Sự tiến hoá của muỗi, ký sinh trùng và bệnh sốt rét ở người (tiếp)

Vietsciences-Võ văn Lượng                   12/06/2010

 

Những bài cùng tác giả

Sự tiến hoá của muỗi, ký sinh trùng Bệnh sốt rét ở người

Phức hợp bệnh  tật 
 

Thiếu máu nặng  là  do sự phá  hủy  ồ ạt  các hồng cầu bị  nhiễm KST. Bình thường  các hồng cầu già, có tuổi thọ trung bình   từ 100-120 ngày, sẽ được  tái chế khi lưu thông qua  lách và gan cùng với các hồng cầu bị tổn thương.Các đại thực bào ở đây sẽ tiêu hóa và làm thoái giáng các  hồng cầu già bị tổn thương,rồi phóng thích các thành phần  Hemoglobin  để tái sử  dụng (Williams  et al.1989). Khi các hồng cầu bị phá hủy với số lượng lớn sẽ  làm cho  các đại thực bào phát triển mạnh, dẫn đến  phì  đại lách  và  làm gan bị ứ  trệ.

      Việc  tái  sử dụng các hồng  cầu bình thường bao gồm  việc phân cắt  globin thành  các  acid amin  và nhập vào “kho dự trữ ” acid  amin chung của  cơ thể sẽ đem  ra sử dụng lại sau này. Phân tử sắt trong thành phần Heme  được đưa vào  tủy xương đỏ  để tái chế  thành các hồng cầu mới  khi  các tế bào già chết đi. Khi số lượng hồng cầu  còn hoạt động  bị mất nhiều quá sẽ làm cho các tế bào tủy  phải phình to  do phải tăng  sản xuất  để bù lại  số hồng cầu bị hủy  hoại quá nhanh. Lượng  sắt trong heme dư tái chế từ Hemoglobine không được  sử dụng trực tiếp để tổng hợp  các hồng cầu mới  sẽ được tích  trữ  ở gan. Gan sẽ  chuyển đổi sắt  dư  thành Bilirubin để thải ra ngoài  theo mật (Williams et al. 1989).  Sự thoái  giáng cùng  một lúc của quá nhiều hồng cầu  sẽ làm tăng  khối lương  sắt trong heme  tích tụ trong gan, heme tăng sẽ tạo ra  quá nhiều bilirubin. Bilirubin quá nhiều  khi lưu  thông trong máu  sẽ làm cho da  và mắt  có màu vàng, là màu  thường  gặp ở người bị sốt  rét mạn.

      Các  triệu chứng  của sốt  rét, ngoài cái cảm giác  mệt  mỏi  và sốt nhẹ  ra,  thường chỉ  xuất hiện sau khi KST  đã hoàn  tất  một  vài chu kỳ  hồng cầu. Khi một số lượng lớn  hồng  cầu  vỡ ra, các  mảnh bào được  phóng thích,  hệ miễn dịch  mới ra  tay can thiệp  và  các triệu chứng cổ điển  xuất hiện : rét run,  sốt cao, và  sau đó  đổ  mồ hôi dầm  dề trong  nhiều giờ.  Sốt cao  gây  nhức đầu, kèm theo đau lưng, đau cơ, khó chịu ở bụng, và buồn  nôn. Cả cơn  có thể kéo dài  từ 8 đến 10 giờ hoặc nhiều hơn, sau đó  cơn  dịu dần và bệnh nhân  mệt lã.  Sau một  thời gian  nghỉ ngắn  lại cơn kế tiếp, tức là lúc một lứa  KST mới được   phóng vào   máu.Đợt sốt  đầu tiên có thể kéo dài   1 tuần, 1 tháng  hoặc những cơn  tái diễn  về sau . Cơn  sốt  rét có thể gây tử vong  cho  trẻ còn nhỏ và những người   bị suy giảm chức năng  hệ   miễn dịch (Beck và Davies 1981; Benenson 1970).

      Do plasmodium có nhiều hình thái khác nhau làm cho hệ miễn dịch  bị nhầm lẫn ; nhiều loài và thậm chí nhiều chủng khác nhau  của cùng  1  loài đã hình thành 1 loạt các kháng nguyên thách đố  hệ miễn dịch. Hệ miễn dịch bắt đầu tấn công  các KST  khi  những mảnh  bào đầu tiên được  phóng thích  từ gan  ra  ngoài mạch máu. Các đại thực  bào và lymphô thục bào  được  kích thích  sẽ gia tăng mức  sản xuất   lên đến  200 lần so với  tốc độ  bình thường  nhằm cố gắng  loại trừ KST ra khỏi  máu. Các thực  bào này  cũng  được  kích thích  để nuốt  các  hồng cầu  bị ký sinh  và các  vật lạ khác. Để  gắng  tiêu diệt  các vật lạ, thậm chí chúng còn  tấn công  các hồng cầu bình thường, không  bị ký sinh  nữa (Barriga 1981).

      Các  globuline miễn dịch (Ig) khi đánh dấu  các  mảnh bào  để  tiêu diệt  chúng  sau này  không  thể phân biệt  được  các hình thái khác của KST.  Để  nhận diện mỗi hình  thái các tế bào B  phải  sản xuất  ra  nhiều loại Ig  khác nhau . Ig  được  sản xuất  cho 1  chủng plasmodium  này  không thể nhận  diện được  1  chủng  khác  của  cùng  1 loài. Cuối  cùng,  nếu  không  bị tái nhiễm,  thì hệ miễn dịch   bình thường  sẽ   đạt được  tình trạng  đề kháng hay  dung nạp với  bất cứ biến thể  KST  nào  và với  các hình thái khác nhau của chúng  trong cơ thể của 1 ký chủ,  và các  triệu chứng sốt  rét  khi đó  sẽ không còn  nữa.

      Dạng  KST nằm trong  gan  và dạng giao tử dường như không  tạo ra được đáp ứng  miễn dịch, cho  nên chúng  tồn tại được  trong một thời gian  mà không hề gây ra  triệu chứng  bệnh sốt  rét nào.  Một  số hệ miễn dịch có phản  ứng quá mức đối với  sốt  rét do falciparum. Chúng  tạo ra  các Ig  chống lại phức hợp Ig-kháng nguyên  do chính Ig của chúng khi  kết hợp  với Kháng  nguyên của KST  nhằm đẩy mạnh  sự tiêu hủy  KST  qua cơ chế thực bào. Thế là xảy ra sự hỗn loạn, và bệnh  xuất hiện, nhất là đối với trẻ còn bé (Barriga 1981). 
 

Sốt  rét  cách nhật  hay Sốt rét  vivax 
 

Sốt  rét do Plasmodium vivax bắt đầu với nhiều lứa  ký sinh trùng khác nhau  phá triển và phóng  thích ra ngoài, gây  cảm  giác khó chịu, sốt nhẹ cho đến  khi  phát triển 1 lứa  có tính đồng bộ nổi  trội  thì lúc  ấy  mới có chu kỳ rét  run, sốt cao, đổ  mồ hôi  mỗi  48 giờ. Sau 1 -2 tuần  các cơn sốt   theo chu kỳ sẽ  bớt dần, tùy thuộc vào  chủng KST  và tình trạng  miễn dịch của ký chủ,tiếp theo đó  là thời kỳ không triệu chứng  khoảng  2 tuần. Tiếp đến là 1 đợt   sốt khác, nhẹ hơn  kéo dài  khoảng  2 tháng, đó là những đợt  tái diễn ngắn do các mảnh bào  mới  được  phóng thích ra từ hồng cầu tạo. Cuối cùng, là 1 giai đoạn không hoạt động (tiềm phục)  khi  số lượng các  mảnh  bào đi từ hồng cầu  giảm dần (Beck  và Davies, 1981; Yaeger 1985).

        Tái  phát thường xảy ra từ 6 đến 9 tháng  sau, và kéo dài  đến 2-3 năm, khi các  mảnh bào mới được phóng thích từ gan ra máu.Tái phát  có thể xảy ra khi cơ thể bị xáo trộn về mặt sinh lý như thai kỳ, nghiện  rượu  hoặc  bị thêm một nhiễm trùng khác.  Thường thì các cơn tái phát  lui dần nếu  không bị tái nhiễm  (Beck  và Davies 1981).  
 

Sốt  rét cách 3 ngày hay  sốt  rét  malariae  
 

  Plasmodium malariae gây   ra các triệu chứng giống như sốt  rét vivax, nhưng  chu kỳ là 72 giờ, đôi khi  lại có những  cơn  nặng   hơn.  Những  đợt  tái diễn ngắn do  các mảnh bào  mới  đi  từ hồng cầu  có thể xảy ra  sau nhiều tuần, tháng, hoặc năm  nếu không  bị tái nhiễm. Đó là do sự tồn tại  các mảnh bào trong  máu  ở nồng  độ thấp (Yaeger 1985).

