Giáo trình Miễn dịch học thú y - Chương 4

33

Chương 4

KHÁNG NGUYÊN

I. Định nghĩa

KKhháánngg nngguuyyêênn ((aannttiiggeenn)) 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 kkhháánngg tthhểể ((ddịịcchh tthhểể hay kkhháánngg tthhểể ttếế bbààoo) và chúng có đặc tính lliiêênn kkếếtt đđặặcc hhiiệệuu 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 kkếếtt hhợợpp đđặặcc hhiiệệuu vvớớii kkhháánngg tthhểể ttưươơnngg ứứnngg (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 kkhhôônngg pphhảảii ddoo ttooàànn bbộộ ccấấuu ttrrúúcc của cả phân tử kháng nguyên quyết định mà do “nnhhóómm qquuyyếếtt đđịịnnhh” (eeppiittooppee) 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 ttíínnhh đđặặcc hhiiệệuu sinh

34

kháng thể tương ứng, mà còn là vvịị ttrríí để kháng thể đó, hoặc lympho bào mẫn cảm có thể ggắắnn vvớớii kkhháánngg nngguuyyêênn một cách đặc hiệu.

- Nếu kháng nguyên chỉ có mmộộtt nnhhóómm qquuyyếếtt đđịịnnhh thì sẽ kích thích cơ thể sinh ra mmộộtt llooạạii kkhháánngg tthhểể ttưươơnngg ứứnngg và kháng nguyên đó chỉ kết hợp đặc hiệu và duy nhất với loại kháng thể đó mà thôi; còn nếu kháng nguyên có nnhhiiềềuu nnhhóómm qquuyyếếtt đđịịnnhh thì sẽ có nnhhiiềềuu kkhháánngg tthhểể ttưươơnngg ứứnngg 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 hhóóaa ttrrịị của kháng nguyên đó. Hóa trị kháng nguyên biểu thị ssốố llưượợnngg kkhháánngg tthhểể mà kháng nguyên có khả năng kết hợp được, kháng nguyên có thể có hhaaii hay nnhhiiềềuu hhóóaa ttrrịị.

- Tính đặc hiệu của kháng nguyên là rất nghiêm ngặt, tuy nhiên trong thực tế, hai kháng nguyên có thể có pphhảảnn ứứnngg cchhééoo vvớớii nnhhaauu, như vậy giữa hai kháng nguyên này phải ccóó mmộộtt hhooặặcc nnhhiiềềuu nnhhóómm qquuyyếếtt đđịịnnhh ggiiốốnngg nnhhaauu hhooặặcc ggầầnn ggiiốốnngg nnhhaauu,

DDoo đđóó,, vvềề mmặặtt ssiinnhh hhọọcc pphhâânn ttửử,, ccóó tthhểể nnóóii:: Tính đđặặcc hhiiệệuu ccủủaa kkhháánngg nngguuyyêênn -- kkhháánngg tthhểể là do ssựự ttưươơnngg đđồồnngg về cấu trúc hóa học, giữa mmộộtt pphhâânn ttửử kkhháánngg tthhểể vvớớii mmộộtt nnhhóómm qquuyyếếtt đđịịnnhh kkhháánngg nngguuyyêênn, mỗi một nhóm quyết định kháng nguyên chỉ có thể kết hợp với mmộộtt phân tử kháng thể duy nhất, nhưng mỗi một phân tử kháng nguyên thì có thể kết hợp với vvààii llooạạii kkhháánngg tthhểể, 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:

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 đđáápp ứứnngg mmiiễễnn ddịịcchh ((kkhháánngg tthhểể)). Người ta còn gọi khả năng kích thích cơ thể sinh kháng thể của kháng nguyên là ttíínnhh kkhháánngg nngguuyyêênn ccủủaa kkhháánngg nngguuyyêênn.

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 mmạạnnhh hhaayy yyếếuu phụ thuộc vào các yếu tố sau:

* TTíínnhh llạạ ccủủaa kkhháánngg nngguuyyêênn : 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.

