Stem Cells Translational Medicine, 14/01/2026
Giới thiệu
Viêm loét đại tràng (Ulcerative colitis – UC) là một bệnh viêm ruột mạn tính, đặc trưng bởi tình trạng viêm kéo dài và tổn thương niêm mạc đại tràng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sống của người bệnh.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa stress lưới nội chất (endoplasmic reticulum stress – ER stress) và cơ chế bệnh sinh của viêm loét đại tràng. Stress lưới nội chất xuất hiện do sự tích tụ của các protein gấp cuộn sai, từ đó kích hoạt đáp ứng protein chưa gấp cuộn (unfolded protein response – UPR) nhằm khôi phục cân bằng nội môi tế bào. Tuy nhiên, khi stress ER kéo dài hoặc không được giải quyết, nó có thể dẫn đến apoptosis (chết theo chương trình) thông qua con đường phụ thuộc hoặc không phụ thuộc CHOP, với sự cảm ứng của Bcl2-like 11 (Bcl2L11), chất hoạt hóa NADPH oxidase (NOXA) và yếu tố điều hòa apoptosis không phụ thuộc p53 (PUMA). Những cơ chế này góp phần làm trầm trọng thêm phản ứng viêm và tổn thương mô.
Đặc biệt, trục inositol-requiring enzyme 1 (IRE1) – X-box binding protein 1 (XBP1) của đáp ứng protein chưa gấp cuộn đóng vai trò trung tâm trong việc làm giảm stress lưới nội chất thông qua thúc đẩy quá trình cắt nối (splicing) mRNA của XBP1. Dạng XBP1 hoàn chỉnh này làm tăng biểu hiện các chaperone của lưới nội chất và nhiều protein khác giúp giảm stress lưới nội chất, qua đó bảo vệ tế bào biểu mô khỏi apoptosis. Các biến thể di truyền của XBP1, có khả năng gây viêm ruột tự phát, đã được xác định có liên quan đến nguy cơ tăng mắc cả bệnh Crohn và viêm loét đại tràng.
Các nghiên cứu gần đây đã nhấn mạnh tiềm năng của tế bào gốc trung mô (mesenchymal stem cells – MSC), đặc biệt là MSC có nguồn gốc từ dây rốn, trong việc điều hòa viêm và thúc đẩy sửa chữa mô. Trong các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng, MSC và các exosome có nguồn gốc từ MSC đã cho thấy hiệu quả tích cực trong điều trị UC, chủ yếu thông qua giảm viêm và tăng cường quá trình làm lành niêm mạc. Tuy nhiên, tác động cụ thể của liệu pháp điều trị bằng MSC lên stress ER trong UC vẫn chưa được làm sáng tỏ đầy đủ.
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đưa ra giả thuyết rằng tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ dây rốn người (human umbilical cord-derived MSCs – hUC-MSC) có khả năng cải thiện UC thông qua tác động lên trục IRE1/XBP1 nhằm làm giảm stress lưới nội chất và ức chế quá trình apoptosis của tế bào biểu mô. Sử dụng mô hình chuột viêm đại tràng được cảm ứng bằng dextran sulfate sodium (DSS) và mô hình tế bào biểu mô đại tràng được kích thích bằng TNF-α, nhóm tác giả khảo sát liệu hUC-MSC có phục hồi cân bằng nội môi của lưới nội chất thông qua quá trình cắt nối XBP1 hay không, từ đó không chỉ làm sáng tỏ một cơ chế mới mà còn nhấn mạnh tiềm năng ứng dụng lâm sàng của hUC-MSC trong quản lý và điều trị viêm đại tràng.
Phương pháp
Tế bào gốc trung mô từ mô dây rốn người (hUC-MSC) được nuôi cấy trong môi trường DMEM/F12 bổ sung 10% huyết thanh nhau thai bò và 0,5% penicillin-streptomycin, trong điều kiện chuẩn (37°C, 5% CO₂). Khi mật độ tế bào đạt khoảng 80%, môi trường được thay bằng môi trường không huyết thanh để thu nhận môi trường nuôi cấy điều kiện hóa hUC-MSC (hUC-MSC-CM), sau đó được lọc qua màng 0,22 μm và bảo quản ở -70°C.