Loài KST này  có thể gây ra  1  đáp ứng miễn dịch khác biệt  gây tổn thương  trầm trọng  ở thận, gọi  là bệnh thận  do  sốt rét cách  2 ngày. Rối loạn này dường như là do phản  ứng  của  hệ miễn dịch, xảy ra trên những  người  có số lượng  lưu  thông  cao các Ig kháng  sốt  rét  đối với 1 chủng  KST sốt  rét chuyên biệt. Khi tái nhiễm với chủng này sẽ tạo ra 1  phản  ứng miễn dịch khiến cho phức hợp Ig- kháng nguyên gắn vào  bề mặt các vi cầu thận, tức là nơi  tập trung các  cuộn  vi  quản  trong thận . Sự gắn kết này ngăn trở không cho máu  chảy  vào thận  và cuối cùng  dẫn đến suy thận (Beck  và Davies 1981; Yaeger 1985).  
 

Sốt rét cách nhật  do  ovale 
 

Plasmodium  ovale gây ra các triệu chứng tương tự  như sốt  rét  do vivax, với chu kỳ mỗi 48 giờ.  P.ovale  gây bệnh nhẹ, ngắn ngày. Sốt  thường  không nặng  như các sốt  rét khác, do  số lượng  các mảnh bào  tăng  chậm  trong máu.  Các cơn tái phát   xảy ra   ít hơn so với  vivax, và thường không  kéo dài  quá   một năm (Beck và Davies 1981;  Yaeger 1985).  
 

Sốt rét  ác tính  falciparum  
 

Plasmodium falciparum gây ra thể sốt  rét nguy hiểm  nhất, với  nhiều  biến chứng  có thể gây  chết người. Các triệu  chứng đầu tiên  giống như cúm  hoặc  cảm  lạnh.  Cơn sốt đầu tiên hầu như khó phát hiện hoặc   chỉ có rét run  nhưng  không  rõ như trong sốt  rét  vivax. Sốt tăng dần   rồi  cứ giữ như thế trong  nhiều giờ liền, sau đó hạ xuống, rồi  sốt lại  và cuối cùng là những đợt  sốt cao xen với  những đợt  đổ mồ hôi ngắn.  Sốt thành  cơn  mỗi  36 hoặc  48 giờ, mỗi cơn xảy ra  khi  mảnh bào được phóng thích; cơn có thể chồng lên nhau, giữa  2 cơn không có cách khoảng. Trong  tháng  đầu  sau  đợt sốt  đầu tiên là các đợt tái diễn, thời gian nghỉ giữa  2 đợt  dãn ra dần từ 3 đến 5  tháng.Bệnh thường  kéo dài không  quá 1  năm và không có tái  phát (Beck và Davies 1981).

      Phần lớn các biến chứng của sốt  rét  falciparum là do máu  trong các  vi quản bị tắt nghẽn không lưu  thông đến  được các  phủ tạng chính.  Vì  thế, mức độ  trầm trọng  của  sốt  rét  falciparum phụ thuộc  vào  tình  trạng miễn dịch của ký chủ, số lượng kST  và nội tạng  bị thiếu cung  cấp máu.

      Khi các mảnh trùng được  phóng thích ồ ạt tấn công các hồng cầu  với số lượng lớn  có thể gây nên  thiếu máu nặng khi số lượng các hồng  cầu  nguyên vẹn bị giảm nghiêm trọng. Một  số lượng quá mức  các mảnh trùng kết hợp với  phản ứng  của hệ miễn dịch  cũng gây ra tính trạng  sốt  cao, nhức đầu, cuồng sản, tím tái và xuất  huyết nội tạng do  tăng áp lực trong các vi quản  bị tắt nghẽn. Hôn mê và sau  đó là tử vong có thể xảy ra  trong  vòng vài giờ.Trụy  tim mạch  có thể xảy ra khi  toàn  bộ hệ thống các mạch máu nhỏ bao quanh các  phủ tạng trong  bụng  bị  xâm nhập ồ ạt. Lúc này người  bệnh nhân lạnh toát, đổ  mồ hôi nhớt  và  chết (Beck  và Davies 1981).

      Sốt rét  ác tính thể não xảy ra  khi các  mạch máu nhỏ tại não bị  tắt nghẽn. Sốt  rét  ác tính thể não xảy ra  chủ yếu  ở  trẻ  em  do  hệ  miễn dịch đáp ứng  quá mức với các mảnh bào dẫn tới sự tích  tụ các phức hợp kháng nguyên –kháng thể trong các  mạch máu  nhỏ. Trẻ bị suy dinh dưỡng ít  khi  bị sốt  rét thể não  bởi vì hệ miễn dịch  của chúng không sản xuất đủ  các globulin miễn dịch để tạo ra phức  hợp  Kháng  nguyên –kháng  thể (Barriga 1981). Các triệu chứng  của  sốt  rét  ác tính thể não   có thể xảy ra  thình  lình  hoặc từ từ,  với co  giật, sau đó  là hôn mê rồi chết  (Beck  và Davies 1981).

      Khi các mạch máu  ở gan  bị tắt nghẽn, người  bệnh cảm thấy  buồn nôn dữ dội, ói mửa  liên tục, đau  bụng, vàng  da thấy rõ   và xuất  huyết  vào trong  dạ dày. Đây  là thể sốt  rét gan mật. Sốt  rét   thể   tả xảy  ra  khi  đám vi quản  ở ruột bị tắt nghẽn, người bệnh đi  cầu  ồ ạt  và mất nước  trầm trọng (Beck và Davies  1981).

      Với bệnh nhân bị nhiễm nhiều lần với  cùng một chủng  falciparum, và người được điều trị bằng  Quinine nhưng không đủ liều, các hồng cầu  có thể bị phá hủy ồ ạt và phóng thích một lượng Hemoglobin quá nhiều trong máu vượt quá khả năng  phân giải của gan. Lượng Hemoglobin  dư thừa  sẽ được tống ra  nước  tiểu  khi  thận  cố gắng  thải trừ. Đây là thể sốt  rét đái huyết  cầu tố   bởi vì nước tiểu có màu  đen  khi Hemoglobin bị phân giải. Sốt rét  đái  huyết  cầu  tố xảy ra đột ngột, người bệnh  bị rét  run  dữ dội, mệt  nhiều, sau đó  lên  cơn sốt cao và đau  ở vùng  hông  nơi  có thận. Tiếp đến  bệnh nhân bị ói, buồn nôn, mạch nhanh  nhẹ. Suy thận  xảy ra  và khoảng  50 %  đi đến  tử vong  (Beck và Davies  1985).

      Đối với bệnh nhân có thai, một  số  biến thể  KST  falciparum có thể bám vào  thành mạch  máu  nhau  thai và   tấn công các  hồng  cầu  nuôi dưỡng bào thai. Từ đó  có thể đưa đến sinh sớm,  thiếu máu và chết   cho cả con  lẫn  mẹ. Những sản phụ sống sót  sẽ hình thành miễn dịch  đối với các biến thể này  trong những lần mang thai sau đó (Fried và Duffy 1996). 
 

Nhiễm  KST  hỗn hợp

      Có  người  bị nhiễm  cùng  lúc  với nhiều loài  KST sốt  rét, và các loài này  lại đối nghịch  với nhau. nhiễm vivax và falciparum thường  xảy  ra nhất   tại các  vùng lưu  hành (Burnet và White 1972). Các triệu chứng  chính  khớp với  loài  plasmodium nào vượt  trội . Falciparum trội  hơn  vivax, còn vivax lại trội  hơn ovale và malariae. Khi loài  trội đã hoàn thành xong vai trò, thì loài bị chèn  ép  sẽ nổi lên và gây nên  sốt  rét tái phát (Yaeger 1985). 
 
 
 

Dịch sốt  rét và sốt  rét lưu  hành 
 

      Sốt rét lưu hành xảy ra  tại những nơi có một số  lượng lớn người bị nhiễm khá liên tục một  hoặc nhiều loài ký sinh trùng sốt  rét qua những  đợt  tái phơi nhiễm. Trẻ con, người bị suy giảm  miễn dịch, và phụ nữ mang thai lần đầu là các đối tượng  tiêu biểu bị mắc bệnh, và thường  với một tỉ suất  tử vong cao.

      Trẻ  em nào  sống  được  qua nhiều  đợt  sốt rét dần dần  sẽ phát triển một phần miễn dịch hoặc dung nạp đối với các KST sốt rét khi  chúng lớn lên. Người lớn có thể chống chọi  được khi bị nhiễm sau đó  với  cùng  loại  KST  sốt rét  nếu  tình trạng miễn dịch  của họ phát triển đầy đủ. Tuy nhiên, miễn dịch  thụ đắc  đối với 1 chủng hoặc loài  KST plasmodium  không bảo vệ được khi  nhiễm phải chủng mới.

