Giáo trình Miễn dịch học thú y - Chương 8

Chia sẻ: Dalat Ngaymua | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

168
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 8 BỔ THỂ VÀ CÁC CYTOKINE I. Hệ thống bổ thể 1. Đại cương Hệ thống bổ thể bao gồm khoảng 30 thành phần, thuộc hệ thống miễn dịch bẩm sinh không đặc hiệu, bình thường có mặt trong huyết tương ở dạng tiền hoạt động, muốn hoạt động phải được hoạt hóa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Miễn dịch học thú y - Chương 8

91 Chương 8 BỔ THỂ VÀ CÁC CYTOKINE I. Hệ thống bổ thể 1. Đại cương Hệ thống bổ thể bao gồm khoảng 30 thành phần, thuộc hệ thống miễn dịch bẩm sinh không đặc hiệu, bình thường có mặt trong huyết tương ở dạng tiền hoạt động, muốn hoạt động phải được hoạt hóa. Khi được hoạt hóa theo chuỗi dây chuyền bổ thể có nhiều hoạt tính sinh học đặc biệt quan trọng: -Tăng tuần hoàn tại chỗ và tăng tính thấm thành mạch. -Opsonin hoá (C3b) -Chiêu mộ bạch cầu -Làm thủng màng tế bào, màng vi khuẩn dẫn đến ly giải. Hệ thống bổ thể có 9 protein kí hiệu từ C1 đến C9 (Theo trình tự mà chúng tham gia phản ứng, riêng C4 là ký hiệu trình tự phát hiện bổ thể), và các yếu tố B, D, P (propecdin) và nhiều yếu tố tham gia vào điều hòa hoạt hóa bổ thể. C phẩy là ký hiệu bổ thể toàn phần. 2. Hoạt hóa bổ thể Có 2 con đường hoạt hóa bổ thể: Đường cổ điển và đường cạnh. 2.1. Đường cổ điển Có nhiều yếu tố có khả năng kích thích gây hoạt hóa bổ thể: Có sự kết hợp kháng nguyên-kháng thể, 1 số loại virus (như AIDS), 1 số vi khuẩn Gram (-), Salmonella, E.coli, Plasmin, Thrombin, Protein phản ứng C, các polyssaccharide. * Sự kết hợp kháng nguyên–kháng thể làm bộc lộ thụ thể nằm trên Fc của kháng thể dành cho bổ thể.
92 Hình 30. Hoạt hóa bổ thể theo con đường cổ điển (Theo Ian R. Tizard. 2004) * Nhận dạng phức hệ kháng nguyên–kháng thể bởi C1: C1 gồm 3 thành phần C1q, C1s, C1r. C1q gồm 3 tiểu đơn vị hợp thành, mỗi tiểu đơn vị có hình chữ Y, đầu hình cầu. Ba tiểu đơn vị dính vào nhau nhìn như 6 bông tuylip. Hai phân tử C1r và 2 phân tử C1s cũng xoắn quanh cuống của C1q nhờ liên kết peptide vơí sự có mặt của Ca++. Nếu không có Ca thì 3 thành phần này sẽ rời nhau ra. Sau khi được gắn vào giữa 2 đoạn Fc của kháng thể thì C1 được hoạt hóa. * C4 và C2 gắn vào vị trí liền kề với C1 trên màng nguyên sinh chất: C1s đã được hoạt hóa sẽ kích thích để hoạt hóa C4 và C4 được tách thành C4a có hoạt năng phản vệ và C4b. Nếu có màng sinh chất của tế bào thì C4b sẽ bám vào màng và vào C2. Lúc đó C1s hoạt hóa phức hợp C4bC2 để tách C2 thành C2a và C2b (hoạt năng như một kinin). C1s hoạt hóa cũng có thể tách C2 thành C2a và C2b nhưng với hiệu quả thấp. Sau đó C2a và C4b kết hợp với nhau tạo thành C4b2a- một loại enzyme để hoạt hóa C3, được gọi là C3 convertaza. Quá trình này đòi hỏi sự tham gia của Mg++
93 * Hoạt hóa C3. C3 do đại thực bào sản xuất và đóng vai trò trung tâm của hệ thống bổ thể. C3 convertaza tách C3 thành C3a (có hoạt năng gây phản vệ và hóa ứng động ) và C3b. C3b gắn vào màng sinh chất của tế bào đích và vào C4b2a để tạo thành phức hợp C4b2a3b, đó là enzym phân giải C5 nên được gọi là C5 convertaza, có nhiệm vụ hoạt hóa C5. 2.2. Đường cạnh Con đường cạnh là một trong những hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại yếu tố gây bệnh trước khi hình thành đáp ứng miễn dịch, nghĩa là có trước cả con đường cũ. Các vi sinh vật và nhiều chất khác khi chưa gây mẫn cảm có thể lại hoạt hóa con đường này như trực khuẩn Gram (+) hay (-),virus, nấm (Candida albicans), ký sinh trùng (Trypanosom, schistosom ) và một số chất khác: polyssaccharide vi khuẩn, nội độc tố vi khuẩn, zymosan, huyết cầu tố, bụi ..vv. Con đường cạnh cũng có thể được hoạt hóa bởi các phức hợp miễn dịch của IgG hay IgA. Cách hoạt hóa này không cần có sự tham gia của kháng thể bám vào tế bào đích, cũng không cần C1, C4, C2 mà vẫn tách được C3. Các thành phần của đường cạnh: -C3: Thường xuyên có những lượng nhỏ C3b trong huyết tương do dung giải C3 nguyên sơ bởi các protease lưu hành dưới dạng liên kết với nước C3 (H2O). Những phân tử C3b này cố định lên thành các vi sinh vật hay các tế bào nhiễm. Đến lượt nó sẽ tác động lên yếu tố B với sự có mặt của ion Mg. -Yếu tố B: Là một cấu thành của con đường khuếch đại, yếu tố B bị tách thành Ba và Bb. Phức hợp C3bBb hình thành trước với sự có mặt của ion Mg tạo ra C3 convertase của đường cạnh. C3 convertase làm tách thêm các phân tử C3 thành C3b nên có tính chất tự khuếch đại. Quá trình hoạt hóa cấp tập C3 sẽ sản sinh ra nhiều C5 convertase (C3bBb)n của đường cạnh.
