Cuộc chiến giằng co sự sống giữa con người và virus cúm có lẽ đã diễn ra từ lâu, nhưng được ghi chép lần đầu tiên là từ thời Hippocrate vào khoảng năm 420 TCN. Từ đó đến nay virus cúm đã để lại không ít nỗi kinh hoàng cho loài người với những trận dịch cúm lịch sử, làm chết hàng chục triệu người. Con người - dù đã tiến bộ vượt bậc, dù đã du hành trên những hành tinh xa xôi - nhưng vẫn chưa thể khống chế đặc hiệu virus cúm vô cùng nhỏ bé ở mức nano”.
Virus cúm gây ra bệnh cúm, là bệnh truyền nhiễm cấp tính đường hô hấp, khi thành dịch lây lan từ người sang người rất nguy hiểm và gây hậu quả nghiêm trọng. Triệu chứng thường thấy khi bị cúm là nhức đầu, nóng sốt, ớn lạnh, yếu mệt, nhức mỏi bắp thịt cùng với các triệu chứng hô hấp như sổ mũi, rát họng, ho khan, mỏi mắt…; cúm biến chứng gây suy giảm hô hấp, sưng viêm phổi và viêm nội tạng khác (cơ, não, tim…) có thể gây tử vong. Trung bình mỗi năm trên thế giới có từ 0,5-1 triệu người chết vì bệnh cúm.
CẤU TRÚC VIRUS CÚM
Bản chất virus mang những vật liệu vô cơ hơn là một cơ thể sống, thế nhưng những hoạt động xâm nhập, phá hủy và kí sinh của virus thì lại rất cao cấp và mang tính chất của một sinh vật sống. Virus cúm lần đầu tiên được cô lập tại Mỹ vào năm 1931 bởi Richard Shope (1901-1966) và sau đó, với sự ra đời của kính hiển vi điện tử, các nhà khoa học bắt đầu tìm hiểu cấu trúc của virus.
Virus cúm thuộc họ virus Orthomyxoviridae, gồm các nhóm chính là virus cúm A, B, C. Virus cúm A thường gây ra những đại dịch nguy hiểm trên người trong khi virus cúm B, C thường lành tính và chỉ gây ra bệnh cúm thông thường.
Dưới kính hiển vi điện tử, hầu hết các loại virus có hình cầu, đường kính từ 50-120nm (1nm=10-9m). Cấu trúc virus là “phi tế bào” và kí sinh nội bào bắt buộc bên trong tế bào kí chủ mà nó xâm nhiễm.
Virus cúm A có cấu trúc gồm hai phần: phần nhân bên trong (còn gọi là capsid) chỉ chứa protein và bộ gen ARN gồm tám mảnh rời nhau; phần vỏ cấu tạo bởi hai lớp lipid, trên bề mặt có khoảng 500 chồi gai. Các chồi gai là các kháng nguyên hemagglutinin (chất ngưng kết hồng cầu, kí hiệu HA hoặc H) dạng que và neuraminidase (enzym tan nhầy, kí hiệu NA hoặc N) dạng nấm. HA có trọng lượng phân tử khoảng 76.000 đvC, có chức năng giúp virus bám dính vào tế bào thụ cảm thông qua các receptor và xâm nhập vật liệu di truyền của virus vào bên trong tế bào kí chủ. NA có chức năng thúc đẩy sự lắp ráp giải phóng virus từ tế bào thụ cảm ra ngoài. Các NA có trọng lượng phân tử trung bình 220.000 đvC. Chính các kháng nguyên HA và NA quyết định tính kháng nguyên đặc hiệu của từng loại virus. Chúng cũng là vị trí để các thuốc kháng virus gắn kết và phát huy tác dụng diệt virus, có vai trò quan trọng trong việc quyết định tính kháng nguyên trong sản xuất vaccin. Cấu trúc kháng nguyên H và N có thể thay đổi, dựa vào đó người ta phân loại virus cúm A thành các phân nhóm: 16H (H1-H16) và 9N (N1-N9). Về mặt lý thuyết, chúng ta có thể có 16 x 9 = 144 loại virus cúm A khác nhau dựa vào phụ nhóm H và N. Danh pháp đầy đủ của các phân lập virus cúm cần ghi rõ: loài / kí chủ (nếu là người thì không cần ghi) / vị trí địa lý / số seri / năm phân lập (các biến thể H và N). Ví dụ virus cúm A, kí chủ trên ngỗng, cô lập ở Guangdong, số seri là 1, phân lập năm 1996 và thuộc chủng H5N1 được ghi đầy đủ là A/ngỗng/Guangdong/1/96 (H5N1). Các phân loại virus cúm A được ghi nhận đã gây dịch ở người trong các thời kỳ lịch sử là: H1N1 (dịch cúm Tây Ban Nha 1918-1919), H2N2 (dịch cúm châu Á 1957-1958), H2N8 (dịch cúm Nga 1889-1890), H3N2 (dịch cúm Hồng Kông 1968-1969) v.v…
LÂY NHIỄM VÀ THẢI LOẠI VIRUS
Các hình ảnh tổ chức miễn dịch cho thấy các tế bào sản sinh virus tụ tập thành từng cụm trong lớp màng niêm của đường hô hấp, ruột và ở các lớp nội mạc mạch máu, cơ tim và não. Có đến hàng triệu virus được thải loại trong dịch tiết ở mũi, trung bình 0.1 µl hạt khí chứa trên 100 vi hạt virus.