      Phần lớn các vùng  sốt  rét lưu hành  trùng hợp  với  những vùng  nông nghiệp  nghèo. Thường thì  số  tử vong  thấp nhưng số mắc bệnh lại cao  do sốt  rét mạn  tính xảy ra ở người lớn  khi sức miễn dịch bị ảnh hưởng  vì dinh dưỡng kém. Dinh dưỡng kém và tái nhiễm sẽ làm  cho tình trạng mệt mỏi  trong sốt rét mạn tính chuyển thành  kiệt  sức và rối loạn tâm  thần . 
 

      Chừng nào  mà trong  vùng lưu  hành mỗi đêm vẫn còn một  số lượng muỗi  đốt người  để  lúc nào cũng  có KST  sốt  rét trong quần thể người  thì bệnh  sốt rét còn tồn  tại (Livingstone  1986). Khi  sự cân bằng giữa  số lượng muỗi đốt người và số người sống tại khu vực mất  đi có thể làm cho số lượng KST  giảm dần rồi biến mất. Những thay đổi về khí hậu lâu dài, chẳng hạn như những đợt rét hoặc khô hạn sẽ ảnh hưởng đến số lượng muỗi sốt  rét ; những thay đổi  do con người hoặc  do môi trường  sẽ  tác động  đến nơi muỗi đẻ ; và  các thói quen văn hóa  chẳng hạn như sử dụng  rèm che  hoặc  thuốc  diệt côn trùng,  ảnh hưởng  đến sự truyền  bệnh  sang con người, tất cả đều  có  thể làm chuyển  dịch sự  cân bằng.

      Dịch sốt rét xảy ra  theo mùa  khi môi trường tạo điều kiện thuận lợi  cho muỗi đẻ trứng  làm cho quần thể muỗi tăng  lên nhanh chóng. Khi tình trạng miễn dịch suy giảm,  dinh dưỡng kém do mất mùa  cũng  có thể dẫn tới  bộc  phát  dịch theo mùa. Dịch sốt rét  cũng có thể xảy ra khi KST sốt  rét được du nhập vào  quần thể con người  lần đầu tiên,  hoặc là do  người mang, hoặc do  một  vectơ muỗi nhiễm KST, hoặc khi có 1 chủng  KST  mới du nhập. Thường thì khi  dịch sốt  rét xảy ra,  tỉ suất   tử vong  và tỉ suất mắc đều   tăng  trong tất cả các  nhóm tuổi. 
 

Sống sót trong trật tự mới qua cơ  chế di truyền  
 

Mối  đe  dọa  lớn  nhất  của sốt  rét xảy ra khi đối tượng bệnh nhân là  trẻ  con  với hệ  miễn dịch  còn  yếu  ớt   không thể ứng phó  khi  bị  nhiễm sốt  rét lần đầu  và những  lần  tiếp sau. Trẻ sơ sinh có  thể  được bảo vệ phần nào qua  đáp ứng miễn dịch  từ  mẹ  đối với  sốt  rét, nhưng  sự bảo vệ lớn nhất cho  trẻ sơ sinh  khỏi bị KST sốt rét tấn công đi từ sự tiếp tục  lưu thông trong máu của trẻ các hemoglobin  bào thai  trong mấy tuần đầu sau khi chào đời. Hemoglobin  bào thai, giữ vai trò thu nhận  Oxygen  từ máu mẹ trước khi sinh, dần dần sẽ bị thay thế bởi Hemoglobin trửơng  thành sau khi sinh. Hemoglobin bào thai thu nhận  và nhả oxygen  dưới áp suất  thấp so với Hemoglobin trưởng thành. KST  sốt  rét không thể sống sót  trong  Hemoglobin  bào thai, chúng cần  có áp lực oxygen cao  trong hemoglobin trưởng thành mới  tồn tại được  và hoàn tất  chu kỳ trong  hồng  cầu. Nhưng những  bảo vệ này  không kéo  dài  khi  Hemoglobin bào thai  bị Hemoglobin trưởng  thành  thay thế và các kháng  thể bảo vệ từ người   mẹ cũng giảm  dần, cuối cùng thì đứa  trẻ cũng  phải  chống  đỡ  bằng hệ thống miễn dịch của chính mình  dần dần phát triển.

      Hầu như trên khắp các  vùng  có sốt  rét lưu hành trong suốt thời kỳ xảy ra  cách mạng  nông nghiệp vào thời đồ đá mới, nơi nào cũng  có các đáp ứng miễn dịch hình thành (Livingstone 1986)  để chống  lại  bệnh  sốt rét. Các đáp ứng miễn dịch   hình thành chủ yếu  nhằm bảo vệ trẻ còn bé khỏi  các tác hại  của bệnh  sốt  rét  và   làm tăng  cơ may sống sót.  Những  đột biến trong hemoglobin  hình thành  nhằm  bắt chước  các  tính chất của  Hemoglobin bào thai  có tác dụng  làm chậm  sự phát triển của KST   sốt  rét  và cho phép trẻ mắc bệnh có cơ hội  sống sót  đến tuổi trưởng thành.

      Có  trên 400  biến thể  Hemoglobin (Pauling  1994)  đã hình thành nhằm  đáp  ứng lại  bệnh sốt  rét, mỗi nhóm dân  lại có kiểu  đáp ứng  di truyền  khác nhau. Chính tính  phức tạp của  phân tử Hemoglobin đã tạo nên nhiều  biến dị. Phần lớn các biến thể Hemoglobin  phân tán và khu trú trong các nhóm dân cư nhỏ, nhưng một số lại có phân bố rộng  rãi. Các biến thể Hemoglobin, cũng như sốt  rét,  phát  tán ra nhiều nơi trên thế giới  cùng  với sự chuyển dịch  dân cư,  di cư,  và buôn bán nô lệ. Một số quần  thể   có nhiều biến thể Hemoglobin  là do  sự pha trộn  từ các nhóm dân khác nhau  (Livingstone 1986).

      Nơi nào không có bệnh  sốt  rét, thì   sẽ không có  các biến thể Hemoglobin  di truyền  chuyên biệt  có liên quan đến sự   phát triển của  bệnh. Đặc biệt lả thổ dân châu Mỹ không có các biến thể Hemoglobin  đáp ứng  với  sốt rét (Black 1980).  Các biến thể Hemoglobin  chỉ được  duy trì khi có sự chọn lọc do sốt rét  lưu hành, và Livingstone (1986)   ước tính chỉ cần từ 20 đến 30 thế hệ (khoảng 500  năm)  để cho 1 biến thể Hemoglobin đạt được 1 tỉ lệ  ổn định trong kho gen của quần thể dân cư bị sốt rét lưu  hành.

      Hemoglobin  bình thường  có chứa  2 cặp protein khác nhau, gọi  là chuỗi globin, mỗi chuỗi  mang 1 nhóm heme có chứa nguyên tố sắt.Mỗi chuỗi globin  do 1 gen riêng  sản xuất, gen này có thể tạo ra nhiều biến dị. Một  cặp gen cho  globin  tụ tập  trên  chromsome  16  và mã hóa  cho chuỗi  globin alpha  và tiền  chất  trong giai đoạn phôi  thai  của chuỗi này, cũng như chuỗi globin zeta. Còn cặp  gen globin kia  tụ tập trên  chromosome  11  và mã hóa tiền chất  trong   giai đoạn  phôi  thai  cho  các chuỗi globin   bào thai (gamma), beta  và delta. Sự kết hợp này   tạo điều  kiện cho nhiều biến thể xuất hiện khi sự kết hợp các amino acid  cấu thành các chuỗi  globin  bị thay đổi chút  ít  (Steinberg  và Embury 1994).

      Phần lớn   các  Hemoglobin  người lớn  có chứa 2 chuỗi alpha và 2 chuỗi beta. Một  số hemoglobin  gười lớn thay thế chuỗi alpha  bằng  2 chuỗi beta. Hemoglobin  thành lập trong giai đoạn phôi thai  nhường  chỗ cho hemoglobin alpha và gamma  bào thai trong những tháng  đầu của thai kỳ.  Hemoglobin gamma  bào thai  tồn tại đến 6 tháng sau khi  sinh, trước  khi nhường chỗ cho  các  chuỗi globin beta hoặc delta (Steinberg  và Embury 1994; Williams et al,1989).

