Cơ chế hoạt động của vắc xin khi được tiêm vào cơ thể người

Vắc xin là một trong những thành tựu y học vĩ đại của nhân loại, cứu sống gần 3 triệu người mỗi năm, cứ mỗi phút trôi qua lại có hơn 5 người được vắc xin cứu sống. Vắc xin bảo vệ cơ thể như thế nào? Cơ chế hoạt động của vắc xin như thế nào?

BS. Lê Thị Trúc Phương - Chuyên viên Y khoa, Hệ thống tiêm chủng VNVC cho biết: “Vắc xin đóng vai trò đào tạo cho hệ thống miễn dịch của cơ thể, để sẵn sàng chống lại các mầm bệnh trong tương lai. Tương tự như việc huấn luyện đội quân trước khi chiến tranh bắt đầu, cần chuẩn bị sẵn sàng cho binh lính, dạy họ cách phát hiện và hạ gục kẻ thù trước khi chạm mặt trên chiến trường”.

Những kiến thức cần biết trước khi tìm hiểu về cơ chế hoạt động của vắc xin

1. Giới thiệu về vắc xin

Vắc xin là chế phẩm sinh học có tính kháng nguyên, có nguồn gốc từ vi sinh vật gây bệnh hoặc có cấu trúc kháng nguyên tương đồng với vi sinh vật gây bệnh. Vắc xin đã được bào chế để đảm bảo được tính an toàn cùng khả năng kích thích cơ thể sinh ra kháng thể chống lại các tác nhân gây bệnh.

Năm 1796, nhà khoa học Edward Jenner đã đặt “nền móng” cho tiêm chủng, khi khẳng định hiệu quả phòng bệnh của vắc xin trước khi thế giới biết đến sự tồn tại của vi khuẩn và virus. Kể từ đó, con người đã sở hữu một loại vũ khí sắc bén và hiệu quả nhất để chủ động phòng ngừa các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm. Có khoảng 85-95% người được tiêm vắc xin sẽ sinh ra miễn dịch đặc hiệu bảo vệ cơ thể trước mầm bệnh.

Mỗi năm, vắc xin cứu sống gần 3 triệu người, cứ mỗi phút trôi qua lại có 5 người được cứu sống. Vắc xin đã góp một phần quan trọng trong việc hoàn thành mục tiêu thiên niên kỷ của Liên hợp quốc: Giảm tỷ lệ tử vong ở trẻ dưới 5 tuổi trên toàn thế giới.

Những thành tựu nổi bật của vắc xin và tiêm chủng trên thế giới có thể kể đến như:

• Trong giai đoạn 2010 - 2017, vắc xin đã cứu sống 21,1 triệu trẻ em trong chiến dịch tiêm phòng sởi;
• 85% trẻ em dưới 1 tuổi được tiêm chủng đầy đủ, bảo vệ khỏi các bệnh bạch hầu, ho gà, uốn ván;
• Chiến dịch tiêm chủng toàn cầu năm 1979 đã thanh toán bệnh đậu mùa - căn bệnh từng giết chết 2 triệu người mỗi năm. Ước tính đã tiết kiệm 275 triệu USD mỗi năm cho chi phí chăm sóc y tế;
• Thanh toán bệnh bại liệt tại Việt Nam năm 2000;
• 2/3 nước đang phát triển loại trừ được uốn ván sơ sinh Trong đó, Việt Nam đã loại trừ uốn ván sơ sinh năm 2005;
• Tử vong do sởi giảm từ 2,6 triệu ca/ năm xuống còn 122.000 ca/năm (2012);
• Tử vong do ho gà giảm từ 1,3 triệu ca/năm xuống còn 63.000 ca/năm (2013);
• Mắc mới bạch hầu giảm từ 80.000 ca năm 1975 xuống còn dưới 10.000 ca (2017);
• Vắc xin phòng Hib giảm 90% tỷ lệ mắc viêm màng não do Hib ở Châu Âu trong 10 năm;
• Cứ 1 USD cho vắc xin sởi-quai bị-rubella sẽ giúp tiết kiệm được 21 USD khám chữa bệnh.

⇒ Xem thêm: Vắc xin có an toàn không?

2. Hệ miễn dịch của con người

Để hiểu được cơ chế hoạt động của vắc xin, đầu tiên cần hiểu được hệ miễn dịch của con người.