94 Yếu tố D: Yếu tố này giống như C1 có sẵn trong huyết thanh dưới hình thức hoạt động ngay trước khi có hoạt hóa, tách yếu tố B thành Bb giúp cho sự hình thành phức hợp C3bBb Hình 31. Nguyên lý của phản ứng dây chuyền (Theo Ian R. Tizard. 2004)
95 Bảng 1: Thành phần của hệ thống bổ thể Nồng độ có Trọng lượng Tên thành phần trong huyết (kDa) thanh Con đường cổ điển Clq 460 80 Clr 83 50 Cls 83 50 C1 200 600 C2 102 20 C3 185 1300 Con đường thay đổi D 24 1 E 90 210 Thành phần kết kết thúc 204 70 C5 120 65 C6 120 55 C7 160 55 C8 70 60 C9 Protein điều khiển C1-INH 105 200 C4-bp 550 250 H 150 480 I 80 35 P 4 x 56 20 S 83 500
96 2.3. Con đường hiệu ứng hay con đường chung Đây là con đường chung mà cả 2 đường cổ điển và đường cạnh đều sử dụng để đi đến sự hoạt hóa cuối cùng. Quá trình hoạt hóa là từ các C5 convertase của cả đường cũ C4b2a(C3b)n và của đường cạnh (C3bBb)n. Các C5 convertase tách C5 thành một mảnh nhỏ tự do C5a còn C5b cố định lên trên tế bào đích. C5a có thể gắn với thụ thể của C5a có trên tế bào Mast và bạch cầu ái kiềm. C5b kéo theo liên kết C6, C7, C8. Các phức hợp C5b, 6,7,8 hoạt hóa nhiều phân tử C9 C9 là một protein có khả năng ken vào trong màng tế bào, làm ly giải tế bào. Hình 32. Hoạt hóa bổ thể theo con đường cạnh (Theo Ian R. Tizard. 2004)
97 3. Các yếu tố điều hòa 3.1. Đường cổ điển Chất ức chế C1 (C1-inh). Nó ức chế sự hoạt hóa của C1, tách C1 đã hoạt hóa và ức chế việc tách C4 bởi C1s. Tình trạng thiếu hụt bẩm sinh về C1- inh là nguồn gốc của bệnh phù thần kinh mạch. Yếu tố I hay endopeptidase, tách C4b thành C4c và C4d không hoạt động. Yếu tố này cũng bất hoạt C3b thành C3bi rồi thành C3dg. Nó cũng tham gia ở đường cạnh. C4bp (C4 binding protein) tách phức hợp C4b2a và được sử dụng như đồng yếu tố cho yếu tố I. Carboxypeptidase N gây dung giải bổ thể C3a, C4a, C5a. DAF (Decay Accelerating Factor):Yếu tố tăng nhanh thoái hóa. MCP (Membrane Cofactor Protein). Hai yếu tố sau này có trên màng tế bào nên ức chế hoạt hóa bổ thể ngay trên những tế bào tương ứng. 3.2. Đường cạnh - Yếu tố P (Propecdin) ổn định phức hợp C3bBb và (C3b)Bbn - Yếu tố H (hay β1H globulin) trái lại làm rã các phức hợp ấy. - Yếu tố I (hay chất bất hoạt C3b, điều hòa cả đường cũ) - CR1- thụ thể số 1 với bổ thể, có trên nhiều loại tế bào, có thể cố định C3b. - DAP, một chất thuộc màng, bất hoạt C3bBb cũng như C4b ở đường cũ. 3.3. Con đường chung. Protein S có trong huyết tương, ức chế việc ken các phức hợp tấn công vào màng tế bào bằng cách kết hợp với C5,6,7 rồi bất hoạt chúng. Protein màng HRF (Homologous Restriction Factor, yếu tố hạn chế tương đồng) và CD59 (protectin-chất bảo vệ) ức chế hoạt năng ly giải của
98 bổ thể bằng cách ngăn cản quá trình polymer hóa của C9 và như thế bảo vệ ngay màng các tế bào của bản thân cá thể nói chung. 4. Các thụ thể tế bào đối với bổ thể CR1 hay CD35. Các thụ thể với C3b hay C4b thấy có trên các hồng cầu, tiểu cầu, bạch cầu đa nhân trung tính và toan tính, tế bào mono và đại thực bào, tế bào B và T, tế bào có chân ở cầu thận. Hiện tượng các đại thực bào có bám dính miễn dịch với các hạt mang C3b cho phép tiêu các phức hợp ấy. Sự có mặt của kháng thể làm tăng phản ứng lên hàng chục lần. CR2 (CD21). Các thụ thể với C3d thấy có trên các tế bào lympho B, tế bào tua ở hạch và tế bào niêm mạc mũi, hầu.. Chính qua các thụ thể ấy mà