Chuột cái C57BL/6 SPF (6-8 tuần tuổi) được chia ngẫu nhiên thành các nhóm: Đối chứng, DSS + PBS và DSS + hUC-MSC. Mô hình viêm đại tràng được tạo ra bằng cách cho chuột uống 4% DSS trong 7 ngày; nhóm đối chứng uống nước thường.
Nhóm chuột DSS + hUC-MSC được tiêm phúc mạc hUC-MSC với liều 1,0 × 106 tế bào trong 100 μL PBS vào các ngày 3, 5 và 7; các nhóm còn lại được tiêm PBS. Khối lượng cơ thể, chỉ số hoạt động bệnh (DAI) và tỷ lệ sống được theo dõi hằng ngày. Chuột được an tử vào ngày 8 để thu mẫu đại tràng đo chiều dài, phân tích mô học, định lượng hoạt tính MPO và tách chiết RNA.
Mô đại tràng được xử lý để làm mô bệnh học, định lượng hoạt tính myeloperoxidase (MPO), tách RNA và phân tích protein. Mức độ viêm được đánh giá trên tiêu bản nhuộm H&E theo thang điểm tổn thương biểu mô và thâm nhiễm viêm. Quá trình apoptosis và tăng sinh tế bào được đánh giá bằng nhuộm hóa mô miễn dịch Caspase-3 hoạt hóa và Ki67.
RNA tổng số được phân tích bằng qRT-PCR; protein được đánh giá bằng Western blot. Giải trình tự phiên mã được thực hiện trên hệ Illumina NovaSeq, kết hợp phân tích biểu hiện gen khác biệt và chức năng tăng cường, tập trung vào các gen liên quan stress lưới nội chất.
Thí nghiệm in vitro sử dụng tế bào biểu mô đại tràng chuột kích thích bằng TNF-α, có hoặc không có chất ức chế IRE1 (4μ8C). Quá trình apoptosis được đánh giá bằng nhuộm Annexin V/PI và phân tích bằng flow cytometry.
Kết quả
hUC-MSCs tiêm phúc mạc làm giảm viêm loét đại tràng do DSS ở mô hình chuột
Sau khi dùng DSS để gây viêm đại tràng, chỉ số bệnh tăng ở tất cả các nhóm chuột, đạt đỉnh vào ngày 7-8 rồi giảm dần. Sau khi ngừng DSS, DAI giảm nhanh hơn rõ rệt ở nhóm điều trị hUC-MSC. Chuột sụt cân từ ngày 4-9, nhưng hồi phục nhanh hơn ở nhóm hUC-MSC. Tỷ lệ sống được cải thiện đáng kể khi điều trị bằng hUC-MSC.
Hiện tượng rút ngắn đại tràng (dấu hiệu điển hình của viêm đại tràng) giảm rõ rệt nhờ hUC-MSC. Hoạt tính MPO, phản ánh mức độ xâm nhập bạch cầu trung tính, giảm khoảng 45% so với nhóm PBS. Biểu hiện TNF-α cũng giảm đáng kể. Tóm lại, hUC-MSC cho thấy tác dụng phòng ngừa và điều trị trong mô hình viêm đại tràng cấp.
hUC-MSC làm giảm tổn thương biểu mô đại tràng do DSS
DSS phá vỡ hàng rào biểu mô ruột, đồng thời làm tăng quá trình apoptosis, thể hiện sự hoạt hóa Caspase-3 và giảm biểu hiện Ki67. So với nhóm dùng PBS, nhóm được điều trị bằng hUC-MSC có cấu trúc lớp tế bào biểu mô nguyên vẹn hơn, giảm viêm, làm chậm quá trình apoptosis và phục hồi biểu hiện Ki67. hUC-MSC có xu hướng tập trung tại lớp tế bào biểu mô sau 24 tiếng kể từ lúc tiêm.
hUC-MSC làm giảm sự thay đổi biểu hiện gen mô hình viêm đại tràng do DSS
Phân tích trình tự RNA cho thấy DSS gây rối loạn biểu hiện gen. Điều trị bằng hUC-MSC làm giảm đáng kể số gen biểu hiện khác biệt và trở về gần tương đồng với nhóm chứng âm, thể hiện qua PCA và phân cụm thứ bậc. Các chemokine, cytokine tiền viêm, gen liên quan đến quá trình viêm và kháng viêm được điều hòa bởi hUC-MSC. Từ đó, giúp khôi phục quần thể tế bào biểu mô ruột.