Hệ miễn dịch của con người đóng vai trò là tuyến phòng thủ tự nhiên giúp bảo vệ cơ thể chống lại bệnh tật và nhiễm trùng. Một số bộ phận của hệ miễn dịch sẽ chống lại hoặc tấn công những tác nhân gây hại đến từ môi trường bên ngoài, trong khi những phần khác cần nhắm mục tiêu nhiều hơn.

Lớp da của cơ thể là một ví dụ. Da đóng vai trò là lớp “áo giáp”, là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại sự tấn công của vi trùng. Các vết xước, tổn thương trên lớp “áo giáp” đó sẽ tạo cơ hội cho vi trùng xâm nhập và tấn công cơ thể. Nước bọt trong khoang miệng hay dịch dạ dày có khả năng phá vỡ hoặc tiêu diệt một số loại vi khuẩn. Sốt là cách cơ thể nỗ lực tiêu diệt hoặc làm suy yếu những kẻ xâm lược tồn tại trong môi trường mát mẻ.

Ngoài ra, khi cơ thể nhiễm trùng sẽ tạo ra các tế bào bạch cầu giữ vai trò như những “người lính”, phối hợp tấn công vào kẻ xâm lược bằng cách tìm kiếm các mục tiêu cụ thể gọi là kháng nguyên.

3. Kháng nguyên là gì?

Kháng nguyên hiểu một cách đơn giản là những chất khi xâm nhập vào cơ thể sẽ được hệ thống miễn dịch nhận biết và nhanh chóng sinh ra kháng thể tương ứng. Thông thường kháng nguyên là một protein hay polysaccharide, nhưng cũng có thể là bất kỳ phân tử nào mang các phân tử hapten nhỏ và gắn với môt protein chuyên chở.

Kháng nguyên mạnh đưa vào cơ thể sẽ sinh ra nhiều kháng thể, ngược lại cần phải tiêm nhiều hơn hoặc kèm theo tá dược mới có thể kích thích cơ thể tạo ra đầy đủ kháng thể cần thiết. Vắc xin có thể chứa các loại kháng nguyên khác nhau. Mỗi loại kháng nguyên lại có những ưu, nhược điểm riêng trong việc tạo ra miễn dịch chủ động cho cơ thể.

4. Các loại vắc xin

Trước đây, vắc xin chỉ được chia thành 3 loại là vắc xin giải độc tố, vắc xin bất hoạt và vắc xin sống giảm độc lực. Với sự tiến bộ của công nghệ sinh học, vắc xin ngày nay có thêm: vắc xin tách chiết và vắc xin tái tổ hợp.

Vắc xin giải độc tố

Vắc xin giải độc tố được bào chế dựa trên độc tố do vi trùng sản sinh (như vắc xin uốn ván hoặc vắc xin bạch hầu). Vắc xin giải độc tố an toàn vì không có khả năng gây bệnh và đảo ngược độc lực. Bên cạnh đó, vắc xin còn có tính ổn định vì ít bị thay đổi bởi nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng.

Vắc xin bất hoạt

Vắc xin được tạo ra từ vi sinh vật gây bệnh đã chết, không có khả năng gây hại cho cơ thể. Vì vậy, vắc xin có tính an toàn và ổn định hơn các loại vắc xin sống. Tuy nhiên, nhược điểm của vắc xin bất hoạt là khả năng đáp ứng miễn dịch yếu hơn vắc xin sống, nên thường được chỉ định tiêm nhiều liều hoặc tiêm nhắc lại để duy trì đáp ứng miễn dịch. Một số loại vắc xin bất hoạt có thể kể đến như: Vắc xin ho gà, vắc xin thương hàn, vắc xin tả, vắc xin viêm gan A, vắc xin viêm não Nhật Bản,…

Vắc xin tách chiết

Vắc xin tách chiết được chế tạo từ một phần cụ thể của vi khuẩn hoặc virus gây bệnh, thay vì toàn bộ tác nhân gây bệnh. Quá trình bao gồm “tách” hoặc “chiết” các thành phần chọn lọc từ vi khuẩn hoặc virus.

Cụ thể, các nhà nghiên cứu sẽ chọn lọc một hoặc một vài thành phần quan trọng từ vi khuẩn hoặc virus cơ thể cần phản ứng để tạo ra kháng thể và bộ nhớ miễn dịch. Khi được tiêm vắc xin, cơ thể sẽ phản ứng với những thành phần này bằng cách sản xuất kháng thể bảo vệ bạn trước nguy cơ mắc bệnh.

Vắc xin tách chiết an toàn vì không chứa toàn bộ mầm bệnh hoặc mầm bệnh sống, mà chỉ một phần nhỏ, không có nguy cơ gây bệnh. Ngoài ra, quá trình tách chiết cũng giảm nguy cơ phản ứng phụ và đảm bảo hiệu quả bảo vệ.