virus Epstein Barr xâm nhập được vào trong cơ thể và gây nhiễm các tế bào lympho B. Chúng kích thích các tế bào ấy thông qua các phức hợp miễn dịch đã được phủ C3d. CR3 (CD11b/CD18). Các thụ thể ấy đối với C3b thấy có trên các tế bào mono, các đại thực bào, bạch cầu trung tính, các tế bào tua ở hạch. Chúng giúp cho có hiện tượng bám dính và thực bào các hạt đã phủ C3b. CR4 (CD11c/CD18). Có trên các bach cầu trung tính, tiểu cầu, tế bào Mast, và đại thực bào ở mô, chúng cũng cho phép sự bám dính và thực bào các phức hợp miễn dịch đã phủ C3bi. Cũng có những thụ thể với các mảnh nhỏ C3a, C4a, C5a, ở các tế bào mast, tế bào mono, đại thực bào, bạch cầu đa nhân trung tính và tiểu cầu. Khi các thụ thể ấy được hoạt hóa thì cũng kéo theo hiện tượng viêm. 5. Vai trò sinh học của bổ thể 5.1. Vai trò trong phản ứng viêm: C3a, C4a, C5a là những anaphylatoxin. Chúng có thể cố định trên bạch cầu ái kiềm và tế bào mast dẫn đến sự phóng thích histamin và làm giãn mạch, là những yếu tố đầu tiên của quá trình viêm. C2b (C2 kinin) có khả năng làm tăng tính thấm thành mạch. C5a có hoạt năng hóa ứng động dương tính đối với bạch cầu đa nhân trung tính và làm vón tụ bạch cầu đa nhân ở ngay tại nơi có hoạt hóa bổ
99 thể. Các cấu thành C5, C6, C7 cố định trên màng hay trên các phức hợp miễn dịch cũng thu hút các bạch cầu đa nhân. C3e gây tăng bạch cầu trong máu. 5.2. Sự đề kháng chống nhiễm khuẩn bằng ly giải các vi sinh hay con đường gây độc tế bào nhờ kháng thể và bổ thể. Các yếu tố gây nhiễm bên ngoài tế bào được phủ bổ thể hoặc do hoạt hóa trực tiếp (đường cạnh hoạt hóa trực tiếp C3), hoặc thông qua các kháng thể chống vi khuẩn có cố định bổ thể. Cuối cùng, do có sự tham gia của các phức hợp tấn công màng (cấu thành C5-C9) mà có sự dung giải các vi sinh khác nhau ấy như vi khuẩn, virus, ký sinh trùng. Đó là hoạt động ly giải tế bào trực tiếp của bổ thể với sự tham gia của các cấu thành sau cùng. Ngoài hoạt năng chống nhiễm khuẩn ấy, bổ thể còn có thể ly giải hồng cầu hay bạch cầu (độc bạch cầu hay độc tế bào lympho) 5.3. Sự đề kháng chống nhiễm khuẩn nhờ quá trình bám dính miễn dịch hay sự opsonin hóa. Cũng nhờ những cơ chế như vậy mà các nhân tố gây nhiễm có thể được bao phủ bởi C3b hay C3bi rồi qua đó mà được các thụ thể có trên mặt các thực bào khác nhau nhận biệt: bạch cầu đa nhân trung tính và đại thực bào. Sau khi các thực bào bám dính được vào rồi thì chúng sẽ nuốt và tiêu các vi khuẩn. 5.4. Chuyển hóa các phức hợp miễn dịch Sự thanh thải các phức hợp miễn dịch được làm cho dễ dàng nhiều là nhờ ở bổ thể. Phức hợp miễn dịch khi đã được bao phủ bởi C3b thì có thể bám dính lên hồng cầu, rồi được chuyên chở đến tận các tế bào Kuppfer ở gan, ở đó chúng sẽ bị thực bào bởi các tế bào ấy. C1q có đặc tính làm tủa các phức hợp miễn dịch in vitro. Đặc tính ấy là cơ sở của một số kỹ thuật dùng để phát hiện phức hợp miễn dịch tuần hoàn. 5.5. Kiểm soát đáp ứng miễn dịch
