Giáo trình Miễn dịch học thú y

Nội dung text: Giáo trình Miễn dịch học thú y

1. TS. ĐINH THỊ BÍCH LÂN GIÁO TRÌNH MIỄN DỊCH HỌC THÚ Y
2. 1 Chương 1 KHÁI NIỆM VỀ ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH I. Đại cương Sinh vật sống trong môi trường và buộc phải trao đổi tích cực với môi trường đó để tồn tại, phát triển và sinh sản. Sự trao đổi này là cần thiết song chính nó cũng thường xuyên mang lại cho sinh vật các nguy cơ đe dọa đến sự sống còn. Để thoát được các nguy cơ này, trong quá trình tiến hóa của sinh vật đã hình thành và hoàn thiện dần một hệ thống để bảo vệ cho mình, đó chính là hệ thống miễn dịch. Miễn dịch là khả năng của cơ thể nhận ra và loại bỏ các vật lạ. Đáp ứng miễn dịch bao gồm miễn dịch đặc hiệu và miễn dịch không đặc hiệu. Sự phân chia này hoàn toàn không có nghĩa là 2 loại đáp ứng miễn dịch này tách biệt với nhau, mặc dù chúng có nhiều điểm khác nhau. Để thực hiện chức năng bảo vệ cơ thể, hai loại đáp ứng miễn dịch bổ túc cho nhau, lồng ghép vào nhau, khuyếch đại và điều hòa hiệu quả của chúng. Trong lịch sử tiến hóa của hệ miễn dịch, các đáp ứng miễn dich không đặc hiệu được hình thành rất sớm và phát triển, đến lớp động vật có xương sống thì các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu tự nhiên và thu được mới được hình thành. II. Miễn dịch không đặc hiệu (nonspecific immunity) còn có các tên gọi khác như miễn dịch tự nhiên (natural immunity) hay miễn dịch bẩm sinh (innate immunity). 1. Khái niệm Miễn dịch không đặc hiệu hay miễn dịch tự nhiên là khả năng tự bảo vệ sẵn có và mang tính di truyền. Đó là khả năng tự bảo vệ của một cá thể có ngay từ lúc mới sinh, không đòi hỏi phải có sự tiếp xúc trước của cơ thể với các vật lạ (kháng nguyên), tức là không cần phải có giai đoạn mẫn cảm. Miễn dịch tự nhiên phát huy tác dụng khi kháng nguyên xâm nhập từ lần đầu và cả các lần sau nhưng nó có vai trò đặc biệt quan trọng ở lần đầu tiên, vì lúc này đáp ứng miễn dịch thu được chưa phát huy tác dụng. Trong nhiều trường hợp miễn dịch tự nhiên là giai đoạn mở đầu cho miễn dịch thu được. 2. Các hàng rào của đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu 2.1. Hàng rào vật lý (Cơ chế cơ học) Da và niêm mạc có tác dụng ngăn cách nội môi của cơ thể với ngoại môi xung quanh.
3. 2 Da lành lặn, không bị xây xát sẽ cản trở sự xâm nhập của kháng nguyên. Da gồm rất nhiều lớp tế bào, trong đó có lớp tế bào ngoài cùng đã sừng hóa, luôn được bong ra và đổi mới có tác dụng cản trở sự xâm nhập của kháng nguyên. Niêm mạc tuy chỉ có một lớp tế bào nhưng cũng có tác dụng cản trở tốt, vì ngoài tính đàn hồi như da nó còn bao phủ bởi lớp chất nhầy do những tuyến dưới niêm mạc tiết ra. Lớp chất nhầy này tạo nên một màng bảo vệ làm cho vi khuẩn và các vật lạ không thể bám thẳng được vào tế bào, mà sự bám này là điều kiện tiên quyết để chúng có thể xâm nhập vào sâu hơn. Một số niêm mạc (mắt, miệng, đường tiết niệu) thường xuyên được rửa sạch bằng các dịch tiết (nước mắt, nước bọt, nước tiểu). Một số niêm mạc khác, đặc biệt là niêm mạc ở đường hô hấp lại có các vi nhung mao luôn rung động, có tác dụng cản bụi mang theo vi khuẩn và các vật lạ, không cho chúng di chuyển vào phế nang và đẩy dần chúng ra khỏi phế quản cùng phản xạ ho và hắt hơi. Sự lưu thông và nhu động của đường tiêu hóa, đường tiết niệu và đường mật vv đều có tác dụng hạn chế sự nhiễm khuẩn. Tổn thương bề mặt da, tắc khí-phế quản, tắc đường tiểu, đường mật, tắc ruột đều dẫn đến tình trạng nhiễm khuẩn. Cần chú ý là niêm mạc với diện tích gấp 200 lần diện tích da, lại là chỗ hay có tiếp xúc với nhiều vật lạ nhất (ăn, uống, thở) nên đã hình thành một tổ chức chống đỡ rất hiệu quả, hiện nay đang được quan tâm nghiên cứu. 2.2. Hàng rào hóa học Trong các dịch tiết tự nhiên có chứa các hóa chất có tác dụng diệt khuẩn không đặc hiệu. Trên da, nhờ có các chất tiết tạo độ toan như acid lactic, acid béo của mồ hôi và tuyến mỡ dưới da làm các vi khuẩn không tồn tại lâu được. Tuy nhiên có 1 số trường hợp ngoại lệ cần chú ý: Như tụ cầu khuẩn lại có thể chống lại được tác dụng của các acid béo. Tularemia, brucella hay schistosoma có thể dễ dàng vượt qua được da để xâm nhập vào bên trong cơ thể mà gây bệnh. Tại niêm mạc, chất nhầy che chở bề mặt tế bào khỏi bị enzyme của virus tác động. Dịch tiết của các tuyến như: nước mắt, nước bọt, nước mũi, sữa có chứa nhiều lysozym, một loại enzym muramidase có tác dụng phá hoại vỏ của một số vi khuẩn. Chất BPI (Bacterial Permeability Increasing Protein- Protein làm tăng tính thấm của vi khuẩn) có thể liên kết với vách LPS của vi khuẩn rồi chọc thủng màng của chúng, phong bế các enzyme vi khuẩn làm chúng mất khả năng hoạt động. Ngoài ra, cũng có những chất của huyết thanh chuyển từ lòng mao mạch và gian bào ra niêm mạc như bổ thể, interferon cũng tham gia vào sự chống đỡ hóa học.
4. 3 Trong các dịch sinh học (huyết thanh, dịch bạch huyết, dịch gian bào) có các chất tiết của nhiều loại tế bào khác nhau, những sản phẩm chuyển hóa của nhiều cơ quan. Huyết thanh có chứa lysozym (hàm lượng thấp), protein phản ứng C, các thành phần của bổ thể, interferon * Lysozym: Là một enzyme có khả năng cắt cầu nối giữa phân tử N-acetyl glucosamin và N-acetyl muramin có trong cấu tạo của màng vi khuẩn. Chính nhờ hoạt tính trên mà lysozym có thể làm ly giải được một số vi khuẩn gram dương. Các vi khuẩn gram âm nhờ có vỏ bọc ngoài là peptidoglycan nên không bị ly giải trực tiếp. Tuy nhiên khi vỏ ngoài bị thủng do tác dụng của bổ thể thì lysozym sẽ hiệp lực tấn công màng vi khuẩn. * Protein phản ứng C (CRP): CRP là một protein thuộc nhóm protein của pha cấp, bình thường có mặt trong huyết thanh ở mức độ thấp, có trọng lượng 105 đến 140 KDa và do tế bào gan sản xuất ra. Khi có tình trạng viêm CRP được nhanh chóng sản xuất (sau 6h) làm cho nồng độ trong huyết thanh tăng cao. CRP có thể liên kết với các gốc phosphoryl choline, phosphatidyl choline, các polyamin mucopolysaccharide có trên bề mặt nhiều loại vi khuẩn (Ví dụ: phế cầu trùng) qua đó hoạt hóa bổ thể theo con đường cổ điển làm cho vi khuẩn bị ly giải và/ hay bị thực bào dễ dàng hơn (cơ chế opsonin hóa). * Interferon (IFN) là một nhóm các polypeptide được sản xuất ra ở tế bào khi bị nhiễm virus (IFN- alpha và IFN-beta) hay từ lympho bào T khi tiếp nhận kháng nguyên đặc hiệu (IFN-gamma). Các IFN có nhiều hoạt tính sinh học như làm cản trở sự xâm nhập và nhân lên của virus, kìm hãm sự tăng sinh của một số tế bào u, có khả năng hoạt hóa các đơn nhân thực bào, các tế bào NK (natural killer) và làm tăng biểu lộ kháng nguyên hòa hợp mô vv (Các hoạt tính này không có tính đặc hiệu về kháng nguyên hay tác nhân gây bệnh.) * Bổ thể: Hệ thống bổ thể bao gồm gần 30 thành phần có mặt bình thường trong huyết tương ở dạng tiền hoạt động. Khi được hoạt hóa, chúng trở nên hoạt động theo các chuỗi dây chuyền của các enzyme làm nhanh chóng khuyếch đại phản ứng và tạo ra rất nhiều hoạt tính sinh học đặc biệt quan trọng của tình trạng viêm. Đồng thời chúng cũng có một cơ chế điều hòa để giới hạn hoạt động ở mức cần thiết. Điểm lý thú là hệ thống bổ thể cùng với hệ thống đông máu tiêu sợi huyết và hệ thống kinin có liên quan với nhau trong quá trình hoạt hóa và cùng thuộc nhóm được kích hoạt theo kiểu dòng thác. Các chức năng sinh học quan trọng của hệ thống bổ thể khi được hoạt hóa là: - Tăng tuần hoàn tại chỗ và tăng tính thấm thành mạch.
5. 4 - Kết dính miễn dịch - Opsonin hoá (C3b) - Chiêu mộ bạch cầu - Làm thủng màng tế bào, màng vi khuẩn dẫn đến ly giải. 2.3. Hàng rào tế bào Các tế bào thuộc miễn dịch không đặc hiệu bao gồm: -Bạch cầu đa nhân (múi )hay bạch cầu hạt -Các tế bào mast -Các đơn nhân thực bào -Tế bào NK. III. Miễn dịch đặc hiệu (MDĐH-specific immunity) hay miễn dịch thu được (acquired immunity). MDĐH được đặc trưng bởi 3 đặc tính quan trọng: Tính phân biệt cấu trúc bản thân và cấu trúc ngoại lai, tính đặc hiệu, trí nhớ miễn dịch. Tính phân biệt cấu trúc bản thân và cấu trúc ngoại lai: Bình thường, hệ thống miễn dịch của mỗi cá thể không tạo ra các đáp ứng miễn dịch gây tổn thương cho các cấu trúc kháng nguyên của bản thân trong lúc đó chúng lại loại thải các cấu trúc tương tự từ các cá thể khác (không chung thuộc tính di truyền). Tính đặc hiệu: Đáp ứng miễn dịch được gọi là đặc hiệu vì nó chỉ xảy ra với cùng chính kháng nguyên hay quyết định kháng nguyên đã tạo ra nó mà thôi. Trí nhớ miễn dịch: Sau khi cơ thể đã tiếp xúc với một kháng nguyên nhất định thì khi tiếp xúc lại với kháng nguyên ấy có một số tế bào lympho B và T đã được mẫn cảm sẽ trở thành tế bào trí nhớ, nếu tiếp xúc lại với kháng nguyên đã gây mẫn cảm các lần sau, sẽ tạo ra đáp ứng miễn dịch lần 2 hay thứ phát. Trong đáp ứng thứ phát và các lần sau đó, các tế bào trí nhớ sẽ phát triển rất nhanh và mạnh, tạo thành một dòng tế bào chuyên sản xuất ra kháng thể đặc hiệu. Vì thế mà đáp ứng thứ phát có thời gian tiềm tàng ngắn hơn, cường độ đáp ứng mạnh hơn và thời gian duy trì đáp ứng dài hơn. 1. Yếu tố tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu 1.1. Yếu tố dịch thể trong miễn dịch đặc hiệu Yếu tố dịch thể trong miễn dịch đặc hiệu chính là kháng thể. 1.2. Thành phần tế bào trong miễn dịch đặc hiệu : Tế bào thuộc về miễn dịch đặc hiệu là các lympho bào.
6. 5 2. Ba giai đoạn của đáp ứng miễn dịch đặc hiệu Đáp ứng MDĐH gồm 3 giai đoạn chính: nhận diện, cảm ứng và hiệu ứng. 2.1. Giai đoạn nhận diện kháng nguyên Giai đoạn đầu của đáp ứng miễn dịch là làm biến đổi một kháng nguyên (KN) có cấu trúc phức tạp thành ra những peptid nhỏ để các tế bào có thẩm quyền miễn dịch có thể nhận biết được. Chỉ có 1 số KN là chất đa đường hay protein có cấu trúc lặp đi lặp lại nhiều lần (KN không phụ thuộc tuyến ức) có khả năng được nhận diện trực tiếp bởi tế bào lympho B, còn lại các KN khác đều được xử lý và trình diện bởi các tế bào trình diện kháng nguyên (Antigen Presenting Cell- APC) và được nhận biết bởi tế bào lympho T nhờ những cơ quan cảm thụ có sẵn trên mặt các tế bào ấy trong khuôn cảnh của các phân tử phức hợp hoà hợp mô chính (Major histocompatibility complex- MHC). 2.2. Giai đoạn cảm ứng gồm hoạt hóa, tương tác và ghi nhớ Kháng nguyên sau khi bị xử lý thành các mảnh peptit nhỏ (epitop) thì được APC trình diện cho tế bào lympho T tại các hạch. Nếu phản ứng đầu của đáp ứng miễn dịch (hoạt hóa) có tính chất đặc hiệu với kháng nguyên thì khi tế bào được hoạt hóa tiết ra cytokine để tác động lên các tế bào khác tính chất đáp ứng không còn đặc hiệu mà mang tính chất điều hòa phát triển (tương tác). Dưới tác dụng của cytokine nhiều tế bào khác được hoạt hóa và đáp ứng được khuyếch đại, nhưng do mỗi cytokine có thể có tác dụng trên nhiều tế bào nên tạo nên mạng lưới có tính chất điều hòa nữa. Những tế bào nhận thông tin, tham gia vào đáp ứng miễn dịch lần đầu hay tiên phát trở thành mẫn cảm, tức là chúng đã được tiếp xúc với kháng nguyên và tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch, sản xuất những chất có khả năng kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên ấy. Những chất đó được gọi là kháng thể . Kháng thể có thể là kháng thể dịch thể, được đổ vào dịch nội môi, có thể là kháng thể tế bào, nằm ngay trên màng tế bào sinh ra nó. Kháng thể dịch thể do tế bào lympho B sản xuất, còn kháng thể tế bào do quần thể tế bào lympho T sản xuất. Đáp ứng miễn dịch lần đầu có thời gian tiệm phát dài, cường độ đáp ứng kém và thời gian duy trì đáp ứng ngắn. Có một số tế bào lympho B và T đã được mẫn cảm sẽ trở thành tế bào trí nhớ, nếu tiếp xúc lại với kháng nguyên đã gây mẫn cảm các lần sau, sẽ tạo ra đáp ững miễn dịch lần 2 hay thứ phát. Trong đáp ứng thứ phát và các lần sau đó, các tế bào trí nhớ sẽ phát triển rất nhanh và mạnh, tạo thành một dòng tế bào chuyên sản xuất ra
7. 6 kháng thể đặc hiệu. Vì thế mà đáp ứng thứ phát có thời gian tiềm tàng ngắn hơn, cường độ đáp ứng mạnh hơn và thời gian duy trì đáp ứng dài hơn. 2.3. Giai đoạn hiệu ứng Là giai đoạn các tế bào lympho đã được mẫn cảm sản xuất ra kháng thể và kháng thể này kết hợp với kháng nguyên dẫn đến loại thải và tiêu diệt kháng nguyên ấy. 3. Phân loại miễn dịch đặc hiệu 3.1. Miễn dịch chủ động (active immunity) Là trạng thái miễn dịch của một cơ thể do bộ máy miễn dịch của bản thân cơ thể đó sinh ra khi được kháng nguyên kích thích. Miễn dịch chủ động có thể chia làm 2 loại: * Miễn dịch chủ động tự nhiên: Khi cơ thể tiếp xúc với kháng nguyên một cách vô tình, ví dụ như trong quá trình sống, tình cờ cơ thể tiếp xúc với một loại vi khuẩn nào đó và đã được mẫn cảm mà có được tình trạng miễn dịch. * Miễn dịch chủ động thu được: Khi kháng nguyên được người ta đưa vào cơ thể để chủ động tạo ra tình trạng miễn dịch chống lại một yếu tố gây bệnh nào đó, ví dụ như tiêm vaccine. 3.2. Miễn dịch thụ động (passive immunity) Là trạng thái miễn dịch của một cơ thể nhờ các kháng thể chuyển từ ngoài vào, không phải do cơ thể tự sản xuất ra được. Miễn dịch thụ động cũng gồm 2 loại: * Miễn dịch thụ động tự nhiên- Khi kháng nguyên được truyền một cách tự nhiên từ cơ thể này sang cho cơ thể khác, ví dụ như mẹ truyền kháng thể cho con qua nhau thai, qua sữa. * Miễn dịch thụ động thu được: Khi kháng thể được chủ ý đưa vào cơ thể, ví dụ như khi dùng liệu pháp huyết thanh, tức là khi tiêm kháng huyết thanh hoặc kháng thể chiết xuất từ kháng huyết thanh vào cơ thể để tạo ra miễn dịch thụ động nhằm mục đích phòng bệnh hoặc chữa một số bệnh do nhiễm vi sinh vật. Cần phân biệt loại miễn dịch này với miễn dịch mượn (adoptive immunity) là trạng thái miễn dịch của một cơ thể nhờ các lympho bào đã được mẫn cảm chuyển từ ngoài vào, không phải do các lympho bào của bản thân cơ thể thực hiện.