** CCấấuu ttrrúúcc pphhâânn ttửử kkhháánngg nngguuyyêênn: Những chất có pphhâânn ttửử llưượợnngg ccàànngg llớớnn và ccấấuu ttrrúúcc ccàànngg pphhứứcc ttạạpp 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

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 pprrootteeiinn pphhứứcc ttạạpp hoặc cấu tạo từ ppoollyyssaacccchhaarriiddee thì có ttíínnhh ssiinnhh mmiiễễnn ddịịcchh ccaaoo 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 "pprrootteeiinn mmaanngg" có chứa các aacciidd aammiinn mmạạcchh vvòònngg như tyrozin, tryptophan hoặc các acid amin mạch vòng khác.

- Cấu trúc llậậpp tthhểể (kkhhôônngg ggiiaann 33 cchhiiềềuu,, 33--DD) và khả năng ttíícchh đđiiệệnn 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 nnhhóómm qquuyyếếtt đđịịnnhh kkhháánngg nngguuyyêênn 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.

** PPhhưươơnngg tthhứứcc xxââmm nnhhậậpp: Những kháng nguyên mmạạnnhh khi đđưưaa vào cơ thể mmộộtt llầầnn đều có khả năng kích thích sinh kháng thể, những kháng nguyên yyếếuu phải đưa nnhhiiềềuu llầầnn hoặc đđưưaa số llưượợnngg nnhhiiềềuu hoặc phải kèm theo có cchhấấtt bbổổ ttrrợợ mới có tính sinh miễn dịch tốt (chất bổ trợ có tác dụng làm tăng khả năng đại thực bào nuốt kháng nguyên). ĐĐưườờnngg đđưưaa kkhháánngg nngguuyyêênn và lliiềềuu llưượợnngg kkhháánngg nngguuyyêênn cũng phải phù hợp thì kháng thể mới được sản sinh nhiều.

** ĐĐặặcc ttíínnhh ddii ttrruuyyềềnn ccủủaa ccơơ tthhểể: 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 ccơơ tthhểể kkhháácc nnhhaauu ccóó đđáápp ứứnngg mmiiễễnn ddịịcchh ởở mmứứcc đđộộ kkhháácc nnhhaauu.

Theo Landsteiner cần phân biệt rõ ttíínnhh kkhháánngg nngguuyyêênn ccủủaa kkhháánngg nngguuyyêênn và ttíínnhh kkíícchh tthhíícchh ssiinnhh mmiiễễnn ddịịcchh ccủủaa kkhháánngg nngguuyyêênn. TTíínnhh kkhháánngg nngguuyyêênn của kháng nguyên là bbảảnn ttíínnhh vvốốnn ccóó của kháng nguyên và phụ thuộc vào các yếu tố đã nói ở trên, còn ttíínnhh ssiinnhh mmiiễễnn ddịịcchh ccủủaa kkhháánngg nngguuyyêênn thì không những phụ thuộc vào ttíínnhh kkhháánngg nngguuyyêênn mà còn phụ thuộc vào kkhhảả nnăănngg đđáápp ứứnngg mmiiễễnn ddịịcchh của cơ thể ở mức độ ccóó ttíínnhh cchhấấtt ddii ttrruuyyềềnn. Như vậy: ttíínnhh ssiinnhh mmiiễễnn ddịịcchh ccủủaa kkhháánngg nngguuyyêênn có thể hiểu là hhooạạtt đđộộnngg ccủủaa ttíínnhh kkhháánngg nngguuyyêênn và kkhhảả nnăănngg đđáápp ứứnngg ccủủaa ccơơ tthhểể cchhủủ.

** SSựự hhợợpp ttáácc ggiiữữaa ccáácc ttếế bbààoo:: Có hai loại tế bào trực tiếp tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu, đó là:

- Quần thể llyymmpphhoo BB (Bursal Fabricius) chịu trách nhiệm đáp ứng miễn dịch dịch thể.

37

- Quần thể llyymmpphhoo TT (Thymus) chịu trách nhiệm đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào.

Thực chất hai loại quần thể lympho này kkhhôônngg hhooạạtt đđộộnngg rriiêênngg llẻẻ mà có sự hhợợpp ttáácc lliiêênn qquuaann cchhặặtt cchhẽẽ 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, ssựự hhỗỗ ttrrợợ ccủủaa llyymmpphhoo TT là một điều quan trọng.