      Phần  lớn  những  biến dị  trong gen  globin  xảy ra  khi  có sự thay thế 1  amino acid  này bằng  1  amino acid  khác. Một số biến dị làm biến mất hoặc giảm số lượng các phân tử hemoglobin, cùng với sự tồn tại  của  hemoglobin  bào thai. Trên cùng 1 người  có thể hiện diện  sự kết hợp của  nhiều  biến dị (Adams 1986). Mức độ bảo vệ đối với KST  sốt  rét  nhiều hay ít tuỳ thuộc vào một loạt những  thay đổi  khác nhau  trên hemoglobin, với điều kiện  các  hồng cầu  không  bị ký sinh vẫn hoạt động bình thường.

      Chính bản thân một  số Hemoglobin bất thường cũng có khả năng  gây nguy hại. Các   biến thể này gây ra rắc rối lớn khi 1 cá thể thừa huởng  cùng 1 chuỗi globin  biến  thể nguy hiểm (haplotype) từ cả cha  lẫn mẹ. Đây  là tình trạng đồng hợp tử (homozygous)  đối với  1 hemoglobin bất thường. Khi 2 biến thể di truyền  giống nhau  cùng hiện diện có  thể  dẫn đến chết người   trong những bệnh bất thường  trầm trọng về hemoglobin. Cá   thể nào chỉ nhận được  1 biến thể   bất  thường nguy hiểm  từ cha  hoặc mẹ, đó  là trường hợp di  hợp tử (heterozygous), có thể được bảo vệ nhờ chuỗi globin  bình thường  thừa hưởng từ cha hoặc mẹ,  trong  khi đó lại nhận được  một  phần  sức đề kháng  đối với  sốt  rét  qua  globin bất thường. Các cá thể đồng hợp tử đối với  1 biến thể hemoglobin bất thường trầm trọng có thể biến mất dần, nhưng phần lớn các cá thể  dị hợp  tử sẽ  tồn tại và tiếp tục  sinh  ra thế hệ sau  quần thể mang biến thể bất thường.

      Nơi  nào mà sốt  rét lưu hành tồn tại  qua nhiều  thế hệ,  các  biến thể  hemoglobin bất thường  sẽ đạt  đến tần số cao.  Theo luật di truyền Mendel, khi mỗi cha hoặc  mẹ mang  1 gen của 1  biến thể hemoglobin  bất thường nặng,  25%   trong số con của họ sẽ nhận được  1 đặc điểm  từ cha  mẹ và bị bệnh  do  biến thể đó gây nên.  25% sẽ không mang  đặc  điểm, cho nên chúng sẽ  bị mắc sốt  rét. 50%  sẽ chỉ  nhận  được 1 gen  mang đặc điểm   và sẽ được bảo vệ khỏi bị bệnh  phần nào (Pauling 1994).   
 

Hồng cầu liềm  
 

Biến thể Hemoglobin hình liềm, còn gọi  là Hemoglobin S,   là do sự thay   thế di truyền 1  amino acid  trên chuỗi globin  beta : acid glutamic  được  thay  bằng  valine.  Sự thay thế này dường như là 1 đáp ứng chuyên  biệt cuả cơ thể khi bị sốt  rét do falciparum. Hồng cầu có mang 1 beta globin bất thường khi  bị nhiễm KST có khuynh hướng chuyển đổi  sang dạng hình liềm  khi oxygen  bị giải  phóng, nhằm  ức  chế sự phát triển của  KST  trong hồng cầu bằng  áp lực oxygen thấp.Thời  gian  sống  của hồng cầu bị nhiễm  cũng bị rút  ngắn  lại vì khuyết tật này  làm cho  KST không đủ thời gian  để hoàn tất  chu trình phát triển. Hiện tượng chuyển thành hình liềm cũng làm cho  các hồng cầu bị nhiễm KST  dính vào  thành các vi quản trở nên dễ tróc  ra và bị cuốn  trôi  theo dòng máu đến lách và gan là những nơi  có các  đại thực bào chờ để  tiêu diệt  chúng.  Trẻ sơ sinh  có biến  thể này  thường  mang trong máu  một lượng lớn Hemoglobin  bào thai  bảo vệ trong   một  thời gian dài (Eaton 1994 ; Nagel 1994).

      Trong khi  dị hợp tử  đối với Hemoglobin S mang tính bảo vệ chống lại  sốt  rét falciparum,  thì các đồng hợp  tử lại không làm được. Các hồng  cầu  có 2  chuỗi beta hemoglobin  giống  nhau  lại mỏng  manh hơn so với các hồng cầu bình thường, và các beta globin bất thường  sẽ dễ tương tác  với nhau  khi Oxygen  trong tế bào  giảm xuống. Quá trình này làm thay đổi hình  dạng bình thường  của hồng cầu  và làm cho  hồng cầu  không  còn  dễ thay đổi hình dạng nữa .Hồng cầu  bình thường do có dạng hình đĩa dễ uốn nắn  cho  nên chúng có thể lách qua được các mạch máu  nhỏ như vi quản. Hồng  cầu hình liềm vì cứng  và hình dạng  thay đổi cho nên sẽ gặp khó khăn khi chui lách qua các vi quản li ti. Với  số lượng lớn, chúng có thể dồn cục và làm tắt  các mạch máu  nhỏ, dẫn đến tổn thương mô. Thời gian sống của  hồng cầu liềm ngắn hơn nhiều so với  hồng cầu bình thường, ngay cả khi không bị KST  tấn công,  làm cho  người  bệnh bị thiếu máu mạn tính  (Steinberg và Embury 1994).

      Trẻ  em bị  bệnh thiếu máu hồng cầu hình  liềm dạng đồng hợp tử  thường không có triệu chứng trong những tháng đầu sau khi sinh ra,  là nhờ ở số lượng cao  Hemoglobin bào thai  không bị biến dị. Hồng cầu hình liềm  thường xuất hiện  trong năm thứ 2, sau những đợt  bệnh  và thiếu máu. Khi thiếu máu  tiến  triển, đứa  trẻ sẽ chịu  những cơn đau như đau quặn ruột  và gặp khó khăn khi ăn uống. Khoảng  ½  số trẻ mắc  chứng bệnh này sẽ chết  trong năm thứ 2. Còn với những  trẻ sống  sót  khi lớn  lên nhiều tuổi hơn, chúng  sẽ bị những cơn đau ở khớp và các khu vực  khác, đó là do sự dồn cục của  các hồng cầu gây tắt nghẽn không cho máu cung  cấp đến những nơi đó. Những  đợt  đau này  có thể xảy ra khi bị các nhiễm trùng gây sốt cao, thường là viêm phổi do Streptococcus (Powers 1994) cũng  như các KST sốt  rét.

      Trẻ  nhỏ  khi có cơn đau  do hồng cầu hình  liềm thường cáu kỉnh và không  muốn cử động  bởi vì các  xương và khớp  đau  do thiếu  oxygen. Vùng  đau  trở nên  sưng  đỏ, và nếu máu không  về kịp, mô vùng này  sẽ bị chết.  Khi trẻ lớn  lên, xương  sườn  và các xương dài ở tay, chân là những  nơi thường bị đau nhiều hơn. Các cơn  đau hồng cầu hình liềm   thường tạo điều kiện cho  các tiến trình nhiễm trùng khác xâm nhập vào   vùng  mô bị   thương tổn, nhất là các  vi khuẩn  Salmonella.  Nhiều cơn  xảy ra sẽ dẫn tới  thiếu máu nặng, gây suy  tim hoặc đột  quị.Nếu đứa  trẻ  sống sót  qua được  những năm đầu, các cơn đau  thừơng sẽ giảm trong thời gian sau đó, nhưng lại tăng lên rất nhiều khi  trẻ sắp  qua tuổi thiếu niên (Powers 1994).  Dạng đồng hợp tử ít khi  sống sót qua  được tuổi này (Grmek 1989).

      nhiễm sốt rét  ở người bị bệnh hồng cầu hình liềm dạng đồng hợp tử   thường  dẫn  đến tử vong, nhất là trong tình  hình nghèo  đói  và dinh dưỡng kém. Các hồng  cầu mới không  sản  xuất  kịp  để  bù  cho các  hồng  cầu hình liềm  và hồng cầu  bị ký sinh. Cơ thể không  được cung cấp  oxygen đầy đủ  và  tử vong (Gladder 1994 ; Ohene– Fempong và Nkrumah 1994).

       Sự phân bố không đều  của các gen  hồng  cầu hình liềm phản ánh nguồn gốc  và sự phát tán của KST Plasmodium falciparum. KST này  đã du nhập vào các  quần thể con người  tại châu Phi khi sự canh tác nông nghiệp tại đây được củng cố (Su, Mu và Joy 2003). Tần số các  tế bào hình liềm  cao nhất  xảy ra  ở những vùng  ẩm thấp thuộc Tây Phi, tiếp đến  là vùng Trung và Đông Phi. Các sắc dân  sống tại  nông thôn  không có quan hệ hôn nhân với bên ngoài có tần số các Hemoglobin bất thường cao nhất (Ohene– Fempong và Nkrumah 1994).