8. 8 Chương 2 CÁC CƠ QUAN MIỄN DỊCH I. Đại cương Đáp ứng miễn dịch là một quá trình bảo vệ vô cùng quan trọng và hết sức phức tạp của cơ thể sinh vật, là kết quả của sự hoạt động và hợp tác của nhiều cơ quan, tổ chức và tế bào khác nhau tạo nên một hệ thống ngày càng được bổ sung phong phú. Hệ thống miễn dịch rất phát triển ở loài có vú và loài chim, ở người thì chiếm 1/60 trọng lượng của cơ thể. Hệ thống miễn dịch bao gồm các cơ quan tiên phát (cơ quan lympho trung ương, cơ quan gây biệt hóa), cơ quan thứ phát (cơ quan lympho ngoại vi, cơ quan tác động). II. Các cơ quan lympho trung ương Là nơi sản sinh ra các tế bào gốc (stem cell), nơi huấn luyện, biệt hóa các tế bào gốc thành các tế bào chín. Sự trưởng thành, biệt hóa của các tế bào gốc ở các cơ quan lympho trung ương không cần sự có mặt của kháng nguyên. 1. Tủy xương (Bone marrow) Tủy xương có một hê thống phức tạp các huyết quản, bên cạnh nhiệm vụ là cơ quan tạo máu,u tủy xương còn có vai trò quan trọng trong việc sản sinh các tế bào gốc đa năng, tiền thân của các tế bào có thẩm quyền miễn dịch. 2. Tuyến ức Tuyến ức không tham gia trực tiếp quá trình đáp ứng miễn dịch, nhưng tạo ra vi môi trường tối cần thiết cho sự phân chia biệt hóa của dòng lympho bào T. Tuyến ức nằm ngay sau xương ức, gồm 2 thùy lớn. Mỗi thùy lại chia thành nhiều tiểu thùy. Mỗi tiểu thùy được chia làm 2 vùng: vùng vỏ và vùng tủy. Vùng vỏ: Chiếm phần lớn khối lượng tuyến, gồm chủ yếu là các tế bào dạng lympho gọi là thymo bào, ngoài ra còn có các tế bào biểu mô nằm xen kẽ và một ít đại thực bào nằm ở ranh giới giữa vỏ và tủy tuyến. Các tế bào lympho nhỏ và nhỡ tập trung dày đặc ở vùng vỏ, chúng có tỷ lệ
9. 9 gián phân cao gấp 5-10 lần so với các mô lympho khác. Tại vùng vỏ các tiền thymo bào chuyển thành thymo bào chưa chín và đi vào vùng tủy. Vùng tủy: Là nơi trưởng thành của các thymo bào chưa chín thành các lympho bào T chín và rời tuyến đi vào máu. Các tế bào biểu mô ở vùng tủy hình thành những cấu trúc đặc biệt gọi là tiểu thể Hassal. Trong các tiểu thể Hassal tế bào biểu mô có thể bị sừng hóa, can xi hóa hay hoại tử. Ngoài các tế bào biểu mô, tiểu thể Hassal, còn có 1 ít đại thực bào và mảnh vụn của tế bào. Tuyến ức đảm nhận được chức năng huấn luyện, phân chia, biệt hóa các lympho bào dòng T là nhờ các tế bào biểu mô của tuyến đã sản xuất ra một số yếu tố hòa tan (Các yếu tố hòa tan đó đã được chiết tách, tinh khiết và đánh giá tác dụng invitro và invivo như: thymulin, thymosin α1, thymosin β4, thymopoetin ,), có tác dụng hóa hướng động các tế bào tiền thân dòng lympho T đến, rôì giúp chúng phân chia, biệt hóa ngay tại tuyến. Tại phần vỏ tiền tế bào T được biệt hóa và phân chia nhiều lần thành tế bào T chín. Trước khi vào máu và đến các mô lymphô ngoại vi, các tiền thân của dòng lympho bào T được đổi mới các dấu ấn bề mặt, dần dần có những dấu ấn của tế bào lympho trưởng thành như các phân tử CD2, CD4, CD8, thụ thể T với kháng nguyên. Sau đó có một sự chọn lọc kép dương tính và âm tính cho phép sự phân triển những tế bào lymphô có 2 đặc tính: Không nhận biết những kháng nguyên của mình nhưng vẫn nhận ra các phân tử MHC lớp I và lớp II của bản thân. - Chọn lọc dương tính - Chọn lọc âm tính Đa số các tế bào T (95%) có đời sống ngắn (3-5 ngày) rồi chết tại chỗ. Chỉ có 5% là trở thành tế bào T chín, chúng rời tuyến ức vào mạch máu để đến các cơ quan lympho ngoại vi để tiếp nhận kháng nguyên và tham gia vào đáp ứng miễn dịch 3. Túi huyệt (Bursa Fabricius) Riêng loài chim có một cơ quan đặc biệt là túi huyệt, một cơ quan lympho-biểu mô, có nguồn gốc nội bì nằm ở mặt trong của lỗ huyệt, phía trên trực tràng, sát hậu môn,n có cuống là ống rỗng thông ra trực tràng, túi có cấu tạo hình múi khế, kích thước to bằng hạt đỗ hoặc hạt lạc,c bên ngoài túi có màng bao bọc,c bên trong có niêm mạc bao bọc hoạt động mạnh nhất vào lúc 3 tháng tuổi,i teo hoàn toàn sau 1 năm tuổi. Túi huyệt chứa các nang lympho và cũng được chia thành vùng vỏ và vùng tủy. Vùng vỏ chứa
10. 10 các tế bào lympho, tế bào plasma và các đại thực bào. Ranh giới giữa vùng vỏ và vùng tủy có màng cơ bản và hệ thống mao mạch, phía trong chúng là lớp tế bào biểu mô. Đi dần vào trung tâm vùng tủy, những tế bào biểu mô này dần dần được thay thế bởi lymphoblast và tế bào lympho. Gà bị phá bỏ túi huyệt thì lượng globulin miễn dịch trong máu giảm, không có tương bào, tổn thương các trung tâm mầm của dòng lympho bào B ở các mô lympho ngoại vi, có nghĩa là giảm miễn dịch dịch thể. Có thể nói rằng túi huyệt là cơ quan tiên phát, là nơi các tế bào sản xuất kháng thể (Tế bào lympho B) trưởng thành và biệt hóa. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây lại có những giả thiết khác. Chẳng hạn, nếu truyền tế bào lách của gà đã bị cắt bỏ túi huyệt sang gà bình thường sẽ làm cho gà nhận các tế bào đó bị mất khả năng sản xuất kháng thể. Điều này chứng tỏ rằng trong cơ thể gà bị cắt bỏ túi huyệt đã phát triển một dòng tế bào ức chế quá trình tổng hợp kháng thể. Xem xét kỹ thì thấy rằng túi huyệt không chỉ là cơ quan lympho tiên phát vì nó cũng có khả năng bắt giữ kháng nguyên và ít nhiều tham gia vào sản xuất kháng thể. Mặt khác nó cũng có một trung tâm chứa các tế bào lymphô T. Có thể tách chiết được 1 vài loại hocmon từ túi huyệt. Quan trọng nhất là hocmon bursin, có khả năng hoạt hóa tế bào lympho B. Ở động vật có vú không có túi huyệt nhưng lại có các cơ quan tương đương, đó là tủy xương và các cơ quan lympho hệ tiêu hóa. Người ta tìm thấy tiền lympho B ở tủy xương và gan. Các tế bào B chín được chuyển từ túi huyệt đến cơ quan lympho ngoại vi , ở đó chúng tiếp xúc với kháng nguyên, biệt hóa để trở thành tế bào plasma sản xuất kháng thể. 4. Mảng payer Loài nhai lại có mảng payer có chức năng như là cơ quan tiên phát, có lẽ là tương đương với túi huyệt ở loài chim. III. Các cơ quan lympho ngoại vi (Cơ quan lympho thứ phát) Cơ quan lympho thứ phát chịu kích thích của kháng nguyên và ít phát triển ở cơ thể không mang trùng. Cắt bỏ cơ quan thứ phát làm giảm khả năng miễn dịch nhưng không đáng kể. Cơ quan thứ phát bao gồm hạch lympho, lách, tuỷ xương, mô lympho không có vỏ bọc. Các cơ quan này giàu đại thực bào và các tế bào tua (dendritic) có khả năng bắt giữ và xử lý kháng nguyên và các tế bào lympho T và B có khả năng tạo ra đáp ứng miễn dịch.
11. 11 1. Hạch lymphô Hạch lympho còn gọi là hạch bạch huyết, có hình hạt đậu hoặc hình tròn, được bọc trong một vỏ liên kết. Các hạch lympho nằm rải rác trên đường đi của mạch bạch huyết, và thường tập trung tại những chỗ giao nhau của mạch bạch huyết như ở cổ, nách, bẹn. Hạch lympho có đường kính từ 1-25 mm, chúng to lên rõ rệt khi bị nhiễm khuẩn, bị kháng nguyên kích thích, bị u ác tính. Các mạch bạch huyết đi vào hạch qua những điểm nằm trên đường cong lớn của hạch và đi ra từ rốn hạch. Còn các mạch máu thì đi vào rốn hạch đồng thời cũng đi ra từ rốn hạch. Hạch bao gồm 3 vùng: vùng vỏ, vùng tủy và vùng cận vỏ. Tế bào B tập trung ở vùng vỏ tạo thành các nang lympho. Khi chưa có kháng nguyên xâm nhập các nang này được gọi là nang nguyên phát. Vùng vỏ còn được gọi là vùng không phụ thuộc tuyến ức. Sau khi có sự xâm nhập của kháng nguyên thì các nang lympho nguyên phát sẽ phát triển rộng ra, xuất hiện các trung tâm mầm và trở thành nang lympho thứ phát. Trung tâm mầm chứa các lympho bào non có kích thước lớn. Chỉ có rất ít các tế bào T nằm trong vùng vỏ, rải rác xung quanh các trung tâm mầm. Hình 1: Cấu trúc của hạch lympho (Theo Ian R. Tizard. 2004) Vùng cận vỏ gồm một thảm lympho T và đại thực bào tạo thành khu vực phụ thuộc tuyến ức của hạch.
12. 12 Vùng tủy chứa các tế bào lympho T và B (tương bào), đại thực bào nằm xen kẽ với các mạch bạch huyết tạo nên các hang bạch huyết, từ đây các tế bào rời hạch đi ra ngoài Hạch lymphô được coi như là một cái lọc đối với phân tử lạ ngoại lai và các mảnh vụn tổ chức, đồng thời đóng vai trò là một trung tâm của sự tuần hoàn của các lym phô bào, nơi tế bào tiếp xúc với kháng nguyên. Khi kháng nguyên xâm nhập, đại thực bào bắt và xử lý, truyền thông tin cho các lymphô bào ở vùng cận vỏ và ở các nang lympho. Nếu kháng nguyên gây đáp ứng miễn dịch tế bào thì bị thu gom tại vùng cận vỏ và sau 24 h (sau khi bị bắt giữ) bắt đầu có sự chuyển dạng tế bào T thành nguyên bào T. Nếu là kháng nguyên gây đáp ứng miễn dịch dịch thể phụ thuộc tuyến ức (protein) thì gây ra ở vùng tuỷ của hạch một tương tác giữa tế bào lympho T và B dẫn đến sự xuất hiện những tương bào. Nếu là kháng nguyên gây đáp ứng miễn dịch dịch thể không phụ thuộc tuyến ức (polysaccharide) sẽ kéo theo những thay đổi tại các nang lympho nguyên phát ở vùng vỏ hạch trở thành nang thứ phát. Dịch bạch huyết rời hạch đem theo các kết quả của đáp ứng miễn dịch vào trong tuần hoàn chung, lan ra toàn cơ thể thông qua những tế bào lymphô T độc hay tế bào quá mẫn chậm, kháng thể hay những tế bào nhớ. Như vậy, về mặt sinh lý học, hạch có các chức năng: * Cô đặc các kháng nguyên * Sản xuất kháng thể và các tế bào mẫn cảm tương ứng với đáp ứng miễn dịch và chuyển chúng sang tuần hoàn máu Tuần hoàn của tế bào lymphô Bạch huyết từ tổ chức đi vào hạch bằng mạch bạch huyết đến, và đi ra khỏi hạch bằng mạch đi qua rốn hạch. Các mạch nhỏ này hợp thành mạch lớn hơn, sau đó các mạch thu gom bạch huyết từ ruột và phần dưới của cơ thể cùng đổ vào ống ngực, sau đó vào tĩnh mạch chủ trên. Ở bê, bạch huyết từ ống ngực đổ vào tĩnh mạch chủ trên với tốc độ 500ml/h và với số lượng 108 tế bào/ml. Các tế bào T rời khỏi máu bằng 2 cách: * Các tế bào T chưa tiếp xúc với kháng nguyên gắn vào tế bào nội mạc mạch quản của vùng cận tủy, sau đó lách qua những tế bào này để đi vào hạch. Những mạch quản này có lớp tế bào nội mô khá cao nên có tên gọi là high endothelial venules (HEVs), số lượng và độ dài của các mạch
13. 13 quản này thay đổi phụ thuộc vào hoạt động miễn dịch. Khi hạch bị kích thích bởi kháng nguyên thì chiều dài của mạch quản này tăng lên rõ rệt. * Các tế bào T trí nhớ thì di chuyển theo mạch máu bình thưòng vào mô bào, sau đó vào hạch theo dịch mô bào bằng mạch bạch huyết đến. 90% tế bào lympho trong mạch đi ra từ hạch là tế bào đi theo cách 1, chỉ có 10% đi theo cách 2. Có 1 phần nhỏ tế bào T trong máu tuần hoàn qua mô lympho của phổi và ruột. Những tế bào này có vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch tại bề mặt của cơ thể. Cần lưu ý rằng lượng tế bào lympho trong máu chỉ chiếm 2% tổng số tế bào lympho có trong cơ thể. Một thay đổi nhỏ trong tuần hoàn lympho qua các cơ quan lympho cũng có thể làm thay đổi rất lớn về số lượng tế bào lympho trong máu. Điều khiển tuần hoàn lympho là một đặc điểm của hệ thống miễn dịch. Để đi vào mô lympho các tế bào lympho cần phải bám vào tế bào nội mô nhờ tác dụng của một loại protein bám dính (addressins) có mặt trong các HEVs. Addressins được tìm thấy trong hạch, lách, mảng Peyer, mô lymphô của phổi. Trên bề mặt các lympho bào có 1 loại protein có tên là homing receptor, protein này sẽ gắn vào addressins, nhờ vậy các tế bào lympho bám được vào tế bào nội mạc mạch quản. Hạch lymphô của lợn, voi, cá heo có nhiều tiểu thùy và các tiểu thùy này sắp xếp sao cho miền vỏ quay vào trung tâm hạch và miền tủy quay ra ngoài (ngược với hạch của các gia súc khác) 2. Lách Lách giữ vai trò quan trọng trong việc thanh lọc và dự trữ máu, đồng thời là nơi tập trung kháng nguyên nhất là những kháng nguyên vào cơ thể bằng đường máu, là cơ quan chính sản xuất kháng thể. Sau khi xâm nhập và bị đại thực bào xử lý, kháng nguyên được cố định tại các xoang của tuỷ đỏ, sau đó vào tuỷ trắng (nơi có nhiều nang lymphô) kích thích các lympho bào phân chia, biệt hoá thành tưong bào. Khác với hạch lympho, các lympho bào đi vào và ra khỏi lách chủ yếu bằng đường mạch máu. (Không có mạch bạch huyết đến cơ quan này). Sự phân bố máu tại lách rất đặc biệt. Động mạch lách đi vào vùng rốn của cơ quan này và các nhánh của nó đi theo các vách liên kết. Chúng tách ra thành động mạch bè liên quan với tuỷ trắng. Từ những động mạch bè đẻ ra những nhánh: động mạch trung tâm bảo đảm máu tới các nang lymphô và động mạch hình bút lông tiếp xúc thẳng với các xoang tĩnh mạch của tủy đỏ. Tiểu động mạch tách ra các mao mạch đi sang tiểu tĩnh
14. 14 mạch ở vùng trung gian hay xoang cạnh. Tại lách chỉ có mạch bạch huyết đi từ giữa các nang lympho và các dải bao quanh mạch để đến rốn lách và ống ngực. Nhu mô lách được chia làm 2 phần: Tuỷ đỏ chiếm tới 4/5 khối lượng lách và tuỷ trắng là những điểm rải rác nằm xen vào khối tuỷ đỏ. Tuỷ đỏ là nơi tạo và dự trữ hồng cầu và bắt giữ kháng nguyên, có nhiều xoang tĩnh mạch chứa hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu và lympho bào. Tuỷ đỏ đóng vai trò như một cái lọc đối với các hồng cầu bị huỷ hoại do bị tổn thương hoặc do già, các mảnh tế bào chết. Tủy trắng tương ứng với mô lympho, được cấu tạo chủ yếu bởi các mô lympho có nhiều tiểu động mạch xen kẽ, có 2 vùng: một vùng có các nang lympho chứa các tâm điểm mầm của dòng lymphô bào B gọi là vùng không phụ thuộc tuyến ức, một vùng chứa các lymphô bào T gọi là vùng phụ thuộc tuyến ức. Điểm đặc biệt ở đây là : Dọc theo mạch ngoài của tiểu động mạch có rất nhiều lympho bào, tạo nên bao lympho. Có những chỗ bao lympho phình ra tạo nên các nang lympho, là nơi diễn ra các đáp ứng miễn dịch. Vùng ngoài rìa hay trung gian giữa tuỷ trắng và tuỷ đỏ là khu vực trao đổi, các kháng nguyên thường được bắt giữ ở vùng này. Phản ứng của lách đối với kháng nguyên: Phần lớn các kháng nguyên xâm nhập vào cơ thể qua đường máu sẽ bị giữ lại ở lách. Chúng được các đại thực bào của vùng rìa hoặc của các xoang tủy đỏ bắt giữ. Sau đó chúng được đưa về các nang lympho tiên phát trong tủy trắng, sau vài ngày thấy có tế bào tạo kháng thể di chuyển đến cư trú tại vùng rìa và vùng tuỷ đỏ và bắt đầu quá trình sản xuất kháng thể. Tại những nang lympho tiên phát bắt đầu hình thành trung tâm mầm Khi kháng nguyên xâm nhập vào lách hoặc hạch sẽ gây ra hiện tượng lymphocyte trapping, có nghĩa là, bình thường các tế bào lympho có thể di chuyển một cách tự do qua lách và hạch lympho nhưng sau khi có kháng nguyên xâm nhập thì dưới tác động của kháng nguyên chúng bị giữ lại và không di chuyển ra khỏi các cơ quan này. Cơ chế của hiện tượng này chưa được hiểu rõ nhưng có lẽ là do kháng nguyên kích thích đại thực bào tiết ra yếu tố ngăn cản sự di chuyển của các tế bào lympho. Các tế bào lympho tập trung tại chỗ có kháng nguyên và tăng đáp ứng miễn dịch ở đó. 24h sau thì hạch bắt đầu giải phóng các tế bào đã bị giữ và quá trình này kéo dài khoảng 7 ngày. Nhiều tế bào được giải phóng ra trở thành tế bào sản xuất kháng thể hoặc tế bào trí nhớ.
