Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Ung thư — khi kiểm soát chu kì tế bào thất bại
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em nêu được vai trò của ba điểm kiểm soát trong chu kì tế bào, giải thích được cơ chế tế bào trở thành ung thư khi các điểm kiểm soát đó thất bại, và trình bày được các yếu tố nguy cơ đã biết một cách khách quan, không suy diễn quá mức.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã học chu kì tế bào diễn ra theo trình tự cố định G1 → S → G2 → nguyên phân, và bốn kì của nguyên phân nối tiếp nhau chính xác (same-grade bridge). Bài này hỏi tiếp: điều gì đảm bảo tế bào chỉ bước sang giai đoạn kế tiếp khi giai đoạn trước đã hoàn thành đúng, và chuyện gì xảy ra nếu cơ chế đảm bảo đó bị hỏng?
Khởi động
Một dây chuyền lắp ráp có những trạm kiểm tra chất lượng, chỉ cho sản phẩm đi tiếp sang công đoạn sau khi công đoạn trước đạt chuẩn. Nếu tháo bỏ hết các trạm kiểm tra đó, sản phẩm lỗi vẫn tiếp tục trôi xuống dây chuyền. Tế bào cũng có những "trạm kiểm tra" tương tự trong chu kì của nó — chúng kiểm tra điều gì, và điều gì xảy ra nếu chúng ngừng hoạt động?
Kiến thức trọng tâm
Chu kì tế bào mang ba điểm kiểm soát (checkpoint) chính, mỗi điểm xét một điều kiện riêng trước khi cho tế bào đi tiếp. Điểm kiểm soát G1/S kiểm tra tế bào đã đủ lớn, đủ dinh dưỡng và DNA không bị hư hỏng trước khi cho phép bước vào pha S để nhân đôi DNA. Điểm kiểm soát G2/M kiểm tra DNA đã nhân đôi đầy đủ, chính xác, không còn lỗi sao chép trước khi cho phép tế bào bước vào nguyên phân. Điểm kiểm soát thoi phân bào, hoạt động ngay trong nguyên phân, kiểm tra mọi nhiễm sắc thể kép đã gắn đúng vào thoi phân bào ở cả hai phía trước khi cho phép chúng tách nhau ở kì sau.
Ở một tế bào bình thường, nếu một điểm kiểm soát phát hiện sai sót — DNA hư hỏng, nhân đôi chưa xong, nhiễm sắc thể gắn sai vị trí — chu kì tế bào tạm dừng lại để sửa chữa; nếu sai sót quá nghiêm trọng không thể sửa, tế bào có thể tự huỷ theo một cơ chế có kiểm soát để loại bỏ chính nó, tránh truyền lỗi sang thế hệ tế bào sau. Tế bào bình thường cũng ngừng phân chia khi nhận đủ tín hiệu từ tế bào xung quanh, ví dụ khi mật độ tế bào đã đủ dày — gọi là hiện tượng ức chế tiếp xúc.
Ung thư phát sinh khi gene kiểm soát các điểm kiểm soát trên bị đột biến, khiến chu kì tế bào mất khả năng dừng lại đúng lúc. Tế bào mang đột biến này tiếp tục phân chia dù DNA chưa sửa xong, dù không nhận được tín hiệu cho phép, và phớt lờ cả tín hiệu ức chế tiếp xúc từ tế bào xung quanh — tạo ra một khối tế bào tăng sinh không kiểm soát gọi là khối u. Khối u có ranh giới rõ, không xâm lấn mô xung quanh gọi là u lành tính; khối u xâm lấn mô lân cận và có thể theo máu hoặc bạch huyết di chuyển tới cơ quan khác để hình thành khối u mới — gọi là di căn — thì gọi là u ác tính, chính là ung thư theo đúng nghĩa y học.
Một số yếu tố được ghi nhận làm tăng khả năng đột biến gây ung thư: khói thuốc lá chứa nhiều hoá chất gây đột biến DNA, tia tử ngoại (UV) trong ánh nắng gây đột biến DNA ở tế bào da, một số virus như HPV (liên quan ung thư cổ tử cung) và virus viêm gan B (liên quan ung thư gan), cùng một số yếu tố di truyền từ bố mẹ. Cần nói rõ: đây là những yếu tố làm TĂNG khả năng mắc bệnh, không phải nguyên nhân chắc chắn và duy nhất — tiếp xúc yếu tố nguy cơ không có nghĩa là chắc chắn mắc ung thư, và mắc ung thư không có nghĩa là người bệnh đã làm gì sai.
Mỗi điểm kiểm soát là một cửa chặn: chu kì chỉ đi tiếp khi điều kiện của cửa đó được đáp ứng.Phân biệt hai nhóm giúp hiểu đúng: yếu tố nguy cơ làm tăng khả năng mắc bệnh, không phải nguyên nhân chắc chắn hay lỗi của người bệnh.
