Virus là các tác nhân sinh học siêu nhỏ, không có cấu trúc tế bào đầy đủ, muốn nhân lên bắt buộc phải xâm nhập vào tế bào chủ. Cơ chế gây bệnh của virus ở vật chủ gồm nhiều giai đoạn chính và có thể chia thành hai nhóm tác động: trực tiếp lên tế bào và gián tiếp qua phản ứng miễn dịch của vật chủ.
1. Xâm nhập và lan truyền trong cơ thể
a. Nguồn xâm nhiễm: đường hô hấp (ví dụ: cúm, SARS-CoV-2), tiêu hóa (ví dụ: rotavirus), qua da niêm mạc, truyền qua máu (ví dụ: HIV, viêm gan).
b. Lan truyền ban đầu: virus gắn vào các thụ thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào (ví dụ ACE2 với SARS-CoV-2, CD4 với HIV), sau đó xâm nhập vào tế bào.
2. Gắn kết và xâm nhập tế bào chủ
a. Gắn kết đặc hiệu: protein vỏ (capsid) hoặc glycoprotein màng virus nhận biết thụ thể tế bào.
b. Xâm nhập: qua trung gian dung hợp màng (envelope viruses) hoặc nội bào hóa (endocytosis).
3. Giải phóng vật liệu di truyền và nhân lên
a. Tách vỏ (uncoating): phóng thích ARN hoặc ADN vào bào tương (hoặc nhân).
b. Tổng hợp protein virus và nhân bản vật liệu di truyền: sử dụng bộ máy phiên mã, dịch mã của tế bào chủ. Một số virus ARN cần enzyme sao chép (RNA-dependent RNA polymerase, reverse transcriptase).
4. Lắp ráp và giải phóng
a. Lắp ráp: các thành phần cấu trúc hội tụ tại vùng nhất định (hạch Golgi, màng tế bào).
b. Giải phóng:
- Nhân lên rồi ly giải tế bào (non-enveloped viruses)
- Kích thích chồi (budding) ra khỏi màng tế bào, nhận thêm bao ngoài (enveloped viruses)
5. Cơ chế tổn hại trực tiếp
a. Cytopathic effect (CPE):
- Ức chế tổng hợp protein và sinh tổng hợp năng lượng của tế bào.
- Gây vỡ màng, rối loạn cấu trúc nội quan.
- Tạo tế bào khổng lồ đa nhân (syncytia).
b. Kích hoạt chương trình chết theo chu trình apoptosis hoặc necrosis.
6. Tổn thương gián tiếp qua phản ứng miễn dịch
a. Viêm cấp: bạch cầu, đại thực bào, bạch cầu hạt di chuyển đến vị trí nhiễm, tiết cytokine (IL-1, TNF-α, IFN-γ…), gây sưng, nóng, đỏ, đau.
b. “Cơn bão cytokine”: nếu đáp ứng quá mức, tổn thương mô lan rộng, suy đa tạng (thường gặp trong nhiễm virus nặng như SARS, Ebola).
c. Phản ứng miễn dịch tế bào (CD8+ T): tiêu diệt tế bào bị nhiễm nhưng cũng gây mất mô chức năng.
7. Chiêu trò lẩn tránh miễn dịch
a. Biến đổi kháng nguyên (antigenic drift/shift ở virus cúm).
b. Ức chế tổng hợp interferon hoặc MHC lớp I, trốn tránh nhận diện tế bào T.
c. Sống ẩn trong tế bào hay mô (HSV, VZV) để tránh miễn dịch, tái hoạt khi điều kiện thuận lợi.
8. Một số cơ chế đặc thù
a. Đột biến và tái tổ hợp: làm xuất hiện chủng mới với tính độc lực hoặc lây truyền cao hơn.
b. Oncovirus: thay đổi gen điều hòa tăng sinh (ví dụ HPV, EBV), dẫn đến ung thư.
c. Neurotropic virus: xâm nhập hệ thần kinh trung ương (ví dụ rabies, enterovirus), gây viêm não, viêm tủy.
Tóm lại, virus gây bệnh bằng cách chiếm dụng bộ máy tế bào chủ để nhân lên, trực tiếp phá hủy tế bào hoặc gián tiếp gây tổn thương qua phản ứng miễn dịch. Mức độ lâm sàng phụ thuộc vào tính độc lực của virus, số lượng virus xâm nhập, và khả năng đáp ứng cũng như kiểm soát của hệ miễn dịch vật chủ.