15. 15 3. Tuỷ xương Tuỷ xương chiếm khối lượng lớn nhất trong các cơ quan lympho thứ phát. Nếu đưa kháng nguyên vào cơ thể qua tĩnh mạch thì chúng sẽ bị bắt giữ ở gan, lách và tuỷ xương. Trong đáp ứng miễn dịch tiên phát, kháng thể được sản xuất chủ yếu ở lách và hạch lympho. Đến giai đoạn cuối của đáp ứng miễn dịch tiên phát thì các tế bào trí nhớ rời khỏi lách và đến tập trung ở tuỷ xương. Khi kháng nguyên được đưa vào lần 2 thì tuỷ xương sản xuất một lượng rất lớn kháng thể và là nguồn sản xuất IgG chính ở loài gặm nhấm. Có đến 70% kháng thể chống lại 1 số kháng nguyên được sản xuất từ tuỷ xương. 4. Mô lympho không có vỏ bọc Các mô lympho không có vỏ liên kết bao bọc được gọi là các mô lympho không có vỏ bọc. Chúng nằm rải rác ở niêm mạc đường tiêu hóa, hô hấp, tiết niệu. 4.1. Các mô lympho ở ruột (Gut associated lymphoid tissues; GALT) GALT bao gồm mảng Peyer và các nang lymphô nằm rải rác, riêng rẽ hoặc thành chuỗi ở niêm mạc ruột, đặc biệt là niêm mạc ở kết tràng, dưới lamina propria. Mảng Peyer là nơi kết tụ các tế bào dạng lympho tạo nên các nang, trung tâm nang là các lympho bào B, bao quanh nang là các lympho bào T và đại thực bào. Các lympho bào B ở đây sau khi được biệt hóa chuyển thành tương bào sản xuất IgA, IgG và có cả IgM. Các lympho bào T gồm chủ yếu là các tế bào T gây độc tế bào và điều hòa miễn dịch. Hệ thống lymphô của ruột trực tiếp tiếp xúc với kháng nguyên vào cơ thể bằng đường tiêu hóa, có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể với cơ chế phòng vệ tại chỗ. 4.2. Các mô lympho ở phế quản (Bronchus associated lymphoid tissues- BALT) BALT có cấu trúc và chức năng giống mảng Peyer và các mô lympho của GALT. Các mô lympho ở đây nằm dọc theo khí quản, phế quản, tiểu phế quản và các tiểu thuỳ phổi. Trong một số trường hợp đặc biệt, các nang lymphô của BALT nhô vào lòng ống phế quản lớn và khí quản.
16. 16 4.3. Hạch hạnh nhân Hạch hạnh nhân là các mô lympho có kích thước khác nhau ở họng, bao gồm chủ yếu các lympho bào, có nang nguyên phát và nang thứ phát. Lympho bào B chiếm khoảng 40-50% tổng số lymphô bào của hạch. Các trung tâm mầm của các nang lymphô là vùng lymphô bào B phụ thuộc kháng nguyên, ở đó có các quần thể tế bào nhớ miễn dịch trải rộng và biệt hóa thành các tương bào.
17. Chương 3 CÁC TẾ BÀO THAM GIA VÀO ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH I. Những tế bào tham gia vào đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu 1. Đại thực bào Đại thực bào giữ một vai trò trung tâm trong đáp ứng miễn dịch. Chúng vừa tham gia vào đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu ban đầu vừa tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu. Trong đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu đại thực bào làm nhiệm vụ bắt giữ và tiêu diệt các vật lạ, còn trong đáp ứng miễn dịch đặc hiệu, chúng gây cảm ứng các đáp ứng qua vai trò trình diện kháng nguyên cho tế bào T, đồng thời tham gia vào pha hiệu ứng của đáp ứng qua vai trò tiêu diệt tế bào u và vi sinh vật. Chúng còn có những chức năng điều hòa đáp ứng miễn dịch. Đại thực bào có mặt ở mọi khu vực tiếp giáp với bên ngoài: phổi, gan, hạch. Người ta cũng thấy chúng ở trong lách, trong máu (tế bào mono), trong thanh mạc, não. Đại thực bào trong máu có tên là monocyte, chiếm 5 % tổng số bạch cầu. Đại thực bào trưởng thành có mặt trong các cơ quan, tổ chức với các tên gọi khác nhau. Đại thực bào là loại tế bào to có những hình thái khác nhau tại những nơi khác nhau. Chúng có thể di chuyển hoặc cố định tại mô.
18. Tất cả các đơn nhân thực bào có nguồn gốc từ các tế bào gốc trong tủy xương (monoblast). Monoblast phát triển thành promonocyte, và promonocyte phát triển thành monocyte dưới tác dụng của 1 loại protein có tên là colony-stimulating factor. Sau đó monocyte vào máu. Khoảng 3 ngày sau monocyte rời máu đi vào mô bào và phát triển thành đại thực bào (Macrophage). Đang có nhiều tranh cãi về nguồn gốc của các đại thực bào trong các tổ chức. Có lẽ chúng vừa có nguồn gốc từ tế bào monocyte vừa là sản phẩm của quá trình tăng sinh tại chỗ. Đại thực bào trong các tổ chức có đời sống tương đối dài. Nếu không bị hoạt hóa bởi quá trình viêm hoặc hủy hoại tổ chức thì mỗi ngày có khoảng 1% đại thực bào bị thay thế. Sau khi thực bào thì đời sống của đại thực bào bị thay đổi, tùy thuộc vào tính chất của đối tượng thực bào. Nếu đối tượng thực bào có tính độc đối với đại thực bào thì đại thực bào có thể bị chết ngay sau khi nuốt đối tượng thực bào. * Thụ thể của đại thực bào. Trên bề mặt của đại thực bào có rất nhiều thụ thể. + Thụ thể cho kháng thể: CD 64 có trên bề mặt của đại thực bào, bạch cầu đơn nhân, bạch cầu đa nhân trung tính ( ít hơn ở ĐTB), và không có ở tế bào lympho, CD 32, CD 16. + Thụ thể cho bổ thể : CD 35 (cho C3b), CD 11b/18 cho sản phẩm phân chia của C3b. + Thụ thể cho IL-2: CD 25. + Thụ thể cho transferrin: CD 71. Số lượng các thụ thể của các đại thực bào khác nhau sẽ khác nhau. Đại thực bào ở lách có nhiều thụ thể cho kháng thể, trong khi đó các tế bào Kupffer lại giàu thụ thể cho bổ thể. Có receptor với mảnh Fc của Ig và với bổ thể nên chúng bắt giữ kháng nguyên càng dễ dàng nếu kháng nguyên đã được opsonin hóa. * Chức năng của đại thực bào + Thực bào Đại thực bào bị hấp dẫn không những chỉ bới các sản phẩm của vi khuẩn, sản phẩm của đáp ứng miễn dịch (C5a, Cytokine) mà cả với những yếu tố được giải phóng ra sau khi tế bào bị chết, bao gồm những sản phẩm phân hủy các mô liên kết như những mảnh collagen, elastin, fibrinogen. Bạch cầu đa nhân trung tính chết tiết ra elastase và collagenase, vì vậy tạo ra những chất hóa ứng động bạch cầu. Như vậy bạch cầu đa nhân trung tính đóng vai trò tiên phong trong đáp ứng miễn dịch: Chúng xuất hiện và tấn công vật lạ trước, sau khi bị chết chúng hấp dẫn đại thực bào đến nơi có vật ngoại lai. Đại thực bào phá hủy vật lạ bằng 2 cơ chế: Phụ thuộc và không phụ thuộc oxy. Đại thực bào còn có khả năng sản xuất ra oxyde nitơ và các sản phẩm trao đổi nitơ, có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. Hoạt hóa đại thực bào Sau khi bạch cầu đơn nhân di chuyển đến ổ viêm chúng được hoạt hóa ở nhiều mức độ khác nhau: Tăng lượng enzyme của lysosome, tăng khả năng thực bào, biểu lộ thêm nhiều thụ thể dành cho kháng thể, bổ thể, transferrin, tăng tiết protease trung tính. Lúc này chúng được gọi là các đại thực bào viêm. Nếu tiếp tục bị kích thích (bởi sản phẩm của vi khuẩn, interferons) thì các đại thực bào viêm sẽ phát triển thành đại thực bào đã được hoạt hóa.
19. Khi vật lạ tồn tại lâu trong cơ thể, đại thực bào sẽ tập trung nhiều xung quanh vật lạ và nếu soi kính hiển vi nhìn giống tế bào biểu mô nên được gọi là tế bào dạng biểu mô (epithelioid cells). Các tế bào dạng biểu mô này thường nằm rất sát nhau nên nhìn chúng có hình đa giác, hoặc chúng có thể hợp lại với nhau tạo thành tế bào khổng lồ nhiều nhân. Những tế bào này thường gặp trong các hạt lao. + Chế tiết Đại thực bào có khả năng tổng hợp và chế tiết khoảng 100 loại protein, trong đó có enzyme lysozyme và 1 số thành phần của bổ thể được tiết thường xuyên, liên tục, trong khi đó 1 số protein khác (lysosomal enzyme, platelet-activating factor, leucotriens) thì chỉ được tiết ra trong khi đại thực bào làm nhiệm vụ thực bào. Đại thực bào còn tiết ra nhiều yếu tố điều hòa đáp ứng miễn dịch (IL-1-tăng cường) hoặc (IL-6- ức chế), TNF, IFN, prostaglandins. + Đại thực bào tu sửa vết thương Đại thực bào có đặc tính thâm nhập nhờ vào tính bám dính, nuốt ăn nên gọi là thực bào. Đại thực bào ăn các hạt, tiêu chúng chính là nhờ các men peroxydase và esterase. Nhưng quá trình tiêu ấy không hoàn toàn và sau đó các đại thực bào sẽ trình những kháng nguyên ấy cho tế bào T. + Đại thực bào trình diện kháng nguyên Đại thực bào trình diện kháng nguyên dưới hình thức những mảnh nhỏ là các peptid khi kháng nguyên là một protein. Những peptid ấy được trình diện trong khuôn khổ các phân tử hoà hợp mô (MHC) lớp II, điều đó có nghĩa là tín hiệu do đại thực bào truyền cho tế bào lympho gồm mảnh kháng nguyên nằm gọn trong lòng của phân tử MHC lớp II + Đại thực bào điều hòa đáp ứng miễn dịch Đại thực bào tiết ra những yếu tố không đặc hiệu hoạt hoá (IL-1) hay ức chế (prostaglandin - PGE2) đáp ứng miễn dịch. Bản thân chúng lại có thể được hoạt hoá bởi các tế bào lympho T (Qua trung gian của Macrophage Activating Factor - MAF). Như vậy Đại thực bào là tế bào chủ chốt của đáp ứng miễn dịch. 2. Bạch cầu đa nhân ( BCĐN)
20. Bạch cầu đa nhân có nguồn gốc từ tuỷ xương và chiếm đến 60-70% số bạch cầu ở máu. Chúng có thể bám dính vào các tế bào nội mô và đi qua thành mạch. Chúng được phân thành trung tính, toan tính và kiềm tính tuỳ theo phản ứng các hạt đối với các chất nhuộm màu khác nhau. Bạch cầu đa nhân không có bất kỳ tính chất đặc hiệu nào đối với kháng nguyên nhưng chúng giữ vai trò chủ yếu trong quá trình viêm cấp cùng với các kháng thể và bổ thể trong sự đề kháng chống các vi sinh vật. Chức năng chủ yếu của bạch cầu đa nhân là thực bào. Tuy là một quá trình liên tục nhưng thực bào có thể được chia làm 4 giai đoạn: Hóa ứng động, bám dính, nuốt và tiêu. Hóa ứng động là sự di chuyển có hướng của bạch cầu dưới ảnh hưởng của một yếu tố hóa học (bên ngoài), vì vậy bạch cầu sẽ di chuyển về phía nguồn của yếu tố hóa học đó. Trong vùng tế bào bị tổn thương hoặc tại nơi vi khuẩn xâm nhập, có hiện tượng tăng tính dính của bạch cầu đa nhân trung tính và của tế bào nội mạc mạch quản làm cho bạch cầu đa nhân trung tính dính vào nội mạc các mạch quản nhỏ trước khi nó di chuyển vào mô bào. Sự xâm nhập của vi khuẩn và sự tổn thương của mô bào dẫn đến sụ hình thành nhiều yếu tố gây ứng động bạch cầu, trong đó quan trọng nhất là yếu tố C5a, một yếu tố được hình thành khi hoạt hóa hệ thống bổ thể. Bạch cầu ái kiềm và dưỡng bào: Bạch cầu ái kiềm và dưỡng bào có các hạt đặc hiệu chứa các chất có hoạt tính sinh học như histamin, serotonin, heparin. Các tế bào này có thụ thể với Fc của IgE, giúp cho IgE bám trên bề mặt của chúng. Khi có kháng nguyên tương ứng xâm nhập thì kháng nguyên sẽ kết hợp với IgE làm mất hạt, giải phóng nhiều hoạt chất của chúng. Vì vậy chúng có vai trò quan trọng trong phản vệ và dị ứng. Bạch cầu ái kiềm còn tiết yếu tố hóa ứng động bạch cầu ái toan- ECF (Eosinophil chemotactic Factor) Bạch cầu ái toan. Bào tương của bạch cầu ái toan chứa các hạt đặc hiệu ưa acid. Các hạt này chứa các enzyme như histaminase, arylsulfatase, có tác dụng tiêu các hoạt chất do các hạt của bạch cầu ái kiềm và dưỡng bào tiết ra. Gần đây người ta thấy rằng bạch cầu ái toan cũng có khả năng thực bào và gây độc đối với ấu trùng của một số ký sinh trùng khi ấu trùng đã gắn với kháng thể đặc hiệu. 3. Tiểu cầu Tiểu cầu bắt nguồn từ các mẫu tiểu cầu lớn trong tuỷ xương. Ngoài vai trò chủ chốt của chúng trong quá trình đông máu, tiểu cầu còn tham gia vào trong đáp ứng miễn dịch, đặc biệt trong viêm. Chúng có biểu lộ các phân tử MHC lớp I, các thụ thể có ái tính yếu với IgE. 4. Những tế bào NK và K. Tế bào NK (Natural killer). Đó là những tế bào lympho to có hạt ( Larger Granular Lymphocytes ) chứa perforin và granzym, chiếm khảng 4-10% tổng số những tế bào lympho tuần hoàn trong máu của người.