Các loài động vật có vú đã nhiễm bệnh phát tán virus ra ngoài dưới dạng các hạt nhỏ lơ lửng trong không khí thông qua ho, hắt hơi; các loài chim phát tán thông qua việc thải phân. Nước bọt, dịch tiết mũi, họng, đường hô hấp, phân và máu là các yếu tố chứa mầm bệnh và làm lây truyền bệnh cúm. Người và các vật chủ khác nhiễm bệnh khi tiếp xúc với các dịch cơ thể nhiễm bệnh hoặc tiếp xúc với các bề mặt nhiễm mầm bệnh. Virus cúm có thể tồn tại một tuần trong điều kiện nhiệt độ cơ thể người, 30 ngày ở nhiệt độ 00C và tồn tại vô thời hạn trong điều kiện nhiệt độ cực thấp. Nhờ tính chất này mà đối với dịch cúm Tây Ban Nha dù đã xảy ra từ năm 1918 nhưng mãi đến năm 1997, Johan Hultin - nhà khoa học Mỹ gốc Thụy Điển cũng có thể thu thập được mẫu virus cúm còn nguyên vẹn từ xác bệnh nhân Eskimo nằm sâu dưới lớp băng vùng Bắc Cực, nhờ đó mà thế giới mới biết căn nguyên của nạn đại dịch đã làm chết hơn 20 triệu người.
Tuy nhiên, virus cúm lại dễ dàng bị bất hoạt bởi các hóa chất khử khuẩn thông thường, tính lây nhiễm bị diệt trong khoảng vài giây ở nhiệt độ trên 700C. Vì vậy, một trong những cách phòng bệnh là tự tăng tính đề kháng miễn dịch của chủ thể, vệ sinh các bề mặt và không khí đúng cách, rửa tay với xà phòng và luôn ăn chín uống sôi.
CHU KỲ SAO CHÉP CỦA VIRUS CÚM
Tương tự như các loại virus khác, virus cúm xâm nhập, nhân lên và ly giải khỏi tế bào thụ cảm thông qua ba giai đoạn chính:
Thông qua vai trò của HA, virus cúm bám dính vào các receptor bên ngoài và sau đó hòa màng virus vào bên trong tế bào kí chủ. Các tế bào biểu mô của đường hô hấp và phổi là các tế bào chịu tác động tấn công đầu tiên của virus.
Trong tế bào thụ cảm, virus cúm dựa vào sự tổng hợp vật liệu di truyền của tế bào để tổng hợp và nhân lên các protein và ARN của mình. Đây là giai đoạn virus dễ bị biến thể nhất. Nếu một tế bào cùng nhiễm một lúc nhiều loại virus thì chúng dễ pha trộn gen để gây ra đột biến. Thông thường độc tính của virus sau biến thể cao hơn nhiều lần so với nguyên thể ban đầu. Theo lý thuyết, ta có thể xây dựng một “ngân hàng gen” các tổ hợp của 144 loại virus cúm A nhưng chính sự tổ hợp và biến đổi bộ gen của các virus cúm đã tạo ra những chủng virus hoàn toàn mới, “vượt ranh giới về loài” nên các vaccin điều trị cúm hầu như mất tác dụng trước một chủng virus mới. Cơ quan kiểm soát bệnh tật Mỹ (CDC) cho biết virus cúm gây thành dịch ở Mexico năm 2009 lần này chứa các gen của bốn loại virus cúm khác nhau: cúm heo Bắc Mỹ, cúm chim Bắc Mỹ, cúm người và cúm heo điển hình ở Âu – Á.
Thông qua vai trò của NA, các virus cúm mới được hình thành sẽ phóng thích ra khỏi tế bào đã nhiễm để xâm nhập vào các tế bào khác của cơ thể kí chủ.
