Mỗi giây, 4 triệu tế bào trên cơ thể bạn sẽ chết: Khoa học đi vào "nghĩa địa tế bào" để tìm hiểu

3 giây là khoảng thời gian để bạn đọc xong tiêu đề của bài báo này. Trong ba giây đó, 11 triệu tế bào trong cơ thể bạn đã chết. Con số tương đương với toàn bộ dân số của Hà Nội, Hải Phòng và Quảng Ninh cộng lại.

Nhưng mọi chuyện chưa dừng lại ở đó. Nếu bạn nhân con số tế bào chết mỗi giây trong cơ thể lên 86.400 lần, bạn sẽ tìm được số tế bào chết đi trong một ngày. Và nó là 330.000.000.000 (ba trăm ba mươi tỷ).

Bạn có thể nghĩ: "Số lượng da chết của mình nhiều đến thế sao?" Nhưng trái với trực giác của nhiều người, số lượng da chết trên cơ thể bạn mỗi ngày chưa đến 1,2% của 330 tỷ. Bởi tế bào chết nhiều nhất hóa ra là hồng cầu trong máu, chiếm tới 283 tỷ, tương đương 86% tế bào chết mỗi ngày.

Tin tốt là bạn có tới 30.000.000.000.000 (ba mươi ngàn tỷ) tế bào hồng cầu trong cơ thể. Và số lượng hồng cầu chết đi sẽ được thay thế bằng các tế bào hồng cầu mới sinh ra từ tủy xương mỗi ngày.

Tổng cộng, cơ thể bạn có tới 37 nghìn tỷ tế bào, nên số lượng tế bào chết mỗi ngày hóa ra chỉ chiếm 1,1%. Và hầu hết chúng sẽ được thay thế bằng các tế bào mới mà cơ thể sinh ra. Trên thực tế, các tế bào không chết mới là thứ khiến bạn phải lo lắng.

Nếu những tế bào không chết đi, chúng có thể liên tục sinh sôi nảy nở, để tạo thành những khối u ác tính trong cơ thể bạn. Đó chính là những gì xảy ra ở các bệnh nhân ung thư, khi trong cơ thể họ có những tế bào đáng ra phải chết thì lại không chết.

Nghiên cứu cách tế bào chết vì vậy có một ý nghĩa rất quan trọng trong y học. Bởi hiểu được cách các tế bào chết chết đi có thể giúp các nhà khoa học bảo vệ được tế bào khỏe mạnh, tiêu diệt các tế bào bệnh, từ đó tìm được phương pháp điều trị cho các bệnh nhiễm trùng, bệnh tự miễn và thậm chí cả ung thư.

Tế bào có hàng chục cách "Dumb Ways to Die"

Có thể bạn còn nhớ nó, video một bài hát dễ thương có tựa đề "Những cái chết lãng xẹt" ra mắt vào năm 2012, hiện đã được phát 319 triệu lượt trên Youtube.

Vốn là một chiến dịch truyền thông của công ty tàu điện Metro tại Melbourne, Australia, Dumb Ways to Die liệt kê ra hàng chục cách chết lãng xẹt của con người, từ uống keo con voi, trêu chọc một con gấu xám cho đến lên mạng và bán thận 2 lần.

Nhưng đến cuối cùng, toàn bộ video này chỉ để truyền tải một thông điệp, đến những người vốn chẳng bao giờ nghe thông điệp đó: "Bạn cần phải cẩn thận ở khu vực xung quanh đường tàu, nếu không bạn cũng sẽ chết một cách lãng xẹt".

Michael Overholtzer, một nhà sinh học tế bào tại Trung tâm Ung thư Memorial Sloan Kettering, Hoa Kỳ cho biết hóa ra các tế bào trong cơ thể cũng có nhiều cách chết "lãng xẹt" như vậy, từ tự tử, bị đầu độc, cho đến mời gọi một tế bào khác ăn nó.

