CYTOKINE
(Kỳ 4)
Cấu trúc và chức năng của các cytokine và các thụ thể của chúng
Khi người ta đã clone hoá được các gene mã hoá các cytokine khác nhau và
các thụ thể của chúng thì có thể tạo ra được một lượng đủ lớn các sản phẩm tinh
khiết dùng cho các nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc và chức năng của các protein
quan trọng này. Bảng 11.3 và 11.4 tóm lược các hoạt tính sinh học chủ yếu của các
cytokine có tầm quan trọng nhất.
Interleukin 1 (IL-1)
Hoạt tính sinh học của IL-1 lần đầu tiên được Gery I, Gershon R .K và
Waksman B .H mô tả vào năm 1970. Họ đã chỉ ra rằng không thể sử dụng đơn
thuần PHA, một chất kích thích phân bào đối với các tế bào T, để kích thích các
thymo bào tăng sinh kỳ đầu được. Tuy nhiên khi nuôi cấy các thymo bào trong
môi trường điều chỉnh lấy từ dịch nuôi cấy các tế bào đại thực bào đã hoạt hoá thì
các thymo bào tăng sinh đáp ứng lại kích thích của PHA và được chỉ điểm bằng
đồng vị phóng xạ thymidine [3H] (hình 11.3). Yếu tố hoạt động thu được từ các
đại thực bào này có tác dụng kích thích các thymo bào được gọi là yếu tố hoạt hoá
lympho bào - LAF (Lymphocyte Activating Factor). Cuối cùng thì người ta cũng
đã tinh chế được nó và đặt lại tên là interleukin-1. Ngày nay khả năng kích thích
các thymo bào đã được xử lý bằng PHA vẫn là một thử nghiệm sinh học chủ yếu
để thử hoạt tính của IL-1.
Ðầu tiên người ta nghĩ rằng IL-1 chỉ do các tế bào mono và đại thực bào
chế tiết ra. Tuy nhiên gần đây người ta lại thấy rằng các yếu tố giống IL-1 (được
xác định bằng khảo sát hoạt tính hoạt hoá các thymo bào đã được xử lý bằng
PHA) lại do rất nhiều loại tế bào khác nhau chế tiết, bao gồm các tế bào mono, các
đại thực bào, các tế bào lympho B, các tế bào có tua, các nguyên bào sợi, nguyên
bào sừng, các tế bào Langerhan, các bạch cầu trung tính, các tế bào hình sao, các
tế bào biểu mô, và các tế bào nội mô. Ngoại trừ một số ít trường hợp là các dòng
tế bào đã chuyển dạng còn ngoài ra thì IL-1 chỉ được tạo ra khi mà các tế bào này
đã bị kích thích. Việc chế tiết IL-1 của các tế bào mono và các đại thực bào có thể
tạo ra được bởi rất nhiều chất kích thích khác nhau. Quá trình thực bào một số vi
khuẩn nhất định cũng đóng vai trò như một tác nhân kích thích sản xuất IL-1. Sở
dĩ có thêm được tác dụng này là do bản thân một lipopolysacharite thành tế bào vi
khuẩn gram âm đã có khả năng gây ra chế tiết IL-1. Việc thực bào các tiểu thể chất
rắn hoặc các phức hợp kháng nguyên-kháng thể-bổ thể cũng gây kích thích đại
thực bào sản xuất IL-1. Có nhiều chất khác bao gồm các muramyl dipeptide,
phorbol myristate acetate, các thành phần bổ thể nhất định (như C3a và C5a) và
IFN-( cũng gây kích thích đại thực bào sản xuất IL-1 hoặc là bằng cách tương tác
màng giữa thụ thể của tế bào T và phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô
chủ yếu trên màng đại thực bào; hoặc là bằng cách chế tiết các cytokine của tế bào
Th như M-CSF, IFN-( hoặc TNF-(. Sau khi đại thực bào bị kích thích trong vòng
30 phút đầu có thể thấy được một lượng nhỏ IL-1 ở trong bào tương của chúng và
sau 3 giờ kích thích thì có một lượng lớn IL-1 được chế tiết ra.
Việc tinh chế IL-1 bằng phương pháp hoá sinh đã cho thấy rằng có hai
polypeptide riêng biệt cùng có chung hoạt tính của IL-1. Mỗi polypeptide này có
trọng lượng phân tử vào khoảng 17 kD, nhưng chúng khác nhau về điện tích nên
có thể phân tách chúng ra bằng phương pháp đẳng điện. Việc clone hoá gene cũng
đã khẳng định các kết quả nghiên cứu về hoá sinh và cho biết thêm rằng hai gene
độc lập (IL-1( và IL-1() mã hoá hai polypeptide IL-1; hai gene này có 27% trình tự
tương đồng nhau. Cả hai protein có chức năng của IL-1 đều gắn vào cùng một loại
thụ thể dành cho IL-1 trên tế bào. Người ta vẫn chưa biết được hai protein khác
nhau như thế nào về phương diện hoạt tính sinh học. IL-1( cũng tồn tại dưới dạng
kết hợp với màng, dạng này cũng góp phần vào việc hoạt hoá tế bào T sau khi
tương tác màng.