Như vậy, virus cúm chỉ có thể nhân lên ở tế bào sống. Thời gian tính từ lúc virus xâm nhập đến khi sản sinh được virus mới trung bình là 6 giờ. Virus sinh sản đạt đỉnh cao từ 24-72 giờ sau khi bệnh khởi phát Virus cúm xâm nhập qua đường mũi họng và tấn công vào cơ thể. Sau khi xâm nhập vào cơ thể, virus không sinh sôi ngay trong máu hay tại một nơi nào đó, mà từng con một, đến gắn vào màng tế bào. Sau đó, chúng mới đục lỗ các màng tế bào của người và phóng thích nhân ARN của mình, gửi vào tế bào người. Với một cơ chế tấn công quá đặc biệt như vậy, chúng ta không có cách nào chiến đấu trị được chúng. Hơn nữa, do cấu trúc của virus quá thiếu ổn định nên chúng dễ dàng thay đổi và thích nghi với tế bào kí chủ, dễ bị đột biến gen nên các vaccin đã sản xuất không thể diệt được các chủng virus đã bị biến đổi.
THUỐC VÀ VACCIN
Việc giải mã bộ gen virus có vai trò quan trọng trong quá trình điều chế vaccin điều trị cúm. Virus cúm thường thay đổi chủng loại hàng năm, nên mỗi loại vaccin phòng bệnh chỉ có tác dụng đối với một chủng nhất định và có giá trị phòng bệnh trong 12 tháng. Vaccin thường được sản xuất dựa trên dự báo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), công bố vào khoảng tháng 4 hằng năm về chủng virus của năm tới. Cứ mỗi khi virus thay đổi tạo ra một chủng mới, con người lại phải giải mã bộ gen của chúng để chế tạo vaccin, cuộc truy đuổi cứ thế diễn ra trong hàng thế kỉ mà con người luôn là kẻ bị động và luôn ở thế của người đi sau.
Để điều chế vaccin đặc hiệu đối với một chủng virus cúm mới, bao giờ cũng cần thời gian ít nhất là từ 3-6 tháng. Vì vậy, các nhà khoa học cần phải nghiên cứu tìm ra vũ khí khác, đó là các thuốc kháng virus tác động vào các giai đoạn trong các chu kì sao chép của virus.
- Amantadine (1976): cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA) cho phép sản xuất amantadine để phòng và trị bệnh cúm, thuốc tác dụng ở giai đoạn ức chế sự hòa nhập virus vào bên trong tế bào kí chủ.
- Rimantadine (1993): là một dẫn xuất của amantadine, cùng cơ chế tác dụng như amatadine. Tuy nhiên, nhiều chủng loại virus có khả năng kháng lại hai loại thuốc này và còn có khả năng biến đổi tạo ra một gen đề kháng thuốc di truyền cho các thế hệ sau. Số các virus cúm kháng nhóm thuốc này đã gia tăng đáng kể từ 0,4% (1995) đến 12,3% (2004).
- Zanamivir (tên thương mại là relenza) (1989) do hãng GlaxoSmithKline (Anh) sản xuất. Relenza có thể dùng cho thai phụ và những người có vấn đề về thận.
- Oseltamivir (tên thương mại là tamiflu) (1999) do hãng Roche (Thụy Sĩ) sản xuất. Thuốc có tác dụng ở giai đoạn cuối, tức là ngăn không cho virus cúm sao chép trưởng thành và phóng thích ra khỏi tế bào bằng cách ức chế enzym NA.
Oseltamivir là một hợp chất hữu cơ rắn ở dạng tinh thể, có công thức phân tử là C16H28N2O4. Đây là một tiền thuốc và thường được dùng dưới dạng muối phosphat. Ban đầu, công ty công nghệ sinh học của Mỹ là Gilead Sciences Inc. đã đăng ký bản quyền sản xuất oseltamivir phosphat (patent Mỹ số 5763483) nhưng sau đó bán lại cho hãng F. Hoffmann La Roche Ltd., được cấp bản quyền độc quyền sản xuất và chế độ bảo hộ sở hữu trí tuệ còn đến ngày 26/12/2016. Nguyên liệu chính ban đầu dùng để điều chế oseltamivir là acid shikimic (cô lập lần đầu tiên năm 1885 từ quả hồi Nhật Bản-Illicium anisatum); hiệu suất quá trình sản xuất khoảng 65% qua 6 giai đoạn phản ứng (phương pháp của Federspiel và cộng sự). Viện Hóa học Việt Nam cũng đang triển khai dự án cấp nhà nước “Sản xuất oseltamivir phosphat từ tinh dầu hồi của Việt Nam”. Theo GS John Oxford, trường đại học Y London, tamiflu tác động tới cơ thể bằng cách ức chế enzym NA, khiến virus mất khả năng phân chia, gia tăng số lượng trong cơ thể. Nhóm chất ức chế enzym NA có hiệu lực cao như zanamivir và oseltamivir bắt chước sát với cơ chất tự nhiên, lắp vừa vặn vào vị trí hoạt động của virus, tương tự như cơ chế “ ổ khóa-chìa khóa”. Tuy chưa phải là thuốc đặc trị diệt virus, nhưng tamiflu được WHO coi là vũ khí hữu hiệu hàng đầu trong phòng chống cúm. Relenza có cùng cơ chế tác dụng như tamiflu. Tuy nhiên, thị trường lại ưa chuộng sử dụng tamiflu hơn vì tamiflu là thuốc viên uống, sử dụng tiện lợi; trong khi đó relenza là thuốc hít qua mũi, nên cách sử dụng bất tiện hơn nhiều.
