6. Làn da - Vương quốc sa mạc
Có thể coi làn da là lớp vỏ bọc bao phủ các phần bên trong cơ thể. Da là bộ phận có nhiều tiếp xúc trực tiếp nhất với môi trường. Như vậy, da cần phải là bức tường thành vững chãi bảo vệ cơ thể trước sự tấn công của các loài vi sinh vật. Không chỉ vậy, trong suốt một đời người, da liên tục bị tổn thương nên cần tái tạo liên tục. May mắn thay, Vương quốc Sa mạc của Làn Da làm điều này rất tốt! Vương quốc da sở hữu nhiều chiến lược bảo vệ thông minh khiến những kẻ xâm lược hầu như không thể vượt qua. Đầu tiên là nó liên tục…chết. Bạn có thể tưởng tượng làn da của mình giống một băng chuyền chết chóc hơn là một bức tường. Để hiểu rõ hơn, chúng ta cần đi sâu vào tận vùng đáy, nơi da được sản sinh ra.
Sự sống của tế bào da bắt nguồn từ độ sâu khoảng một milimet. Đây
là vị trí của Khu liên hợp Công nghiệp Làn Da. Ở lớp đáy (basal layer), tế bào gốc không làm gì khác ngoài việc từ tốn nhân đôi. Chúng tự nhân bản chính mình, cả ngày lẫn đêm, sản sinh ra các tế bào mới để bắt đầu hành
trình di chuyển từ bên trong ra bên ngoài. Các tế bào sinh ra ở đây đặc biệt vì chúng phải “cứng như quả trứng”. “Cứng” theo nghĩa đen, không chỉ nghĩa bóng. Các tế bào da cần sản sinh ra rất nhiều keratin - một loại protein rất cứng tạo nên phần cứng của da, móng tay và lông. Vì vậy, các tế bào da là những “thanh niên cứng”, chứa đầy loại chất liệu đặc biệt, khó bị phá vỡ.
Không chần chừ một giây phút nào, chúng phải xách balo lên đường làm nhiệm vụ ngay khi vừa được sinh ra. Các tế bào gốc của da liên tục tạo ra các tế bào da mới, và mỗi lớp mới lại đẩy những lớp cũ lên cao hơn. Càng
63
Miễn dịch
gần đến bề mặt, chúng càng phải sẵn sàng để trở thành những lá chắn sống.
Trong quá trình trưởng thành, tế bào da sẽ phát triển các tua dài và liên kết với các tế bào xung quanh, tạo thành một bức tường kiên cố không thể
vượt qua. Tiếp theo, chúng bắt đầu sản xuất các thể phiến (lamellar bodies), những túi nhỏ tiết ra chất béo tạo thành một lớp áo chống thấm nước bao phủ toàn bộ các tế bào và khoảng trống giữa chúng.
Lớp áo này có ba lợi ích: đầu tiên nó chính là một vành đai biên giới cực kỳ khó vượt qua; hai là sau này nó sẽ giúp loại bỏ tế bào chết dễ dàng hơn; và cuối cùng lớp chất béo này chứa đầy loại kháng sinh tự nhiên gọi là defensins có thể trực tiếp tiêu diệt những kẻ xâm nhập. Trên hành trình vĩ
đại dài một milimet, làn da đã lột xác, từ tế bào em bé vô dụng thành những chuyên gia phòng thủ đáng gờm.1
Trong quá trình được đẩy dần lên bề mặt, tế bào da cũng bắt đầu chuẩn bị cho nhiệm vụ cuối cùng của cuộc đời mình: Chết. Ngày càng phẳng và lớn hơn, chúng từ từ dính chặt vào nhau cho đến khi biến thành một khối không thể tách rời. Sau đó, chúng tự mất nước dần rồi tự sát.
Tế bào tự sát không phải là hiện tượng gì đặc biệt, cứ mỗi giây cơ thể
có ít nhất một triệu tế bào trải qua một số hình thức tự sát có kiểm soát. Và
thông thường, tế bào sẽ tự sát làm sao để xác của chúng dễ dọn dẹp nhất.
Trong trường hợp của tế bào da, xác chết của chúng thực ra rất hữu dụng.
Thậm chí có thể nói rằng mục đích sống của chúng là để chết ở đúng chỗ và trở thành những xác chết gọn gàng. Xác da chết kết thành những bức tường
liên tục bị đẩy lên bề mặt. Tới 50 lớp tế bào chết chồng lên nhau, kết hợp
tạo ra phần da chết bao phủ toàn bộ cơ thể.