21. Chúng có 2 chức năng lớn: - Tế bào NK nhận ra sự vắng mặt, sự thay đổi của phân tử MHC lớp I trên bề mặt các tế bào khác thì mới hoạt động. Trước đây người ta cho rằng hoạt năng độc tế bào của chúng không phụ thuộc vào MHC nhưng nay thì thấy rõ là có phụ thuộc song một cách trái ngược. Receptor của NK với MHC được gọi là KIR (killer cell inhibitory receptor) khi tiếp xúc với MHC thì ức chế tín hiệu hoạt hoá chương trình dung giải tế bào nghĩa là chỉ hoạt động đối với những tế bào ít hay không có MHC lớp I như tế bào bị ung thư hay bị nhiễm vi rút. Tế bào K. Là thành phần tế bào của hiện tượng độc tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC= Antibody dependant Cellular Cytotoxicity). II - Những tế bào tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu Tế bào lympho có phân bố rất rộng: chúng được thấy cả ở trong tủy xương, tuyến ức, lách, hạch lympho, máu và trong toàn bộ cơ thể chúng chiếm khoảng 1% tổng trọng lượng. Tính thuần nhất tương đối về hình thái, thực ra che dấu một tính hỗn tạp rất lớn được thấy rõ qua việc xác định các cấu trúc màng mà chúng có ( các thụ thể khác nhau, các nhóm quyết định kháng nguyên bề mặt). Cũng nhờ các cấu trúc này mới có thể phân biệt ra được các dưới nhóm tế bào ấy. 1. Tế bào lymphô T Nhóm tế bào lympho trưởng thành dưới sự kiểm soát của tuyến ức được gọi là tế bào phụ thuộc tuyến ức hay tế bào T. 1.1. Nguồn gốc và sự trưởng thành Một tế bào gốc của tuỷ xương sinh ra các tế bào tiền thân của lymphô T gọi là tiền T. Chúng đến tuyến ức để được chọn lọc; ở đây thấy có hai quần thể chính: - Tế bào tuyến ức vùng vỏ ( 90% quần thể bên trong tuyến ức) phần lớn chưa trưởng thành, đa số chết tại chỗ. Chúng có chung một số dấu ấn với các tiền tế bào (CD2) nhưng về sau còn xuất hiện thêm một số khác nữa. - Tế bào tuyến ức vùng lõi (10% còn lại) đã trưởng thành hơn. Trên màng mặt của chúng có những dấu ấn mới (CD3, CD4 hay CD8) cũng như là receptor T (TCR=T Cell Receptor). 1.2. Quá trình trưởng thành (hay được huấn luyện) tại tuyến ức Giai đoạn trưởng thành trong tuyến ức là một sự thay đổi cơ bản về mặt chức năng của tế bào lymphô T: chính tại đó sẽ xuất hiện các dấu ấn khác nhau. Trong thời gian chúng lưu lại tuyến ức, tế bào lympho tiếp thu một sự huấn luyện miễn dịch gồm có khả năng nhận biết kháng nguyên và khả năng phân biệt kháng nguyên của mình với kháng nguyên lạ (không phải của mình). Sự chọn lọc đầu tiên được gọi là dương tính có liên quan đến khả năng nhận biết ra các phân tử MHC trên các tế bào khác thông qua TCR của tế bào tuyến ức vùng lõi: Kết quả là chỉ còn tồn tại để phát triển những tế bào lympho CD4+ có khả năng nhận ra phân tử MHC lớp II và các tế bào lympho CD8+ có khả năng nhận biết phân tử MHC lớp I. Nhưng những tế bào nào không được huấn luyện như vậy sẽ chết (hiện tượng chết theo chương trình của tế bào hay là apoptosis).
22. Tiếp theo cuộc chọn lọc ban đầu dương tính nhằm chọn những tế bào có khả năng nhận biết một kháng nguyên hạn chế trong khung cảnh MHC của bản thân, thì sẽ xảy ra một cuộc chọn lọc âm tính. Cuộc chọn lọc này nhằm loại thêm những tế bào còn khả năng phản ứng với kháng nguyên bản thân là một điều không cần thiết mà có hại. Thực thế, các tế bào CD4+ và CD8+ khi đã có thể nhận biết ra MHC tương ứng nhưng nếu lại trình diễn cái tôi (tức nhũng kháng nguyên bản thân) với một ái lực quá mạnh, thì sẽ tạo ra phản ứng nguy hiểm chống lại ngay bản thân. Cho nên chúng sẽ bị loại và chết theo apoptosis (loại trừ clon). Như thế cơ thể đã loại bỏ được những tế bào lympho quá nhậy, dễ bị kích thích mà sau này có thể nhận biết và phá huỷ các tự kháng nguyên, đó có thể là nguyên nhân của tự miễn. Sau sự chọn lọc kép ấy, thì đến 95% bị loại bỏ, chết theo chương trình và các mảnh của chúng sẽ được đại thực bào tiêu ngay tại tuyến còn khoảng 5% các tế bào tuyến ức vùng lõi có dấu ấn CD4+ hay CD8+, sẽ tiếp tục quá trình trưởng thành ở khu vực ngoài tuyến ức (máu và cơ quan lymphô ngoại vi); Chúng là một quần thể hỗn tạp nên được phân biệt theo chức năng điều hoà đáp ứng miễn dịch: Lympho T hỗ trợ ( Th=T helper có CD4+) còn có tên là lympho T khuyếch đại ( Ta, amplifier T lymphocyte ) có nhiệm vụ hoạt hóa và thúc đẩy hoạt động của các lympho T khác thông qua việc tiết ra Interleukin-2. Lympho T gây quá mẫn muộn, TDTH (Delayed Type Hypersensitivity T cell) có nhiệm vụ tiết lymphokin hoạt hóa đại thực bào và bạch cầu khác dẫn đến biểu hiện quá mẫn muộn. Lympho T điều hòa ngược, ký hiệu TFR (Feedback regulator T lymphocyte) hay còn gọi là lympho T cảm ứng ức chế (Suppressor inducer T lymphocyte) có tác dụng hoạt hóa lympho T ức chế. Lympho T ức chế (Ts=T suppressor có CD8+) có nhiệm vụ điều hòa đáp ứng miễn dịch, ức chế hoạt động của các loại lympho bào khác; Lympho T độc (CTL=cytotoxic lymphocyte=TC), có nhiệm vụ tấn công trực tiếp các tế bào có kháng nguyên lạ trên bề mặt, chẳng hạn tế bào mang virus (Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào) 1.3. Các dấu ấn màng của tế bào lympho T Đặc trưng của tế bào lympho là các phân tử bề mặt hình thành những nhóm quyết định kháng nguyên, có thể xác định được nhờ các kháng thể đơn clon. Các phân tử ấy được coi như là những dấu ấn để phân biệt tế bào lympho ở các giai đoạn khác nhau và được chỉ định bằng các chữ CD (cluster of differenciation, cụm biệt hóa) tiếp theo là con số đánh trong danh pháp. Bên cạnh những dấu ấn phân biệt, tế bào T còn có thụ thể với kháng nguyên gọi là TCR (T cell receptor). * Các dấu ấn phân biệt - Phân tử CD2. Đó là một glycoprotein với độc 1 chuỗi 50kD, có mặt ở mọi tế bào lympho (T chín và chưa chín), chịu trách nhiệm hình thành hoa hồng với hồng cầu cừu. Đó là một phân tử bám dính với protein LFA3 có trên các đại thực bào. - Phân tử CD3. Là một tổ hợp gồm 4 chuỗi từ 20-26 kDa: γ, δ, ε, ξ liên kết với TCR. Nó có mặt ở mọi tế bào lympho T chín. Vai trò của nó là tiếp xúc với kháng
23. nguyên nằm trên phân tử MHC của tế bào trình diện tương ứng và chuyển tín hiệu kháng nguyên vào trong nguyên sinh chất của tế bào lympho T. - Phân tử CD4. Đó là một monomer có 4 khu vực nằm bên ngoài tế bào. CD4 là đặc trưng của dưới nhóm quần thể tế bào lympho T hỗ trợ và được dùng như là phối tử (ligand) với các phân tử MHC lớp II (nó cũng là receptor cho HIV). - Phân tử CD8. Hình thành bởi 2 chuỗi α và β nối lại với nhau bằng một dây nối đồng hóa trị. Phân tử CD8 đặc trưng cho dưới nhóm quần thể tế bào lympho T độc. CD8 là phối tử với phân tử MHC lớp I. Phân tử CD4 hay CD8 có khả năng mỗi thứ phối hợp với phân tử MHC II hoặc I, cho phép một sự phân công biệt hóa các dưới nhóm quần thể ấy kết hợp hoặc với APC đối với CD4, hoặc với tế bào đích hay APC đối với CD8. * Thụ thể của tế bào lympho T với kháng nguyên (T cell receptor-TCR) Có 2 typ TCR: TCR1 và TCR2. Khoảng 95% tế bào máu biểu lộ TCR2, còn 5% là TCR1. * Các thụ thể màng khác của tế bào lympho T + Thu thể với mảnh Fc ( FcR) của Ig γδ. + Thu thể với IL-2 hay CD25 + Thu thể với bổ thể: CD35 hay CR1 và CD21 hay CR2 + Thu thể với IL-1, IL-4, IFN- hormon, lectin. 1.4. Chức năng của tế bào lympho T - Chức năng hỗ trợ của các tế bào CD4+: chúng nhận biết kháng nguyên chỉ khi kháng nguyên được trình diễn bởi các phân tử MHC lớp II. Quần thể CD4+ thực hiện chức năng hỗ trợ của chúng bằng cách tiết ra các lymphokin khi được hoạt hoá (chắng hạn bởi kháng nguyên), các lymphokin sẽ cảm ứng các tế bào lympho B để sản xuất ra kháng thể. - Chức năng độc tế bào của các tế bào lympho T có dấu ấn CD8+ chỉ nhận biết kháng nguyên khi nó kết hợp với các phân tử MHC lớp I. Như vậy chúng chịu trách nhiệm về việc ly giải các tế bào có biểu lộ kháng nguyên lạ trên bề mặt của chúng, đặc biệt như là kháng nguyên virus. - Hoạt hóa đại thực bào: Tế bào lympho T cũng có khả năng tiết ra những lymphokin hoạt hóa đại thực bào (GM-CSF, IFN-γ, TNF-β) giúp các tế bào ấy trở nên hoạt động mà diệt các vi sinh vật thường xuyên hay nhất thời, ngay bên trong các tế bào ấy (Mycobacterium, Listeria, Salmonella, Pneumocystis carini và một số virus ). - Điều hoà phản ứng viêm, tạo máu: Tế bào lympho T tiết ra các lymphokin IL-4, IL-5, IL-6, làm cho tế bào lympho T có những tác động khác quan trọng trong phản ứng viêm, tạo máu. - Chức năng điều hòa đáp ứng miễn dịch của các tế bào lympho T ức chế hiện nay còn là vấn đề bàn cãi, nhưng trong thực tế đã cho thấy rằng khi có suy giảm tế bào này thì hay xuất hiện những biểu hiện rối loạn miễn dịch như dị ứng, tự mẫn.
24. 2. Tế bào lympho B Tế bào lympho B chiếm khoảng 5-15% số tế bào lympho tuần hoàn trong máu và được xác định bằng sự hiện diện của Ig màng mà chúng tổng hợp. 2.1. Các dấu ấn màng: + Dấu ấn biệt hoá + Thụ thể màng đối với kháng nguyên + Thụ thể đối với bổ thể + Thụ thể đối với các interleukin + Thụ thể đối với các lectin + Thụ thể đối với virus Epstein Barr (EBV)(CD21) 2.2. Chức năng của tế bào lympho B Vai trò chủ yếu của các tế bào này là sản xuất kháng thể, qua đáp ứng tiên phát với biểu hiện chủ yếu là tiết IgM và đáp ứng thứ phát với chủ yếu là tiết IgG. Sự hoạt hoá tế bào B được thực hiện bởi nhiều cơ chế khác nhau: - Do các kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức. - Do sự kết hợp kháng nguyên phụ thuộc tuyến ức qua các yếu tố hoà tan (cytokine) từ tế bào lymphô T tiết ra. - Do chất gây phân bào không đặc hiệu như LPS của E.coli hay chất gây phân bào đa clon (PWM).
25. 3. Sự hợp tác giữa các tế bào trong quá trình đáp ứng miễn dịch đặc hiệu Quá trình đáp ứng miễn dịch đặc hiệu của cơ thể với một kháng nguyên hoặc là theo kiểu miễn dịch dịch thể hoặc là theo kiểu miễn dịch trung gian tế bào,o nói chung thực chất đó là kết quả của sự hợp tác hoạt động của nhiều loại tế bào trong một mạng l- ưới phức tạp. Chúng ta đã tìm hiểu về vai trò và chức năng chuyên biệt của các loại tế bào có thẩm quyền miễn dịch, thực ra sự hoạt động để hoàn thành chức năng chuyên biệt đó của mỗi loại tế bào đều phải nhờ sự tương tác,c hỗ trợ của các loại tế bào khác, đặc biệt là sự hợp tác giữa đại thực bào với lympho T và lympho B, giữa lympho T với lympho B và giữa lympho T với nhau.u Mặt khác, bên cạnh chức năng là tế bào có thẩm quyền miễn dịch, lympho T còn giữ chức năng quan trọng là điều hòa miễn dịch,h tức là giữ cho đáp ứng miễn dịch diễn ra có giới hạn nhất định, chức năng này do một loạt các tiểu quần thể lympho T phụ trách bao gồm: lympho T hỗ trợ (Th), lympho T ức chế (Ts), lympho T cảm ứng (Ti), lympho T hỗ trợ cho các lympho T ức chế (Th(s)). Như vậy sự hợp tác giữa các loại tế bào không chỉ nhằm mục đích hình thành đáp ứng miễn dịch đặc hiệu mà còn có tác dụng điều hòa quá trình đó và làm cho hai vấn đề hình thành và điều hòa miễn dịch diễn ra liên quan chặt chẽ với nhau. Kết luận Hệ thống miễn dịch gồm nhiều loại tế bào: tế bào lympho, đơn nhân thực bào, bạch cầu hạt, các tế bào K và NK Chúng tham gia vào các quá trình miễn dịch khác nhau (đặc hiệu hay không) và tiết ra nhiều chất hoà tan điều hòa hệ thống ấy. Các tế bào lympho B và T có thể nhận biết được 1011 kháng nguyên khác nhau nhờ các thụ thể bề mặt (TCR và BCR tức Ig). Ig của tế bào B có thể nhận biết trực tiếp
26. kháng nguyên là protein, carbohydrat, lipid và 1 số ít hapten. Còn tế bào T chỉ nhận biết kháng nguyên peptid liênkết với phân tử MHC của APC : T CD4 với lớp II và T CD8 với lớp I. Sự nhận biết và kết hợp đó gây hoạt hóa và phóng thích các chất tiết hoà tan làm tăng cường hay ức chế đáp ứng miễn dịch. Tế bào lympho T và B còn có trí nhớ miễn dịch: Khi đã đựoc mẫn cảm với một kháng nguyên thì khi gặp kháng nguyên ấy lần sau chúng sẽ phản ứng nhanh và mạnh. Tế bào NK là loại tế bàocủa đáp ứng miễn dịch chung không cần mẫn cảm, không có trí nhớ, và có thể diệt thẳng tế bào u hay bị nhiễm virus.
