Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Enzyme secretory phospholipase A2 group IIA (sPLA2-IIA), vốn được biết đến như một enzyme kháng khuẩn mạnh nhờ khả năng thủy phân phospholipid màng vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn gram dương. Trước đây, người ta chủ yếu xem sPLA2-IIA như một enzyme diệt khuẩn trực tiếp, tác động lên màng của vi khuẩn sống để giải phóng các acid béo tự do và lysophospholipid. Tuy nhiên, nghiên cứu này đặt ra câu hỏi rộng hơn: liệu sPLA2-IIA có thể tác động không chỉ lên màng vi khuẩn sống, mà còn lên các túi ngoại bào mà vi khuẩn tiết ra (bacterial extracellular vesicles – bEVs) hay không? Đây là một giả thuyết quan trọng, bởi bEVs hiện diện phong phú trong hệ vi sinh đường ruột và có vai trò quan trọng trong truyền tín hiệu giữa vi khuẩn và vật chủ, đặc biệt là tín hiệu miễn dịch.

Để kiểm tra giả thuyết này, các tác giả đã tách và mô tả bEVs từ hai chủng vi khuẩn đại diện: Staphylococcus aureus (gram dương, nhạy với sPLA2-IIA) và Escherichia coli (gram âm, đề kháng với enzyme này). Kết quả phân tích bằng NTA và cryo-EM cho thấy cả hai loại bEVs đều có cấu trúc màng lipid kép điển hình, dù có sự khác biệt nhất định về kích thước và hình thái. Điều này xác nhận rằng bEVs thực sự là các cấu trúc màng lipid tiềm năng để enzyme sPLA2-IIA nhận diện và phản ứng.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu thực hiện thí nghiệm cho thấy bEVs có thể hoạt động như “mồi nhử” giúp vi khuẩn tránh bị tiêu diệt bởi sPLA2-IIA. Khi bổ sung bEVs vào môi trường chứa vi khuẩn gram dương S. aureus và enzyme sPLA2-IIA, khả năng sống sót của vi khuẩn tăng đáng kể, đặc biệt khi nồng độ bEVs cao. Thậm chí, bEVs từ vi khuẩn gram âm (như E. coli), vốn ít bị ảnh hưởng bởi sPLA2-IIA, vẫn có thể bảo vệ vi khuẩn gram dương khỏi sự tiêu diệt. Điều này chứng minh rằng bEVs không chỉ là vật mang thông tin sinh học, mà còn đóng vai trò điều hòa tương tác giữa enzyme của hệ miễn dịch bẩm sinh và vi khuẩn.

Khi khảo sát trực tiếp tác động của sPLA2-IIA lên bEVs, các tác giả ghi nhận rằng bEVs từ vi khuẩn S. aureus bị phân hủy mạnh sau khi xử lý với enzyme này, dẫn đến giảm số lượng vesicle đáng kể. Trong khi đó, bEVs từ vi khuẩn E. coli không giảm nhiều về số lượng, chứng tỏ tính đề kháng tự nhiên của màng vi khuẩn gram âm với sPLA2-IIA vẫn được duy trì ngay cả ở dạng vesicle. Thí nghiệm tương tự trên extracellular vesicles tách từ phân chuột (fEVs) cũng cho thấy sự thay đổi nhẹ, chứng minh rằng enzyme này có thể tác động lên cả hỗn hợp vesicle trong môi trường ruột sinh lý.
 

 

Một khám phá nổi bật của nghiên cứu là tác động của sPLA2-IIA trong việc thay đổi thành phần lipid của bEVs và fEVs. Phân tích lipidomics cho thấy sau khi xử lý với enzyme này, hàm lượng các phospholipid màng như phosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamine và phosphatidylcholine giảm mạnh, trong khi các sản phẩm thủy phân như lysophospholipid và acid béo tự do tăng lên đáng kể. Sự gia tăng này tạo ra các phân tử lipid có khả năng tham gia vào các con đường tín hiệu sinh học, đặc biệt là các phản ứng miễn dịch. Điều này làm nổi bật một cơ chế mới: enzyme sPLA2-IIA không chỉ tiêu diệt vi khuẩn, mà còn điều chỉnh môi trường lipid xung quanh, từ đó ảnh hưởng đến hệ thống tín hiệu miễn dịch.

Đáng chú ý hơn, các tác giả phát hiện rằng sau khi xử lý bEVs bằng sPLA2-IIA, khả năng hoạt hóa các thụ thể miễn dịch như TLR2 và TLR4 của vật chủ thay đổi rõ rệt. Với bEVs từ một số vi khuẩn gram dương như S. aureus và Streptococcus agalactiae, tín hiệu kích hoạt TLR2 tăng mạnh sau xử lý enzyme. Ngược lại, bEVs từ Listeria monocytogenes lại làm giảm kích hoạt TLR2 khi bị thủy phân bởi sPLA2-IIA. Điều này cho thấy tác động của enzyme không chỉ phá hủy màng, mà còn làm biến đổi thành phần hoạt tính miễn dịch của vesicle theo cách phụ thuộc vào từng loài vi khuẩn. Ngay cả vesicle từ phân chuột cũng thể hiện khả năng kích hoạt TLR2 mạnh hơn sau xử lý với sPLA2-IIA, cho thấy cơ chế này vẫn tồn tại trong điều kiện sinh học phức tạp của hệ tiêu hóa.

Những phát hiện từ nghiên cứu đã mở rộng đáng kể hiểu biết hiện tại về vai trò sinh học của sPLA2-IIA. Thay vì chỉ là một enzyme kháng khuẩn đơn thuần, sPLA2-IIA được nhìn nhận như một “trình điều phối lipid” (lipid orchestrator), tham gia điều chỉnh cấu trúc và hoạt tính sinh học của bEVs và môi trường lipid trong ruột. Các sản phẩm thủy phân từ bEVs không chỉ mang tính chất sinh hóa thụ động, mà còn có thể trở thành các phân tử tín hiệu quan trọng, ảnh hưởng đến cân bằng miễn dịch, viêm, và có thể liên quan đến bệnh lý đường ruột như viêm ruột (IBD) hoặc ung thư đại trực tràng.
Nguồn: https://www.nature.com/articles/s42003-025-09025-4

Secretory phospholipase A₂-IIA targets bacterial extracellular vesicles to modulate immune signaling

DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-025-09025-4 ,  Communications Biology, 8, Article number: 1634 (2025)