1. Defensins là những con quái vật kì thú. Chúng gồm một số phân nhóm, chủ yếu được tạo ra bởi các tế bào ở biên giới cơ thể và một số tế bào miễn dịch nhất định trên mặt trận. Vậy chúng làm công việc gì? Ồ, chúng đâm thủng mọi thứ, tạo thành những lỗ bé xíu. Hãy coi chúng là những chiếc kim nhỏ, dành riêng cho một số kẻ xâm nhập cụ thể như vi khuẩn hoặc nấm. Nếu tình cờ đụng độ, chúng sẽ đâm thẳng vào những tên vi sinh vật này, tạo ra những lỗ nhỏ như lỗ chân lông. Một vết thương nhỏ gây rỉ máu. Một cây kim sẽ không giết chết được vi khuẩn, nhưng vài chục cái thì có thể. Là chất bảo vệ đặc hiệu, defensins sẽ không gây hại cho tế bào trong cơ thể người, nhưng sẽ quét sạch vi sinh vật một cách hiệu quả.
64
Mầm bệnh
Ngoài này chỉ có sa mạc thôi!
Lớp acid
Tế bào chết
Tế bào mang thể phiến
Thể liên kết (“tua”)
Tế bào lớp đáy
Miễn dịch
Khi soi gương, thực ra những gì mắt bạn đang nhìn thấy là một lớp mỏng tế bào chết bao phủ những bộ phận còn sống. Khi lớp da chết này dần bị tổn thương và tiêu hao hết, nó sẽ liên tục bong ra và được thay thế bởi các tế bào mới di chuyển lên, biệt hoá từ tế bào gốc nằm sâu bên dưới. Tùy
thuộc vào độ tuổi, da sẽ mất từ 30 đến 50 ngày để lột xác hoàn toàn. Mỗi giây, khoảng 40.000 tế bào da chết sẽ bị thải ra. Như vậy bức tường biên
giới của cơ thể liên tục sản sinh, trồi dần lên, và sau đó bị loại bỏ. Nghĩ coi
hàng phòng thủ này thông minh và thú vị đến mức nào. Những bức tường
của làn da - Vương quốc biên giới - không những liên tục được sửa chữa và
thay mới, chúng còn được phủ một lớp mỡ chứa kháng sinh tự nhiên thụ
động. Ngay cả khi kẻ thù tìm thấy một nơi để làm tổ trên da và bắt đầu ăn
tế bào chết, thì các tế bào chết này cũng sẽ liên tục bị loại bỏ khỏi cơ thể, khiến cho việc định cư lâu dài trở nên khó khăn hơn nhiều.2
Khi trời nóng, con người đổ nhiều mồ hôi, giúp làm mát và vận
chuyển nhiều muối lên bề mặt da. Hầu hết chúng được tái hấp thu, nhưng một số vẫn ở lại khiến làn da trở thành một nơi khá mặn mà nhiều vi sinh vật không thích. Chưa hết, mồ hôi còn chứa nhiều kháng sinh tự nhiên có thể tiêu diệt vi sinh vật một cách thụ động.
Như vậy là làn da đã làm mọi cách để tự biến mình thành địa ngục chờ đón những kẻ xâm lược. Dưới góc nhìn của vi khuẩn, da là một sa mạc
khô cằn và mặn chát chứa đầy các mạch nước ngầm phun ra toàn chất lỏng
độc hại cuốn trôi kẻ thù. Nhưng chưa hết! Một trong những biện pháp bảo
vệ thụ động tuyệt vời khác là một lớp màng acid rất mịn bao phủ lấy làn da, gọi là áo khoác acid (acid mantle) - một hỗn hợp gồm mồ hôi và các chất
tiết bởi các tuyến dưới da. Lớp áo acid này không mạnh đến mức làm da bị
tổn thương. Ở đây chỉ là độ pH trên da hơi thấp và do đó có tính acid nhẹ, khiến nhiều vi sinh vật cảm thấy khó ở. Hãy tưởng tượng giường của bạn
2. Virus sẽ được thảo luận kĩ hơn trong phần 3 của cuốn sách, nhưng đã nói đến đây thì cũng nên lưu ý là trên thực tế, với cái cách làn da được tạo ra thì nó hoàn toàn miễn dịch trước virus. Bởi vì virus chỉ có thể lây nhiễm cho tế bào sống, mà bề mặt da lại toàn là tế bào chết, nên không có gì để lây nhiễm ở đây cả! Rất hiếm virus tiến hoá ra được phương thức để lây nhiễm cho làn da, do đó vi khuẩn và nấm mới là mối quan tâm chủ yếu.