      Embury  và Steinberg (1994)  định nghĩa 5  kiểu biến dị khác nhau  trong các thể đơn  bội  (haplotypes)  của beta globin  có khả năng gây ra  tính trạng (trait)  hồng cầu hình liềm.  Điều này có nghĩa là hồng cầu  liềm đã  phát triển  một cách độc lập  trên  ít nhất  là 5 nhóm dân cư khác nhau,  tất cả đều  tiếp xúc  với  cùng 1 loại  KST  sốt  rét  trong suốt  nhiều thế hệ. 3  ổ phát xuất chính  của  tính trạng hồng cầu hình liềm  tại châu Phi là vùng  trung  tây  châu Phi (đơn  bội  Benin), vùng  Trung Phi nhiệt đới  (đơn bội Bantu), và vùng  Tây Phi  Đại tây  dương (đơn bội Senegal). Một  kiểu đơn  bội khác  được  ghi nhận  ở người Eton  tại Cameroon.  Vùng  phía  đông  bán đảo Ả rập  và nhiều  nơi ở Ấn độ   là điểm xuất phát  của 1  kiểu  đơn  bội  khác  giống  kiểu đơn   bội Senegal   Có thể trong tương lai sẽ còn  phát hiện  nhiều kiểu đơn bội khác.  
 

      Sự  trao  đổi  nguồn gen (gene pool)  thông qua  việc tiếp xúc  với các quần thể khác đã làm phát tán các gen hồng cầu hình liềm tới  những  nơi khác  trên thế giới. Đơn bội kiểu  Benin  đã lan  đến  Bắc Phi chủ yếu qua con đường mua bán  nô lệ,  và sau đó được  đem  vào vùng  phía tây của bán đảo Ả rập  và phân  tán với tần số thấp  ra khắp vùng  Địa trung hải (Nagal 1994). Khi người  Bắc Phi thực hiện công cuộc chinh phục  vùng bờ biển phía đông và phía nam  đảo Sicily  đã mang  gen  hồng cầu hình liềm về cho  dân bản địa  (Tentori và Marinocci 1986).

      Đơn bội kiểu Ảrập-Ấn độ, lần đầu tiên  được ghi nhận  tại  phía  đông  bán đảo Ả  rập, có mặt  trên 50 nhóm bộ tộc  khác nhau  ở vùng trung tâm và  nam Ấn độ. Điều này gợi ý là   1 ổ phân bố trung tâm  có thể đã  trải dài  dọc theo sông Indus. Nền văn  minh cổ Harappa  tại thung  lũng sông Indus  có thể đã là 1  điểm phân bố tại  chỗ đối  với kiểu đơn  bội này (Nagal 1994). Sự giống nhau  giữa  kiểu đơn  bội Senegal  và đáp ứng  tiến  hóa  của hồng cầu hình liềm đối với Plasmodium falciparum đã chứng minh mạnh mẽ  rằng kiểu đơn bội Ảrập-Ấn độ  có nguồn gốc từ châu Phi. Các  con đường  mậu dịch từ Bắc Phi, bán đảo Ả rập  và thung  lũng sông Indus  có thể đã đóng vai trò lan truyền  sốt  rét  falciparum  và sự hình thành 1 biến thể di truyền tương  tự như kiểu đơn  bội  hồng cầu hình  liềm  Senegal châu Phi tại  vùng thung lũng  sông Indus.  
 

Biến thể  Hemoglobin C và E

      Những thay thế các aminoacid khác trên chuỗi globin beta gây  ra    các  triệu chứng nhẹ hơn so với Hemoglobin S.  Các biến thể hemoglobin này được  gọi  đơn giản là Hemoglobin  C  và E  (Barriga 1981).  Hemoglobin C có tần số cao  trong nhiều quần thể tại  miền trung vùng Tây Phi là vùng mà Hemoglobin  S có tần số thấp (Livingstone 1986).

      Biến thể hemoglobin E  trở thành  1 trong những biến thể hemoglobin thường gặp nhất  trên thế giới  (Kinney và Ware 1994) với tần số cao lan tỏa  trong nhiều quần thể dân cư vùng Đông nam Á. Rõ ràng là Plasmodium falciparum, một  khi được du nhập vào  các  nhóm dân cư này, đã đẩy mạnh  những thay đổi di truyền  của  hemoglobin  tương tự như những đáp  ứng  ở châu Phi.Biến động dân cư đã làm lan rộng  các gen đột biến từ ít nhất 2  khu vực  tập trung  khác nhau, có kiểu đơn bội Thái  và Campuchia. Những kiểu đơn  bội này trùng lặp  tại khu vực giáp giới  3 nước  Thái lan, Lào và Campuchia, và tần số cao nhất của  2 kiểu đơn bội trên  có thể gặp  trong  3 nhóm  bộ tộc  tại bang Assam  (Ấn độ)  giáp giới  với Miến điện (Winichagoon  et  al. 1990).  Một  số kiểu đơn bội  hemoglobin E, cùng với falciparum, đã  đi theo các   con đường giao thương dọc theo phía đông dãy Himalaya tiến vào Bhutan, Nepal và Tajikistan. Người Veda tại Sri Lanka cũng đáp ứng với  falciparum  bằng 1 biến thể Hemoglobin E.

      Các biến thể Hemoglobin E không  phát triển  cho mọi  nhóm dân cư tại vùng Đông nam Á. Một  số nhóm  hình  thành 1  kiểu đáp ứng khác  hẵn  đối với KST sốt  rét – đó  là  bệnh hồng cầu  dạng  trái xoan (ovalocytosis).  Đáp ứng di truyền này  xảy ra  một cách độc lập  tại nhiều vùng khác nhau vào các  thời điểm  khác nhau.Thổ dân  Indonesia và New Guinea  mang tần số cao  rối  loạn này (Livingstone 1986).  
 

Nhóm  máu  Duffy  âm tính

       Trong khi tất cả các quần thể con người  có thể  chia  thành 4 nhóm  máu ABO chính và yếu tố Rh, thì có những nhóm máu ít được biết hơn  lại cho  phản  ứng  khác hẵn  đối với các  kháng nguyên.  Nhóm máu Duffy âm tính  cho  1 hiệu ứng hoàn toàn bất lợi  cho các KST vivax. Điều này dường như không phải là 1 đáp ứng di truyền chuyên  biệt  đối với sốt rét (Livingstone 1984),không giống với các Hemoglobin bất thường. KST  vivax chỉ không thể chui vào hồng cầu  Duffy âm tính để gây  nhiễm (Desowitz 1981).

      Nhóm  máu  này có tần số cao nhất  ở người  Pygmies châu Phi, cho toàn bộ các nhóm dân  ở vùng tây Phi  và ở phần lớn  vùng đông Phi. Nhóm máu Duffy  ít khi  gặp  bên ngoài châu Phi, và lạ lùng thay lại gặp ở  một số cá thể ở Bhutan  và Iceland.  Rõ ràng là có nhiều hơn 1  biến cố đột biến đã tạo ra nhóm máu này, và chúng ta không biết cái gì đã khởi động nguồn gốc của nó. Những nhóm máu khác  cũng có thể có sự đề kháng tương tự đối với  KST sốt rét  cũng như các KST  khác (Livingstone 1984).

       Trong  các nhóm dân châu Phi, sốt  rét vivax không  tồn  tại  ở những nơi nào mà nhóm máu Duffy  nổi trội. Chỗ nào không có vivax  thì Pl.ovale  chiếm chỗ. KST ovale  có thể xâm nhập  vào hồng cầu nhóm máu Duffy âm tính  và gây nên sốt  rét, falciparum cũng  vậy (Beaver  và Jung 1985).  KST ovale  chủ yếu chỉ hoành hành  tại vùng tây Phi, và nơi nào  có sự đề  kháng của nhóm  máu Duffy đối với  vivax (Livingstone 1984). Có lẽ 1 biến thể của vivax đã  đột biến để  biến thành ovale  khi sự đề kháng của nhóm máu này cản trở không cho vivax  sống sót  khi vivax du nhập vào quần thể nhóm máu  Duffy âm tính.  
 

Thiếu men G6PD

Phần lớn  mọi người đều  có mang 1  men (enzym)  glucose-6-phosphate  dehydrogenase (G6PD)  trong hồng cầu.  Men này giúp bảo vệ hồng cầu khỏi bị oxit hóa (oxydation), tức là bị các hóa chất, gọi là chất khử oxi  (oxidant) lấy đi  các phân tử oxygen.Quá trình oxit hóa sẽ làm vỡ các hồng cầu. Bình thưòng thì men G6PD  bảo vệ hồng cầu khỏi  bị tước  đi  các phân tử  oxygen  bằng  cách  làm tăng sự chuyển  hóa  glucose  trong tế bào. Hoạt động này giữ chặt  các phân  tử oxygen cho nên các chất  oxit hóa không lấy  đi được.

