thuốc kháng histamine mới hơn, astemizole và terfenadine, không thể vượt qua rào cản này, và do đó không gây buồn ngủ. Các tác dụng phụ nghiêm trọng khác gần đây đã được liên kết với những thuốc kháng histamine này.

Có rất nhiều lý do thuốc kháng histamine ảnh hưởng đến những người khác nhau theo những cách khác nhau. Chỉ bằng cách làm việc với bác sĩ của bạn, bạn có thể xác định đâu là cách tốt nhất cho bạn để thực hiện.

  • Epinephrine

Epinephrine (adrenaline) là loại thuốc mạnh đầu tiên được bán để điều trị dị ứng. Nó làm giảm các cơ trong phế quản và do đó có hiệu quả trong hen phế quản. Khi mọi người đang vội vã đến bệnh viện với một phản ứng dị ứng nghiêm trọng, epinephrine được tiêm. Điều này đã cứu mạng nhiều người đã bị sốc phản vệ do phản ứng với chất gây dị ứng. Epinephrine được biết đến như một loại thuốc giao cảm, vì nó kích thích hệ thống thần kinh giao cảm cùng với việc làm giãn cơ trơn.

Nhiều hợp chất khác cũng được sử dụng như hóa chất giao cảm: được biết đến nhiều hơn là noradrenaline (norepinephrine), ephedrine và isoproterenol. Các xanthine và theophylline là tương tự nhau. Theophylline thường được sử dụng trong thuốc dạng hít như một chất làm giãn phế quản. Nó cũng được sử dụng để xác định dung tích phổi. Một số bệnh nhân bị vấn đề phế quản cảm thấy họ có thể thở tốt hơn sau khi uống một cốc cà phê. Điều này xảy ra vì theophylline là một trong hàng trăm hóa chất được tìm thấy trong mùi hương cà phê.

  • Steroids

Các adrenocorticoid (corticosteroids) cũng rất quan trọng trong điều trị dị ứng. Một số loại thuốc steroid phổ biến hơn được sử dụng là hydrocortison, prednison, betamethasone, triamcinolone, và fluocinolone. Chúng giúp giảm đỏ, sưng và ngứa liên quan đến phản ứng dị ứng và đặc biệt hữu ích cho hen phế quản, nổi mề đay, rối loạn mắt, và bệnh chàm. Steroid làm giảm sưng và tích tụ chất lỏng liên quan đến các phản ứng dị ứng, vì thế chúng có thể được sử dụng trong các trường hợp nặng của hen suyễn phế quản.

Trên đây là những thông tin cơ bản về hóa học của dị ứng. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào. Lần sau nếu có ai hỏi về vấn đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau nhé!

Tham khảo Henry Daley, Ahmed Elshemy, C&ENJessica Griswold.

Leave a Reply