66
bị tưới đầy loại acid loãng hay dùng trong ắc quy. Bạn vẫn có thể sống sót qua đêm nhưng sẽ bị bỏng hóa chất, nên rõ ràng là không thích thú gì. Đó chính xác là cảm giác của bọn vi khuẩn. 3, 4
Dung dịch có nhiều ion hydro hơn có tính acid cao hơn: Hãy nghĩ về một cốc nước chanh thơm ngon, hoặc ít ngon hơn - một hũ dung dịch acid
ắc quy. Lượng ion hydro thấp có nghĩa là dung dịch đó có tính bazơ hay tính
kiềm, ví dụ như xà phòng hoặc chất tẩy trắng, cả hai đều không ngon lắm.
Nhìn chung, bạn không muốn có quá nhiều hoặc quá ít ion hydro trong dung dịch vì chúng sẽ lấy đi hoặc tặng thêm proton. Điều đó chấp nhận được với các loại acid yếu, như khi bạn vắt chanh để làm cho món ăn ngon hơn chẳng hạn. Tuy nhiên, một chất có tính bazơ hoặc acid quá mạnh sẽ ăn mòn cơ thể. Ăn mòn có nghĩa là chất đó sẽ tàn phá và làm phân hủy các cấu trúc của tế bào, gây ra bỏng hóa học. Những khác biệt nho nhỏ về POWER OF HYDROGEN sẽ dẫn tới khác biệt lớn trong thế giới của vi sinh vật.
Lớp áo acid còn có một tác dụng thụ động tuyệt vời khác, chủ yếu đối nhắm tới vi khuẩn: Bên trong và ngoài cơ thể bạn có mức pH khác nhau. Nếu một vi khuẩn đã thích nghi với môi trường có tính acid trên da và sau đó có cơ hội xâm nhập vào máu, ví dụ như qua vết thương hở, nó sẽ gặp ngay vấn đề. Máu có độ pH cao hơn. Vì vậy, vi khuẩn đột nhiên thấy mình
3. pH - Acid và bazơ: pH là một trong những thứ thường không được giải thích đúng cách hoặc
bị lãng quên ngay sau đó. Thật là hiếm có khi mà các nhà khoa học đặt được một cái tên
hay thế này: pH là viết tắt của POWER OF HYDROGEN (Sức mạnh của hydro), rất thú vị và dễ nhớ đúng không?. Nhưng sau đó họ lại quyết định viết tắt. Quá chán, không còn gì để nói.
Giải thích nôm na, POWER OF HYDROGEN là một thang đo mô tả có bao nhiêu ion hydro hiện hữu trong một dung dịch gốc nước.
4. Khoan! Chú thích bên trong chú thích? Được viết sách kiểu vậy à? À thì là để giải thích thêm
một chút khái niệm “power” (quyền lực). Quyền lực trong bối cảnh này không có nghĩa là hydro mạnh hơn hay gì cả. Ở đây chúng ta đang đi vào vũ trụ kì thú của toán học. Power ở
đây là “lũy thừa toán học” (“math power”), hay cấp số nhân. Tăng 1 POWER trên thang pH
có nghĩa là số lượng ion hydro giảm mười lần. Tăng 6 POWER trên thang pH có nghĩa là số
lượng ion hydro giảm một triệu lần. (Tại sao tăng lên trên thang đo lại có nghĩa là ít ion hơn?
Bởi vì thang đo này bị đảo ngược – Làm cho nó dễ dàng để làm gì khi mà anh có thể phức
tạp hóa vấn đề?)
67
Làn da - Vương quốc sa mạc
Miễn dịch
ở trong một môi trường xa lạ. Việc có quá ít thời gian để học cách thích nghi
là thách thức đáng kể đối với một số loài.
OK. Vậy là làn da giống như một sa mạc được bao phủ bởi acid, muối
và các defensin. Bề mặt sa mạc là một nghĩa địa nơi các tế bào chết liên tục
bị bong ra cùng với tất cả những vi sinh vật không may cư ngụ trên đó. Khi
mới tìm hiểu về tất cả những điều này, ai đó có thể nghĩ rằng vi sinh vật làm
sao sống nổi trên bề mặt da. Nhưng thực tế lại không phải như thế. Trong
vũ trụ bất tận của thế giới vi mô, không nơi nào là không thể sống được.
