Virus là gì? Các bệnh do virus gây ra

Virus là gì?

Trong y học hiện đại, “virus” là tác nhân nhiễm trùng có kích thước rất nhỏ, cấu trúc đơn giản, chỉ có thể nhân lên bên trong tế bào của sinh vật chủ (người, động vật, thực vật, vi khuẩn,…). Phần lớn kích thước của virus khoảng 20-300 nm về đường kính, tùy loại. Một số virus cấu trúc đối xứng 20 mặt nhỏ có đường kính khoảng 17-30 nm.

Những đặc điểm chung của virus như sau:

• Virus là ký sinh nội bào. Ngoài tế bào, virus không thể tự nhân lên, không tự tổng hợp protein vì thiếu hệ thống men và ribosome như tế bào.
• Một hạt virus hoàn chỉnh gọi là virion, gồm hệ gen (DNA hoặc RNA) nằm trong vỏ protein, đôi khi có thêm vỏ ngoài lipid chứa các glycoprotein bề mặt.
• Virus có khả năng gây nhiều bệnh lý, từ nhiễm trùng cấp tính (cúm, COVID‑19), mạn tính (viêm gan virus), đến bệnh ác tính liên quan virus (một số lymphoma, ung thư cổ tử cung do HPV,…).

Vì virus quá nhỏ và không nhìn thấy được dưới kính hiển vi quang học thông thường, khái niệm “virus” đã được xây dựng dần qua hàng loạt thí nghiệm và phát hiện lịch sử.

Ai là người tìm ra virus?

Cuối thế kỷ 19, Adolf Mayer mô tả bệnh khảm thuốc lá và chứng minh tính lây nhiễm từ nhựa cây bệnh sang cây khỏe, nhưng chưa xác định được tác nhân. Đến năm 1892, Dmitri Ivanovsky dùng bộ lọc Chamberland-Pasteur cho nhựa cây thuốc lá bệnh, thấy dịch đã lọc vẫn còn khả năng gây bệnh. Ông mô tả một “tác nhân gây bệnh lọc được” nhỏ hơn vi khuẩn.

Năm 1898, Martinus Beijerinck lặp lại và mở rộng thí nghiệm, kết luận tác nhân này là “chất lỏng sống có khả năng lây nhiễm”, và dùng thuật ngữ “virus” cho nhóm tác nhân này. Ông được xem là người đặt nền tảng cho khái niệm virus trong vi sinh học. Cùng năm 1898, Loeffler và Frosch mô tả virus bệnh lở mồm long móng ở gia súc – virus động vật đầu tiên.

Năm 1901, Walter Reed và cộng sự chứng minh yếu tố gây bệnh sốt vàng là một virus. Đây cũng là virus người đầu tiên được xác định. Năm 1935, Wendell M. Stanley tinh thể hóa virus khảm thuốc lá, chứng minh virus là phức hợp nucleoprotein (axit nucleic + protein), giúp hiểu rõ bản chất hóa học của virus.

Hình dạng và cấu tạo của virus

Cấu tạo của virus

Dù có rất nhiều loại virus khác nhau, nhưng cấu tạo virus chung thường là:

• Hệ gen (nucleic acid): Hệ gen của virus là là DNA hoặc RNA, chứa thông tin di truyền cho các protein virus và chu trình nhân lên.
• Capsid (vỏ protein): Lớp vỏ protein do virus mã hóa, bao bọc và bảo vệ hệ gen khỏi tác động môi trường, men phân giải và giúp virus bám, gắn, xâm nhập tế bào.
• Nucleocapsid: Cấu trúc sinh học trong virus, phức hợp giữa hệ gen và vỏ protein của virus.
• Vỏ ngoài (nếu có): Vỏ ngoài của virus là lớp màng lipid lấy từ màng tế bào chủ, trên đó gắn các glycoprotein giúp virus nhận diện và gắn vào thụ thể của tế bào.