* Nếu kkhháánngg nngguuyyêênn pphhụụ tthhuuộộcc ttuuyyếếnn ứứcc thì đòi hỏi phải có sự hỗ trợ của quần thể llyymmpphhoo TT 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 kkhháánngg nngguuyyêênn kkhhôônngg pphhụụ tthhuuộộcc ttuuyyếếnn ứứcc xâm nhập vào cơ thể thì chúng có khả năng trực tiếp tiếp xúc với các tế bào llyymmpphhoo BB 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 tthhẩẩmm qquuyyềềnn mmiiễễnn ddịịcchh vvàà ccáácc ttếế bbààoo kkhháácc 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.

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.

33..55.. HHiiệệnn ttưượợnngg ccạạnnhh ttrraannhh ggiiữữaa ccáácc kkhháánngg nngguuyyêênn

Hầu hết các loại kháng nguyên có bbảảnn cchhấấtt llàà pprrootteeiinn đều là kháng nguyên đđaa ggiiáá,, trên mỗi phân tử thường chứa nnhhiiềềuu nnhhóómm qquuyyếếtt đđịịnnhh kháng nguyên, trong đó có những nhóm qquuyyếếtt đđịịnnhh ttrrộộii và nhóm qquuyyếếtt đđịịnnhh kkhhôônngg ttrrộộii (nhóm quyết định lặn).

33..55..11.. QQuuyyếếtt đđịịnnhh ttrrộộii

Quyết định trội là những nhóm ddễễ ddàànngg đđưượợcc ccáácc ttếế bbààoo nnhhậậnn bbiiếếtt vvàà ttiiếếpp ccậậnn. Thường những nhóm quyết định nằm trên bề mặt phân tử kháng nguyên và có ttíínnhh ưưaa nnưướớcc ccaaoo là những nhóm quyết định trội. Chúng là những đoạn phân tử nằm ở một đầu tận cùng của chuỗi polypeptide hoặc chuỗi polysaccharide.

33..55..22.. QQuuyyếếtt đđịịnnhh kkhhôônngg ttrrộộii

Quyết định không trội là những nhóm bị cchhee llấấpp vvàà ddấấuu mmììnnhh 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 llộộ rraa nnggooààii thì chúng trở thành nhóm qquuyyếếtt đđịịnnhh ttrrộộii.

IIIIII.. PPhhâânn llooạạii kkhháánngg nngguuyyêênn 11.. CCăănn ccứứ vvààoo đđặặcc ttíínnhh vvàà đđiiềềuu kkiiệệnn kkhháánngg nngguuyyêênn

11..11.. KKhháánngg nngguuyyêênn hhooàànn ttooàànn ((aannttiiggeenn))

Là loại kháng nguyên đảm bảo có đầy đủ hhaaii kkhhảả nnăănngg là kkíícchh tthhíícchh ccơơ tthhểể ssiinnhh kkhháánngg tthhểể vvàà kkếếtt hhợợpp đđặặcc hhiiệệuu 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.

11..22.. KKhháánngg nngguuyyêênn kkhhôônngg hhooàànn ttooàànn ((HHaapptteenn))

Còn gọi là bbáánn kkhháánngg nngguuyyêênn, là những chất tự bản thân kkhhôônngg có khả năng kkíícchh tthhíícchh ccơơ tthhểể ssiinnhh kkhháánngg tthhểể, nhưng có khả năng kkếếtt hhợợpp đặc hiệu

39

với kháng thể tương ứng. Muốn trở thành kháng nguyên hoàn toàn chúng phải được gắn với một loại protein gọi là pprrootteeiinn mmaanngg (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.

22.. CCăănn ccứứ vvààoo nngguuồồnn ggốốcc

22..11.. ĐĐồồnngg kkhháánngg nngguuyyêênn ((IIssooaannttiiggeenn))

Là các kháng nguyên xuất xứ từ các ccáá tthhểể ccủủaa ccùùnngg mmộộtt llooààii (ví dụ như nhóm máu của người này là đồng kháng nguyên của người khác). Hiện tượng miễn dịch sinh ra do đđồồnngg kkhháánngg nngguuyyêênn giữ vai trò được gọi là đđồồnngg mmiiễễnn ddịịcchh (isoimmunity).

22..22.. DDịị kkhháánngg nngguuyyêênn ((HHeetteerrooaannttiiggeenn))

Là kháng nguyên xuất xứ từ các ccáá tthhểể kkhháácc llooàài, chúng là những kkhháánngg nngguuyyêênn hhooàànn ttooàànn và có tính kháng nguyên mmạạnnhh, bản chất là protein (như huyết thanh của bò đối với ngựa là dị kháng nguyên).