100 Bổ thể tham gia vào việc điều hòa đáp ứng miễn dịch. Trên các tế bào lympho B có thụ thể với C3d. Như vậy khi hình thành các phức hợp miễn dịch có bổ thể bao phủ thì sẽ gây kích thích và có một vai trò nhất định trong sự điều hòa đáp ứng miễn dịch. II.Cytokine 1. Đại cương Nhiều hoạt động của hệ miễn dịch trong mạng tương tác để hình thành và điều hòa một đáp ứng miễn dịch được thực hiện thông qua một tập hợp những yếu tố hòa tan được gọi chung dưới tên là Cytokine. Trong khoảng 3 thập niên gần đây các nhà khoa học đã tập trung rất nhiều trí tuệ và công sức để tìm hiểu hoạt động của các Cytokine cùng các tiềm năng sử dụng chúng trong y học. Thực ra Cytokine không những chỉ ảnh hưởng lên hệ miễn dịch mà còn tác động lên nhiều quá trình sinh học khác của cơ thể như sự liền vết thương, quá trình tạo máu, sự hình thành các mạch máu mới…Ngày nay trên 100 các yếu tố khác nhau trong nhóm Cytokine đã được biết. Những đặc điểm tổng quát của Cytokine có thể tóm tắt như sau: - Bản chất là các peptid hay glycoprotein có trọng lượng phân tử tương đối thấp khoảng từ 6.000- 80.000 Da. - Có hoạt tính rất cao - Cơ chế hoạt động nhờ liên kết với các thụ thể đặc hiệu có trên bề mặt các tế bào nhiều loại thuộc hệ miễn dịch hay các tế bào khác. - Có thời gian bán phân hủy rất ngắn, bởi vậy chủ yếu chúng chỉ có tác dụng tại chỗ theo kiểu paracrin hay autocrin (tức là tác động lên các tế bào lân cận hay lên chính tế bào sản xuất ra chúng). Trừ một vài cytokine có tác dụng xa như: TGF- β ( transforming growth factor β), Epo (Erythropoietin), SCF (Stem Cell Factor), M- CSF ( Monocyte Colony- Stimulating Factor). -Tác dụng chủ yếu lên sự tăng trưởng, biệt hóa, di động và chức năng của các tế bào đích.
101 - Một cytokin có thể cảm ứng để sản xuất ra các cytokine khác và ngược lại. Hiệu quả sinh học của một nhóm cytokine có thể hiệp đồng độc lập hay đối lập với nhau không những do sự có mặt của chúng mà còn phụ thuộc nồng độ, trình tự của từng cytokin cũng như trạng thái của tế bào đích. Những đặc điểm trên cho thấy việc điều phối hoạt động của tế bào thông qua các cytokine là rất phức tạp. Để hiểu thấu và điều khiển được hoạt động của các cytokine là công việc vô cùng khó khăn, còn cần nhiều thời gian nữa mới đạt được. Phần lớn các gen của cytokine đã được clon hóa, và về lý thuyết chúng bằng các công nghệ di truyền với số lượng lớn tạo dễ dàng hơn cho nghiên cứu và thử nghiệm. Sau đây chúng tôi chỉ trình bày về một số cytokine đã được nghiên cứu nhiều và đã có những ứng dụng bước đầu. 2. Các INTERLEUKIN (IL) quan trọng 2.1 INTERLEUKIN 1 (IL-1) IL-1 có thể sản xuất từ nhiều loại tế bào có nhân như các đơn nhân thực bào, lympho B, tế bào NK, tế bào sừng (Keratinocyte), nguyên bào sợi và tế bào nội mạc v.v… Nghiên cứu ở người và động vật đều thấy có hai dạng của IL- 1 là IL- 1α và IL- 1β. Hai dạng IL- 1 là các polypeptid có 151 và 153 acid amin, về cấu trúc chuỗi acid amin của hai dạng chỉ tương đồng với nhau khoảng 26%. Tuy nhiên về hoạt tính sinh học của chúng lại rất giống nhau và cũng có thụ thể chung. Phần lớn các tế bào chỉ tổng hợp IL- 1 khi có các kích thích từ ngoài như: lipopolysaccharid (LPS), các hạt silicat, các tá chất miễn dịch như hydroxyde nhôm, muramyl dipeptid (MDP).Ví dụ: Khi các đơn nhân thực bào xử lý kháng nguyên và trình diên kháng nguyên lên các phân tử hòa hợp mô, phức kháng nguyên này được lympho T nhận dạng sẽ khởi đầu cho sự sản xuất IL- 1 từ các đơn nhân thực bào. Hai tín hiệu (phức kháng nguyên và IL- 1) làm cho tế bào lympho T được hoạt tác để sản xuất ra IL- 2 và các cytokine khác. Các cytokine này lại thúc đẩy thêm việc sản xuất ra IL- 1. Chúng ta có thể xem đây như chuổi dây chuyền ngược (feed back) dương tính, bởi vậy chúng tự khuyếch đại phản ứng.