Hình dạng của virus

Một số hình thái của virus điển hình như:

• Dạng xoắn: Hệ gen được bao quanh bởi capsid sắp xếp xoắn ốc, tạo thành “sợi” dài.
• Dạng cầu/đa diện: Vỏ protein của virus sắp xếp theo hình cấu trúc đối xứng 20 mặt, nhìn dưới kính hiển vi điện tử thường có dạng gần cầu. Nhiều virus động vật có dạng này.
• Dạng phức tạp: Điển hình là virus nhiễm vi khuẩn với “đầu” cấu trúc đối xứng 20 mặt chứa hệ gen, “đuôi” dài dạng ống, có cấu trúc giúp bám và tiêm hệ gen vào vi khuẩn.
• Dạng không định hình, đa hình: Một số virus có hình dạng thay đổi, không cố định, tùy thuộc vào điều kiện môi trường và cách lấy mẫu.

Sự đa dạng hình thái này liên quan chặt chẽ đến cách virus bám, xâm nhập và giải phóng khỏi tế bào, từ đó ảnh hưởng đến độc lực và đường lây truyền của từng loại virus.

Các giai đoạn nhân lên của virus

Chu trình nhân lên của virus và cơ chế gây bệnh của virus trải qua các giai đoạn bao gồm xâm nhập cơ thể, nhận diện tế bào đích, chiếm quyền điều khiển bộ máy tế bào để nhân lên, lan rộng trong cơ thể và kích hoạt phản ứng miễn dịch.

Bệnh lý do virus không chỉ xuất phát từ sự phá hủy tế bào trực tiếp mà còn từ các phản ứng viêm và miễn dịch của cơ thể chống lại tác nhân gây bệnh. Chính sự tương tác giữa độc lực của virus và khả năng đáp ứng miễn dịch của vật chủ quyết định mức độ nặng nhẹ của bệnh.

Giai đoạn bám và xâm nhập

Sau khi vào cơ thể, virion phải “tìm” đúng loại tế bào để bám:

• Bám: Virion nhận diện và gắn vào thụ thể đặc hiệu trên màng tế bào (thường là glycoprotein hoặc lipid phức tạp). Mỗi loại virus có “bộ thụ thể” riêng, tạo nên tính hướng mô.
• Xâm nhập: Sau khi bám, virus đi vào tế bào qua các cơ chế như nội bào qua trung gian thụ thể hoặc hòa màng đối với virus có vỏ lipid.

Ở giai đoạn này, virus vẫn còn nguyên hình dạng virion, chưa “giải phóng” hệ gen ra khỏi vỏ protein.

Giai đoạn tháo vỏ

Tháo vỏ là bước virus tách hệ gen ra khỏi các cấu trúc bảo vệ. Giai đoạn này diễn ra ngay sau xâm nhập, thường là trong endosome, bào tương hoặc nhân, tùy loại virus. Vỏ protein bị phá vỡ hoặc biến đổi, dẫn tới giải phóng acid nucleic virus vào vị trí thích hợp (bào tương hoặc nhân). Từ thời điểm này, hệ gen virus bắt đầu tương tác trực tiếp với bộ máy sinh tổng hợp của tế bào.

Giai đoạn nhân bản hệ gen và biểu hiện gen

Đây là giai đoạn trung tâm của quá trình nhân lên, nơi virus “chiếm quyền điều khiển” tế bào. Sau khi tháo vỏ, hệ gen virus phải tổng hợp mRNA virus (biểu hiện gen) để tạo enzym và protein cấu trúc; nhân bản hệ gen để tạo nhiều bản sao acid nucleic virus dùng cho virion mới.