22..33.. TTựự kkhháánngg nngguuyyêênn ((AAuuttooaannttiiggeenn))

Là những chất vvốốnn llàà ccủủaa ccơơ tthhểể nhưng vì một lý do nào đó, với một điều kiện nhất định lại kích thích cơ thể ssảảnn ssiinnhh kkhháánngg tthhểể cchhốốnngg llạạii cchhíínnhh mmììnnhh. Đây là cơ sở của hhiiệệnn ttưượợnngg ttựự mmiiễễnn ddịịcchh, nếu cơ thể biểu hiện trạng thái tổn thương trầm trọng được gọi là bbệệnnhh ttựự mmiiễễnn (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).

33.. CCăănn ccứứ vvààoo bbảảnn cchhấấtt,, ccấấuu ttrrúúcc

33..11.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà pprrootteeiinn

33..11..11.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà pprrootteeiinn đđộộnngg vvậậtt: là những kháng nguyên có tính kháng nguyên tốt nhất như huyết thanh của loài này là kháng nguyên mạnh đối với loài khác.

33..11..22.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà pprrootteeiinn tthhựựcc vvậậtt:: 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.

33..11..33.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà pprrootteeiinn vvii kkhhuuẩẩnn:: các đđộộcc ttốố vvii kkhhuuẩẩnn là protein, vì vậy nó có tính kháng nguyên cao, kháng nguyên lông của vi

40

khuẩn cũng có bản chất là protein và là một loại kháng nguyên quan trọng trong chẩn đoán và phân loại vi khuẩn.

33..11..44.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà pprrootteeiinn ccaappxxiidd ccủủaa vviirruutt

Đây là loại kháng nguyên mmạạnnhh, 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.

33..22.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà ppoollyyssaacccchhaarriiddee

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 kkhháánngg nngguuyyêênn tthhâânn OO (Ohne Hauch). Kháng nguyên thân O rất độc và cũng kích thích cơ thể sinh miễn dịch tốt.

33..33.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà lliippiidd

Tự bản thân lipid không có tính kháng nguyên, chúng chỉ biểu thị tính kháng nguyên khi nằm trong phức hợp lipoprotein.

33..44.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà aacciidd nnuucclleeiicc

Các aacciidd nucleic (ADN, ARN) tự bản thân có tính kháng nguyên rrấấtt yyếếuu và cũng chỉ sau khi lliiêênn kkếếtt vvớớii pprrootteeiinn trong phức hợp nnuucclleeoottiiddee mới biểu thị tính kháng nguyên.

44.. CCăănn ccứứ vvààoo đđốốii ttưượợnngg mmiiễễnn ddịịcchh

44..11.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà vvii kkhhuuẩẩnn

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 kkhhôônngg ccóó kkhhảả nnăănngg ddii đđộộnngg (không có lông) thì cchhỉỉ ccóó kkhháánngg nngguuyyêênn tthhâânn OO, mà không có kháng nguyên lông H (Hauch), còn vi khuẩn ccóó kkhhảả nnăănngg ddii đđộộnngg được thì vừa ccóó kkhháánngg nngguuyyêênn tthhâânn OO vừa ccóó kkhháánngg nngguuyyêênn llôônngg HH.

44..11..11.. KKhháánngg nngguuyyêênn tthhâânn OO:: Kháng nguyên thân O là kháng nguyên của tthhàànnhh ttếế bbààoo vi khuẩn, chủ yếu là ppoollyyssaacccchhaarriiddee, kháng

41

nguyên thân O bbềềnn vvớớii nnhhiiệệtt, chịu được 100oC, bbềềnn vvớớii ccồồnn nhưng mmẫẫnn ccảảmm vvớớii ffooccmmoonn. Kháng nguyên O kích thích cơ thể sinh kkhháánngg tthhểể OO, khi chúng kết hợp với nhau tạo thành những hạt mịn giống hạt cát lắng xuống, đó là hiện tượng nnggưưnngg kkếếtt cchhậậmm được áp dụng trong chẩn đoán. Kháng nguyên thân O rrấấtt đđộộcc, chúng là yyếếuu ttốố ggââyy bbệệnnhh ccủủaa vvii kkhhuuẩẩnn.