102 * Thụ thể IL- 1 (IL-1R) Có hai loại thụ thể chung đối với cả IL- 1α và IL- β. Lực kết hợp giữa chúng là cao và tương tự đối với cả hai dạng IL- 1 và đều có bản chất là các glycoprotein xuyên màng. Số lượng thụ thể của IL- 1 khác nhau trên các loại tế bào: từ vài chục (ở lympho T) đến vài ngàn (ở tế bào sợi). Khi có sự liên kết IL- 1 với thụ thể trên bề mặt tế bào, các tín hiệu này truyền vào để tạo ra sự đáp ứng thích hợp. INTERLEUKIN - 1 Tế bào T Tế bào T Tế bào NK Tăng: Có tác dụng hợp Có tác dụng hợp Sản xuất IL-2 đồng với: đồng với: Sản xuất IL- 2R IL-4 IL-2 Sản xuất IL-3 IL-6 IFN-γ Sản xuất IFN-γ Tăng cường: Tăng cường: Tăng cường: Sản xuất kháng thể -khả năng diệt u Tăng sinh sản khả Hóa ứng động -tổng hợp cytokine năng độc tế bào Tăng tốc chín Hóa ứng động Hình 33. Tác động của interleukin 1 lên tế bào hệ thống miễn dịch (Theo Ian R. Tizard. 2004) Các hoạt tính sinh học của IL- 1
103 Với IL- 1 khi tiêm nhiều lần vào tổ chức gây phản ứng Schwartzman tại chỗ, ngoài ra IL- 1 còn có tác dụng hiệp đồng với TNF để tạo ra các đáp ứng sinh học nói trên.TNF và IL- 1 (cùng với IL- 6) là các cytokin gây cảm ứng để cơ thể sản xuất ra các protein của pha cấp (acute phase protein) như: C reactive protein (CRP) thành phần C3 và yếu tố B của bổ thể, haptoglobin v.v… 2.2. INTERLEUKIN 2 (IL- 2) IL- 2 trước đây được gọi là TCGF (T cell growth factor = yếu tố tăng trưởng tế bào T) IL- 2 được sản xuất từ tế bào T được hoạt tác và tác dụng theo kiểu autocrin và paracrin tạo ra sự tăng sinh mạnh mẽ lên các clon tế bào T. Ngoài tác dụng chủ yếu vừa nêu, IL- 2 còn có tác động đến sự sản xuất các cytokin khác, tác động vào chức năng của tế bào B, đại thực bào, tế bào NK. Bởi phạm vi ảnh hưởng rộng lớn lên hệ thống miễn dịch như vừa nêu trên, IL- 2 được coi như một Cytokin có tầm quan trọng đặc biệt và cũng được tập trung nghiên cứu nhiều. IL- 2 là một polypeptid gồm 133 acid amin, có phân tử lượng là 15400. Bình thường lympho T không sản sinh IL- 2 nhưng khi chúng được hoạt hóa bởi kháng nguyên đặc hiệu trình diện qua phân tử MHC kèm với đồng kích thích khác hoặc được hoạt hóa bởi các chất gây phân bào đa clon (polyclonal mitogens) thì IL- 2 được sản xuất và tiết ra ngoài. Đỉnh cao của sự sản xuất đạt được khoảng 12 giờ sau rồi giảm đi nhanh chóng. Quần thể lympho sản xuất IL- 2 chủ yếu là lympho TCD4+, nhưng TCD8+ và tế bào NK cũng có thể sản xuất một số lượng nhỏ IL- 2. * Thụ thể của IL- 2 (IL- 2 receptor = IL- 2R) IL- 2R ái lực cao không biểu lộ thường xuyên trên bề mặt tế bào T, chúng chỉ biểu lộ sau khi tế bào được hoạt hóa và đạt tới đỉnh sau 2- 3 ngày rồi hết sau đó 6- 10 ngày dù IL- 2 còn hay không. Như vậy sau 10 ngày tế bào T trở nên trơ với IL- 2 và đây là một cơ chế điều hòa hạn chế đáp ứng miễn dịch vượt quá mức cần thiết. Nếu tế bào T được kích thích lại thì IL- 2 lại tái xuất hiện. Trong bệnh leukemia tế bào T ở người lớn do HTLV- 1 (human T cell leukemia virus- 1) các tế bào ung thư này biểu lộ
104 thường trực IL- 2R và đây là một lý do làm cho các khối u thường xuyên có sự tăng sinh tế bào. Cấu tạo IL- 2R ái lực cao gồm 3 chuổi polypeptid là α, β và γ liên kết không đồng hóa trị với nhau. Khi có sự kết hợp IL- 2 với thụ thể ái lực cao của nó thì hoạt tính protein tyrosin kinase (PTK) tăng lên tức thì dẫn đến sự hoạt hóa và tăng sinh tế bào. Các chuỗi α, β, và γ riêng lẻ cũng có thể kết hợp với ái lực thường là rất thấp do đó ít khi hoạt hóa được tế bào. * Tác dụng của IL- 2 lên tế bào T và các tế bào khác - Tế bào TCD4+ khi được hoạt tác chúng sẽ sản xuất ra IL- 2 đồng thời biểu lộ lên bề mặt IL- 2R và dẫn đến sự tăng sinh tế bào. Do tính chất này mà đáp ứng được khuyếch đại lên nhanh chóng. - Các tế bào TCD8+ tự nó không sản xuất đủ IL- 2 để hoạt hóa mà chúng cần có thêm IL- 2 từ tế bào TCD4+ để tăng sinh. - Ngoài hoạt tính tăng sinh của IL- 2 lên tế bào T chúng còn làm tăng nhiều hoạt tính sinh học khác: tăng tính gây độc tế bào, tăng sản xuất các cytokin khác như IFN.