      Men G6PD có 2 loại (type) chính, A và B, cả 2 đều nằm trên chromosome  X của phái nữ.  Nam giới, vừa  có   chromosome Y và X, cho nên chỉ nhận  được  1 trong 2  loại  men G6PD, và nếu men này thiếu, người  nam này  sẽ thừa  hưởng bệnh  thiếu men  G6PD.  Nữ giới nhận  2  chromosome X, một từ cha, 1 từ mẹ. 1 chromosome  X có men G6PD bình thường  sẽ bảo vệ người  nữ khỏi bị chứng thiếu men  hoàn toàn nếu chỉ thiếu  có 1 chromosome. Khi cả 2 chromosome  đều thiếu  men G6PD, thì người nữ này  cũng  sẽ mắc  chứng thiếu men  G6PD.

      Bằng cách  giúp  hồng cầu  giữ được  oxygen,  men này  duy trì được  1 áp lực  oxygen thuận lợi  cho  KST falciparum (Beck và Davies 1981; Greene 1993).  Không  có men này,  hồng cầu dễ bị cuỗm mất  oxygen, và khi  oxygen  trong hồng cầu bị mất, thì sự tồn tại của  KST falciparum trong hồng cầu  bị cản trở.  Nhiều nhóm dân  nằm trong vành đai sốt rét   đã  phát triển  nhiều  biến  thể thiếu men G6PD  nhằm  đối phó với bệnh này (Livingstone 1984). Phần lớn những biến thể này không  gây ra vấn đề gì  trừ khi  các hồng cầu bị  các chất  oxit  hóa tấn công, lấy đi  oxygen  và làm giảm  đi  lượng  oxygen mang trong máu. Một  số biến thể có hoạt tính G6PD rất  ít, nên rất  nhạy  với áp lực  chất  oxit hóa.  Thuốc  sốt  rét, cùng với  nhiều  loại thuốc tổng hợp khác, có tác dụng như chất  oxit hóa. Khi người  bị thiếu men G6PD sử dụng  những thuốc  này, hiện tượng tán huyết xảy ra  gây thiếu máu nặng và đái ra máu (Greene 1993).

      Có  5 nhóm  chính (Greene 1993) và trên 100 biến thể di truyền của chứng  thiếu men G6PD  biểu thị nhiều kiểu đáp ứng  với áp lực  oxit  hóa  (Young 1975). Biến thể thường   gặp nhất  là type B, còn   type A  chủ yếu chỉ gặp ở người  châu Phí da đen.  Người Tây Phi  có 1 biến thể dễ cảm thụ với tác dụng  oxit hóa  của các  thuốc chống  sốt  rét.  Một biến thể khác  là biến  thể Quảng đông (Trung  quốc) cũng  có phản ứng  đối với một  số thuốc  gây oxit hóa.

      Một biến  thể  chính G6PD  gặp ở vùng  Địa trung hải  có thể gây  nên các phản ứng trầm trọng  khi phơi nhiễm  với  đậu tằm (fava = Vicia faba). Đậu tằm có chứa  những chất  oxit hóa tự nhiên làm  tổn thương  cho các hồng cầu  thiếu G6PD. Biến  thể G6PD  này có tần số cao nhất  tại những vùng sốt  rét  lưu hành  thuộc khu vực  Địa trung hải  đáp ứng  với KST falciparum. Nếu thiếu G6PD  bảo vệ phần nào  chống lại KST, thì sự   khiếm khuyết này cũng làm cho các hồng cầu  trở nên dễ bị tổn thương  đối với các  chất  oxit hóa có trong đậu tằm.

      Không phải ai  có  biến thể này  đều đáp ứng như nhau đối với đậu tằm,  chứng tỏ rằng có một số yếu tố di truyền khác  ngăn cản  các phản ứng oxit hóa quá mạnh. Mặt khác, khi nấu chín đậu sẽ làm mất  tác dụng  của  các  hóa chất  gây phản ứng  oxit hóa.Nếu  không có yếu tố làm  biến  đổi di truyền  hoặc cách  loại trừ thành tố oxit hóa,  thì người  bệnh  sẽ bị thiếu máu tan máu trầm trọng  do  các hồng cầu  bị vỡ ồ ạt. Một số người  lại  nhạy  cảm đến mức chỉ cần hít phải  phấn hoa của đậu  cũng  lên cơn  phản  ứng (Grmek 1989).  Biến thể thiếu G6PD đặc  biệt này  chủ  yếu gặp  ở Hy lạp, miền nam nước Ý, đảo Sicily, Sardina, Anatolia, Corsica  và vùng duyên hải Địa trung hải  phía Bắc Phi.  Người Kurd  gốc  Do thái  có tần  số cao nhất (50% đàn ông), sau đó  là người đảo Sardinia  (Young 1975). Mỉa mai thay, đậu tằm vốn là thực phẩm chính của những vùng  này  trong nhiều thế kỷ. Từ thế kỷ thứ 6  trước CN.  Pythagoras  đã từng  cảnh báo  cho dân chúng  về  mối nguy hiểm   khi ăn  đậu tằm (Grmek 1989).  
 

Hội  chứng thiếu máu vùng   biển (Thalassemia)  
 

Bệnh  thiếu máu vùng  biển  bao gồm 1 nhóm những bất thường hemoglobin về mặt di truyền khi đáp ứng với  KST sốt  rét  chủ yếu  do sự giảm bớt  hoặc sự mất đoạn của 1 trong 2 cặp  trong chuỗi  globin alpha  hoặc beta. Đôi khi chuỗi globin delta thay thế cho chuỗi globin beta cũng có thể bị ảnh hưởng theo cùng cách thức như globin beta (Grmek 1989).

      Có  tới gần  100   đột biến  điểm  khác nhau  ảnh hưởng đến  các gen beta globin (Kazazian và cs. 1990)  với mỗi biến dị  đặc  thù  cho  1 nhóm dân cư. Những  gen mất đoạn  chủ yếu  chỉ tạo ra  các biến di  alpha (Antonarakis  và cs. 1986). Cả 2 biến thể alpha và beta  đều  làm biến  dạng  hồng cầu, khiến  chúng trở nên “ cứng ” hơn, dễ bị phân mảnh  khi gặp oxit hóa. Hồng cầu với beta globin biến dạng  sẽ dễ phân mảnh gấp 2 lần  so với  hồng cầu có alpha globin  bị biến dạng (Shinar 1990). Những  hồng cầu bị biến dạng, có đời sống ngắn sẽ làm cho  các KST  khó tồn tại,  tức là một  kiểu  bảo vệ chống lại bệnh sốt  rét. Các  cá thể thừa hưởng gen globin khuyết tật từ cả cha  lẫn mẹ sẽ có nhiều nguy cơ bị thiếu máu nặng  do  trong máu có quá nhiều hồng cầu khuyết tật.

       Một số cá thể  thừa hưởng chỉ có  1 gen alpha  khuyết tật  từ cha  hoặc  mẹ   sẽ được  bảo vệ phần nào  chống lại KST sốt  rét. Đây cũng  là những người mang dị hợp  tử của bệnh thiếu máu vùng  biển alpha không có triệu chứng,  còn  bệnh thiếu máu vùng  biển alpha  đúng  ra  là  1 bệnh thiếu  máu  nặng khi có quá nhiều globin alpha bị mất.

      Các dị hợp tử  có  thể thiếu  1 trong  2  đơn bội  trong 1 trong những chuỗi globin cấu thành 1 cặp của  chuỗi  globin alpha, hoặc  có thể chúng  thiếu hoặc toàn bộ chuỗi globin alpha  hoặc  1 đơn bội  từ mỗi chuỗi globin alpha, đưa  đến kết  quả  là  có thiếu máu nhẹ  hoặc không thiếu máu. Đôi khi chỉ   hiện diện có đơn bội  còn 3 đơn  bội khác  không có,  dẫn đến bệnh HbH gây  thiếu  máu tan máu  từ nhẹ đến vừa. Thiếu   hoàn toàn globin alpha  là tình trạng  rất nặng,  trẻ thường  hết trong bào thai vì chứng  phù thai Bart (Bart’s hydrops  fetalis)  do thiếu máu tan máu rất nặng  (Adams 1986).

      Bệnh thiếu máu vùng  biển alpha  xảy ra tại nhiều nơi vùng  Đông nam Á (Livingstone 1986), với tần  số cực  cao tại Ấn độ  (Nagal 1994). Thể thiếu 1 chuỗi  alpha  xuất hiện  nhiều hơn các thể khác,  thể này có tác dụng bảo vệ chống lại KST sốt  rét. Thiếu  máu vùng  biển  alpha  cũng  hiện diện  tại  một số vùng ở châu Phi, thường là do thiếu 1 đơn bội  trong mỗi  chuỗi globin alpha (Embury và Steinberg 1994).