Quá trình nhân lên của virus trong tế bào chủ phụ thuộc loại virus:

• Virus DNA: Thường vào nhân, dùng enzyme tổng hợp các chuỗi acid nucleic của tế bào để phiên mã mRNA và nhân bản DNA.
• Virus RNA: Thường nhân lên ở bào tương, sử dụng men RNA‑dependent RNA polymerase (do virus mã hóa) để sao chép RNA dương/âm.
• Retrovirus (ví dụ HIV): Virus xâm nhập tế bào, giải phóng RNA của virus, enzyme phiên mã ngược tạo DNA từ virus RNA. Virus DNA đi vào nhân tế bào, sau đó enzyme chỉnh hợp gắn virus DNA vào DNA của tế bào chủ. Tế bào chủ sản xuất RNA và protein của virus. Virus mới được tạo thành và giải phóng ra ngoài.

Giai đoạn này là mục tiêu của hầu hết thuốc kháng virus.

Giai đoạn lắp ráp

Khi hệ gen và protein virus được tổng hợp đủ, chúng tự lắp ráp thành virion:

• Hệ gen (DNA/RNA) được đóng gói vào vỏ protein, hình thành toàn bộ phần lõi di truyền của virus được bao bọc bởi vỏ protein.
• Protein cấu trúc sắp xếp theo cấu trúc hình học đặc trưng.
• Với virus có vỏ lipid, toàn bộ phần lõi di truyền của virus được bao bọc bởi vỏ protein thường di chuyển đến màng tế bào nơi đã “cài sẵn” các glycoprotein virus, chuẩn bị cho giai đoạn phóng thích.

Giai đoạn phóng thích

Giai đoạn cuối cùng là phóng thích virion khỏi tế bào để tiếp tục chu trình lây nhiễm:

• Lý giải phóng (lysis): Nhiều virus (nhất là virus không vỏ) gây vỡ tế bào, giải phóng ồ ạt virion vào môi trường. Điều này thường đi kèm hoại tử tế bào, góp phần hình thành tổn thương mô trong bệnh cảnh cấp tính.
• Nảy chồi (budding): Virus có vỏ lipid thường phóng thích bằng cách nảy chồi qua màng tế bào hoặc các bào quan, vừa phóng thích vừa lấy lớp màng làm vỏ ngoài. Cơ chế này có thể không làm chết tế bào ngay, dẫn đến hiện tượng nhiễm mạn.
• Đường bài tiết: Một số virus được đóng gói vào túi tiết và phóng thích qua đường bài tiết.

Sau khi được phóng thích, các virion mới có thể bám vào tế bào lân cận hoặc lan qua máu, dịch tiết, tạo nên chuỗi lây nhiễm trong cơ thể và giữa các cơ thể.

Vai trò và ứng dụng của virus

Trong bệnh học, virus là nguyên nhân của vô số bệnh cấp tính và mạn tính, từ nhiễm trùng hô hấp, bệnh gan, bệnh thần kinh đến ung thư (như HPV gây ung thư cổ tử cung, HBV/HCV liên quan ung thư gan). Trong tiến hóa, virus tham gia vào quá trình chuyển gen ngang, góp phần tạo ra sự đa dạng di truyền giữa các loài vi khuẩn, thực vật và động vật. Nhiều đoạn DNA “nguồn gốc virus” hiện diện trong bộ gen người, đóng vai trò trong điều hòa miễn dịch và sự phát triển phôi.

Một số ứng dụng của virus trong y học:

• Vaccine và phòng bệnh: Ứng dụng phổ biến nhất của virus là trong sản xuất vaccine. Virus (hoặc thành phần của virus) được làm giảm độc lực, bất hoạt hoặc chuyển thành hạt giống virus để kích thích hệ miễn dịch mà không gây bệnh.
• Virus trong liệu pháp gen: Khả năng đưa vật liệu di truyền vào tế bào khiến virus trở thành vector lý tưởng trong liệu pháp gen. Các nhà khoa học loại bỏ gen gây bệnh của virus, sau đó “nhét” vào các gen điều trị, để virus đóng vai trò “xe vận chuyển” gen đến tế bào đích.
• Dùng virus để diệt vi khuẩn: Thể thực khuẩn là virus chuyên nhiễm và phá hủy vi khuẩn.