γ (interferon γ), TNF-β các IL- 2, IL-4, IL- 6 (tác động lên tế bào B), IL-3, IL- 5 và GM-CSF (tác động lên chức năng tạo huyết). Nhóm thuốc giảm miễn dịch cyclosporine A và FK 506 ức chế sự sản xuất IL- 2 và IL- 2R trên tế bào T. - Tế bào NK. Tế bào NK thường xuyên có biểu lộ IL- 2R ái lực thấp (chỉ gồm hai chuổi β và γ), nhưng khi được kích thích thì biểu lộ thêm chuỗi α, do vậy IL-2R trở nên có ái lực cao. Khi đã được hoạt hóa tế bào NK tăng hoạt tính gây độc tế bào đồng thời sản xuất ra một số cytokin khác như: IFN-γ, TNF-α, GM-CSF là các yếu tố hoạt hóa đại thực bào. -Hoạt tính của LAK (lymphokin activated killer = diệt tế bào do được hoạt hóa bởi lymphokin) chủ yếu là do tế bào NK được kích thích bởi IL- 2. - Tế bào B: IL- 2 ở nồng độ cao thích hợp làm tăng sinh và biệt hóa tế bào B để sản xuất ra kháng thể và chuyển lớp của kháng thể được sản xuất ra.
105 - Các đơn nhân thực bào: IL- 2 làm hoạt hóa các đơn nhân thực bào, thúc đẩy khả năng diệt vi khuẩn và gây độc tế bào đồng thời tăng sản xuất H2O2 và tăng sản xuất các cytokin khác như: TNFα, IL- 6. * Ứng dụng trong nghiên cứu và điều trị của IL- 2 và các yếu tố liên quan Trên chuột khi tiêm IL- 2 làm tăng đáp ứng miễn dịch nói chung và đặc biệt là hoạt tính gây độc tế bào của lympho (tế bào NK và Tc). Trên lâm sàng chưa ứng dụng rộng do có nhiều tác dụng phụ (có thể gián tiếp thông qua việc IL- 2 cảm ứng sản xuất ra các Cytokin khác). Một trong những tác dụng phụ quan trọng là “hội chứng rỉ mạch” (vascular leak syndrome). Các thử nghiệm lâm sàng giới hạn ở bệnh nhân ung thư thận, u hắc tố bào, hủi thể xùi (lepromatous leprosy) đã mang lại một số kết quả khả quan. Cũng có thể kích thích lympho ngoài cơ thể với IL- 2 để tạo ra tế bào LAK rồi truyền lại vào cơ thể cho bệnh nhân để điều tri ung thư (xem bài miễn dịch ung thư).Trên thực nghiệm dùng kháng thể chống thụ thể IL-2 để phong tỏa và do đó gây giảm miễn dịch. Trên ghép cơ quan ở súc vật cho thấy dùng kháng thể chống lại IL- 2R kéo dài được thời gian bắt ghép và đôi khi tạo được dung nạp.Ghép độc tố bạch hầu với phân tử IL- 2 có thể hủy diệt chọn lọc các tế bào có biểu lộ IL- 2R như trong leukeumia tế bào T ở người lớn. Hình 34. Nguồn gốc và vị trí hoạt động của interleukin-2 (Theo Ian R. Tizard. 2004)
106 3. Các Interferon (IFN) IFN đựơc phát hiện vào năm 1957 do hoạt tính ngăn cản sự nhân lên của các virus trong các tế bào mới bị nhiễm. Ngày nay người ta biết rằng IFN là một gia đình có nhiều loại phân tử khác nhau không những có tác động lên sự nhân lên của virus mà còn ngăn cản sự tăng sinh của một số tế bào (kể cả tế bào ung thư) và điều biến đáp ứng miễn dịch.Căn cứ vào các đặc điểm tổng quát người ta chia IFN làm 2 type là IFN type I (chủ yếu có khả năng chống virus) và IFN type II (chủ yếu có khả năng điều hòa đáp ứng miễn dịch). 3.1. IFN type I (IFN-α, IFN-β) Tăng hoạt tính Giảm sự phát triển của tế bào NK virus trong tế bào lây nhiễm Tế bào B Tế bàoT Sản xuất các phân lớp IgG Cảm ứng của IL-2 và IL-2R khác nhau Tăng khả năng mẫn cảm Giảm sự biểu hiện của CD23 Thay đổi trong thải loại mảnh ghép Giảm tăng trưởng Tăng cường gen ức chế hoạt động tế Giảm sản xuất IgE bào Trung hòa tác động của IL-4 Tăng cường khả năng gây độc tế bào Đại thực bào Tăng cường biểu hiện của MHC Tăng cường khả năng chống nhiễm khuẩn Giảm khả năng kháng khối u Giảm tổng hợp TNF-a Giảm khả năng biểu hiện của FcgR ức chế khả năng di chuyển Hình 35. Nguồn gốc và vị trí hoạt động của interferon γ (Theo Ian R. Tizard. 2004)