Chức năng chủ yếu của IL-1 là tham gia vào quá trình hoạt hoá các tế bào
Th. Quá trình này cần phải có hai loại tín hiệu hoạt hoá. Một tín hiệu đặc biệt được
tạo ra giữa thụ thể của tế bào T với phức hợp kháng nguyên đã bị xử lý + phân tử
hoà hợp mô chủ yếu lớp II. Chỉ riêng tín hiệu này thì chưa đủ để cho các tế bào Th
tăng sinh mà cần phải có một tín hiệu thứ hai gọi là tín hiệu đồng kích thích.
Tín hiệu đồng kích thích có thể được phát ra khi diễn ra sự gắn của hoặc IL-1 hoà
tan hoặc IL-1 gắn trên màng vào thụ thể dành cho IL-1 trên màng tế bào Th. Hai
tín hiệu cùng nhau gây ra sự phiên mã của một số gene trong tế bào Th bao gồm
các gene mã hoá IL-2, IL-3, IL-4, và IFN-(. Việc hoạt hoá tế bào Th phụ thuộc vào
tín hiệu đồng kích thích là IL-1 được Weaver C .T và Unanue E .R mô tả trong thí
nghiệm sử dụng các đại thực bào xử lý bằng paraformaldehyde làm cho chúng trở
nên bất hoạt về mặt chuyển hoá và vì thế không còn khả năng sản xuất IL-1 (hình
11.4). Trong mô hình thí nghiệm này các đại thực bào đầu tiên được xử lý bằng
TNF-( để làm tăng biểu lộ các phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp II, sau đó một số
tế bào được xử lý với LPS để sinh ra IL-1, số tế bào còn lại để nguyên. Sau đó cố
định cả hai loại đại thực bào này bằng paraformaldehyde để ngăn cản sự chuyển
hoá tiếp theo. Khi ủ hai mẫu đại thực bào này với các tế bào Th của cùng một
clone và một kháng nguyên peptit đặc hiệu với clone tế bào này thì chỉ có các đại
thực bào đã được xử lý với LPS mới có khả năng gây tăng sinh các tế bào Th. Các
đại thực bào này cung cấp cả hai loại tín hiệu hoạt hoá đặc hiệu và không đặc hiệu.
Tín hiệu hoạt hoá đặc hiệu bắt nguồn từ sự tương tác giữa các thụ thể của tế bào T
với các phức hợp peptit kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu trên đại thực
bào; tín hiệu hoạt hoá không đặc hiệu là tín hiệu đồng kích thích IL-1 kết hợp
màng, tín hiệu này vẫn tiếp tục chức năng ngay cả sau khi đã cố định bằng
paraformaldehyde. Các đại thực bào mà không được hoạt hoá bởi LPS sẽ bị thiếu
mất hoạt tính của tín hiệu đồng kích thích IL-1 kết hợp màng này, do vậy không
hoạt hoá được tế bào Th.
Ngoài vai trò thiết yếu là một tín hiệu đồng kích thích đối với tế bào Th thì
IL-1 còn cho thấy nó là một tác nhân hoạt động đa hướng, có rất nhiều tác dụng
khác nhau lên các loại tế bào khác nhau. Nó có tác dụng đẩy nhanh tốc độ chín của
các tế bào B và sự tăng sinh về số lượng của một dòng tế bào B sau khi được hoạt
hoá bởi kháng nguyên. IL-1 làm tăng hoạt động của tế bào NK và ảnh hưởng lên
phản ứng viêm tại chỗ thông qua các tác dụng của nó lên các tế bào tạo máu, các
nguyên bào sợi và các tế bào nội mô mạch máu. Khi đưa IL-1 vào cơ thể thì các tế
bào bạch cầu trung tính được tạo ra rời tuỷ xương vào tuần hoàn rồi sau đó thoát
mạch qua thành các mao mạch vào kẽ mô. Cả các bạch cầu trung tính và các đại
thực bào đều bị hấp dẫn theo kiểu hoá hướng động bởi IL-1, làm tăng nhanh mật
độ các tế bào thực bào trong quá trình viêm.
IL-1 cũng còn có một số tác dụng giống như tác dụng xa kiểu chất nội tiết
lên các tế bào và mô khác nhau. Chẳng hạn nó tác dụng lên các tế bào gan sản xuất
ra một số protein trong pha viêm cấp như fibrinogen, protein phản ứng C, và
haptoglobin. Mỗi chất này đều góp phần vào sức đề kháng của túc chủ trong quá
trình nhiễm khuẩn. IL-1 cũng có tác dụng lên hệ thống thần kinh trung ương thông
qua vùng dưới đồi gây ra sốt, ngủ gật và chán ăn. Ngoài ra nó còn tác dụng lên các
tế bào cơ gây sản xuất các prostaglADNin, hoạt tính này được biết là dẫn tới thuỷ
phân protein, cuối cùng có thể dẫn tới nhược cơ.