Vắc xin sống giảm độc lực

Được sản xuất từ vi sinh vật gây bệnh hoặc vi sinh vật có cấu tạo tương tự nhưng đã được làm giảm độc lực, không còn khả năng gây bệnh. Vắc xin sống giảm độc lực kích thích cơ thể tạo ra nhiều kháng thể, tạo ra miễn dịch lâu dài chỉ với 1 hoặc 2 liều tiêm. Vắc xin sống giảm độc lực có thể kể đến như vắc xin thuỷ đậu, BCG, sởi…

Vắc xin tái tổ hợp

Vắc xin tái tổ hợp chứa nhiều thành phần của nhiều loại vi khuẩn và virus khác nhau. Vắc xin có khả năng kích thích hệ thống miễn dịch phản ứng với nhiều tác nhân gây bệnh khác nhau trong một lần tiêm. Vắc xin tái tổ hợp giúp tăng cường khả năng bảo vệ cho cơ thể trước các tác nhân gây bệnh hiệu quả, đồng thời giảm số mũi tiêm giúp tiêm phòng trở nên đơn giản và thuận tiện hơn.

Cơ chế hoạt động của vắc xin khi tiêm vào cơ thể

Vắc xin đóng vai trò đào tạo cho hệ thống miễn dịch của cơ thể, để sẵn sàng chống lại các mầm bệnh trong tương lai. Tương tự như việc chuẩn bị đội quân trước khi chiến tranh bắt đầu, cần chuẩn bị sẵn sàng cho binh lính, dạy họ cách phát hiện và hạ gục kẻ thù trước khi chạm mặt trên chiến trường. Nghe có vẻ khá đơn giản, nhưng để tạo ra được hiệu quả phòng bệnh như mong muốn khá phức tạp đòi hỏi nhiều yếu tố. [1]

Để tìm hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của vắc xin, ta sẽ chia mỗi giai đoạn khi tiêm vắc xin vào cơ thể người thành từng bước.

Bước 1: Vắc xin đi vào cơ thể người

Vắc xin có thể được đưa vào cơ thể theo nhiều con đường khác nhau như: Đường tiêm, đường uống hay cả đường hô hấp (chưa có vắc xin được sử dụng tại Việt Nam).

Vắc xin đường tiêm: Với 3 kỹ thuật tiêm chính, lần lượt là tiêm bắp, tiêm dưới da và tiêm trong da. Trong đó, tiêm bắp, mũi tiêm sẽ xuyên qua da và các mô dưới da để vào lớp cơ. Tiêm bắp thường lựa chọn các vị trí có lớp cơ dày ở bắp tay, bắp đùi hoặc mông. Đây là nơi có nhiều mạch máu giúp phân tán vắc xin nhanh hơn.

Đối với trường hợp tiêm dưới da, vắc xin sẽ được tiêm vào lớp mỡ dưới hạ bì, nơi có ít mạch máu so với cơ vì vậy việc phân tán vắc xin sẽ chậm hơn tiêm bắp. Tiêm trong da sẽ giúp tiết kiệm vắc xin hơn nhưng vẫn đạt được hiệu quả miễn dịch như mong muốn.

Vắc xin đường uống: Được đưa vào cơ thể thông qua miệng. Phương pháp này dễ dàng hơn so với đường tiêm và có khả năng kích hoạt các tế bào miễn dịch trên niêm mạc đường tiêu hóa. Vắc xin đường uống đặc biệt hiệu quả đối với các loại virus, vi khuẩn gây bại liệt, tiêu chảy, vì chúng thường xâm nhập đầu tiên qua lớp niêm mạc đường tiêu hóa.

Vắc xin đường hô hấp: Được đưa vào cơ thể thông qua mũi, họng nhằm kích hoạt các phản ứng miễn dịch trong niêm mạc tại các cơ quan này. Cơ thể người sử dụng sẽ được bảo vệ trước các tác nhân gây bệnh đường hô hấp trước khi chúng có cơ hội làm hại các bộ phận khác.