      Bệnh thiếu máu vùng  biển beta  có thể gặp  tại vùng lòng chảo Địa trung hải, châu Phi, Ấn độ, Trung quốc, và Đông nam Á. Trong vùng có nhiều  biến thể, và không  phải hiếm gặp  trường hợp trên 1 người có  2 biến  thể khác nhau. Kết hợp  giữa 1 biến thể  bệnh thiếu máu vùng biển  cọng với 1  biến thể  của  bệnh hồng cầu hình liềm  sẽ tạo nên  sự bảo vệ  bổ sung chống lại bệnh sốt  rét.

      Bệnh thiếu máu vùng biển beta  có các biểu hiện  như :người mang  không có triệu chứng, dạng trung  gian và dạng  trầm trọng Dạng trung gian thường là do các yếu tố  thay  đổi di truyền  (modifying)  tương tác với 1 khuyết tật  của  globin beta,  sẽ gây ra thiếu máu  mạn tính từ nhẹ đến vừa.  Một số   dạng  trung giản có  thể  thuyên  giảm  hoặc  chuyển sang bất hoạt  khi cá  thể  bị bệnh  già đi.  Những người đồng  hợp tử  thừa  hưởng 2 copy   của  cùng 1 biến thể có thể bị thiếu máu  từ nhẹ đến nặng, tùy theo vị trí chỗ đột biến (Kazazian và cs. 1990).Các đồng hợp  tử với khiếm khuyết  globin beta nặng  (thiếu máu Cooley)  sẽ bị thiếu máu tan máu  rất nặng, chậm lớn  và phát dục chậm, xương bị biến  dạng  và dễ gãy.  Bệnh nhân thường  chết  trẻ trước khi đến tuổi trưởng thành  (Grmek 1989).

      Biến thể beta vùng  Địa trung hải   có phát  xuất từ người  Hy lạp cổ đại,  họ lan truyền  bệnh này khắp vùng  Địa trung hải  khi xây dựng  các  thuộc  địa. Các  địa điểm này bao gồm  nước Ý, Sicily, Corsica, Cyprus, Crete, Sardinia, một số nơi  tại Bắc Phi, và cao nguyên Anatolia.  Quân đội của Đại đế Alexander  đã mang các biến thể beta  đến vùng  biển Lý hải (Caspian sea), vùng Trung đông, Trung Á, và tiểu lục địa Ấn độ (Grmek 1989).

       Các nhóm  dân  có  giao  phối cận huyết (inbreeding) sống cô lập  là nhóm mang biến thể khuyết  tật beta với tần số cao nhất (Caffey 1957). Một nhóm hậu duệ của  các bộ tộc người Thrace  cổ xưa   sống  biệt  lập là nhóm Poak  tại  vùng  Thrace (Hi lạp), mang 1 biến thể đặc  biệt  là Hemoglobin O Arập, với  tần số cao.  Một  biến thể   tương tự cũng  gặp  trong  1  nhóm dân sống  ở sườn  phía bắc  vùng  núi Rhodopi  xứ Bulgaria (Loukhopoulos 1986).  
 

Bệnh lý  Hemoglobin  liên quan đến Hemoglobin phôi thai  dai dẳng           (Persistent  Fetal Hemoglobin Hemoglobinopathy = PFHH)  
 

Thời gian   ngắn  ngũi mà trẻ sơ sinh được  Hemoglobin bào  thai  bảo vệ chống lại sốt  rét  có thể được kéo  dài  về mặt di truyền. Sự đột biến bên trong phức hợp gamma globin, thường thì bằng cách  thay thế các chuỗi beta globin  bị suy gim hoặc thiếu,  có thể kéo  dài được  thời gian tồn  tại  của  hemoglobin  bào thai. Đột biến này  thường kết hợp với  các  hemoglobin  bị đột  biến bất thường của  bệnh thiếu  máu vùng  biển  và hồng cầu hình  liền (Loukopoulos 1986 ; Kinney và Ware 1994).  
 

Các bất thường hỗn hợp  Hemoglobin

Khi  các nhóm dân  khác nhau pha trộn dẫn đến  sự pha trộn của những bất thường  về  hemoglobin khác nhau. Có nhiều kết hợp trong  dị hợp tử của  hemoglobin bệnh  hồng cầu hình liềm, đi từ PFHH đến   các biến dị  bệnh thiếu máu vùng  biển. Ít gặp kết hợp giữa HbC và HbF (Kenney  và Ware 1994),nhưng thiếu máu  vùng  biển  beta kết hợp với HbE rất thường  xảy ra tại vùng Đông  nam Á, là nguyên nhân gây  thiếu máu tan  máu nặng (Winichagoon và cs.1990).Các kết hợp  giữa  HbC và thiếu máu  vùng biển beta chỉ gây thiếu máu  nhẹ. Kết hợp giữa HbS  và thiếu máu  vùng  biển alpha  cũng  gây thiếu  máu nhẹ (Loukopoulos 1986), và kết hợp HbS và HbC  có thể gây   thiếu máu tiềm tàng  vào  tuổi trung  niên. 
 
 

Để kết luận 
 

Sốt  rét trở  nên một bệnh quan trọng của con người khi nông nghiệp  và chăn nuôi súc vật  trở thành cách sinh sống trong suốt  thời  kỳ đồ đá mới  tại Cựu  thế giới. Muỗi  mang  mầm KST sốt  rét dễ dàng thích ứng   với con người  và  các động  vật  được họ thuần hóa. Sự can thiệp của con người  vào  đất đai và  rừng  cũng đã làm cho nơi đẻ trứng của vectơ muỗi mở rộng thêm. Khi các cọng đồng con người  sống chen chúc tăng lên ngày càng nhiều, thì KST sốt  rét càng phát  triển mạnh, và sự di chuyển của con người cùng với  sự trao đổi hàng hóa  cũng làm cho bệnh và các đáp ứng di truyền mở rộng ra khắp Cựu  thế giới. Như vậy, hành vi  của  con người đã làm cho vấn đề sốt rét trở nên nghiêm trọng hơn, lên xuống tùy theo những thay đổi  về mật độ dân số, các phương pháp canh tác, hoạt động buôn bán và hậu quả của chiến tranh (Jones 1909).

      Có  nhiều khả năng   Plasmodium vivax là KST sốt  rét đầu tiên đặt bước vào  các trung tâm dân cư ngày càng đông đúc, và vivax vẫn còn  là tác nhân gây bệnh chính cho đến ngày nay. Plasmodium malariae chỉ đóng vai trò nhỏ trong sự lây truyền sốt  rét, luôn đóng vai  phụ so với  loài  vivax vượt  trội. Ưu thế của Vivax  là có thể thích ứng với  các vùng  ôn đới  nơi ra đời của nhiều nền văn  minh  cổ xưa.

      Có  nhiều  khả năng là cả Pl.vivax Pl.malariae đều phát  xuất từ vùng nam Á hoặc Đông nam Á  và sau đó lan về  hướng đông và hướng tây  khi  con người  gia tăng  các hoạt động  buôn bán và  di cư. Lúc mới  du nhập vào  quần thể con người, độc lực  của vivax  có thể cao  hơn, gây  ra bệnh nặng hơn so với  hiện nay.Một khi  trở thành căn bệnh chính trong  quần thể con người  cổ đại, vivax có thể đã tiến hóa thành một thể độc lực thấp qua sự thích ứng của con người.

      Các  bộ  hài cốt có  bằng chứng mắc bệnh thiếu máu  vùng biển  của nông dân trồng lúa  tại  1 di  chỉ  có niên đại  4000 năm tại  Khok Phanom Di  vùng  duyên hải miền trung Thái  lan (Tayles 1996)  cho thấy sốt  rét đã có mặt  tại Đông nam Á thời đồ đá mới. Ghi chép của thầy tu Balamôn  Susruta (Ấn độ)  đề cập đến triệu chứng bệnh sốt rét có liên quan  đến muỗi trong suốt  thế kỷ thứ 6  trước  CN  tại Ấn độ  cổ đại (Gillet 1971), ủng hộ bằng chứng cổ bệnh học (paleopathological) là bệnh sốt rét đã có từ thời xa xưa.

      Còn  sốt  rét falciparum  nguy hiểm hơn  đã lan từ châu Phi nhiệt đới  sang khắp  vùng lòng chảo Địa trung  hải, và theo hướng đông đến các khu vực  Tây Á   và Đông nam Á.Tài  liệu của các triều đại cổ đại cho biết  sốt  rét  falciparum  đã có mặt  tại vùng  thung lũng  sông Nile (de Zuleta 1980), do muỗi A.gambiae và người nhiễm KST bắt nguồn từ vùng Trung Phi theo sông  Nile truyền đến vùng này.Các thử nghiệm làm trên xác  ướp  Ai cập và xứ Nubia (Sudan ngày nay) cho thấy  rằng Pl.falciparum đã  lên  tới  vùng  Bắc Phi thời cổ đại (Miller và cs. 1994).