Virus cũng đóng vai trò trong chẩn đoán và giám sát dịch tễ:

• Các thử nghiệm sinh học dựa trên virus hoặc hạt giống virus có thể phát hiện protein, kháng thể hoặc các chất đánh dấu bệnh với độ nhạy cao.
• Các vector virus mang gen huỳnh quang hoặc enzyme được sử dụng để theo dõi hoạt động tế bào, sự lan rộng của u, hoặc đáp ứng điều trị trong các mô hình tiền lâm sàng.

Các con đường lây lan của virus

Để một virus có thể truyền từ người bệnh sang người khỏe mạnh, thường phải trải qua một chuỗi sự kiện gồm:

• Virus tồn tại trong cơ thể người nhiễm.
• Virus được thải ra ngoài qua đường hô hấp, tiêu hóa, máu hoặc dịch cơ thể.
• Virus sống sót đủ lâu trong môi trường hoặc trên cơ thể vật trung gian.
• Virus xâm nhập vào cơ thể vật chủ mới qua niêm mạc, đường hô hấp, tiêu hóa hoặc tổn thương da.

Khả năng lây nhiễm phụ thuộc vào số lượng virus được phóng thích, thời gian tiếp xúc, môi trường xung quanh và tình trạng miễn dịch của người tiếp xúc.

Lây truyền qua đường hô hấp

Đây là hình thức lây truyền quan trọng nhất đối với nhiều bệnh do virus gây ra ở người. Khi người bệnh ho, hắt hơi, nói chuyện, hát hoặc thậm chí chỉ thở, các giọt dịch tiết hô hấp chứa virus sẽ được phát tán ra môi trường. Những giọt này có thể chứa hàng nghìn hạt virus và trở thành nguồn lây cho người xung quanh.

• Lây qua giọt bắn: Các giọt bắn tương đối lớn được tạo ra khi ho, hắt hơi hoặc nói chuyện. Chúng thường chỉ di chuyển một khoảng cách ngắn trước khi rơi xuống bề mặt hoặc niêm mạc của người đối diện. Các bệnh thường lây chủ yếu theo cơ chế này gồm: cúm mùa, nhiều loại virus cảm lạnh.
• Lây qua khí dung: Một số hạt khí dung có kích thước rất nhỏ có thể tồn tại trong không khí hàng giờ và lan xa hơn nhiều so với giọt bắn thông thường. Người khỏe mạnh có thể nhiễm virus khi hít phải các hạt này.

Lây truyền qua tiếp xúc trực tiếp

Nhiều loại virus có thể truyền từ người sang người khi xảy ra tiếp xúc vật lý trực tiếp. Quá trình này có thể xảy ra khi bắt tay, ôm hôn, chạm vào vùng da hoặc niêm mạc chứa virus, quan hệ tình dục.

Một số virus gây bệnh đặc biệt phụ thuộc vào tiếp xúc gần để lây lan như: Herpes simplex virus (HSV), Human papillomavirus (HPV), HIV, Virus Epstein-Barr gây bệnh tăng bạch cầu đơn nhân nhiễm khuẩn. Khác với virus hô hấp, những virus này thường khó lây qua tiếp xúc thông thường trong cộng đồng mà cần sự tiếp xúc gần và kéo dài hơn.

Lây truyền qua bề mặt và vật dụng nhiễm virus

Một người nhiễm bệnh khi ho hoặc hắt hơi có thể làm virus bám lên tay, tay nắm cửa, bàn ghế, điện thoại hoặc nhiều vật dụng khác. Sau đó, người khỏe mạnh chạm vào các bề mặt này rồi đưa tay lên mắt, mũi hoặc miệng có thể tạo điều kiện cho virus đi vào cơ thể. Cơ chế này được gọi là lây truyền qua vật nhiễm khuẩn.