44..11..22.. KKhháánngg nngguuyyêênn llôônngg HH

Kháng nguyên lông H có bản chất là protein, kháng nguyên H kkéémm cchhịịuu nnhhiiệệtt, bị diệt ở 70oC, kkhhôônngg bbềềnn vvớớii ccồồnn nhưng đđềề kkhháánngg vvớớii ffooccmmoonn. Kháng nguyên H kích thích cơ thể sinh kkhháánngg tthhểể HH, khi chúng kết hợp với nhau, tạo thành những ccụụmm nnhhưư ccụụmm bbôônngg lơ lửng, đó là hiện tượng nnggưưnngg kkếếtt nnhhaannhh được áp dụng nhiều trong chẩn đoán. Kháng nguyên lông kkhhôônngg ccóó ttáácc ddụụnngg ggââyy bbệệnnhh, 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 gií i tÝnh (F pilus) (F pilus)

Kháng nguyên thân O Lông thân (flagellum)

L« ng th©n (flagellum)

Lông mao L« ng mao

T Õ b µ o v i k h u È n

Hình 7. Các kháng nguyên vi khuẩn

42

44..11..33.. KKhháánngg nngguuyyêênn KK

Đó là kháng nguyên bbaaoo bbọọcc ttậậnn ccùùnngg nnggooààii tthhâânn vvii kkhhuuẩẩnn hoặc trên bề mặt vi khuẩn thường gặp ở các vi khuẩn kkhhôônngg ccóó ggiiáápp mmôô thuộc loại bắt màu GGrraamm ââmm. Kháng nguyên này vừa là yếu tố kích thích ggââyy mmiiễễnn ddịịcchh vừa là yyếếuu ttốố ggââyy bbệệnnhh cho người (ví dụ một số vi khuẩn đường ruột như Salmonella).

dd)) KKhháánngg nngguuyyêênn FFoorrmmaann ccủủaa vvii kkhhuuẩẩnn.. Có trường hợp giữa kháng nguyên của hai loài động vật hoặc các loài vi khuẩn xxaa nnhhaauu vvềề hhọọ hhàànngg 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 ppoollyyssaacccchhaarriiddee.

44..22.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà đđộộcc ttốố ccủủaa vvii kkhhuuẩẩnn ((kkhháánngg nngguuyyêênn nnggooạạii bbààoo))..

Các nnggooạạii đđộộcc ttốố của vi khuẩn là những chất rrấấtt đđộộcc và có tính kháng nguyên mmạạnnhh, bản chất là protein, nếu giải độc các kháng nguyên này, sẽ thu được ggiiảảii đđộộcc ttốố, gọi là các vvaacccciinnee ggiiảảii đđộộcc ttốố.

44..33.. KKhháánngg nngguuyyêênn llàà vviirruuss

Kháng nguyên là vviirruuss có bản chất là lipoprotein, kháng nguyên vviirruuss thường tập trung ở bề mặt capsid hoặc bên trong. Viirruuss có 3 loại kháng nguyên chính:

aa)) KKhháánngg nngguuyyêênn nngguuyyêênn vvẹẹnn:: Đó là hạt vviirruuss hoàn chỉnh khi kích thích cơ thể sẽ sinh kháng thể có khả năng ttrruunngg hhòòaa vviirruuss, người ta thường dùng pphhảảnn ứứnngg ttrruunngg hhòòaa vviirruuss để chẩn đoán.

bb)) KKhháánngg nngguuyyêênn hhòòaa ttaann:: Đó là thành phần các pprrootteeiinn ccaappssiidd ccấấuu ttrrúúcc bbềề mmặặtt được tách thành dung dịch hòa tan, kháng nguyên này có khả năng kết hợp đặc hiệu rộng hơn và tham gia vào pphhảảnn ứứnngg kkếếtt ttủủaa.

cc)) KKhháánngg nngguuyyêênn ggââyy nnggưưnngg kkếếtt hhồồnngg ccầầuu:: Một số loại virus như virus cúm, virus Newcastle có khả năng gây nnggưưnngg kkếếtt hhồồnngg ccầầuu một số loại gia súc, gia cầm. Trên bề mặt của các virus này có chứa các kháng nguyên có khả năng gắn với tthhụụ tthhểể của hồng cầu làm chúng kết dính lại với nhau, kháng nguyên này có ý nghĩa quan trọng trong chẩn đoán.