Mặc dù chúng ta chỉ gọi chúng là tế bào chết, thực sự, các tế bào trong cơ thể có tới 20 cách chết khác nhau. Một số tế bào sẽ "ra đi" một cách huyên náo. Số khác chỉ đơn thuần chết đi trong âm thầm và lặng lẽ.

Trước đây, các nhà khoa học cho rằng các tế bào chết hoặc là do chúng đã sống quá tuổi thọ của mình, hoặc là do chúng gặp tai nạn. Sự thật là các tế bào có tuổi thọ, ví dụ như tế bào gan sẽ chết sau 300-500 ngày, tế bào hồng cầu chết sau 120 ngày, tế bào da sẽ chết sau 39 ngày…

Nếu các tế bào chết sớm hơn tuổi thọ của chúng, chắc hẳn đó là do chúng bị nhiễm trùng hoặc có một tổn thương khác. Nhưng trong một vài năm trở lại đây, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành cho thấy tế bào thực sự chết theo cách kịch bản rất khác, không thể đánh đồng và gọi tên chung.

Trong phần tiếp theo của bài viết này, chúng ta hãy cùng Overholtzer đi tới nghĩa địa của các tế bào, để xem chúng đã chết như thế nào.

Khi tế bào chết do tai nạn, nó được gọi là hoại tử

Tưởng tượng một tế bào đang đi xe máy trên đường thì bị ngã, chúng sẽ chết. Mà cũng chẳng phải tưởng tượng, đó là sự thật nếu bạn gặp tai nạn giao thông và mài một phần đầu gối của mình xuống đường.

Mọi tác động cơ học bất thường như áp lực, lực xé, nhiệt độ cao có thể giết chết bất kỳ tế bào nào trên cơ thể bạn. Ngoài ra, chất độc, vi khuẩn và virus cũng có thể đầu độc tế bào và giết chết chúng.

Những cái chết này được gọi chung là hoại tử.

Hoại tử có thể diễn ra theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, khi bạn bị ngã xe và chảy máu, một số tế bào ở khu vực vết thương sẽ chết vì thiếu máu. Chúng sẽ bị thối rữa dần theo đúng nghĩa đen. Một số tế bào khác sẽ hoại tử và hóa lỏng, đôi khi biến chúng thành một dạng bã màu vàng.

Các tế bào phổi bị tổn thương do bệnh lao trở nên nhão và có màu trắng — tên khoa học cho loại hoại tử này là "caseous", nghĩa là "giống như pho mát".

Apoptosis: Một cái chết được lập trình

Giống như con người, tai nạn là một sự kiện rất cực đoan với tế bào và không thể đoán trước. Nó sẽ giết chết tế bào trong thời gian ngắn. Còn các loại hình chết tế bào khác thường diễn ra chậm hơn, được báo trước, thậm chí được lập trình. Tế bào có thể tự chết một cách có chủ ý, vì nó đã bị hư hỏng hoặc không còn cần thiết nữa.

Có hai loại tế bào chết được lập trình là "âm thầm và bạo lực," theo Thirumala-Devi Kanneganti, một nhà miễn dịch học tại Bệnh viện Nhi St. Jude ở Memphis, Tennessee.

Apoptosis, được đặt tên lần đầu tiên vào năm 1972, là loại chết tế bào trong âm thầm. Nghĩa là tế bào của bạn sẽ chết đi, không kèn, không trống, không kích hoạt các phản ứng miễn dịch nguy hiểm. Nó được gọi là cái chết tế bào "hữu ích" khi các tế bào bị hư hỏng hoặc đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, kết thúc tuổi thọ tự nhiên của chúng.

Ví dụ, apoptosis cho phép nòng nọc loại bỏ tế bào ở đuôi khi chúng trở thành ếch, hoặc phôi thai con người loại bỏ màng giữa các ngón tay đang phát triển (Đúng vậy, trong giai đoạn sớm của thai kỳ, giữa các ngón tay của bạn vẫn có màng như chân vịt như một tàn tích của tiến hóa).