Mặc dù nguy cơ thường thấp hơn lây truyền qua không khí đối với nhiều virus hô hấp hiện nay, đây vẫn là một con đường lây bệnh đã được ghi nhận đối với: RSV, một số virus cảm lạnh, virus cúm. Đó là lý do việc rửa tay và vệ sinh bề mặt thường xuyên vẫn được xem là biện pháp phòng bệnh quan trọng.

Lây truyền qua đường tiêu hóa (Phân – miệng)

Một số virus có khả năng nhân lên trong đường ruột và được đào thải ra ngoài qua phân. Nếu nguồn nước, thực phẩm hoặc bàn tay bị nhiễm virus không được vệ sinh đúng cách, virus có thể đi vào cơ thể người khác thông qua đường miệng.

Một số loại virus trên thế giới thường lây theo cơ chế này gồm: Norovirus, Rotavirus, Enterovirus, một số adenovirus đường ruột.

Lây truyền qua máu và dịch cơ thể

Một số virus tồn tại trong máu hoặc các dịch tiết sinh học và có thể truyền sang người khác khi có sự tiếp xúc với các dịch này.

Các đường lây phổ biến gồm:

• Truyền máu không an toàn.
• Dùng chung kim tiêm.
• Quan hệ tình dục không được bảo vệ.
• Tiếp xúc nghề nghiệp với máu nhiễm bệnh.

Những virus điển hình thuộc nhóm này là: HIV, virus viêm gan B, virus viêm gan C. Các virus này thường không lây qua tiếp xúc thông thường như bắt tay, dùng chung bữa ăn hoặc sống cùng nhà.

Lây truyền từ mẹ sang con

Một số virus có khả năng vượt qua hàng rào nhau thai hoặc truyền từ mẹ sang con trong quá trình mang thai, sinh nở hoặc cho con bú. Hậu quả có thể đặc biệt nghiêm trọng vì xảy ra ở thai nhi hoặc trẻ sơ sinh, những đối tượng có hệ miễn dịch chưa hoàn thiện.

Các virus có khả năng lây từ mẹ sang con gồm: HIV, HBV, Cytomegalovirus (CMV), virus Rubella, virus Zika.

Lây truyền qua động vật và côn trùng trung gian

Không phải mọi virus đều truyền trực tiếp từ người sang người. Nhiều virus sử dụng động vật hoặc côn trùng làm vật trung gian. Trong trường hợp này, virus được mang bởi muỗi, ve, động vật hoang dã hoặc vật nuôi rồi truyền sang người khi cắn hoặc tiếp xúc.

Các virus có thể lây lan qua động vật và côn trùng trung gian như: Virus dengue gây sốt xuất huyết, lây qua muỗi Aedes, virus Zika,, virus dại.

Các bệnh do virus gây ra

Khi người nhiễm virus, mức độ bệnh phụ thuộc vào các yếu tố như: loại virus gây nhiễm, cơ quan bị virus tấn công, số lượng virus xâm nhập, tuổi tác và sức khỏe của người bệnh, tình trạng miễn dịch trước đó.

Một số bệnh do virus gây ra ở người như sau:

• Bệnh hô hấp: Cảm lạnh thông thường, cúm mùa, COVID-19, viêm phế quản do RSV, viêm thanh quản do virus, viêm phổi do virus.
• Bệnh tiêu hóa: Viêm dạ dày ruột, tiêu chảy cấp,… Trong đó, rotavirus từng là virus gây tiêu chảy ở trẻ em rất nặng trước khi vaccine được sử dụng rộng rãi.
• Bệnh ngoài da và niêm mạc: Thủy đậu, Zona thần kinh, mụn rộp và sinh dục, tay chân miệng, mụn có, sởi, Rubella.
• Bệnh gan: Viêm gan A, viêm gan B, viêm gan C, viêm gan D, viêm gan E. Khác với viêm gan A và E thường là bệnh cấp tính, viêm gan B và C có thể trở thành bệnh mạn tính.
• Bệnh thần kinh: Bệnh dại, viêm não Nhật Bản, viêm màng não, viêm não, một số biến chứng thần kinh của COVID-19.
• Bệnh lây qua đường tình dục: HIV/AIDS, HPV, Herpes sinh dục, viêm gan B. Đặc biệt, HIV tấn công trực tiếp hệ miễn dịch, khiến cơ thể dễ mắc các nhiễm trùng cơ hội và nhiều bệnh lý nghiêm trọng khác.