44..44.. CCáácc kkhháánngg nngguuyyêênn hhòòaa hhợợpp mmôô cchhủủ yyếếuu

43

Trong những năm gần đây vai trò của kháng nguyên này được đề cập đến không những trong llĩĩnnhh vvựựcc gghhéépp ccơơ qquuaann 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 ddii ttrruuyyềềnn hhooàànn ttooàànn pphhùù hhợợpp (như trường hợp hai cơ thể sinh đôi cùng trứng hoặc các cơ thể động vật trong cùng dòng thuần chủng) thì mmảảnnhh gghhéépp ssẽẽ đđưượợcc ttiiếếpp nnhhậậnn và phát triển bình thường trên cơ thể nhận. Nếu hai cơ thể có bbộộ ggeenn kkhháácc nnhhaauu thì mảnh ghép là vật lạ đối với cơ thể nhận và cơ thể nhận sẽ ssiinnhh rraa đđáápp ứứnngg mmiiễễnn ddịịcchh llooạạii bbỏỏ mmảảnnhh gghhéépp. Đó là pphhảảnn ứứnngg llooạạii tthhảảii mmảảnnhh gghhéépp.

Các kháng nguyên có trên bbềề mmặặtt ccủủaa ttếế bbààoo ttổổ cchhứứcc gghhéépp có khả năng kích thích cơ thể nhận sinh ra phản ứng thải bỏ mảnh ghép được gọi là kkhháánngg nngguuyyêênn gghhéépp hoặc kkhháánngg nngguuyyêênn hhòòaa hhợợpp ttổổ cchhứứcc (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 kkhhôônngg ggiiốốnngg nnhhaauu, 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 hhooạạtt ttíínnhh ssiinnhh mmiiễễnn ddịịcchh ccaaoo như vậy được gọi là ccáácc kkhháánngg nngguuyyêênn hhòòaa hhợợpp mmôô cchhủủ yyếếuu (major histocompatibility antigen).

44..44..11.. CCáácc kkhháánngg nngguuyyêênn hhòòaa hhợợpp mmôô cchhủủ yyếếuu ccủủaa nnggưườờii

Các kháng nguyên này được phát hiện lần đầu tiên trên ttếế bbààoo bbạạcchh ccầầuu vì vậy chúng được ký hiệu là HHLLAA (Human Leucocyte Antigen). Các kháng nguyên HLA chia thành 22 llớớpp:

-- LLớớpp II:: 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 llyymmpphhoo. Kháng nguyên lớp I được chia thành 3 nhóm là HHLLAA--AA,, HHLLAA--BB,, HHLLAA--CC.

-- LLớớpp IIII:: gồm các kháng nguyên chỉ có trên bề mặt các tế bào llyymmpphhoo BB, tế bào đđạạii tthhựựcc bbààoo và một vài loại tế bào đặc biệt khác. Kháng nguyên lớp II chia thành hai nhóm là HHLLAA--DD vvàà HHLLAA--DDrr, kháng nguyên lớp này còn gọi là nhóm kkhháánngg nngguuyyêênn ggiiốốnngg IIaa.

Về chức năng, các phân tử kháng nguyên llớớpp II liên kết với kháng nguyên trên bế mặt của tế bào bị nhiễm virus, chúng là ddấấuu ấấnn bbềề mmặặtt đđểể bbááoo hhiiệệuu cchhoo ttếế bbààoo TT đđộộcc (Tc: Cytotoxity T cell) và TT hhỗỗ ttrrợợ (Th: Helper

44

T cell), còn kháng nguyên llớớpp IIII báo hiệu cho tế bào llyymmpphhoo BB và đđạạii tthhựựcc bbààoo.

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.

44..44..22.. CCáácc kkhháánngg nngguuyyêênn pphhùù hhợợpp mmôô cchhủủ yyếếuu ccủủaa cchhuuộộtt nnhhắắtt

Các kháng nguyên hòa hợp mô của chuột nhắt có mặt trên hầu hết các loại tế bào được ký hiệu lần lượt là HH11,, HH22,, HH33,, HH44,, HH55,, trong đó hệ kkhháánngg nngguuyyêênn HH22 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.