Trong cái chết được lập trình, tế bào sẽ dần co lại và tách khỏi các tế bào lân cận. Vật liệu di truyền trong nhân chúng sẽ bị phân tách thành các mảnh nhỏ và nhân phân hủy một cách tự nhiên.

Đến bước cuối cùng, màng tế bào sẽ phồng lên và nổi bóng. Sau đó, tế bào tan rã. Các tế bào khác nuốt lấy mảnh vụn của tế bào chết, giữ cho mô xung quanh đó sạch sẽ. Vậy là hết đời một tế bào.

Necroptosis và Pyroptosis: Những cái chết ầm ĩ

Khác với cái chết âm thầm Apoptosis của tế bào, Necroptosis và Pyroptosis xảy ra khi tế bào chết một cách ồn ào. Chúng thường là kết quả của việc tế bào bị nhiễm vi khuẩn, virus hoặc các tác nhân truyền nhiễm.

Thông thường, virus sau khi lây nhiễm cơ thể sẽ chiếm lấy nhân và các bào quan, biến tế bào thành một nhà máy nhân bản và lắp ráp ra thêm nhiều virus. Để ngăn không cho mình bị lợi dụng gây hại cho vật chủ, tế bào sẽ tự tử.

Những tế bào này phát tín hiệu báo động bằng cách giải phóng các hóa chất để cảnh báo hệ miễn dịch đến cứu các tế bào lân cận, trước khi chúng tự kết liễu.

Phát hiện về con đường chết của tế bào này mới được thực hiện từ năm 1998, trong đó, các nhà nghiên cứu đã vô hiệu hóa khả năng apoptosis của các tế bào nuôi trong đĩa, nhưng họ thấy các tế bào vẫn chết.

Nhưng chúng sẽ chết vừa giống apoptosis vừa giống hoại tử. Được gọi là cái chết Necroptosis, các tế bào và bào quan của chúng sưng lên rồi vỡ màng ngoài. Necroptosis là một cơ chế dự phòng hữu ích vì một số tác nhân truyền nhiễm có thể vô hiệu hóa apoptosis.

Còn Pyroptosis là cái chết tế bào được quan sát lần đầu vào năm 1992, trên tế bào bạch cầu nhiễm vi khuẩn lỵ và được đặt tên vào năm 2001. Theo các nhà khoa học đã đặt tên cho nó, Pyroptosis là một "cái chết sôi sục, báo động và gây viêm".

Giống như Necroptosis, tế bào ban đầu sẽ phồng lên. Chúng kích hoạt các enzyme tạo ra lỗ trên màng tế bào, làm cho các thành phần bên trong rò rỉ ra ngoài, kích hoạt phản ứng miễn dịch.

Phản ứng miễn dịch từ Pyroptosis hoặc Necroptosis là cần thiết để kích hoạt cơ chế phòng thủ của cơ thể chống lại nhiễm trùng, chẳng hạn như sốt để tiêu diệt kẻ xâm nhập. Nhưng nếu quá nhiều tế bào chết hoặc hệ miễn dịch bị kẹt ở trạng thái "luôn bật", điều đó có thể dẫn đến viêm mãn tính hoặc bệnh tự miễn.

PANoptosis: Những liệt sĩ được Tổ quốc ghi công

Chúng ta vừa nói về các tế bào miễn dịch, được ví như quân đội và cảnh sát của cơ thể, những tế bào chuyên đi tuần, làm nhiệm vụ tiêu diệt những mầm bệnh ngoại lai. Nhưng có một sự thật, trong cuộc chiến với vi khuẩn và virus, một số tế bào miễn dịch cũng sẽ phải ngã xuống.

Các tế bào miễn dịch thường chiến đấu hết mình và hi sinh trong khi làm nhiệm vụ, chống nhiễm trùng, chống viêm, thậm chí chống cả ung thư.