hUC-MSC ức chế stress lưới nội chất do DSS
DSS làm thay đổi biểu hiện nhiều gen đáp ứng stress lưới nội chất, đa số được điều chỉnh về gần mức bình thường nhờ hUC-MSC. Phân tích chức năng gen (Gene Ontology – GO) cho thấy sự gia tăng các quá trình liên quan stress lưới nội chất, UPR, tự thực bào (autophagy), apoptosis và tín hiệu qua IRE1. Các dấu ấn phân tử quan trọng trong stress lưới nội chất (Casp12, Nupr1, IFN-γ) giảm rõ rệt, trong khi Agr2 được phục hồi. Bcl2l11 được điều chỉnh về mức nền ở cả mRNA và protein.
Về cơ chế, hUC-MSC làm tăng sự phosphoryl hóa IRE1, tăng Xbp1 dạng phân cắt (Xbp1-S) và giảm Xbp1 chưa phân cắt (Xbp1-U), cho thấy kích hoạt trục bảo vệ IRE1/XBP1.
hUC-MSC ức chế stress ER và apoptosis biểu mô ruột do TNF-α thông qua cơ chế cận tiết
TNF-α kích hoạt các gen liên quan đến stress lưới nội chất tương tự như ở mô hình tạo ra bằng DSS. Trong thí nghiệm in vitro, MSC-CM ức chế quá trình apoptosis của tế bào biểu mô ruột do TNF-α, giảm BCL2L11, đồng thời tăng sự phosphoryl hóa IRE1 và Xbp1 được cắt nối hoàn chỉnh. Đáng chú ý, việc ức chế XBP1 phân cắt bằng 4μ8C đã loại bỏ hoàn toàn tác dụng bảo vệ của MSC-CM. Các kết quả này cho thấy hUC-MSC giúp bảo vệ biểu mô ruột thông qua cơ chế cận tiết, kích hoạt trục IRE1/XBP1, từ đó làm giảm stress lưới nội chất và apoptosis của tế bào.
Kết luận
Nghiên cứu này tồn tại một số hạn chế cần được cân nhắc khi diễn giải kết quả. Mặc dù mô hình viêm đại tràng do dextran sulfate sodium (DSS) gây ra được sử dụng rộng rãi, nhưng mô hình tạo ra chưa mang đầy đủ đặc tính cũng như cơ chế bệnh sinh đa yếu tố của viêm loét đại tràng ở người. Do đó, các hiệu quả điều trị quan sát được trong mô hình này có thể chưa phản ánh hoàn toàn mức độ phức tạp của bệnh trên lâm sàng.
Bên cạnh đó, các kết quả của nghiên cứu này chỉ giới hạn ở mô hình tiền lâm sàng. Hiệu quả điều trị và độ an toàn của tế bào gốc trung mô nguồn gốc dây rốn người (hUC-MSC) trên bệnh nhân viêm loét đại tràng cần được đánh giá thêm thông qua các thử nghiệm lâm sàng.
Tổng kết lại, nghiên cứu này đã cho thấy việc tiêm phúc mạc hUC-MSCs có hiệu quả rõ rệt trong việc làm giảm viêm đại tràng do DSS gây ra ở chuột. Các thí nghiệm chứng minh rằng hUC-MSCs sau khi tiêm có khả năng tập trung tại lớp biểu mô và lớp đệm của đại tràng bị viêm. Các kết quả này nhấn mạnh tiềm năng điều trị của hUC-MSC trong quản lý viêm loét đại tràng và củng cố vai trò của việc nhắm đích vào stress lưới nội chất như một chiến lược điều trị đầy hứa hẹn cho bệnh viêm loét đại tràng mạn tính trong tương lai.
Tài liệu tham khảo
Bài viết được dịch và tóm tắt từ bài báo (nếu có): Zhao, T., Hou, W., Wang, M., Feng, Z., Feng, X., Wang, H., Zhao, H., Li, X., Hou, S., Zheng, G., Zhang, X., & Xie, J. (2026). Human umbilical cord mesenchymal stem cells alleviate colon epithelial apoptosis in ulcerative colitis by activating inositol-requiring enzyme 1/X-box binding protein 1 signaling. Stem cells translational medicine, 15(1), szaf075.
https://doi.org/10.1093/stcltm/szaf075
Nguồn: Stem Cells Translational Medicine