27. 33 Chương 4 KHÁNG NGUYÊN I. Định nghĩa Kháng nguyên (antigen) là tất cả các chất, đôi khi kể cả thành phần cấu tạo của cơ thể, khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật sẽ gây nên một đáp ứng miễn dịch, tức một quá trình sinh học phức tạp dẫn đến sự tổng hợp những phân tử đặc biệt gọi là kháng thể (dịch thể hay kháng thể tế bào)o và chúng có đặc tính liên kết đặc hiệu với kháng nguyên đó. Tóm lại, kháng nguyên là chất gây ra đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và phản ứng với các sản phẩm của đáp ứng đó Những phân tử đơn giản, chung cho nhiều loài như nước, muối khoáng, u rê, creatinin, đường đơn hay đường đôi, không phải là kháng nguyên. Bằng chứng độc nhất nói lên một chất đúng là một kháng nguyên khi chứng minh được có đáp ứng miễn dịch chống lại nó. II. Những đặc tính của kháng nguyên Kháng nguyên có nhiều đặc tính khác nhau, trong đó có tính đặc hiệu và tính sinh kháng thể. 1. Tính đặc hiệu Tính đặc hiệu của một kháng nguyên là đặc tính mà kháng nguyên ấy chỉ có khả năng kết hợp đặc hiệu với kháng thể tương ứng (trong trường hợp đáp ứng miễn dịch dịch thể) và có khả năng kết hợp đặc hiệu với các thụ thể bề mặt các lympho T (trong trường hợp miễn dịch tế bào). - Kháng nguyên nào thì kháng thể nấy, kháng nguyên gắn với kháng thể như chìa khóa khớp với ổ khóa. Như thế một kháng thể chống A chỉ phản ứng với kháng nguyên A. Ngược lại một kháng nguyên A chỉ được nhận biết bởi kháng thể chống A. - Tính đặc hiệu của kháng nguyên không phải do toàn bộ cấu trúc của cả phân tử kháng nguyên quyết định mà do “nhóm quyết định”h (epitope)e của kháng nguyên quyết định, đó là những đoạn nhỏ hoặc một bộ phận nhỏ nằm trên bề mặt phân tử kháng nguyên quyết định. Nhóm quyết định kháng nguyên không những quyết định tính đặc hiệu sinh
28. 34 kháng thể tương ứng, mà còn là vị trí để kháng thể đó, hoặc lympho bào mẫn cảm có thể gắn với kháng nguyên một cách đặc hiệu. - Nếu kháng nguyên chỉ có một nhóm quyết định thì sẽ kích thích cơ thể sinh ra một loại kháng thể tương ứng và kháng nguyên đó chỉ kết hợp đặc hiệu và duy nhất với loại kháng thể đó mà thôi; còn nếu kháng nguyên có nhiều nhóm quyết định thì sẽ có nhiều kháng thể tương ứng được sinh ra, nhưng nhóm quyết định nào thì kết hợp đặc hiệu với kháng thể tương ứng của nhóm đó mà thôi. Có bao nhiêu nhóm quyết định kháng nguyên thì có bấy nhiêu loại kháng thể và kết hợp đặc hiệu độc lập với nhau. -Tổng số nhóm quyết định trong một kháng nguyên gọi là hóa trị của kháng nguyên đó. Hóa trị kháng nguyên biểu thị số lượng kháng thể mà kháng nguyên có khả năng kết hợp được, kháng nguyên có thể có hai hay nhiều hóa trị. - Tính đặc hiệu của kháng nguyên là rất nghiêm ngặt, tuy nhiên trong thực tế, hai kháng nguyên có thể có phản ứng chéo với nhau,u như vậy giữa hai kháng nguyên này phải có một hoặc nhiều nhóm quyết định giống nhau hoặc gần giống nhau,u Do đó, về mặt sinh học phân tử, có thể nói: Tính đặc hiệu của kháng nguyên - kháng thể là do sự tương đồng về cấu trúc hóa học, giữa một phân tử kháng thể với một nhóm quyết định kháng nguyên,n mỗi một nhóm quyết định kháng nguyên chỉ có thể kết hợp với một phân tử kháng thể duy nhất, nhưng mỗi một phân tử kháng nguyên thì có thể kết hợp với vài loại kháng thể, nếu đó là phân tử kháng nguyên đa giá (có nhiều nhóm quyết định kháng nguyên trên bề mặt). Tình trạng mất phản ứng sau khi có những thay đổi cực nhỏ về cấu trúc hóa học của kháng nguyên đã chứng minh tính đặc hiệu ấy. Tính đặc hiệu của phản ứng miễn dịch đã được các công trình của K. Landsteiner (1930-1934) chứng minh qua các kháng nguyên nhân tạo gồm một protein gắn với những phân tử nhỏ mà ông gọi là hapten. Chỉ cần biến đổi vị trí của một gốc hay thay đổi gốc đó bằng một gốc khác là đáp ứng miễn dịch có thể thay đổi được. Phản ứng chéo Đối ngược với tính đặc hiệu là phản ứng chéo khi 2 kháng nguyên có nguồn gốc khác nhau nhưng lại phản ứng với cùng một kháng thể. Nguyên nhân của phản ứng chéo:
29. 35 * Có một cấu trúc giống hệt. Ở các loài khác nhau vẫn có thể có những nhóm quyết định kháng nguyên chung vì lý do tiến hóa hay ngẫu nhiên. Ví dụ như những chất của nhóm máu A và B với chất của một số vi khuẩn vô hại ở ruột, chúng có cấu trúc giống nhau đến mức chính là các vi khuẩn gây ra sản xuất kháng thể tự nhiên chống A và chống B ở những người có nhóm máu O. Trong trường hợp này cá thể có nhóm máu O sản xuất những kháng thể dị loại thực ra là để chống vi khuẩn nhưng đồng thời cũng là kháng thể đồng loài nếu đứng trên phương diện truyền máu hay khía cạnh khi không có hòa hợp mẹ-thai. * Có một cấu trúc tương tự. Ví dụ nhóm máu B và kháng nguyên giả B xuất phát từ kháng nguyên A1. Đặc trưng của nhóm máu A1 là có một gốc tận cùng là N-acetylgalactosamin và của kháng nguyên B là galactose. Trong ung thư đại tràng khi có nhiễm vi khuẩn thì chất N- acetylgalactosamin có thể bị mất acetyl bởi desacetylase của vi khuẩn mà đổi thành galactosamin. Khi ấy kháng nguyên A1 được nhận biết bởi một số kháng thể chống B nên được gọi là giả B. Những kháng thể chống B ấy không phân biệt nổi OH của galactose và NH2 của galactosamin. 2. Tính kích thích sinh miễn dịch Kháng nguyên có khả năng kích thích cơ thể sinh ra đáp ứng miễn dịch (kháng thể).) Người ta còn gọi khả năng kích thích cơ thể sinh kháng thể của kháng nguyên là tính kháng nguyên của kháng nguyên.n Đáp ứng này có thể là tế bào hay dịch thể, dương tính (gây mẫn cảm tức có sinh kháng thể) hay âm tính (gây dung nạp tức không sinh kháng thể). Tính kháng nguyên của một chất có thể mạnh hay yếu phụ thuộc vào các yếu tố sau: * Tính lạ của kháng nguyên : Những chất càng lạ với cơ thể túc chủ càng có tính kháng nguyên mạnh, tính kháng nguyên càng mạnh khi các loài càng xa nhau về nguồn gốc tổ tiên. Ví du: lấy huyết thanh của bò tiêm cho bò hoặc cho dê thì không kích thích sinh miễn dịch hoặc sinh miễn dịch yếu, nhưng nếu lấy huyết thanh của gà tiêm cho bò thì kích thích sinh miễn dịch tốt, vì gà và bò khác nhau xa về nguồn gốc. * Cấu trúc phân tử kháng nguyên:n Những chất có phân tử lượng càng lớn và cấu trúc càng phức tạp thì tính sinh miễn dịch càng cao, thông thường phải có phân tử lượng từ 10.000 Da, tuy nhiên cũng có trường hợp ngoại lệ như dextran, gelatin có phân tử lượng lớn nhưng không có tính
30. 36 kháng nguyên, trái lại insulin phân tử lượng chỉ có 6000, glucagon phân tử lượng 3800 lại có tính kháng nguyên cao. - Những chất có bản chất là protein phức tạp hoặc cấu tạo từ polysaccharide thì có tính sinh miễn dịch cao vì dễ bị đại thực bào nuốt và xử lý, còn những chất có bản chất là lipid, acid nucleic thì tính sinh miễn dịch yếu hoặc không có, những chất này muốn trở thành kháng nguyên phải được gắn với một "protein mang"g có chứa các acid amin mạch vòng như tyrozin, tryptophan hoặc các acid amin mạch vòng khác. - Cấu trúc lập thể (không gian 3 chiều, 3-D)D và khả năng tích điện của các phân tử kháng nguyên cũng có ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch, bởi vì trong quá trình chuyển hóa khi cấu trúc lập thể thay đổi sẽ để lộ ra những nhóm quyết định kháng nguyên mà trước đây chúng bị "che lấp" hoặc "dấu mình" và sự tích điện có vai trò chọn lọc các tế bào có thẩm quyền miễn dịch tương ứng. * Phương thức xâm nhập:p Những kháng nguyên mạnh khi đưa vào cơ thể một lần đều có khả năng kích thích sinh kháng thể, những kháng nguyên yếu phải đưa nhiều lần hoặc đưa số lượng nhiều hoặc phải kèm theo có chất bổ trợ mới có tính sinh miễn dịch tốt (chất bổ trợ có tác dụng làm tăng khả năng đại thực bào nuốt kháng nguyên). Đường đưa kháng nguyên và liều lượng kháng nguyên cũng phải phù hợp thì kháng thể mới được sản sinh nhiều. * Đặc tính di truyền của cơ thể: Cơ thể cũng có ảnh hưởng lớn đến tính kháng nguyên của kháng nguyên, đây là một yếu tố quan trọng: cùng một kháng nguyên nhưng các cơ thể khác nhau có đáp ứng miễn dịch ở mức độ khác nhau.u Theo Landsteiner cần phân biệt rõ tính kháng nguyên của kháng nguyên và tính kích thích sinh miễn dịch của kháng nguyên.n Tính kháng nguyên của kháng nguyên là bản tính vốn có của kháng nguyên và phụ thuộc vào các yếu tố đã nói ở trên, còn tính sinh miễn dịch của kháng nguyên thì không những phụ thuộc vào tính kháng nguyên mà còn phụ thuộc vào khả năng đáp ứng miễn dịch của cơ thể ở mức độ có tính chất di truyền.n Như vậy: tính sinh miễn dịch của kháng nguyên có thể hiểu là hoạt động của tính kháng nguyên và khả năng đáp ứng của cơ thể chủ. * Sự hợp tác giữa các tế bào: Có hai loại tế bào trực tiếp tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu, đó là: - Quần thể lympho B (Bursal Fabricius) chịu trách nhiệm đáp ứng miễn dịch dịch thể.
31. 37 - Quần thể lympho T (Thymus) chịu trách nhiệm đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào. Thực chất hai loại quần thể lympho này không hoạt động riêng lẻ mà có sự hợp tác liên quan chặt chẽ với nhau và hỗ trợ cho nhau, mức độ của sự hợp tác giữa chúng phụ thuộc vào đặc tính của kháng nguyên khi xâm nhập. Trong đáp ứng miễn dịch dịch thể với nhiều loại kháng nguyên, sự hỗ trợ của lympho T là một điều quan trọng. * Nếu kháng nguyên phụ thuộc tuyến ức thì đòi hỏi phải có sự hỗ trợ của quần thể lympho T thì mới có khả năng biệt hóa các tế bào lympho B thành tế bào lympho B chín, rồi thành tế bào plasma sản sinh kháng thể. Cụ thể là các lympho T hỗ trợ nhận biết được kháng nguyên trước rồi mới giúp cho lympho B nhận mặt kháng nguyên, trong trường hợp này là sự hợp tác giữa lympho T và lympho B có tác dụng quyết định tới mức độ hình thành kháng thể trong đáp ứng miễn dịch dịch thể. * Nếu kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức xâm nhập vào cơ thể thì chúng có khả năng trực tiếp tiếp xúc với các tế bào lympho B kích thích sinh ra kháng thể đặc hiệu mà không cần có sự hỗ trợ của lympho T. * Ngoài sự hợp tác giữa hai quần thể lympho T và lympho B thì sự hợp tác giữa các tế bào có thẩm quyền miễn dịch và các tế bào khác cũng hết sức quan trọng. 3. Những đặc tính khác 3.1. Tính gây dị ứng: Một số kháng nguyên dễ gây ra sản xuất kháng thể IgE hơn và do đó gây ra dị ứng typ tức khắc. Các dị nguyên chính thường gặp là phấn hoa, nọc của một số sâu bọ có cánh màng Đáp ứng miễn dịch chuyển thẳng từ IgM sang IgE. Tính chất này phụ thuộc vào cơ địa của cá thể. 3.2. Tính gây dung nạp: Một số kháng nguyên dễ tạo ra tình trạng dung nạp hơn là một số khác. 3.3.Tính tá chất: Một tá chất cho phép tăng cường độ của đáp ứng miễn dịch đối với kháng nguyên đã kết hợp với nó. Một số kháng nguyên bản thân đã có tính kích thích ấy.