Khi nhóm của các nhà khoa học nghiên cứu quá trình chết của tế bào miễn dịch, họ phát hiện ra sự hi sinh đó vừa có các đặc điểm của Apoptosis, lại có phần giống Necroptosis và cả Pyroptosis. Vì thế, họ lấy chữ cái đầu tiên của cả ba cái tên này để đặt cho cái chết mới PANoptosis.

Trong PANoptosis, tế bào miễn dịch sẽ tạo ra một cỗ máy protein lớn gọi là PANoptosome. Cỗ máy này kích hoạt enzyme tạo lỗ trên màng tế bào. Khi chết, tế bào giải phóng các phân tử cảnh báo để thông báo cho các tế bào miễn dịch khác rằng ở khu vực đó của cơ thể có vấn đề.

Tại sao các tế bào cần nhiều cách khác nhau để đạt đến cùng một kết cục? Theo các nhà khoa học, tế bào có lẽ đã tiến hóa để có các lựa chọn khác nhau trong cuộc đua vũ trang với các vi khuẩn gây bệnh.

Các vi khuẩn khi cố gắng chiến đấu và sống sót với tế bào miễn dịch, chúng có thể đã tiến hóa ra một số cách vô hiệu hóa tế bào miễn dịch, không cho chúng báo hiệu cho các tế bào khác về sự xuất hiện của vi khuẩn.

Tế bào miễn dịch vì thế cực chẳng đã phải hi sinh toàn bộ sức lực, thậm chí cả thân xác của chúng để tự sát, nhằm giải phóng các hóa chất khác nhau, theo các con đường khác nhau để báo hiệu cho các tế bào miễn dịch khác cùng tới chiến đấu.

Cảm tử quân: NETosis

Trong khi cái chết PANoptosis trên chiến trường của các tế bào miễn dịch đã được cơ thể bạn ghi công, một số tế bào miễn dịch thậm chí còn hi sinh thân mình một cách quyết liệt hơn thế. Giống như những chiến sĩ cảm tử từng ôm bom ba càng bảo vệ Hà Nội trong mùa xuân năm 1946, tế bào miễn dịch cũng có thể lao thẳng vào kẻ địch.

Đây là hành động của các bạch cầu trung tính, những tế bào tuần tra khu vực có nhiễm trùng. Thông thường, tế bào bạch cầu trung tính sẽ nuốt chửng những kẻ xâm nhập và tiêu hóa chúng.

Nhưng đôi khi, các tác nhân truyền nhiễm quá lớn hoặc có quá nhiều để nuốt được. Bạch cầu trung tính chuyển sang chiến thuật khác. Nó tự phóng ra các DNA ở trong nhân để bẫy kẻ xâm nhập trong một dạng lưới gen.

Chính lưới này là thứ khiến cho các nhà khoa học gọi cái chết tế bào này là NETosis, "bẫy ngoại tế bào bạch cầu trung tính". Các tế bào khác sau đó xử lý các mầm bệnh bị mắc kẹt trong lưới. Sau khi ném lưới DNA của mình ra ngoài, chắc chắn, các tế bào bạch cầu trung tính sẽ chết.

Đôi khi, một tế bào sẽ thực hiện điều đó khi chúng đã chiến đấu kiệt sức, biến nó thành một tế bào "xác sống", đang thực hiện hành động cảm tử cuối cùng của mình. Dù thế nào, chúng ta cũng phải ghi công những tế bào NETosis.

Chết vì nhiễm độc kim loại: Cuproptosis và Ferroptosis

Ngay từ cái tên, có thể bạn đã nhận ra, những tế bào nãy đã chết vì nhiễm đồng và nhiễm sắt. Trong cơ thể, đồng và sắt là những nguyên tố vi lượng cần thiết để giữ cho một số quá trình trao đổi chất diễn ra thuận lợi. Và chúng ta thường nghe thấy cơ thể bị yếu vì thiếu sắt. Nhưng hóa ra, thừa nguyên tố vi lượng thì cũng không tốt.