Ví dụ
Giải thích hiện tượng ức chế tiếp xúc bị mất ở tế bào ung thư
1
Trong một đĩa nuôi cấy, tế bào bình thường ngừng phân chia và tạo thành một lớp đơn khi đã phủ kín đáy đĩa, còn tế bào ung thư lấy từ cùng loại mô tiếp tục phân chia và chồng chất thành nhiều lớp dù đĩa đã đầy. Giải thích khác biệt này.
2
Khi mật độ tế bào đủ dày, tế bào lân cận tiếp xúc nhau gửi tín hiệu "dừng"; điểm kiểm soát G1/S của tế bào bình thường tiếp nhận tín hiệu này và giữ chu kì dừng lại ở G1, không cho nhân đôi DNA, nên tế bào ngừng phân chia — đúng hiện tượng ức chế tiếp xúc.
3
Ở tế bào ung thư, gene kiểm soát điểm kiểm soát G1/S đã bị đột biến, khiến điểm kiểm soát này mất khả năng đáp ứng tín hiệu "dừng" từ tế bào xung quanh dù mật độ đã rất dày.
4
Nếu chỉ do thiếu chỗ về mặt vật lí, cả hai loại tế bào lẽ ra phải ngừng phân chia như nhau. Sự khác biệt chỉ đến từ việc điểm kiểm soát của tế bào ung thư không còn hoạt động đúng chức năng — khớp với cơ chế ung thư là lỗi ở chính hệ thống kiểm soát, không phải lỗi ở không gian nuôi cấy.
5
Vậy tế bào ung thư tiếp tục phân chia chồng lớp vì điểm kiểm soát G1/S của nó đã mất chức năng, không còn dừng chu kì lại trước tín hiệu ức chế tiếp xúc như tế bào bình thường.
Ví dụ
Đọc bảng đặc điểm để phân biệt u lành tính và u ác tính (dạng đề kiểm tra)
1
Hai khối u A và B được ghi nhận đặc điểm như sau:
| Đặc điểm | Khối u A | Khối u B |
|---|---|---|
| Ranh giới với mô xung quanh | Rõ ràng, có vỏ bao | Không rõ, lan vào mô lành |
| Tốc độ phân chia tế bào | Gần với tốc độ bình thường | Rất nhanh, mất kiểm soát |
| Di căn tới cơ quan khác | Không ghi nhận | Có ghi nhận |
Xác định khối u nào là u lành tính, khối u nào là u ác tính, và nêu đặc điểm quyết định.
2
Khối u A có ranh giới rõ, không xâm lấn mô xung quanh, tốc độ phân chia gần bình thường và không di căn — đúng các đặc điểm của u lành tính.
3
Khối u B có ranh giới không rõ, lan vào mô lành, phân chia rất nhanh và đã di căn tới cơ quan khác — đúng các đặc điểm của u ác tính.
4
Trong ba đặc điểm, khả năng di căn là dấu hiệu quyết định nhất để phân biệt hai loại u, vì di căn nghĩa là tế bào đã xâm lấn ra ngoài vị trí ban đầu và có thể hình thành khối u mới ở cơ quan khác — mức độ nguy hiểm cao hơn hẳn một khối u chỉ tăng sinh tại chỗ.
5
Vậy khối u A là u lành tính, khối u B là u ác tính (ung thư); đặc điểm quyết định để phân biệt là khả năng di căn sang cơ quan khác, không chỉ dựa vào tốc độ phân chia.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ tiếp xúc yếu tố nguy cơ (hút thuốc, tia UV, virus) chắc chắn sẽ dẫn tới ung thư, hoặc ngược lại — nghĩ rằng ai mắc ung thư cũng do lối sống sai lầm của chính họ. Cả hai cách hiểu đều sai: yếu tố nguy cơ chỉ làm TĂNG khả năng mắc bệnh, không phải nguyên nhân chắc chắn và duy nhất, và nhiều trường hợp ung thư phát sinh từ đột biến ngẫu nhiên hoặc yếu tố di truyền nằm ngoài khả năng kiểm soát của một người. Một nhầm lẫn khác là coi mọi khối u đều nguy hiểm như nhau — u lành tính không xâm lấn, không di căn, khác hẳn u ác tính.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Ba điểm kiểm soát G1/S, G2/M và thoi phân bào bảo vệ trật tự của chu kì tế bào. Ung thư xảy ra khi gene kiểm soát các điểm này bị đột biến, khiến tế bào phân chia không kiểm soát, phớt lờ tín hiệu dừng, và có thể xâm lấn, di căn nếu là u ác tính. Yếu tố nguy cơ làm tăng khả năng mắc bệnh, không phải nguyên nhân chắc chắn và duy nhất.
Bài tiếp theo rời khỏi câu chuyện phân chia giữ nguyên bộ NST để học một kiểu phân bào khác hẳn: giảm phân, quá trình tạo ra giao tử mang một nửa số NST của tế bào mẹ.