32. 38 3.4. Tính gây phân bào: Ngoài đáp ứng miễn dịch đặc hiệu, kháng nguyên có thể kéo theo một tình trạng tăng gamma globulin huyết chung bằng kích thích sự phân chia của tế bào lympho B. Điều này thường hay thấy trong qúa trình nhiễm khuẩn hay khi tiêm polysaccharide của vi khuẩn đường ruột (LPS), chất này hay được dùng trong thực nghiệm với mục đích phân bào. 3.5. Hiện tượng cạnh tranh giữa các kháng nguyên Hầu hết các loại kháng nguyên có bản chất là protein đều là kháng nguyên đa giá, trên mỗi phân tử thường chứa nhiều nhóm quyết định kháng nguyên, trong đó có những nhóm quyết định trội và nhóm quyết định không trội (nhóm quyết định lặn). 3.5.1. Quyết định trội Quyết định trội là những nhóm dễ dàng được các tế bào nhận biết và tiếp cận.n Thường những nhóm quyết định nằm trên bề mặt phân tử kháng nguyên và có tính ưa nước cao là những nhóm quyết định trội. Chúng là những đoạn phân tử nằm ở một đầu tận cùng của chuỗi polypeptide hoặc chuỗi polysaccharide. 3.5.2. Quyết định không trội Quyết định không trội là những nhóm bị che lấp và dấu mình trong lòng phân tử kháng nguyên, khi vì một lý do nào đó, ví dụ như do tác dụng của các enzym phân cắt, các nhóm quyết định đang bị che lấp có điều kiện lộ ra ngoài thì chúng trở thành nhóm quyết định trội.i III. Phân loại kháng nguyên 1. Căn cứ vào đặc tính và điều kiện kháng nguyên 1.1. Kháng nguyên hoàn toàn (antigen) Là loại kháng nguyên đảm bảo có đầy đủ hai khả năng là kích thích cơ thể sinh kháng thể và kết hợp đặc hiệu với kháng thể do chính kháng nguyên kích thích sinh ra. Hầu hết các kháng nguyên hoàn toàn có bản chất là protein như các cấu phần của cơ thể động vật, thực vật, vi sinh vật, các chất độc thực vật, các nọc độc động vật. 1.2. Kháng nguyên không hoàn toàn (Hapten) Còn gọi là bán kháng nguyên,n là những chất tự bản thân không có khả năng kích thích cơ thể sinh kháng thể, nhưng có khả năng kết hợp đặc hiệu
33. 39 với kháng thể tương ứng. Muốn trở thành kháng nguyên hoàn toàn chúng phải được gắn với một loại protein gọi là protein mang (carrier) tạo thành phức hợp kháng nguyên - protein mang, có thể là của cơ thể, có thể là từ bên ngoài đưa vào (ví dụ như lòng trắng trứng) và cơ thể phản ứng với cả hapten, đồng thời với cả protein mang. 2. Căn cứ vào nguồn gốc 2.1. Đồng kháng nguyên (Isoantigen) Là các kháng nguyên xuất xứ từ các cá thể của cùng một loài (ví dụ như nhóm máu của người này là đồng kháng nguyên của người khác). Hiện tượng miễn dịch sinh ra do đồng kháng nguyên giữ vai trò được gọi là đồng miễn dịch (isoimmunity). 2.2. Dị kháng nguyên (Heteroantigen) Là kháng nguyên xuất xứ từ các cá thể khác loài,à chúng là những kháng nguyên hoàn toàn và có tính kháng nguyên mạnh,h bản chất là protein (như huyết thanh của bò đối với ngựa là dị kháng nguyên). 2.3. Tự kháng nguyên (Autoantigen) Là những chất vốn là của cơ thể nhưng vì một lý do nào đó, với một điều kiện nhất định lại kích thích cơ thể sản sinh kháng thể chống lại chính mình.h Đây là cơ sở của hiện tượng tự miễn dịch,h nếu cơ thể biểu hiện trạng thái tổn thương trầm trọng được gọi là bệnh tự miễn (ví dụ như hiện tượng mắt mù miễn dịch, hay hiện tượng viêm teo tinh hoàn là hậu quả của hiện tượng tự miễn dịch). 3. Căn cứ vào bản chất, cấu trúc 3.1. Kháng nguyên là protein 3.1.1. Kháng nguyên là protein động vật:t là những kháng nguyên có tính kháng nguyên tốt nhất như huyết thanh của loài này là kháng nguyên mạnh đối với loài khác. 3.1.2. Kháng nguyên là protein thực vật: Là các loại protein chiết xuất từ thực vật cũng có biểu hiện tính kháng nguyên, đặc biệt là protein có trong phấn hoa của một số loài thực vật. Kháng nguyên protein thực vật thuộc loại kháng nguyên không hoàn toàn, do vậy chúng thường kết hợp với protein-mang là cấu phần của cơ thể và gây nên nhiều hiện tượng miễn dịch bệnh lý nguy hiểm. 3.1.3. Kháng nguyên là protein vi khuẩn: các độc tố vi khuẩn là protein, vì vậy nó có tính kháng nguyên cao, kháng nguyên lông của vi
34. 40 khuẩn cũng có bản chất là protein và là một loại kháng nguyên quan trọng trong chẩn đoán và phân loại vi khuẩn. 3.1.4. Kháng nguyên là protein capxid của virut Đây là loại kháng nguyên mạnh,h có thể chiết xuất thành kháng nguyên hòa tan. Cả virus nguyên vẹn cũng là kháng nguyên hòa tan đều có thể kích thích cơ thể sinh miễn dịch tốt. Có lẽ do cấu trúc protein capxid của virus đều phức tạp, hầu hết là bậc 2, 3, 4 nên biểu thị tính kháng nguyên cao. 3.2. Kháng nguyên là polysaccharide Các nhóm máu được biểu thị theo các kháng nguyên có trên bề mặt của hồng cầu, chúng là những polysaccharide có các nhóm A, B, AB và O. Cần tránh những tai biến do tiếp máu khác nhóm, vì lúc đó phức hợp miễn dịch tạo ra giữa kháng thể người nhận với kháng nguyên người cho sẽ gây tắc mạch nguy hiểm, nguyên nhân của những tai biến này là do trong máu của cơ thể người nhận đã chứa sẵn những kháng thể tự nhiên có tác dụng chống lại những kháng nguyên khác nhóm. Vi khuẩn có giáp mô cấu tạo từ polysaccharide ở thành tế bào vi khuẩn cũng phần lớn là polysaccharide và được gọi là kháng nguyên thân O (Ohne Hauch). Kháng nguyên thân O rất độc và cũng kích thích cơ thể sinh miễn dịch tốt. 3.3. Kháng nguyên là lipid Tự bản thân lipid không có tính kháng nguyên, chúng chỉ biểu thị tính kháng nguyên khi nằm trong phức hợp lipoprotein. 3.4. Kháng nguyên là acid nucleic Các acid nucleic (ADN, ARN) tự bản thân có tính kháng nguyên rất yếu và cũng chỉ sau khi liên kết với protein trong phức hợp nucleotide mới biểu thị tính kháng nguyên. 4. Căn cứ vào đối tượng miễn dịch 4.1. Kháng nguyên là vi khuẩn Tế bào vi khuẩn có cấu trúc hết sức phức tạp, nên loại hình và tính chất kháng nguyên của chúng cũng phức tạp. Vi khuẩn không có khả năng di động (không có lông) thì chỉ có kháng nguyên thân O,O mà không có kháng nguyên lông H (Hauch), còn vi khuẩn có khả năng di động được thì vừa có kháng nguyên thân O vừa có kháng nguyên lông H.H 4.1.1. Kháng nguyên thân O: Kháng nguyên thân O là kháng nguyên của thành tế bào vi khuẩn, chủ yếu là polysaccharide,e kháng
35. 41 nguyên thân O bền với nhiệt,t chịu được 100oC, bền với cồn nhưng mẫn cảm với focmon.n Kháng nguyên O kích thích cơ thể sinh kháng thể O,O khi chúng kết hợp với nhau tạo thành những hạt mịn giống hạt cát lắng xuống, đó là hiện tượng ngưng kết chậm được áp dụng trong chẩn đoán. Kháng nguyên thân O rất độc,c chúng là yếu tố gây bệnh của vi khuẩn.n 4.1.2. Kháng nguyên lông H Kháng nguyên lông H có bản chất là protein, kháng nguyên H kém chịu nhiệt,t bị diệt ở 70oC, không bền với cồn nhưng đề kháng với focmon.n Kháng nguyên H kích thích cơ thể sinh kháng thể H,H khi chúng kết hợp với nhau, tạo thành những cụm như cụm bông lơ lửng, đó là hiện tượng ngưng kết nhanh được áp dụng nhiều trong chẩn đoán. Kháng nguyên lông không có tác dụng gây bệnh,h kháng thể H do chúng kích thích sinh ra chỉ có ý nghĩa định týp vi khuẩn. Kháng nguyên lông H Lông giới tính L«ng(F pilus)gií i tÝ nh (F pilus) Lông thân Kháng nguyên(flagellum) L«ngthân O th©n (flagellum) Lông mao TÕ bµo vi k huÈn L«ng mao Hình 7. Các kháng nguyên vi khuẩn
36. 42 4.1.3. Kháng nguyên K Đó là kháng nguyên bao bọc tận cùng ngoài thân vi khuẩn hoặc trên bề mặt vi khuẩn thường gặp ở các vi khuẩn không có giáp mô thuộc loại bắt màu Gram âm.m Kháng nguyên này vừa là yếu tố kích thích gây miễn dịch vừa là yếu tố gây bệnh cho người (ví dụ một số vi khuẩn đường ruột như Salmonella). d) Kháng nguyên Forman của vi khuẩn. Có trường hợp giữa kháng nguyên của hai loài động vật hoặc các loài vi khuẩn xa nhau về họ hàng lại có phản ứng chéo với nhau (như giáp mô của Pneumococcus và kháng nguyên thành tế bào của Shigella dysenteria). Hiện tượng này do Forman phát hiện và những kháng nguyên đó được gọi là kháng nguyên Forman. Kháng nguyên Forman là kháng nguyên có khả năng tạo nên phản ứng huyết thanh học giữa các loài động vật và vi khuẩn khác xa nhau về họ hàng và không có quan hệ di truyền, bản chất kháng nguyên này là polysaccharide.e 4.2. Kháng nguyên là độc tố của vi khuẩn (kháng nguyên ngoại bào). Các ngoại độc tố của vi khuẩn là những chất rất độc và có tính kháng nguyên mạnh,h bản chất là protein, nếu giải độc các kháng nguyên này, sẽ thu được giải độc tố, gọi là các vaccine giải độc tố. 4.3. Kháng nguyên là virus Kháng nguyên là virus có bản chất là lipoprotein, kháng nguyên virus thường tập trung ở bề mặt capsid hoặc bên trong. Virus có 3 loại kháng nguyên chính: a) Kháng nguyên nguyên vẹn: Đó là hạt virus hoàn chỉnh khi kích thích cơ thể sẽ sinh kháng thể có khả năng trung hòa virus,s người ta thường dùng phản ứng trung hòa virus để chẩn đoán. b) Kháng nguyên hòa tan: Đó là thành phần các protein capsid cấu trúc bề mặt được tách thành dung dịch hòa tan, kháng nguyên này có khả năng kết hợp đặc hiệu rộng hơn và tham gia vào phản ứng kết tủa.a c) Kháng nguyên gây ngưng kết hồng cầu: Một số loại virus như virus cúm, virus Newcastle có khả năng gây ngưng kết hồng cầu một số loại gia súc, gia cầm. Trên bề mặt của các virus này có chứa các kháng nguyên có khả năng gắn với thụ thể của hồng cầu làm chúng kết dính lại với nhau, kháng nguyên này có ý nghĩa quan trọng trong chẩn đoán. 4.4. Các kháng nguyên hòa hợp mô chủ yếu
37. 43 Trong những năm gần đây vai trò của kháng nguyên này được đề cập đến không những trong lĩnh vực ghép cơ quan mà còn trong nhiều khái niệm cơ bản của miễn dịch học. Thí nghiệm sau đây chứng minh cho điều đó: Khi ghép một cơ quan hay một bộ phận (như mảnh da) từ cơ thể cho sang cơ thể nhận, nếu cơ thể cho và cơ thể nhận có bộ gen di truyền hoàn toàn phù hợp (như trường hợp hai cơ thể sinh đôi cùng trứng hoặc các cơ thể động vật trong cùng dòng thuần chủng) thì mảnh ghép sẽ được tiếp nhận và phát triển bình thường trên cơ thể nhận. Nếu hai cơ thể có bộ gen khác nhau thì mảnh ghép là vật lạ đối với cơ thể nhận và cơ thể nhận sẽ sinh ra đáp ứng miễn dịch loại bỏ mảnh ghép.p Đó là phản ứng loại thải mảnh ghép.p Các kháng nguyên có trên bề mặt của tế bào tổ chức ghép có khả năng kích thích cơ thể nhận sinh ra phản ứng thải bỏ mảnh ghép được gọi là kháng nguyên ghép hoặc kháng nguyên hòa hợp tổ chức (histocompatibility antigen). Không phải tất cả các kháng nguyên hòa hợp tổ chức đều có tính sinh miễn dịch như nhau, ngay như trong các cá thể của từng loài thì tính chất kháng nguyên này cũng không giống nhau,u chúng có thể kích thích cơ thể nhận sinh ra phản ứng thải bỏ mảnh ghép (ngay cả mảnh ghép đồng loại). Các kháng nguyên có hoạt tính sinh miễn dịch cao như vậy được gọi là các kháng nguyên hòa hợp mô chủ yếu (major histocompatibility antigen). 4.4.1. Các kháng nguyên hòa hợp mô chủ yếu của người Các kháng nguyên này được phát hiện lần đầu tiên trên tế bào bạch cầu vì vậy chúng được ký hiệu là HLA (Human Leucocyte Antigen). Các kháng nguyên HLA chia thành 2 lớp:p - Lớp I: gồm các kháng nguyên có trên bề mặt của nhiều loại tế bào đa nhân của cơ thể, kháng nguyên này được biểu lộ rõ trên các tế bào dòng lympho.o Kháng nguyên lớp I được chia thành 3 nhóm là HLA-A, HLA-B, HLA-C.C - Lớp II: gồm các kháng nguyên chỉ có trên bề mặt các tế bào lympho B,B tế bào đại thực bào và một vài loại tế bào đặc biệt khác. Kháng nguyên lớp II chia thành hai nhóm là HLA-D và HLA-Dr,r kháng nguyên lớp này còn gọi là nhóm kháng nguyên giống Ia.a Về chức năng, các phân tử kháng nguyên lớp I liên kết với kháng nguyên trên bế mặt của tế bào bị nhiễm virus, chúng là dấu ấn bề mặt để báo hiệu cho tế bào T độc (Tc: Cytotoxity T cell) và T hỗ trợ (Th: Helper
38. 44 T cell), còn kháng nguyên lớp II báo hiệu cho tế bào lympho B và đại thực bào.o Các kháng nguyên hòa hợp mô chủ yếu có vai trò quan trọng trong hiện tượng thải bỏ mảnh ghép, đồng thời cũng có vai trò quan trọng trong sự tương tác giữa các tế bào cùng tham gia trong cơ chế đáp ứng miễn dịch. 4.4.2. Các kháng nguyên phù hợp mô chủ yếu của chuột nhắt Các kháng nguyên hòa hợp mô của chuột nhắt có mặt trên hầu hết các loại tế bào được ký hiệu lần lượt là H1, H2, H3, H4, H5, trong đó hệ kháng nguyên H2 là hệ kháng nguyên hòa hợp mô chủ yếu. Nếu cơ thể cho và cơ thể nhận giống nhau về hệ kháng nguyên H2 và khác nhau về một trong những hệ kháng nguyên khác thì mảnh ghép da có thời gian sống dư lâu hơn, còn trong trường hợp hai cơ thể khác nhau về hệ kháng nguyên H2 và giống nhau về các hệ kháng nguyên khác thì mảnh ghép sẽ bị thải bỏ nhanh hơn. Hệ kháng nguyên H2 được chia thành 5 nhóm là H-2K, H-2D, H- 2L, H-2S, H-2I, trong đó nhóm H-2K và H-2D ngoài khả năng kích thích gây đáp ứng miễn dịch thải ghép, nó còn tham gia vào tính đặc hiệu của sự tương tác giữa các lympho bào gây độc với tế bào đích mang kháng nguyên virus hoặc tế bào ung thư. Trên các vùng nhỏ của nhóm H-2I có kháng nguyên tương ứng xuất hiện một cách chọn lọc trên tế bào lympho B, đại thực bào và một số lympho T hoạt hóa, người ta gọi đó là các kháng nguyên Ia (bình thường khi chưa có sự hoạt hóa bởi kháng nguyên thì không thấy kháng nguyên Ia trên bề mặt lympho T). Các kháng nguyên Ia cũng có khả năng kích thích đáp ứng tạo kháng thể, nhưng yếu hơn kháng nguyên thuộc nhóm H-2K, H-2D. Các kháng nguyên Ia trên bề mặt đại thực bào có vai trò quan trọng trong việc tạo ra tính đặc hiệu của sự tương tác giữa tế bào trình diện kháng nguyên và các loại lympho bào T. V. Quyết định kháng nguyên (Epitop kháng nguyên) 1. Khái niệm về quyết định kháng nguyên Bất kỳ một polypeptide hay protein phức hợp nào có hoạt tính sinh học cao đều có cấu trúc phức tạp,p thông thường chúng có cấu trúc gấp
39. 45 khúc,c mà người ta thường gọi là cấu trúc không gian ba chiều (three- dimensional protein = 3–D protein). Protein có cấu trúc không gian 3 chiều thường là những polypeptide có cấu trúc bậc 2, bậc 3 hoặc thậm chí bậc 4;4 đó chính là các mạch polypeptide cuộn vòng tạo thành từng cụm, từng mảng xoắn vào nhau. Tạo hình không gian (conformation) hay sự gấp khúc (folding) là một quá trình sau tổng hợp (post–translational process), cho nên quá trình này phụ thuộc vào nhiều điều kiện môi trường, nơi mà sợi polypeptide đã được tổng hợp ra. Dĩ nhiên, do có cấu trúc gấp khúc, nên bề mặt của protein không bằng phẳng mà có dạng hình lồi, lõm, có hốc lõm vào và có mấu lồi ra. Những vùng lồi lõm nằm trên protein chịu trách nhiệm về tính kháng nguyên, được gọi là điểm quyết định kháng nguyên (antigen– determinant) hay còn gọi là epitope.e Mỗi một protein kháng nguyên có thể có 1 epitope hoặc nhiều epitope khác nhau. Thông thường các protein được coi là kháng nguyên đều có khả năng kích thích sinh kháng thể. Chúng ta cần phân biệt 2 khái niệm về loại kháng thể: kháng thể đa dòng và kháng thể đơn dòng.g - Kháng thể đa dòng là kháng thể do nhiều epitope kháng nguyên kích thích sinh ra, do vậy chúng có khả năng kết hợp với nhiều epitope trong phản ứng kết hợp kháng nguyên - kháng thể. - Kháng thể đơn dòng (M mô onoclonal antibody = Mab) là do duy nhất một epitope kích thích sinh ra và chỉ kết hợp duy nhất với epitope đó Trong tự nhiên, kháng thể do vaccine kích thích hoặc bị bệnh qua khỏi mà hình thành là kháng thể đa dòng.g Muốn có kháng thể đơn dòng phải có phương pháp sản xuất và thu nhận đặc biệt, trong điều kiện phòng thí nghiệm. Như vậy, mỗi một epitope là một phần nhất định của chuỗi polypeptide kháng nguyên, bao gồm khoảng vài chục axit amin,n mà ở đó, có một số acid amin (thông thường không quá 12 – 20 acid amin),n trong đó có một vài acid amin cực kỳ quan trọng gọi là acid amin làm khung,g số còn lại là acid amin trợ giúp hay còn gọi là acid amin làm nền,n tất cả tạo nên một bộ phận đặc hiệu quyết định tính kháng nguyên và khả năng miễn dịch.