107 Hầu hết các tế bào đều có thể sản xuất ra IFN type I với số lượng khác nhau khi bị nhiễm bởi virus, vi khuẩn hay các nguyên sinh động vật. IFN type I có hai dạng chính IFN-α, IFN-β. IFN-α là nhóm IFN được tiết chủ yếu từ bạch cầu, có trọng lượng khoảng 18000- 20000 Da, tối thiểu là có 14 loại thuộc nhóm này, chúng có cấu trúc của chuỗi acid amin tương đồng với nhau đến 90%.IFN β được tiết chủ yếu từ nguyên bào sợi (fibroblast).Cả hai dạng của IFN type I chỉ có chung một loại thụ thể, các thụ thể này được biểu lộ trên hầu hết các loại tế bào. Khi IFN type I liên kết với thụ thể trên bề mặt tế bào sẽ dẫn đến gia tăng biểu lộ của nhiều gen, trong đó có gen của nhóm hòa hợp mô lớp I. Chính nhờ sự biểu lộ nhiều các phân tử kháng nguyên hòa hợp mô lớp I này mà việc trình diện kháng nguyên lạ (siêu vi, vi khuẩn) cho lympho bào TCD8+ được tăng hiệu quả. Kết quả cuối cùng là tăng sự tiêu diệt tế bào bị nhiễm siêu vi qua cơ chế gây độc tế bào của lympho TCD8+. Hơn nữa IFN type I còn cảm ứng để tế bào sản xuất ra hai loai enzyme: Proteinkinase đặc hiệu và 2’- 5’oligoadenylate synthetase (2-5 A). Proteinkinase đặc hiệu hoạt động bằng phosphoryl hóa yếu tố eIF2 (eukaryotis initiation factor 2) của bộ máy dịch mã của tế bào do đó làm ngăn sự tổng hợp protein. 2’- 5’oligoadenylate synthetase (2-5 A) sẽ gắn vào và hoạt hóa enzyme endoribonuclease và nhờ đó mà phân cắt các RNA mạch đơn. Chính nhờ cảm ứng tạo ra 2 enzyme trên nên IFN type I có tác dụng ức chế không đặc hiệu đối với sự nhân lên của các siêu vi. Ngoài tác dụng vừa nêu IFN type I còn làm ngưng sự tăng trưởng nhưng không làm chết một số tế bào ác tính và có tác dụng lên quá trình biệt hóa của nhiều loại tế bào. 3.2. IFN type II hay IFN miễn dịch, IFN-γ Hiện chỉ biết một dạng của IFN-γ, chúng có cấu trúc và chức năng khác với các IFN type I,. IFN γ có trọng lượng phân tử khoảng 18000 Da và có thụ thể riêng biểu lộ trên nhiều loại tế bào. IFN γ được sản xuất từ lympho bào: hầu hết tế bào TCD8+, một số tế bào TCD4+ (dưới quần thể TH1) và tế bào NK. Các loại tế bào này chỉ sản xuất ra khi được hoạt hóa (chủ yếu trong quá trình hình thành đáp ứng miễn dịch). Tác dụng sinh
108 học chính của IFN γ bao gồm: Làm tăng biểu lộ kháng nguyên hòa hợp mô lớp I và do đó (cũng như IFN type I) các tế bào trình diện kháng nguyên cho cơ chế gây độc tế bào của lympho TCD8+ hiệu quả hơn. Làm tăng tính biểu lộ kháng nguyên hòa hợp mô lớp II không những ở các tế bào có chức năng trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp mà cả một số tế bào bình thường không biểu lộ kháng nguyên mô lớp II như các tế bào nội mạc, tế bào tổ chức liên kết. Bởi lý do này mà các tế bào không chuyên nghiệp này tham gia vào việc trình diện kháng nguyên cho TCD4+ làm khuếch đại đáp ứng miễn dịch tại chỗ và có thể gây bệnh tự miễn trong những hoàn cảnh nhất định. Ngoài ra IFN γ là cytokin có khả năng hoạt hóa mạnh nhất đối với đại thực bào: Làm cho khả năng diệt khuẩn của đại thực bào tăng lên, đồng thời đại thực bào cũng được cảm ứng để sản xuất ra các cytokin khác như IL- 1, IL- 6, IL- 8 và TNF α.IFN γ còn hoạt hóa tế bào NK, bạch cầu đa nhân trung tính. Với tế bào nội mạc IFN-γ làm cho các tế bào này biểu lộ các phân tử bám dính để bạch cầu đa nhân trung tính, lympho bào dễ bám vào rồi theo mạch.Với lympho bào IFN-γ không làm tăng sinh song giúp tế bào B biệt hóa và thúc đẩy hoạt tính gây độc tế bào của lympho TCD4+ thì IFN γ thúc đẩy hoạt tính của nhóm tế bào TH1 làm tăng đáp ứng miễn dịch tế bào nhưng lại ức chế tế bào TH2 làm giảm đáp ứng miễn dịch dịch thể cả đối với sản xuất IgE do đó hạn chế các đáp ứng quá mẫn tức thì (Quá mẫn type I). 