Một dây chuyền lắp ráp có những trạm kiểm tra chất lượng, chỉ cho sản phẩm đi tiếp sang công đoạn sau khi công đoạn trước đạt chuẩn. Nếu tháo bỏ hết các trạm kiểm tra đó, sản phẩm lỗi vẫn tiếp tục trôi xuống dây chuyền. Tế bào cũng có những "trạm kiểm tra" tương tự trong chu kì của nó — chúng kiểm tra điều gì, và điều gì xảy ra nếu chúng ngừng hoạt động?
Chu kì tế bào mang ba điểm kiểm soát (checkpoint) chính, mỗi điểm xét một điều kiện riêng trước khi cho tế bào đi tiếp. Điểm kiểm soát G1/S kiểm tra tế bào đã đủ lớn, đủ dinh dưỡng và DNA không bị hư hỏng trước khi cho phép bước vào pha S để nhân đôi DNA. Điểm kiểm soát G2/M kiểm tra DNA đã nhân đôi đầy đủ, chính xác, không còn lỗi sao chép trước khi cho phép tế bào bước vào nguyên phân. Điểm kiểm soát thoi phân bào, hoạt động ngay trong nguyên phân, kiểm tra mọi nhiễm sắc thể kép đã gắn đúng vào thoi phân bào ở cả hai phía trước khi cho phép chúng tách nhau ở kì sau.
Ở một tế bào bình thường, nếu một điểm kiểm soát phát hiện sai sót — DNA hư hỏng, nhân đôi chưa xong, nhiễm sắc thể gắn sai vị trí — chu kì tế bào tạm dừng lại để sửa chữa; nếu sai sót quá nghiêm trọng không thể sửa, tế bào có thể tự huỷ theo một cơ chế có kiểm soát để loại bỏ chính nó, tránh truyền lỗi sang thế hệ tế bào sau. Tế bào bình thường cũng ngừng phân chia khi nhận đủ tín hiệu từ tế bào xung quanh, ví dụ khi mật độ tế bào đã đủ dày — gọi là hiện tượng ức chế tiếp xúc.
Ung thư phát sinh khi gene kiểm soát các điểm kiểm soát trên bị đột biến, khiến chu kì tế bào mất khả năng dừng lại đúng lúc. Tế bào mang đột biến này tiếp tục phân chia dù DNA chưa sửa xong, dù không nhận được tín hiệu cho phép, và phớt lờ cả tín hiệu ức chế tiếp xúc từ tế bào xung quanh — tạo ra một khối tế bào tăng sinh không kiểm soát gọi là khối u. Khối u có ranh giới rõ, không xâm lấn mô xung quanh gọi là u lành tính; khối u xâm lấn mô lân cận và có thể theo máu hoặc bạch huyết di chuyển tới cơ quan khác để hình thành khối u mới — gọi là di căn — thì gọi là u ác tính, chính là ung thư theo đúng nghĩa y học.
Một số yếu tố được ghi nhận làm tăng khả năng đột biến gây ung thư: khói thuốc lá chứa nhiều hoá chất gây đột biến DNA, tia tử ngoại (UV) trong ánh nắng gây đột biến DNA ở tế bào da, một số virus như HPV (liên quan ung thư cổ tử cung) và virus viêm gan B (liên quan ung thư gan), cùng một số yếu tố di truyền từ bố mẹ. Cần nói rõ: đây là những yếu tố làm TĂNG khả năng mắc bệnh, không phải nguyên nhân chắc chắn và duy nhất — tiếp xúc yếu tố nguy cơ không có nghĩa là chắc chắn mắc ung thư, và mắc ung thư không có nghĩa là người bệnh đã làm gì sai.
Hai khối u A và B được ghi nhận đặc điểm như sau:
Đặc điểm
Khối u A
Khối u B
Ranh giới với mô xung quanh
Rõ ràng, có vỏ bao
Không rõ, lan vào mô lành
Tốc độ phân chia tế bào
Gần với tốc độ bình thường
Rất nhanh, mất kiểm soát
Di căn tới cơ quan khác
Không ghi nhận
Có ghi nhận
Xác định khối u nào là u lành tính, khối u nào là u ác tính, và nêu đặc điểm quyết định.
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ tiếp xúc yếu tố nguy cơ (hút thuốc, tia UV, virus) chắc chắn sẽ dẫn tới ung thư, hoặc ngược lại — nghĩ rằng ai mắc ung thư cũng do lối sống sai lầm của chính họ. Cả hai cách hiểu đều sai: yếu tố nguy cơ chỉ làm TĂNG khả năng mắc bệnh, không phải nguyên nhân chắc chắn và duy nhất, và nhiều trường hợp ung thư phát sinh từ đột biến ngẫu nhiên hoặc yếu tố di truyền nằm ngoài khả năng kiểm soát của một người. Một nhầm lẫn khác là coi mọi khối u đều nguy hiểm như nhau — u lành tính không xâm lấn, không di căn, khác hẳn u ác tính.