Trong một số nghiên cứu vào năm 2012, các nhà khoa học nhận ra một số tế bào ở não, gan và thận có vẻ dễ bị chết sau khi nhiễm sắt và đồng. Trước đó, họ cũng đã quan sát thấy cái chết Ferroptosis và Cuproptosis ở một loạt các sinh vật, thậm chí cả nấm men và thực vật.

Mặc dù vậy, có một điểm sáng ở đây. Theo Todd Golub, một nhà sinh học ung thư tại Viện Broad ở Cambridge, Massachusetts, sắt và đồng cũng có thể khiến tế bào ung thư bị chết. Trong khi ung thư thường được miêu tả là những tế bào bất tử, không chết theo thời gian, nhưng đó chỉ là khi để tự nhiên.

Nếu chúng ta tìm ra được một cách thích hợp để kích thích quá trình chết của tế bào ung thư xảy ra, chúng vẫn sẽ bị tiêu diệt. Trong một nghiên cứu mới năm 2022, Golub và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra bằng cách đưa các phân tử thuốc có gốc đồng vào tế bào ung thư, chúng sẽ chết.

Nghiên cứu này gợi ý một số loại thuốc hoặc chế độ ăn đặc biệt có thể kích hoạt quá trình chết của tế bào ung thư.

"Ăn tôi đi": Entosis

Lại nói đến tế bào ung thư, trong một nghiên cứu năm 2007, khi các nhà khoa học đang quan sát quá trình sinh trưởng của tế bào ung thư vú, họ đã phát hiện ra một hiện tượng kỳ lạ. Đó là việc tế bào ung thư tự chui mình vào bên trong các tế bào khác.

Hiện tượng này sau đó được đặt tên là Entosis.

Tế bào ung thư vú sau khi xâm nhập tế bào khác sẽ bị bao quanh bởi một bong bóng màng lớn. Bong bóng này sẽ bỏ đói tế bào ung thư. Sau đó, khiến nó trải qua quá trình Apoptosis, hoặc bị giết bởi tế bào bao quanh. Cuối cùng, tế bào bao bên ngoài sẽ tiêu hóa toàn bộ phần còn lại của tế bào ung thư ngốc nghếch vừa nạp mình cho gấu – giống như một cách trong "Dumb Ways to Die".

Mặc dù vậy, vẫn có một số trường hợp cá biệt, khi tế bào Entosis vẫn sống sót và thoát ra được khỏi tế bào đã nuốt nó để tiếp tục sống. Một số nhà nghiên cứu đề xuất rằng Entosis có thể giúp tế bào ung thư tạm thời trốn khỏi hệ miễn dịch hoặc thuốc điều trị ung thư.

Vì vậy, nghiên cứu quá trình này của tế bào ung thư rất có ý nghĩa trong việc phòng ngừa và điều trị căn bệnh.

Phía trên chỉ là một vài trong số hàng chục cách chết của tế bào mà các nhà khoa học biết được cho tới hiện tại. Có thể ngoài 20 cách chết thông thường, các tế bào trong cơ thể chúng ta còn có các cách chết "Dumb Ways to Die" khác nữa.

Đừng quên rằng trong cơ thể bạn đang có tới 37 nghìn tỷ tế bào và mỗi ngày, 330 tỷ cái chết sẽ xảy ra trong số đó. Mỗi giây, 4 triệu tế bào đã chết và sau 5 phút bạn đọc bài viết này, hơn 1.000 tỷ tế bào của bạn đã chết theo các cách khác nhau.

Để kết lại, tôi muốn trích ra một câu trong tác phẩm của nhà văn người Nhật Haruki Murakami đã: "Cái chết tồn tại, không phải là đối lập mà là một phần của sự sống". Các tế bào của chúng ta đang chết đi, nhưng không phải vì thế mà chúng ta sẽ chết. Chúng chết đi chính là để cơ thể chúng ta được tái sinh.