3.3. Ứng dụng điều trị của IFN Với các bệnh nhiễm khuẩn và nhiễm virus đã có những thử nghiệm sử dụng IFN. Ví dụ: Sử dụng IFN-α (trong điều trị nhiễm siêu vi viêm gan B và C mãn tính) có thể ngăn cản được tình trạng tăng sinh của virus và sự tiến triển của bệnh khoảng 40% trường hợp. Khả năng loại trừ hoàn toàn virus rất hạn chế. Một số bệnh ung thư như: ung thư tế bào hắc tố, ung thư xương, ung thư tương bào…cũng đã được thử nghiệm lâm sàng điều trị với IFN đơn thuần hoặc phối hợp với các cytokine khác. Gần đây một số thử nghiệm sử dụng IFN-γ nhằm điều hòa miễn dịch: hạn chế đáp ứng miễn dịch dịch thể và tăng cường đáp ứng miễn dịch tế bào (do IFN γ kích thích tế bào TH1 và ức chế tế bào TH2). 4. Yếu tố hoại tử u (TNF = Tumor Necrosis Factor)
109 Có hai dạng TNF có cấu trúc khác nhau là TNF- α và TNF-β 4.1.TNF- α TNF- α được phát hiện trong huyết thanh con vật đã tiêm LPS, hoạt tính của nó là có khả năng làm xuất huyết và hoại tử khối u. Sau đó người ta còn phát hiện thấy TNF- α ở trong huyết thanh các gia súc bị chứng suy mòn (vì vậy lúc đầu có tên gọi là cachectin). TNF-α được sản xuất chủ yếu từ các đơn nhân thực bào được hoạt hóa. 4.2.TNF- β. TNF- β được sản xuất từ các tế bào lympho T hoạt hóa (lúc đầu có tên gọi là lymphotoxin). TNF- α và TNF- β được mã hóa bởi hai gen khác nhau, song đều năm trong vùng gen của nhóm hòa hợp mô chính (ở người là phức hợp gen HLA). Cả hai dạng TNF có chung một thụ thể nên tác dụng sinh học cũng giống nhau. * Thụ thể của TNF (TNF- R) Có hai type thụ thể của TNF có ái lực khác nhau: TNF- R type II (TNF- R II) có ái lực cao gấp 10 lần TNF- R type I. Cả hai type đều là các glocoprotein xuyên màng để dẫn tín hiệu khi chúng được kết hợp với TNF. Tùy theo TNF kết hợp với type thụ thể nào mà hậu quả sinh học sẽ khác nhau. Nếu TNF kết hợp với TNF- R I thì dẫn tới hoạt hóa tính gây độc tế bào và tăng sinh tế bào sợi, nếu kết hợp với TNF- R II thì dẫn đến sự tăng sinh tế bào lympho T. Các cytokin như IL- II làm tăng sự biểu lộ lên bề mặt tế bào các TNF- R thuộc cả hai type còn TNF- α thì chỉ làm tăng biểu lộ TNF- R II. 4.3. Chức năng sinh học của TNF Trong thực nghiệm khi tiêm vào mô hai liều LPS cách nhau 24 giờ thì tại chỗ tiêm sẽ bị xuất huyết và hoại tử. Biểu hiện này được gọi là phản ứng xuất huyết tai chỗ SCHWARTZMAN (localized hemorrhagic schwanrtzman reaction). Ngày nay người ta biết cơ chế của phản ứng Schwartzman là do LPS làm cho đại thực bào sản xuất ra TNF và chính TNF kích thích tế bào nội mạc sản xuất ra prostaglandin, IL- 6 và yếu tố III của tổ chức. Các yếu tố này làm cho tại chỗ có phản ứng viêm và tắc
110 mạch do đông máu dẫn đến hoại tử xuất huyết. Nếu thay vì tiêm vào mô ta tiêm LPS vào tĩnh mạch chúng ta sẽ có phản ứng Schwartzman toàn thân biểu hiện bằng tình trạng đông máu lan tỏa trong lòng mạch có thể dẫn đến sốc và tử vong. Người ta nghĩ rằng một số sốc nhiểm khuẩn là do cơ chế này 5- Các yếu tố kích thích tạo khuẩn lạc (CSF-s = COLONY STIMULATING FACTOR) CSF-s là các cytokine kích thích các tế bào mầm đa năng hay các tế bào hậu duệ để tao ra nhiều dòng tế bào với số lượng lớn như: hồng cầu, tiểu cầu, bạch cầu hạt trung tính, bạch cầu ái kiềm. Dựa vào đặc điểm kích thích dòng tế bào nào mà yếu tố đó có tên gọi tương ứng. - GM-CSF: (GM: granulocytes monocytes) kích thích sản sinh đồng thời bạch cầu hạt và bạch cầu đơn nhân. - G-CSF: kích thích sản sinh bạch cầu hạt.M-CSF: kích thích sản sinh bạch cầu đơn nhân. TNF-α Hình 36. Nguồn gốc và chức năng của TNF-α (Theo Ian R. Tizard. 2004)