Bước 2: Hệ thống miễn dịch nhận diện kháng nguyên

Vắc xin hoạt động như thế nào? Khi tiêm vắc xin vào cơ thể hệ thống miễn dịch sẽ nhận diện vắc xin là “vật thể lạ”, từ đó triệt tiêu và ghi nhớ. Đó là cách vắc xin tạo được trí nhớ miễn dịch. Đây có thể được xem là nền móng vững chắc, giúp hệ miễn dịch chống lại các tác nhân gây bệnh tương tự trong tương lai một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Bước 3: Tế bào B sản xuất kháng thể để tiêu diệt các kháng nguyên

Tế bào lympho giữ vai trò là tế bào chính của hệ miễn dịch. Tế bào lympho có chức năng chính là ghi nhớ những mầm bệnh đã gặp trước đó và nhận diện nếu chúng quay lại tấn công lần nữa. Trong đó tế bào lympho B được sản sinh từ tủy xương, một số tế bào sẽ ở lại tủy và phát triển thành tế bào lympho B.

Khi phát hiện kháng nguyên, tế bào lympho B sẽ tiết ra các kháng thể là các protein đặc biệt, nhằm vô hiệu hóa kháng nguyên. Mỗi một tế bào lympho B sẽ tạo ra một loại kháng thể. Kháng thể là một phần của immunoglobulin giữ nhiều vai trò trong phản ứng miễn dịch:

• Immunoglobulin G (IgG): Có vai trò đánh dấu vi khuẩn để các tế bào khác nhận diện và tiêu diệt;
• IgM: Tiêu diệt vi khuẩn;
• IgA: Bảo vệ nơi mầm bệnh dễ xâm nhập trên cơ thể. IgA có nhiều trong chất dịch cơ thể như nước mắt và nước bọt;
• IgE: Chống lại ký sinh trùng;
• IgD: Gắn kết cùng lympho B, giúp tế bào B bắt đầu phản ứng miễn dịch.

Kháng thể có vai trò vô hiệu hóa kháng nguyên, nhưng không có khả năng tiêu diệt. Nhiệm vụ này do các thực bào đảm nhiệm.

Bước 4: Tế bào T ghi nhớ và bảo vệ cơ thể.

Các tế bào lympho T có chức năng phá hủy tế bào tổn thương, đồng thời cảnh báo bạch cầu. Có nhiều loại tế bào T khác nhau, mỗi loại giữ một vai trò riêng biệt:

• Tế bào Helper T (hay tế bào Th): Phối hợp phản ứng miễn dịch. Một số giữ vai trò liên lạc với các tế bào khác, một số kích thích tế bào lympho B tạo ra nhiều kháng thể hơn, một số lại giúp thu hút nhiều tế bào T hoặc thực bào.
• Tế bào Killer T (hay lympho T gây độc tế bào): Giữ nhiệm vụ tấn công các tế bào khác. Các tế bào này đặc biệt hữu ích trong việc chống lại virus bằng cách nhận ra các thụ thể của virus ở bên ngoài tế bào nhiễm bệnh, rồi tiêu diệt các tế bào này. [2]

Vắc xin và vai trò của miễn dịch

1. Tìm hiểu về miễn dịch chủ động và miễn dịch thụ động

Miễn dịch chủ động là cách cơ thể phản hồi trước sự xuất hiện của kháng nguyên. Khi hệ thống miễn dịch của cơ thể nhận thấy nguy hiểm, miễn dịch chủ động sẽ được kích hoạt để tạo ra các kháng thể chống lại mầm bệnh. Có 2 cách kháng thể được tạo ra:

• Nhiễm khuẩn tự nhiên: Khi cơ thể tiếp xúc với mầm bệnh là lúc kháng thể được sinh ra;
• Tiêm chủng: Kháng thể được tạo ra bằng cách chủ động cho cơ thể tiếp nhận mầm bệnh đã bị suy yếu và không còn khả năng gây hại, thông qua tiêm chủng.

Miễn dịch thụ động được vay mượn từ một nguồn khác. Nhưng khác với miễn dịch chủ động, miễn dịch thụ động chỉ duy trì được trong một thời gian ngắn. Ví dụ như trường hợp trẻ sơ sinh nhận được kháng thể từ mẹ qua nhau thai trước khi sinh và qua sữa mẹ sau khi sinh hoặc người nhiễm bệnh được truyền huyết tương từ người hồi phục. Kháng thể được vay mượn lúc này sẽ phát huy khả năng bảo vệ cơ thể trước mầm bệnh ngay lập tức.