      Có  bằng chứng  thuyết phục  về đáp ứng di truyền đối với sốt rét  như  bệnh thiếu máu vùng  biển  đã được  ghi nhận trên những bộ hài cốt  6000 năm vùng Bắc Phi (Hershkovits và Edelson 1991), vùng tây Anatolia, và bắc  Hi lạp (Angel 1966),  chứng tỏ có sự kết hợp từ lâu với  sốt rét  tại  vùng phía  đông Địa trung hải.Tài liệu của Hippocrates   từ thế kỷ thứ 4 trước CN dựa theo các công  trình có từ trước đã  mô tả các triệu chứng  của cả sốt rét vivax  và falciparum  (de Zuleta 1973). Bệnh thiếu máu vùng biển  xảy ra với tần số cao  tại nhiều  vùng  ở Hi lạp (Grmek 1989), và người  Hi lạp cổ đại  đã  gieo rắc  các  gen đột biến  của  họ và bệnh sốt  rét đến nhiều nơi trong vùng  lòng chảo Địa trung hải  trong  quá trình chiếm đất làm thuộc địa.

      Sự  bành trướng của  đế quốc La mã sau đó đã phát tán sốt rét  đến nhiều vùng Tây Âu, và  đi đến đâu họ cũng  đều mang theo sốt rét. Bệnh sốt  rét  luôn  là 1 vấn đề nghiêm  trọng tại vùng Địa trung hải  mãi cho đến đầu thế kỷ 20  khi các biện pháp hiện đại được  triển khai  để tiêu diệt bệnh  này (Carter và Mendis 2002; Jones 1909).

      Vấn  đề  sốt rét thay đổi theo từng vùng, tùy theo hành vi  của  con người  và  các tác động vào môi trường  tại nơi đó. Một  số dân tộc thời cổ đại  đã thành công  khi tháo khô  vùng đầm lầy  làm cho muỗi không còn chỗ đẻ trứng. Các  nông trại của người Estrucan cổ đại  tại Ý đã xử lý hầu như không còn  sốt  rét mãi  cho đến cuối thế kỷ thứ 2 trước CN  khi họ bị các địa chủ La mã chiếm đóng và cho phá hủy các hệ thống cũ, khiến  cho  các  vùng đầm lầy tha hồ phát triển, làm cho  số người mắc sốt  rét tăng lên (Trentori  và Marinucci 1986).

      Sốt rét vivax  lan rộng về phía  bắc  lên mãi tới vùng cực của nước Nga,  và được mang  sang  châu Phi qua con đường mua bán  nô lệ, tại đây sốt  rét  lan đến tận miền nam Canada. Sốt rét vivax biến  khỏi Tây Âu  vào  năm 1921, khi  điều kiện  nhà ở được  cải thiện, súc vật  được  nuôi xa  nhà ở và thay đổi cách canh tác  (Horsfall 1972; Russel và cs. 1943). Nó cũng  biến khỏi Bắc Mỹ và Nga  vào khoảng 1950. Sốt rét falciparum hiện diện khắp vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới và vẫn là 1  vấn đề  toàn cầu, mặc dù chương  trình  tiêu diệt  sốt  rét toàn cầu  của  tổ chức Y tế  thế giới (WHO)  bắt đầu vào  năm 1956. Việc sử dụng rộng rãi  DDT vào giữa thế kỷ 20  mang lại một số thành công, nhưng không  có hiệu quả lâu dài  bởi vì các chương trình phòng chống bị xao nhãng  nhiều năm do xáo trộn chính trị tại nhiều quốc  gia đang phát triển.

      Sốt  rét  đang  rộ trở lại  tại nhiều nơi  trên thế giới, chủ  yếu  là  do thiếu các chương trình tiêu diệt hiệu quả nhằm chặt đứt chu trình muỗi, con người  và môi trường. Vùng Đông nam Á  vốn  bị  sốt rét  tăng nhiều nhất (Beck  và Davies 1981), và  sốt  rét do Pl.falciparum  ngày càng  trở nên khó điều trị vì KST đã  kháng  với thuốc  sốt rét (Beaver  và Jung,1985). Hàng năm trên thế giới có trên 500 triệu ca sốt rét, gây ra khoảng 2 triệu tử vong, chủ yếu là trẻ em (Tishkoff và cs.2001). Dân số tăng, kéo theo nghèo khó và thiếu ăn, và quản lý đất đai kém tại các  vùng  có sốt rét, cùng với sự lơ là trong công tác phòng chống sốt rét, đã  tạo ra 1  vấn đề nghiêm trọng cho y tế toàn cầu hiện nay./.

Bs Võ Văn Lượng

viết theo tài liệu của quyển

“Diseases and Human Evolution” cuả Ethne Barnes.

University of New Mexico Press, 2005

Bài đọc thêm:

Bước đột phá trong điều trị bệnh sốt rét

Các nhà khoa học Úc vừa có một phát hiện mới về một loại thuốc điều trị làm loãng máu thông thường có khả năng thay đổi phương pháp điều trị bệnh sốt rét.

Bước đột phá trong điều trị bệnh sốt rét

Các phương pháp điều trị sốt rét hiện nay đều đã có hiện tượng kháng thuốc. (AAP)

 

Loại thuốc điều trị sốt rét hiện nay hoạt động theo cơ chế ức chế sự phát triển của ký sinh trùng sốt rét trong tế bào hồng cầu. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát hiện thấy một phân tử có khả năng ngăn chặn các tế bào không bị nhiễm bệnh ngay từ ban đầu.

Các nhà nghiên cứu từ Viện nghiên cứu Walter và Eliza Hall tại Melbourne cho biết phát hiện này có thể giúp điều chế những loại thuốc mới có khả năng điều trị bệnh sốt rét mà không dẫn đến hiện tượng kháng thuốc.

“Thông thường, khi một người bị nhiễm sốt rét, ký sinh trùng sốt rét xâm nhập vào tế bào hồng cầu và bắt đầu nhân lên trong đường máu, gây ra những triệu chứng bệnh nghiêm trọng, thậm chí dẫn đến tử vọng”, Tiến sĩ James Beeson, người phụ trách phòng thí nghiệm của viện nghiên cứu Walter và Eliza Hall, cho biết. “Như vậy, từ điều này, các nhà nghiên cứu có ý tưởng xác định những hợp chất có khả năng ngăn ký sinh trùng sốt rét xâm nhập vào tế bào hồng cầu và sau đó dùng phương pháp này để xây dựng phác đồ điều trị mới cho bệnh sốt rét.”

Theo Giáo sư James Beeson, Heparin, một loại thuốc hiện đang được dùng để làm tan máu đông ở những bệnh nhân có vấn đề về chức năng đông máu, cũng có tác dụng ngăn ký sinh trùng sốt rét xâm nhập vào tế bào hồng cầu. Tuy nhiên, ta không thể dùng loại thuốc này để điều trị bệnh sốt rét vì nó có tác dụng làm loãng máu của bệnh nhân.

“Chúng tôi xác định được một vài các hợp chất giống Heparin có khả năng chống sốt rét nhưng không làm loãng máu. Tất cả các loại thuốc hiện tại điều trị bệnh sốt rét bằng cách ngăn chặn sự phát triển của những ký sinh trùng sốt rét khi đã xâm nhập vào bên trong tế bào hồng cầu. Một khi các ký sinh trùng sốt rét có khả năng xâm nhập vào tế bào hồng cầu, số ký sinh trùng này sẽ nhân lên và nhiễm vào các tế bào hồng cầu khác. Phương pháp mới của chúng tôi là tìm cách ức chế khả năng xâm nhập của ký sinh trùng sốt rét ngay từ ban đầu”, Giáo sư James nhận xét.

“Trong tương lai, nếu phương pháp này thành công, chúng tôi sẽ sử dụng nó kết hợp với các loại thuốc điều trị hiện nay để có một phương pháp điều trị hai hướng: ngăn chặn ký sinh trùng sốt rét xâm nhập vào tế bào hồng cầu rồi sau đó ngăn chặn ký sinh trùng phát triển và sinh sôi trong tế bào hồng cầu”, ông James cho biết.

Giáo sư James nhận định lợi ích chính của phát hiện mới này là mở ra khả năng phát triển những phương pháp điều trị mới, một vấn đề đang rất được quan tâm, do tất cả các phương pháp điều trị sốt rét hiện nay đều đã có hiện tượng kháng thuốc.

bayvut.com

© http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ văn Lượng