40. 46 Epitope, xét về góc độ miễn dịch, là vị trí mà kháng thể đặc hiệu sẽ liên kết tạo nên phức hợp kháng nguyên – kháng thể. Bất kỳ một đột biến nào xảy ra trong chuỗi nucleotide của epitope mà làm thay đổi acid amin khung, sẽ làm cho epitope thay đổi cấu trúc,c và do đó, epitope lúc này không còn là epitope thế hệ trước dẫn đến thay đổi tính kháng nguyên và độc lực.c Phương pháp đơn giản nhất phát hiện epitope là tạo kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody, gọi là Mab)b với các khung epitope có nguồn gốc từ các chủng virus khác nhau, và dựa vào đặc tính là Mab nào sẽ có phản ứng đặc hiệu riêng biệt với epitope của chúng,g để phát hiện epitope tương ứng. 2. Một số định nghĩa cơ bản - Epitope: Epitope là một vùng gồm nhiều acid amin, trong đó có một số acid amin khung, hợp nhất thành một cấu trúc; quyết định đặc tính kháng nguyên của một loại protein hoạt tính cao. - Điểm quyết định epitope (epitopic determinants): Là một số hay một dãy acid amin được một hay nhiều kháng thể đơn dòng nhận biết. Sự có mặt của các acid amin này quyết định đặc tính sinh học của điểm quyết định kháng nguyên và qua đó quyết định đặc tính cơ bản của epitope nói chung. Điểm quyết định epitope được xác định bằng độ tương đồng acid amin (amino acid identity) và vị trí của dãy axit amin đó, trong vùng epitope, qua so sánh đối chiếu với nhiều chủng khác. - Điểm quyết định epitope di truyền (genetic epitope determinants): Điểm quyết định epitope di truyền là thành phần nucleotide mã hoá các acid amin của điểm quyết định epitope và của vùng epitope nói chung. Xác định đột biến nucleotide trong vùng này bằng phương pháp so sánh đối chiếu tìm giá trị tương đồng (nucleotide identity) .- Epitope cấu trúc (conformational epitope): Epitope cấu trúc là cấu hình không gian của một số acid amin tạo nên epitope do polypeptide kháng nguyên gấp khúc tạo nên không gian 3 chiều (three dimensional structure). Cấu hình không gian quyết định mức độ kháng nguyên và khả năng liên kết với kháng thể. Cùng số acid amin đó, nếu có cấu hình không gian phù hợp, sẽ tăng tính kháng nguyên và miễn dịch, nếu có cấu hình không gian không phù hợp hoặc không có, sẽ làm giảm hoặc mất tính kháng nguyên và miễn dịch.
41. 47 - Tập hợp epitope (Epitopic determinant region): Tập hợp epitope là một vùng giới hạn trong chuỗi polypeptide kháng nguyên mà trong đó có một vài epitope, hoặc có các điểm quyết định epitope phản ứng với một hay nhiều kháng thể đơn dòng khác nhau (ví dụ, ở virus Gumboro đó chính là vùng "siêu biến đổi" của protein kháng nguyên VP2). Epitope kháng nguyên và độc lực: Nhiều protein có tính kháng nguyên của vi sinh vật (đặc biệt là ở virus) vừa quyết định tính gây bệnh (độc lực) vừa quyết định tính kháng nguyên (kích thích miễn dịch). Epitope của protein kiểu này là vùng cùng một lúc có cả 2 chức năng (lưỡng năng), do vậy epitope của vùng này đợc gọi là epitope kháng nguyên và độc lực. (Ví dụ, ở virus Gumboro epitope ở vùng "siêu biến đổi" của protein VP2) Protein (Kháng nguyên) Quyết định kháng nguyên Quyết định kháng nguyên Quyết định kháng nguyên Kháng thể Hình 8. Sơ đồ kết hợp kháng nguyên - kháng thể
42. 48 Chương 5 CÁC GLOBULIN MIỄN DỊCH I. Định nghĩa Globulin miễn dịch hay kháng thể là các protein có trong huyết thanh hoặc dịch sinh học của cơ thể (nước tiểu, sữa ) có khả năng liên kết đặc hiệu với kháng nguyên đã kích thích sinh ra nó. Kháng thể theo đinh nghĩa trên đây được gọi là kháng thể miễn dịch hay kháng thể đặc hiệu. Những kháng thể có sẵn từ trước khi có sự tiếp xúc với kháng nguyên được gọi là kháng thể tự nhiên hay kháng thể không đặc hiệu. Ở đây chúng ta chỉ xem xét kháng thể đặc hiệu. Bản chất của kháng thể là protein, nên các tác nhân hóa, lý như axít, kiềm nhiệt độ đều có thể phá huỷ kháng thể. Hoạt tính của kháng thể phụ thuộc vào pH của môi trường và nhiều yếu tố khác. Amone sulfat, natri sulfat, cồn ở 5°C có thể làm kết tủa kháng thể nhưng không làm mất tính chất của chúng, do đó người ta lợi dụng tính chất này để tinh khiết kháng thể. Hai đặc tính sinh học quan trọng của kháng thể là khả năng phản ứng đặc hiệu với kháng nguyên và khả năng biểu hiện như một kháng nguyên, tức là kích thích sinh kháng thể chống laị chính nó. Kháng thể chống lại kháng thể gọi là kháng kháng thể. Có thể tạo kháng thể chống từng loại Ig hoặc chống từng phần cấu trúc của phân tử Ig (mảnh Fab hoặc Fc). II. Cấu trúc của kháng thể miễn dịch Tất cả các kháng thể đều được cấu tạo từ một (monomer) hay nhiều đơn vị cấu trúc giống nhau. Mỗi đơn vị là một phân tử protein chứa 4 chuỗi polypeptit, 2 chuỗi nhẹ (ngắn) ký hiệu là L và 2 chuỗi nặng (dài) ký hiệu là H được gắn với nhau bởi cầu nối disulfua (S-S). Trình tự axit amin ở kháng thể giống hệt nhau theo từng đôi chuỗi nặng và từng đôi chuỗi nhẹ. Cả phân tử kháng thể có cấu tạo đối xứng. Chuỗi nhẹ: có trọng lượng phân tử là 25.000, chứa khoảng 211- 221 axit amin. Có 2 loại chuỗi nhẹ, chuỗi kappa (κ) hoặc lambda (λ). Mỗi phân tử Ig chỉ chứa hoặc 2 chuỗi kappa hoặc 2 chuỗi lambda mà không bao giờ chứa cả 2 loại. Mỗi chuỗi nhẹ chứa 2 vùng axit amin. Một vùng có trật tự axit amin có thể thay đổi gọi là vùng biến đổi, ký hiệu VL (variable). Vùng này nằm ở phía đầu amin (-NH2) của phân tử. Vùng còn lại có trật tự axit amin không bao giờ thay đổi gọi là vùng cố định CL(constant). Vùng này nằm ở phía đầu cacboxyl (-COOH). Trật tự axit
43. 49 amin vùng cố định của chuỗi nhẹ luôn giống nhau ở tất cả các lớp kháng thể, hoặc theo trật tự kappa hoặc theo trật tự lambda. Ngược lại trật tự axit amin của vùng biến đổi luôn khác nhau kể cả ở các kháng thể do cùng một tế bào sinh ra. Chuỗi nặng: Có trọng lượng phân tử khoảng 50.000-70.000, chứa khoảng 450 axit amin. Có 5 loại chuỗi nặng là γ, μ, α, δ, ε ứng với 5 lớp kháng thể là IgG, IgM, IgA, IgD và IgE. Mỗi chuỗi nặng chứa 4 vùng axit amin: 1 vùng biến đổi và 3 vùng cố định. Cũng tương tự như ở chuỗi nhẹ, vùng biến đổi của chuỗi nặng nằm ở phần đầu amin. Vùng này ký hiệu là VH. Vùng cố định nằm ở đầu cacboxyl và có trật tự axit amin giống nhau ở tất cả globulin miễn dịch thuộc cùng một lớp. Ba vùng cố định của chuỗi nặng được ký hiệu là CH1, CH2, CH3. Hai vùng biến đổi của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ nằm kề nhau tạo thành vị trí kết hợp kháng nguyên (paratop) do vậy bảo đảm tính đa dạng của phân tử kháng thể. Vùng nằm giữa CH1 và CH2 của chuỗi nặng gọi là vùng bản lề, có khả năng mở ra hoặc khép lại từ 0°C-180°C giúp cho việc gắn phù hợp với 2 quyết định kháng nguyên. Vùng gấp khúc (domain) và các mảnh phân tử Ig. Các cầu nối disulfua vừa nối các chuỗi polypeptit lại với nhau để tạo nên phân tử globulin miễn dịch, vừa nối các axit amin (Cystein) nằm trong cùng chuỗi để tạo nên những gấp khúc xoắn (domain) hoặc cuộn hình câù nằm trên các đoạn peptit vùng cố định hoặc vùng biến đổi. Mỗi chuỗi nhẹ có 2 gấp khúc và mỗi chuỗi nặng có 4 gấp khúc. Mỗi gấp khúc có khoảng 60 axit amin. Edelman (1970) cho rằng chức năng vùng gấp khúc VH và VL là hợp tác với nhau để tạo nên bề mặt của vị trí kết hợp với kháng nguyên. Các vùng gấp khác làm nhiệm vụ trung gian cho các chức năng của kháng thể (gắn với bổ thể, gắn với thụ thể của các tế bào thực bào). Điểm kế t nối kháng nguyên Điểm kết nối kháng nguyên Điểm kết nối kháng nguyên Chuổi nhẹ Cầu nối Vùngbảnlề disuffide Điểm hoạt hóa bổ thể Chuổi nặng Điểm kết nối với bổ thể Vùng chức nặng sinh học Hình 11. Vị trí của các điểm chức năng trên phân tử IgG Hình 10. Sơ đồ cấu trúc phân (Theo Ian R. Tizard. 2004) tử kháng thể (Theo Ian R. Tizard. 2004)
44. 50 Vùng siêu biến đổi NH2 CL Chuỗi nhẹ 1 NH2 CH Chuỗi nặng Vùng khung Hình 12. Sự phân bố của vùng siêu biến đổi và vùng khung trên chuổi nhẹ và chuổi nặng trong phân tử kháng thể (Theo Ian R. Tizard. 2004) Dưới tác dụng của enzym phân giải protein (papain hoặc pepsin), phân tử Ig được phân giải ra thành các mảnh nhỏ. Với papain: Thu được 3 mảnh + 2 mảnh Fab (Antigen binding fragment), mỗi mảnh gồm một chuỗi nhẹ và một phần chuỗi nặng có tận cùng-NH2, gồm các domain VH và CH1. Mảnh này có trọng lượng phân tử 50.000 và chỉ có một vị trí kết hợp được với kháng nguyên. + 1 mảnh Fc (Crystalizable fragment), mảnh này có trọng lượng phân tử 60.000, có tính kháng nguyên, có khả năng liên kết với một số tế bào khác và giữ vai trò nhất định trong việc hoạt hóa bổ thể. Với pepsin thu được 2 mảnh: Mảnh lớn có trọng lượng phân tử 100.000, có 2 hóa trị, gọi là mảnh F(ab)`2. Vì có 2 hóa trị cho nên mảnh này có hoạt tính như một kháng thể hoàn toàn, do đó tạo được phản ứng kết tủa (precipitation) và ngưng kết (agglutination) với kháng nguyên đặc hiệu. Mảnh F(ab)`2 đặc biệt có ý nghĩa trong trường hợp cần sử dụng tính kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên và loại bỏ phản ứng phụ không cần thiết do mảnh Fc gây ra. Mảnh nhỏ còn lại Fc có trọng lượng phân tử khoảng 56.000. III. Chức năng của kháng thể Sự kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên là một trong những chức năng chính của kháng thể, bên cạnh những chức năng khác như hoạt hóa bạch cầu, hoạt hóa bổ thể, hoạt hóa cơ chế vận chuyển qua màng tế bào vv. Chức năng của kháng thể liên quan chặt chẽ với cấu trúc, do cấu trúc quy định.