Cách hạn chế nhiễm virus là gì?

Hiện nay, không có biện pháp nào giúp phòng tránh hoàn toàn mọi loại virus. Tuy nhiên, việc kết hợp nhiều biện pháp dự phòng đã được chứng minh có thể làm giảm đáng kể nguy cơ mắc bệnh, giảm tỷ lệ nhập viện và hạn chế các biến chứng nặng.

• Tiêm vaccine: Trong y học hiện đại, tiêm chủng được xem là một trong những thành tựu quan trọng nhất giúp kiểm soát các bệnh truyền nhiễm do virus.
• Rửa tay đúng cách: Bàn tay là một trong những phương tiện lây truyền virus phổ biến nhất. Trong sinh hoạt hằng ngày, chúng ta thường xuyên chạm vào tay nắm cửa, điện thoại, bàn ghế, tiền mặt hoặc các bề mặt có thể chứa virus. Khi đưa tay lên mắt, mũi hoặc miệng, virus có cơ hội xâm nhập vào cơ thể.
• Hạn chế đưa tay lên mắt, mũi và miệng: Phần lớn virus xâm nhập vào cơ thể qua các bề mặt niêm mạc như mắt, mũi và miệng. Khi tay nhiễm virus chạm vào các vị trí này, nguy cơ nhiễm bệnh tăng lên đáng kể.
• Đeo khẩu trang trong những tình huống nguy cơ cao: Các virus đường hô hấp thường lây truyền qua giọt bắn và khí dung phát sinh khi người bệnh nói chuyện, ho hoặc hắt hơi.
• Giữ khoảng cách và hạn chế tiếp xúc khi có dịch: Khi mật độ người tiếp xúc tăng lên, cơ hội virus lan truyền cũng tăng theo.
• Chủ động cách ly khi đang mắc bệnh: Một trong những nguyên nhân khiến virus lây lan nhanh là người bệnh vẫn tiếp tục sinh hoạt và tiếp xúc gần với người khác trong giai đoạn lây nhiễm mạnh nhất.
• Duy trì lối sống giúp hệ miễn dịch hoạt động tốt: Để hỗ trợ miễn dịch hoạt động hiệu quả, bạn nên ngủ đủ giấc, ăn uống cân đối, tập thể dục thường xuyên, hạn chế hút thuốc lá, hạn chế lạm dụng rượu bia, kiểm soát tốt các bệnh mạn tính.

Một số câu hỏi thường gặp

Nhiễm virus bội nhiễm là gì?

“Nhiễm virus bội nhiễm” thường được dùng để chỉ tình trạng trong đó có hơn một tác nhân virus (hoặc thêm tác nhân khác) cùng hiện diện hoặc cùng tấn công cơ thể, chứ không phải chỉ một loại virus đơn độc.

Kháng nguyên virus là gì?

Kháng nguyên virus là những thành phần của virus mà hệ miễn dịch của cơ thể nhận diện như “vật lạ” và tạo đáp ứng miễn dịch chống lại.

Vật chất di truyền của virus là gì?

Vật chất di truyền của virus chính là acid nucleic mà virus sử dụng để lưu trữ thông tin di truyền, từ đó quyết định cấu trúc, khả năng nhân lên và tính gây bệnh của virus.