PHÒNG BỆNH HƠN CHỮA BỆNH
Chúng ta cứ nghĩ có bệnh là cứ phải dùng vaccin hoặc thuốc, mà quên mất rằng cơ thể chúng ta cũng có khả năng tự bảo vệ chính mình. Thật ra, con người hoàn toàn có thể tự sản xuất một loại hoạt chất để “kháng” lại những sinh vật bên ngoài kí sinh vào cơ thể mình như virus vậy, đó chính là “interferon nội sinh” do chính cơ thể con người sản xuất để chống lại virus (ngoài ra còn điều hòa miễn dịch, chống ung thư). Interferon kháng virus bằng cách ngăn cản virus tổng hợp protein và ARN. Interferon do tế bào lympho (một loại tế bào bạch cầu) tiết ra khi cơ thể bị nhiễm virus. Như vậy, trong cơ thể chúng ta luôn luôn có một nội lực đề kháng với bệnh tật, kể cả các bệnh truyền nhiễm. Vấn đề là làm sao phát huy được nội lực đó.
Virus cúm A H5N1 hiện có ở nước ta là chủng rất độc (tỉ lệ tử vong là 50-60%), virus cúm A H1N1 gây ra dịch cúm bùng phát ở Mexico và Mỹ hiện nay có tính chất lây nhiễm từ người qua người đang đe dọa sức khỏe con người và gây ảnh hưởng đến nền kinh tế toàn cầu. Đoàn quân virus biến đổi không ngừng tiềm ẩn rất nhiều nguy cơ nhưng nếu biết cách tự bảo vệ, tăng cường sức đề kháng của cơ thể và thực hiện đầy đủ các biện pháp phòng bệnh lây qua đường hô hấp, chúng ta sẽ không phải quá lo lắng về cúm. Ðể tăng cường hệ thống miễn dịch, tiết đủ “interferon nội sinh” để chống lại sự xâm nhiễm của virus, ta cần giữ cơ thể khỏe mạnh, ăn uống đầy đủ dưỡng chất; sinh hoạt điều độ, vận động và tập thể dục đều đặn, giữ tinh thần lạc quan thư thái, có chế độ làm việc nghỉ ngơi hợp lí. Cần thường xuyên theo dõi tình hình dịch bệnh và thông báo của ngành y tế. Cần tuyệt đối tuân thủ những quy định của ngành y tế để kiểm soát, khống chế dịch bệnh, phòng chống sự lây lan.
Trong khi chờ các chuyên gia tìm ra phương cách đặc hiệu để tiêu diệt tận gốc virus, mỗi người chúng ta cần tự trang bị vũ khí bảo vệ chính mình trong “cuộc chiến với virus cúm” có vẻ không cân sức này.
Virus cúm A H1N1 và một số vụ dịch cúm A H1N1 đã xảy ra
Virus cúm A H1N1 là một phân nhóm của virus cúm A, là loại virus thường gây bệnh cúm ở người. Một vài chủng virus cúm A H1N1 đã gây thành dịch ở người, đặc biệt là đại dịch cúm Tây Ban Nha năm 1918-1919 đã cướp đi sinh mạng của hơn 20 triệu người trên toàn thế giới. Một vài chủng A H1N1 ít độc tính vẫn tồn tại, chúng gây nên những đợt ốm giống như cúm. Một số chủng A H1N1 gây bệnh và gây thành dịch ở lợn và một số loài chim. Gần đây nhất là một dịch cúm bùng phát ở Mexico có tính chất lây nhiễm từ người sang người mà thủ phạm cũng là virus cúm A H1N1.
Đại dịch cúm Tây Ban Nha
Vụ đại dịch xảy ra năm 1918 do virus cúm A H1N1, được giáo sư Taubenberger và nhóm cộng sự dựng lại cấu trúc của chủng virus gây bệnh vào năm 1997. Bệnh bắt nguồn từ một số loài chim và gia cầm, sau đó lây truyền sang người. Đây được coi là vụ đại dịch có số người chết nhiều nhất trong lịch sử loài người. Hồi ức về dịch cúm này có thể tóm tắt qua so sánh của tờ The Atlanta Journal - Constitution, 10-12-1997: “Dịch cúm Tây Ban Nha giết nhiều người Mỹ hơn là Thế chiến thứ nhất, thứ nhì, chiến tranh Triều Tiên, chiến tranh Việt Nam cộng lại”.
Vũ Lê Nguyên