VV.. QQuuyyếếtt đđịịnnhh kkhháánngg nngguuyyêênn ((EEppiittoopp kkhháánngg nngguuyyêênn))

11.. KKhhááii nniiệệmm vvềề qquuyyếếtt đđịịnnhh kkhháánngg nngguuyyêênn

Bất kỳ một polypeptide hay protein phức hợp nào có hoạt tính sinh học cao đều có ccấấuu ttrrúúcc pphhứứcc ttạạpp, thông thường chúng có cấu trúc ggấấpp

45

kkhhúúcc, mà người ta thường gọi là cấu trúc kkhhôônngg ggiiaann bbaa cchhiiềềuu (three- dimensional protein = 3–D protein).

Protein có cấu trúc không gian 3 chiều thường là những polypeptide có cấu trúc bbậậcc 22,, bbậậcc 33 hoặc thậm chí bbậậcc 44; 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 ssaauu ttổổnngg hhợợpp (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 llồồii,, llõõmm,, ccóó hhốốcc llõõmm vvààoo vvàà ccóó mmấấuu llồồii rraa..

Những vùng lồi lõm nằm trên protein chịu trách nhiệm về tính kháng nguyên, được gọi là điiểểmm qquuyyếếtt đđịịnnhh kkhháánngg nngguuyyêênn (antigen– determinant) hay còn gọi là eeppiittooppee.

Mỗi một protein kháng nguyên có thể có 11 eeppiittooppee hoặc nnhhiiềềuu eeppiittooppee 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: kkhháánngg tthhểể đđaa ddòònngg và kkhháánngg tthhểể đđơơnn ddòònngg.

- Kháng thể đa dòng là kháng thể do nnhhiiềềuu eeppiittooppee 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 mmộộtt eeppiittooppee kích thích sinh ra và chỉ kết hợp dduuyy nnhhấấtt vvớớii eeppiittooppee đó

Trong tự nhiên, kháng thể do vaccine kích thích hoặc bị bệnh qua khỏi mà hình thành là kkhháánngg tthhểể đđaa ddòònngg.

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 vvààii cchhụụcc aaxxiitt aammiinn, mà ở đó, có một số acid amin (thông thường không quá 1122 –– 2200 aacciidd aammiinn), trong đó có một vài acid amin cực kỳ quan trọng gọi là aacciidd aammiinn llààmm kkhhuunngg, số còn lại là aacciidd aammiinn ttrrợợ ggiiúúpp hay còn gọi là aacciidd aammiinn llààmm nnềềnn, tất cả tạo nên một bộ phận đặc hiệu quyết định tính kháng nguyên và khả năng miễn dịch.

46

Epitope, xét về góc độ miễn dịch, là vvịị ttrríí mmàà kkhháánngg tthhểể đđặặcc hhiiệệuu sẽ lliiêênn kkếếtt tạo nên phức hợp kháng nguyên – kháng thể.

Bất kỳ mmộộtt đđộộtt bbiiếếnn nào xảy ra trong chuỗi nnuucclleeoottiiddee ccủủaa eeppiittooppee mà làm thay đổi acid amin khung, sẽ làm cho epitope tthhaayy đđổổii ccấấuu ttrrúúcc, và do đó, epitope lúc này không còn là epitope thế hệ trước dẫn đến tthhaayy đđổổii ttíínnhh kkhháánngg nngguuyyêênn vvàà đđộộcc llựựcc.

Phương pháp đơn giản nhất phát hiện epitope là tạo kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody, gọi là MMaabb) 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 đđặặcc hhiiệệuu rriiêênngg bbiiệệtt vvớớii eeppiittooppee ccủủaa cchhúúnngg, để phát hiện epitope tương ứng.

22.. MMộộtt ssốố đđịịnnhh nngghhĩĩaa ccơơ bbảảnn

-- EEppiittooppee:: 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.

-- ĐĐiiểểmm qquuyyếếtt đđịịnnhh eeppiittooppee (epitopic determinants): Là một số hay một dãy acid amin được mmộộtt hhaayy nnhhiiềềuu kkhháánngg tthhểể đđơơnn ddòònngg 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.

ttrruuyyềềnn -- ĐĐiiểểmm qquuyyếếtt đđịịnnhh eeppiittooppee ddii

(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)

.-- EEppiittooppee ccấấuu ttrrúúcc (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.

47

-- TTậậpp hhợợpp eeppiittooppee (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).

EEppiittooppee kkhháánngg nngguuyyêênn vvàà đđộộcc llựựcc:: 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

48