Mọi mảnh đất đều là bất động sản miễn phí, cho dù có cằn cỗi khắc nghiệt
đến đâu. Cơ thể hiểu rõ điều này và còn tận dụng nó để thắt chặt hơn nữa
hệ thống phòng thủ. Trừ đường tiêu hóa (nơi về cơ bản được thiết kế dành riêng và cai quản bởi những loại vi khuẩn có lợi mà cơ thể đã mời vào),
làn da là địa bàn tập trung nhiều thứ hai số lượng các vị khách được nồng nhiệt chào đón. Làn da của một người khỏe mạnh chứa tới bốn mươi loài vi khuẩn, do các vùng khác nhau trên da là những môi trường tách biệt có khí hậu và nhiệt độ đặc trưng riêng. Nách, tay, mặt và mông là những miền đất khác nhau, tiếp đón những vị khách khác nhau. Nhìn chung, một cm
vuông trên da là nơi cư trú của khoảng một triệu cá thể vi khuẩn. Ngay lúc
này, tổng cộng khoảng mười tỷ vi khuẩn thân thiện đang ngụ cư trên bề mặt bên ngoài cơ thể bạn. Dù bạn có thể không thích thực tế này lắm, nhưng
bạn cần chúng!
Tưởng tượng hội vi khuẩn này là một đám man di quây quần trước cổng thành. Cơ thể đã xây dựng một bức tường biên giới khổng lồ và mời man tộc đến định cư ngay cạnh biên giới. Họ có thể sống trên đất đó, tận hưởng các nguồn tài nguyên và không gian miễn phí nếu nghiêm túc tôn trọng đường biên. Miễn là sự cân bằng được duy trì, Vương quốc Biên giới và các bộ tộc không chỉ sống hòa thuận, mà thậm chí còn cộng sinh. Trường
hợp đám man di tìm cách xâm nhập (có thể vì bức tường biên giới bị sạt
lở do vết thương hở), quân lính của hệ miễn dịch sẽ tấn công và giết chúng
không thương tiếc. Vậy hàng tỷ tế bào vi khuẩn man di này làm được gì cho
bạn? Cốt yếu là chỉ cần chiếm cứ không gian. Chen chân vào một ngôi nhà
đã đông người sống rõ ràng là khó khăn hơn nhiều. Hệ vi sinh vật trên da
68
khá hài lòng với môi trường sống của chúng và không có ý định chia sẻ với kẻ lạ. Vì vậy, ngoài việc tiêu dùng tài nguyên sẵn có và chiếm cứ không gian, chúng còn liên lạc, quản lý và tương tác trực tiếp với Vương quốc Biên giới cùng các tế bào miễn dịch sống ở phía bên kia bức tường.
Chẳng hạn, một số vi khuẩn hộ vệ có thể tạo ra các chất độc có hại đối với những vị khách không mời. Hơn nữa, có vẻ như chúng còn có khả năng quản lý các tế bào miễn dịch bên dưới da, giúp cho các tế bào này biết nên sản xuất những chất độc nào và với số lượng bao nhiêu.
Khi con người đến tuổi trưởng thành, thành phần vi sinh vật trên da sẽ tương đối ổn định trong suốt phần đời còn lại. Điều đó có nghĩa cả man tộc và cơ thể đều thực sự có lợi trong việc duy trì sự cân bằng và chung sống hòa bình. Một thỏa thuận mà mọi người đều muốn duy trì. Các nhà khoa học vẫn chưa hoàn toàn hiểu thỏa thuận này tạo thành như thế nào, cách hệ miễn dịch quyết định vi khuẩn nào được phép định cư, hoặc cách vi khuẩn thông báo cho hệ miễn dịch về ý định của chúng. Nhưng chúng ta biết mối quan hệ này tồn tại và nó rất quan trọng.
Bất chấp tất cả những hàng phòng thủ tuyệt vời đó, vương quốc vẫn có thể bị xâm nhập. Tế bào da có thể mạnh mẽ, nhưng thế giới bên ngoài còn khắc nghiệt hơn. Và luôn có những tên vi khuẩn sẵn sàng chớp lấy cơ hội. Lần đầu tiên trong cuốn sách này, chúng ta hãy cùng quan sát cách hệ miễn dịch hoạt động trong thực tế.
Trước khi đi sâu vào một câu chuyện cụ thể, có một lưu ý nhỏ: Cách chúng ta sắp mô tả tình trạng nhiễm trùng và phản ứng của hệ miễn dịch sau đây là một ví dụ lý tưởng. Một câu chuyện mà mọi thứ diễn ra theo một trình tự rõ ràng, leo thang theo từng cấp độ, cấp độ sau được kích hoạt bởi cấp độ trước. Dĩ nhiên thực tế sẽ phức tạp hơn. Tôi đang cố đơn giản hóa mà không lược bỏ quá nhiều chi tiết, và sắp xếp mọi thứ một cách mạch lạc. OK, thống nhất tinh thần đó, giờ hãy cùng phá hủy làn da và thử thách
hệ miễn dịch của bạn!
69
Làn da - Vương quốc sa mạc