45. 51 Thành Xử lý bằng Xử lý bằng phần tiết papain pepsin Fab Fab F(ab)2 Fc Phân tử IgA tiết Hình 14. Cấu trúc của phân tử Hình 13. Kết quả xử lý bằng pepsin và papain của phân tử IgG (Theo Ian IgA và IgA tiết (Theo Ian R. R. Tizard. 2004) Tizard. 2004) Hình 15. Cấu trúc phân tử IgM (Theo Ian R. Tizard. 2004) Đoạn Fab: Có chức năng kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên, làm bất hoạt nó, mà các kết quả lý hóa đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều kỹ thuật miễn dịch. Đoạn Fc: Nối 2 đoạn Fab với nhau, có chức năng kết hợp với các thụ thể trên bề mặt tế bào (hoặc phân tử), khởi động các cơ chế hoạt hóa: Bạch cầu, bổ thể Như vậy kháng thể có chức năng hoạt hóa hệ miễn dịch không đặc hiệu
46. 52 Fab và Fc không hoạt động riêng rẽ, mà có sự quan hệ phối hợp rất chặt chẽ. Ví dụ: Khi Fab tách khỏi Fc bằng enzyme thì nó vẫn kết hợp được với kháng nguyên, nhưng sẽ không gây được kết tủa, ngưng kết. Ví dụ khác: IgE thường gắn phần Fc vào thụ thể của bạch cầu Mast nhưng chỉ khi nào phần Fab của nó kết hợp với kháng nguyên thì tế bào Mát mới giải phóng các yếu tố gây viêm Tóm lại, các kháng thể có chức năng bất hoạt một cách đặc hiệu kháng nguyên, đồng thời hoạt hóa các cơ chế miễn dịch không đặc hiệu của cơ thể, kết hợp chặt chẽ miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu. 1. Chức năng nhận biết và kết hợp kháng nguyên Khi bị kháng thể kết hợp, kháng nguyên không bị biến đổi về mặt cấu trúc hóa học nhưng bị thay đổi về tính chất sinh học. Vi khuẩn hoặc vi rút mang kháng nguyên khi bị kháng thể đặc hiệu kết hợp sẽ mất khả năng nhân lên làm rối loạn chuyển hóa nội bào, thoái biến, dễ bị thực bào và bổ thể tiêu diệt. Các phân tử có hoạt tính khi bị kháng thể kết hợp sẽ mất hoạt tính vv 1.1. Sự làm bất hoạt các phân tử có hoạt tính: Từ lâu người ta đã biết sản xuất kháng thể chống độc tố (uốn ván, bạch hầu) dùng trong phòng bệnh và điều trị. Trong bệnh lý kháng thể chống insulin, thyroglobulin gây suy giảm chức năng tuyến tụy, tuyến giáp. Kháng thể chống enzyme có tác dụng khử hoạt enzyme. Cơ chế khử hoạt có thể là: Vị trí hoạt động của phân tử kháng nguyên bị kháng thể che phủ bằng sự kết hợp khiến nó không tiếp xúc được đối tượng tác động nữa (ví dụ, thụ thể tế bào đích) Cấu hình của vị trí có hoạt tính bị biến dạng, không còn đặc hiệu với đích.với đích nữa. Phân tử có hoạt tính: Thay đổi về hình thể không gian. 1.2. Bất hoạt vi rút: Kháng thể làm cho vi rút mất khả năng kết hợp với thụ thể của tế bào đích, do vậy vi rút không thâm nhập được vào nội bnooijsexnhanh chóng chết ở ngoài ngoại bào. Trường hợp vi rút đã lọt vào nội bào, kháng thể vẫn có khả năng gây bất hoạt theo một cơ chế khác. Vi rút tồn tại và phát triển trong tế bào sẽ hình thành một số kháng nguyên (epitop) đưa lên bề mặt tếbaofeef, và
47. 53 bị kháng thể kết hợp. Kháng thể không trực tiếp diệt vi rút nhưng có tác dụng hấp dẫn đại thực bào và NK (tế bào diệt tự nhiên) đến diệt cả tế bào nhiễm lẫn vi rút bên trong. Đó là cơ chế gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể. 1.3. Bất hoạt vi khuẩn, ký sinh vật và ấu trùng của chúng. Xoắn khuẩn mất khả năng di động khi bị kháng thể kết hợp Tốc độ nhân lên của vi khuẩn giảm đi rõ rệt hoặc mất hẳn (không tạo được khuẩn lạc trong nuôi cấy ở gen thạch). Các quá trình trao đổi chất qua màng và chuyển hóa nội bào bị rối loạn, gián đoạn hoặc ngừng. Vi khuẩn chết. Tuy nhiên, vi khuẩn bị tiêu diệt nhanh hơn do thực bào, do hoạt hóa bổ thể hoặc do thuốc mà sự kết hợp kháng thể nói trên là tác nhân mở màn. Các ký sinh vật đơn bào và một số đa bào (sốt rét, trypanosoma, amip, giun chỉ ) bị kháng thể diệt trực tiếp, như cơ chế diệt vi khuẩn. Nhiều loại ấu trùng giun sán bị IgG và IgA ở ruột làm chậm hoặc ngừng phát triển, tỷ lệ nở và trường thành giảm rõ rệt, hoặc không thâm nhập được qua niêm mạc ruột để vào máu. IgE trong các mô có vai trò rất quan trọng trong bất hoạt và diệt ký sinh trùng. Sự kết hợp của kháng thể với ký sinh trùng tạo điều kiện cho bạch cầu ưa a xít và đại thực bào tiêu diệt chúng. 1.4. Chức năng tập trung kháng nguyên: Bằng cách gây tủa, gây ngưng kết, kháng thể có vai trò làm cho kháng nguyên từ dạng phân tán trở thành tập trung, do vậy hạn chế khả năng lan rộng của kháng nguyên, đồng thời tạo điều kiện quy tụ các biện pháp bảo vệ không đặc hiệu vào nơi kháng nguyên bị tập trung (viêm, thực bào, độc tế bào, bổ thể ) 2. Chức năng hoạt hóa hệ miễn dịch không đặc hiệu 2.1. Chức năng hoạt hóa bạch cầu. Nhiều loại bạch cầu có thụ thể với Fc của kháng thể. Bạch cầu đa nhân trung tính vẫn có khả năng bám và thực bào tự nhiên , nhưng Fc của kháng thể (và C3b của bổ thể) là những chất opsonin mạnh, tức là có khả năng kích hoạt sự bám dính, ăn, tiêu hủy các đối tượng thực bào Các tế bào gây độc: Nhiều loại tế bào có khả năng tiết ra các cytokine-toxin gây độc, gây chết cho các tế bào mang kháng nguyên. Đối tượng của chúng là những tế bào mang kháng nguyên đã bị đoạn Fab của
48. 54 kháng thể kết hợp, còn đoạn Fc tự do có vai trò hấp dẫn các tế bào gây độc (vốn có thụ thể với Fc). Đây là cách gây độc phụ thuộc kháng thể. Ví dụ: Bạch cầu ưa eosin có thể trở thành tế bào gây độc nếu thụ thể của nó (với Fc) được Fc gắn vào. Bằng cách này, người ta thấy bạch cầu ưa eosin diệt các ký sinh trùng và ấu trùng của nó, sau khi các đối tượng này bị phủ bởi kháng thể đặc hiệu. Tế bào NK: Tương tự như vậy, tính gây độc của NK tăng lên và chúng trở thành có định hướng khi có mặt kháng thể làm cầu nối giữa chúng với tế bào đích. Bằng cách này, NK diệt tế bào mang vi rút, tế bào ung thư. Tế bào ái kiềm: Tế bào ái kiềm có thụ thể gắn được với Fc của phân tử IgE. Phần Fab của IgE khi bị kháng nguyên kết hợp sẽ thông qua thụ thể nói trên, khởi động một cơ chế giải phóng các hạt chứa các chất gây viêm(tăng thấm mạch) ra xung quanh, tham gia diệt ký sinh trùng. 2.2. Chức năng hoạt hóa đại thực bào: Đại thực bào có thể nuốt và tiêu hủy nhiều đối tượng thực bào khác nhau, nhưng khi kháng thể gắn Fab vào các đối tượng đó (kháng nguyên) còn gắn Fc vào thụ thể của đại thực bào thì đại thực bào được hoạt hóa rất mạnh, tăng cường khả năng bắt giữ, nuốt và tiêu hủy dối tượng thực bào. Những ký sinh trùng bị phủ bởi IgE cũng là đối tượng hấp dẫn và hoạt hóa đại thực bào. Có thể hình dung kháng thể là cầu nối phân tử giữa các tế bào thực bào với đối tượng thực bào. 3. Hoạt hóa cơ chế vận chuyển Ig qua màng tế bào Tế bào biểu mô ruột có thụ thể với Fc (mặt trong biểu mô) giúp cho các IgA ở thể lưỡng phân (dimere) có thể gắn vào. Chính sự gắn kết này đã hoạt hóa một cơ chế vận chuyển: Thoạt đàu cả IgA và thụ thể lặn vào trong tế bào dưới dạng một nang nhỏ (không bào). rồi di chuyển xuyên tế bào, sang phía đối diện, để cuối cùng được giải phóng ra lòng ruột thực hiện vai trò bảo vệ niêm mạc ruột. 4. Hoạt hóa bổ thể Phần Fc của kháng thể còn có chức năng hoạt hóa bổ thể sau khi Fab của kháng thể kết hợp với kháng nguyên. Loại kháng thể hoạt hóa được bổ thể là IgM và đa số IgG: Đó là những kháng thể chiếm tỷ lệ lớn nhất trong cơ thể, do vậy bổ thể được hoạt hóa trong đa số trường hợp kết hợp kháng nguyên-kháng thể. Nhiều kháng nguyên có thể hoạt hóa trực tiếp bổ thể, không cần sự tham gia của bổ thể. Nhưng trong quá trình tiến hóa miễn dịch, khi đã xuất hiện kháng thể thì số kháng nguyên gây hoạt hóa bổ thể tăng lên gấp bội,
49. 55 mà vai trò hoạt hóa này là tạo ra các cơ chế bảo vệ cơ thể (Viêm, thực bào, ly giải tế bào mang kháng nguyên) 5. Chức năng của kháng thể trong phối hợp miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu Sự kết hợp của kháng thể với kháng nguyên chỉ là một trong nhiều chức năng của kháng thể. Tuy vậy, đây là chức năng được hình thành sau cùng của hệ miễn dịch đặc hiệu trong quá trình tiến hóa. Trong nhiều trường hợp, chức năng này được thực hiện là tiền đề để các chức năng khác của kháng thể được thực hiện, chẳng hạn chức năng hoạt hóa bổ thể (Các thành phần của bổ thể hoạt hóa khi có sự kết hợp với kháng nguyên- kháng thể). Đoạn Fc có thụ thể với hầu hết các tế bào và phân tử của hệ miễn dịch không đặc hiệu, gồm cả bổ thể và các tế bào của phản ứng viêm nên kháng thể làm nhiệm vụ như cái cầu nối phân tử cho sự phối hợp miễn dịch đặc hiệu và miễn dịch không đặc hiệu, đó là chức năng tổng quát của mọi kháng thể. Khi không có kháng thể thì các biện phánp miễn dịch đặc hiệu vẫn được huy động nhằm bảo vệ cơ thể, nhưng khi kháng thể kết hợp với kháng nguyên thì kháng nguyên bị tập trung lại (thể hiện bằng phản ứng tủa, ngưng kết )đồng thời hấp dẫn và hoạt hóa các cơ chế miễn dịch không đặc hiệu hướng về nơi tập trung kháng nguyên, nhờ vậy kháng nguyên càng nhanh chóng bị loại trừ. Thiếu kháng thể bẩm sinh hay mắc phải đều dẫn đến đe dọa sự sống còn của cơ thể. Sự xuất hiện của kháng thể trong quá trình tiến hóa đem lại cho sinh vật khả năng trực tiếp loại trừ kháng nguyên và tăng cường sự định hướng của miễn dịch không đặc hiệu loại trừ kháng nguyên. Sự xuất hiện kháng thể còn làm cho phản ứng viêm thêm phong phú về cơ chế bệnh sinh: một mặt kháng thể kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên, mặt khác nó hoạt hóa không đặc hiệu các cơ chế dịch thể và tế bào, là một trong những tác nhân quan trọng gây ra viêm theo các cơ chế: - Sản phẩm C3a, C5a gây tăng thấm mạch và hấp dẫn bạch cầu đa nhân. - Các chất có hoạt tính từ tế bào mast giải phóng ra. - Các cytokine của bạch cầu trung tính và đại thực bào. - Các phức hợp miễn dịch hình thành tại chỗ, hay lắng đọng tự môi trường dịch thể. Sự hấp dẫn các tế bào viêm tới vị trí xảy ra sự kết hợp kháng nguyên- kháng thể (hoặc nơi chúng lắng đọng).
50. 56 Chương 6 PHỨC HỢP HÒA HỢP MÔ CHỦ YẾU I. Đại cương Phức hợp hoà hợp mô chủ yếu MHC (Major Histocompability complex) có vai trò quan trọng trong trình diện kháng nguyên và đáp ứng miễn dịch. Các kháng nguyên hoàn toàn (dù kháng nguyên protein hoà tan hay dạng hạt, dạng kết hợp trên màng tế bào đích) không thể nào trình diện ở dạng nguyên uỷ, trực tiếp với tế bào B và đặc biệt là cho tế bào T, các kháng nguyên hoàn toàn ấy phải được tế bào trình diện kháng nguyên (antigen presenting cells-APC) xử lý nghĩa là chuyển các protein có cấu trúc phức tạp thành các đoạn peptid đủ nhỏ, thẳng, phù hợp với kích thước các rãnh gắn peptide của các phân tử MHC của chính tế bào APC đó. Các kháng nguyên lạ được tổng hợp từ bên ngoài các APC (protein vi khuẩn, protein hoà tan) được các APC thực bào, giáng hoá một phần và các đoạn peptide tách từ kháng nguyên ban đầu thường được gắn với các phân tử MHC lớp II. Phức hợp này được trình diện trên bề mặt APC và thường được các tế bào Th CD4+ có cùng phân tử MHC lớp II nhận biết. Các kháng nguyên lạ được tổng hợp bên trong tế bào APC (protein virus, protein tế bào ung thư) được xử lý trong khu vực nội bào khác với kháng nguyên đưa vào bằng hiện tượng thực bào. Các đoạn peptid mới tổng hợp thường được kết hợp với các phân tử MHC lớp I. Phức hợp này được trình diện trên bề mặt các APC (còn gọi các APC là tế bào đích) và thường được các tế bào CTL (Cytotoxic T lymphocyte, viết tắt là Tc) có CD8+có cùng các phân tử MHC lớp I nhận biết. 1. Cụm gen MHC Cụm gen MHC là một vùng chứa rất nhiều gen đa hình (đa kiểu hình) cư trú trên cánh ngắn của nhiễm sắc thể thứ 6, đã rõ cách sắp xếp, còn β2- microglobulin do một gen ở nhiễm sắc thể thứ 15. Cụm gen MHC ở người là một đoạn ADN có độ dài khoảng 3500 kb, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1940, khi ghép mô cho các cá thể khác nhau và thấy rằng các kháng nguyên MHC là các nhóm quyết định chính của phản ứng thải ghép dị gen. Sản phẩm của cụm gen này gọi là các kháng nguyên MHC, biểu lộ trên bề mặt nhiều loại tế bào trong cơ thể.
51. 57 Đến năm 1960 B. Benacerraf, Hugh Mc Devitt và cộng sự lại chứng minh thêm rằng đáp ứng miễn dịch là một đặc điểm di truyền trội, gen kiểm soát đáp ứng miễn dịch được gọi là gen Ir (Immune response), cư trú trong cụm gem MHC. Vai trò trung tâm của gen MHC trong đáp ứng miễn dịch với kháng nguyên protein được chứng minh đầy đủ vào năm 1970. Các tế bào T đặc hiệu kháng nguyên không nhận biết các kháng nguyên hoà tan mà chỉ nhận biết kháng nguyên đã được xử lý và trình diện trên màng APC kết hợp với các phân tử MHC. Như vậy, MHC hoạt động như là phân tử trình diện kháng nguyên và phân biệt kháng nguyên lạ với kháng nguyên quen. Nó tương tác đặc hiệu với cả kháng nguyên và TCR, vì vậy nó là nhóm thứ 3 của các phân tử kết hợp kháng nguyên và đóng vai trò trong toàn bộ đáp ứng miễn dịch. Hai đặc tính cơ bản trên (thải ghép dị gen và kiểm soát đáp ứng miễn dịch) của cụm gen MHC nhằm bảo vệ sự hằng đình nội môi, một đặc điểm sinh học của cơ thể sống. Chức năng trình diện kháng nguyên của protein MHC. Protein MHC làm nhiệm vụ như là nơi trung chuyển phân tử. Nhìn chung, khi một kháng nguyên lạ bị tế bào ký chủ bắt giữ, nó sẽ bị chế biến hoặc phân huỷ. Kháng nguyên đã qua chế biến sẽ gắn vào protein MHC tạo thành phức hệ kháng nguyên-MHC. Phức hệ này xuyên qua màng sinh chất và di chuyển dần ra mặt tế bào. Tế bào T thông qua TCR của mình sẽ gắn với MHC, sau đó nhận diện được kháng nguyên lạ vì chúng đã gắn với MHC. Các kháng nguyên lạ không gắn được vào MHC thì không được tế bào T nhận diện. Có 2 sơ đồ trình diện kháng nguyên. Một cho protein lớp I và một cho protein lớp II. Theo sơ đồ lớp I thì kháng nguyên sau khi được tế bào ký chủ chế biến nhờ các enzyme phân giải, sẽ được gắn với protein MHC lớp I trong lưới nội chất. Cách gắn kháng nguyên này rất quan trọng trong nhiễm virus, nơi tế bào chủ chế biến protein virus. Các peptit virus được giải phóng ra là kháng nguyên lạ, sẽ tạo phức hệ với protein lớp I rồi chuyển đến bề mặt tế bào.Ở đây chúng được tế bào Tc đặc hiệu peptit nhận mặt thông qua TCR đặc hiệu với phức hệ kháng nguyên-MHC, cùng với sự trợ giúp của đồng thụ thể CD8. Về phần mình, tế bào T được kích thích sản xuất ra lymphokine, làm tan tế bào nhiễm. Trong cơ thể, tế bào Tc thường xuyên rà soát toàn bộ quần thể tế bào để tìm kiếm các tế bào có biểu hiện kháng nguyên lạ trên mặt. Thông thường các tế bào lành biểu hiện tất cả protein lớp I trên bề mặt, nhưng vì các phân tử lớp I chứa peptit của mình nên không được các tế bào T nhận diện. Tuy nhiên tế bào T sẽ nhận ra tế bào nhiễm virus bởi vì trên bề mặt