2. Miễn dịch cộng đồng có vai trò như thế nào?

Theo Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa bệnh tật Mỹ, miễn dịch cộng đồng là khi hầu hết mọi người trong cộng đồng đều miễn dịch với bệnh truyền nhiễm. Tức là, người lành có thể tiếp xúc với người bệnh mà không bị lây bệnh. Miễn dịch cộng đồng có thể đạt được bằng việc mắc bệnh hoặc tiêm vắc xin. [3]

Tỷ lệ đạt được miễn dịch cộng đồng không cần phải là 100% dân số. Tùy thuộc vào từng loại dịch bệnh và khả năng lây lan mà miễn dịch cộng đồng sẽ khác nhau. Ví dụ như bệnh sởi, một căn bệnh có khả năng lây truyền cao, chỉ có thể đạt được miễn dịch cộng đồng khi tỷ lệ người đã tiêm vắc xin là 95%. Đối với Covid-19 tỷ lệ 70-80% được xem là đạt miễn dịch cộng đồng.

Ngay cả khi đạt được miễn dịch cộng đồng, một số ít người vẫn có nguy cơ mắc bệnh. Nguy cơ bùng phát bệnh sẽ cao hơn ở những khu vực có ít người tiêm vắc xin hơn.

3. Hiệu quả của vắc xin được đo lường như thế nào?

Hiệu quả của vắc xin được đo lường bằng cách quan sát hiệu quả bảo vệ của vắc xin trong thực tế. Hiệu quả vắc xin trong thực tế có thể khác với hiệu lực được đo lường trong một hoặc một vài cuộc thử nghiệm. Nguyên nhân là do các thử nghiệm lâm sàng bao gồm nhiều đối tượng, nhiều độ tuổi, giới tính, tình trạng sức khỏe và dân tộc khác nhau; nhưng không thể đại diện hoàn hảo cho toàn bộ dân số.

Làm sao để đảm bảo được hiệu quả phòng bệnh của vắc xin?

Để đảm bảo được hiệu quả phòng bệnh của vắc xin cần phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Đầu tiên, người được tiêm phải nhận đủ liều tiêm cơ bản để tạo được miễn dịch ở mức cơ bản. Thứ hai, người được tiêm cần phải tiêm nhắc lại với các loại vắc xin có yêu cầu tiêm nhắc để tạo được miễn dịch bền vững, như vắc xin sởi hay vắc xin phòng bạch hầu-ho gà-uốn ván. Thứ ba, cộng đồng trong cùng một khu vực địa lý cần có tỷ lệ tiêm chủng cao, tối thiểu đạt được 80%. Và cuối cùng, vắc xin cần được bảo quản đúng cách, tuân thủ các nguyên tắc tiêm chủng an toàn.

Hệ thống tiêm chủng VNVC tự hào là đơn vị tiêm chủng duy nhất tại Việt Nam có hàng trăm kho lạnh toàn quốc đạt chuẩn GSP và dây chuyền bảo quản lạnh (Cold Chain). Hệ thống dây chuyền bảo quản lạnh của VNVC được trang bị đầy đủ các thiết bị chuyên dụng gồm kho lạnh, xe lạnh, tủ lạnh, thùng lạnh giúp bảo quản vắc xin trong điều kiện tối ưu. 100% trung tâm trên toàn quốc được trang bị kho lạnh tại chỗ và tủ bảo quản vắc xin chuyên dụng tại phòng tiêm giúp duy trì nhiệt độ tiêu chuẩn cho vắc xin ở 2-8 độ C theo đúng yêu cầu nhà sản xuất.

Bên cạnh đó, hệ thống nhắc lịch tiêm tự động của VNVC giúp khách hàng không bị bỏ sót các mũi tiêm tiếp theo, các mũi tiêm nhắc giúp đảm bảo hiệu quả của vắc xin.

VNVC còn là đơn vị thường xuyên tổ chức các chương trình tư vấn trực tuyến trên các nền tảng báo chí hàng đầu với sự tham gia của các bác sĩ uy tín, chuyên gia đầu ngành… nỗ lực truyền thông cho cộng đồng về tiêm chủng và nâng cao nhận thức chỉ có vắc xin mới là con đường phòng bệnh tiết kiệm nhất, hiệu quả nhất và an toàn nhất để bảo vệ sức khoẻ và tính mạng của chính mình và những người xung quanh. Từ đó hướng tới mục tiêu tạo ra miễn dịch cộng đồng.

Tìm hiểu về cơ chế hoạt động của vắc xin giúp người dân hiểu rõ hơn về cách thức vắc xin hoạt động để bảo vệ cơ thể trước nguy cơ mắc bệnh, biến chứng, tử vong do các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm. Ngay từ bây giờ, bản thân và gia đình hãy nâng cao ý thức chủ động bảo vệ sức khỏe bằng vắc xin để tạo ra một cộng đồng khỏe mạnh.