Giáo trình Miễn dịch học thú y: Phần 2 - PGS.TS. Phạm Hồng Sơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:207

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình gồm 11 chương với nội dung phức tạp dần từ dẫn nhập các khái niệm cơ bản đến mô tả chi tiết các phạm trù khoa học cụ thể như hệ thống miễn dịch, kháng nguyên, kháng thể, bổ thể, cytokine, phức hợp hòa hợp mô chính và phản ứng ghép mô, đáp ứng miễn dịch chống mầm bệnh và khối u, tương tác và điều hòa đáp ứng miễn dịch, các dạng đáp ứng miễn dịch có tính chất bệnh lý, liệu pháp miễn dịch và cuối cùng là những kỹ thuật miễn dịch học liên quan được ứng dụng trong chẩn đoán bệnh truyền nhiễm và định type phân loại vi sinh vật. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 dưới đây!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Miễn dịch học thú y: Phần 2 - PGS.TS. Phạm Hồng Sơn

Chương 6. PHỨC HỢP PHÙ HỢP MÔ CHÍNH VÀ TRÌNH DIỆN KHÁNG NGUYÊN MỤC TIÊU HỌC TẬP: - Trình bày được chức năng, cấu trúc và cơ chế hoạt động của các phức hợp phù hợp mô chính (MHC). - Trình bày được quá trình trình diện kháng nguyên. - Giải thích được tính đặc hiệu của quá trình trình diện kháng nguyên. - Trình bày được các cơ chế dung nạp miễn dịch. - Vận dụng được các quy luật dung nạp miễn dịch trong việc chọn và xử lý các loại mô ghép. 6.1. PHỨC HỢP PHÙ HỢP MÔ CHÍNH (MHC) 6.1.1. Các loại MHC Các kháng nguyên phù hợp mô chính, hay kháng nguyên MHC, là những yếu tố đóng vai trò dấu hiệu phân biệt giúp các tế bào lympho T nhận biết tế bào “của mình” hay “không phải của mình” trong quá trình rà soát và phản ứng để duy trì sự hằng định nội môi của cơ thể. Các tế bào T có chức năng rà soát các tế bào trong cơ thể để phát hiện những tế bào mang kháng nguyên không phải của mình và xử lý chúng một cách khác biệt so với các tế bào của mình. Đóng vai trò là dấu hiệu để phân biệt tế bào “của mình” hay “không phải của mình” có các phân tử kháng nguyên bề mặt chuyên biệt là kháng nguyên phù hợp mô chính, hay kháng nguyên MHC. Do phát hiện đầu tiên trên tế bào bạch cầu nên ở người kháng nguyên này được gọi là HLA, tức kháng nguyên bạch cầu người (human leukocyte antigen), tương tự, ở chuột nhắt được gọi là H2, ở khỉ vàng là RhL-A, ở tinh tinh (chimpanzee) là ChL-A, ở bò là BoL-A, ở lợn là SL-A, ở cừu là VL-A, ở chó là DL-A, ở thỏ là RL-A, ở chuột lang là GPL-A, ở chuột đồng là RT-1, ở gà là B. Các kháng nguyên này được gọi chung là MHC và có hai loại (lớp): MHC lớp I (MHC-I) và MHC lớp II (MHC-II), trong đó 198
tất cả các tế bào động vật đều biểu hiện MHC-I, còn sự biểu hiện MHC-II phụ thuộc môi trường nội môi tại vị trí giải phẫu và điều kiện cụ thể. 6.1.1.1. MHC lớp I MHC lớp I (MHC-I) có trên bề mặt của tất cả các tế bào có nhân của động vật. Chúng gắn với các peptide được hình thành do phân giải các kháng nguyên tạo ra trong tế bào, bao gồm cả các protein của chính tế bào đó (bình thường cũng như trường hợp tế bào ung thư), hoặc các protein của virus hay vi khuẩn hay vi sinh vật khác ký sinh nội bào. Về cấu tạo, phân tử MHC-I gồm một chuỗi nặng xuyên màng (chuỗi α), liên kết không đồng hóa trị với một chuỗi nhẹ ngoài màng β2- microglobulin. Khối lượng của chuỗi α khoảng 44 kDa, chuỗi β2-microglobulin khoảng 12 kDa. Phần ngoại bào của chuỗi Hình 6.1. Mô hình cấu trúc phân tử của MHC-I (trái) nặng gồm 3 miền và MHC-II (phải). (domain): α1, α2 và α3, Ngoài tương tác của peptide “siêu kháng nguyên” trên mỗi domain khoảng 90 rãnh giữa miền α1 và α2 ở MHC-I hoặc “siêu kháng nguyên” trên rãnh giữa α1 và β1 ở MHC-II với các amino acid. Phần xuyên TCR đặc hiệu còn có các tương tác giữa trình tự α3 màng gồm 25 - 26 của MHC-I với phân tử CD8 (của Tc) và giữa trình tự amino acid và phần nội β2 của MHC-II với CD4 (của Th) để thực hiện trình bào 30 - 35 amino acid. diện kháng nguyên. Vị trí gắn mẩu peptide ở giữa hai miền α1 và α2 (là những domain ở xa màng tế bào nhất) là những chuỗi có tính đa hình (tức khác biệt giữa các tế bào, tương ứng với cấu trúc mỗi loại “siêu kháng nguyên”, tức đoạn peptide dài khoảng 9 - 24 amino acid của kháng nguyên có thể được MHC giữ lại nhờ tương thích về cấu trúc không gian, tương tự giữa kháng nguyên 199
với kháng thể). Khác với chuỗi α, chuỗi β2-microglobulin là chuỗi duy nhất, không có tính đa dạng kiểu hình và không được mã hóa bởi các gene thuộc phức hệ MHC. 6.1.1.2. MHC lớp II Các phân tử MHC lớp II (MHC-II) chỉ có trên một số loại tế bào của hệ miễn dịch chuyên bắt giữ, nuốt và tiêu hóa mầm bệnh với tư cách là các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp (đại thực bào, tế bào tua hoặc các lympho B đã thành thục). Các mầm bệnh bị các tế bào thực bào nuốt và tiêu hóa thành các đoạn peptide, gắn chúng với phân tử MHC-II có sẵn trong hệ thống mạng lưới nội chất tế bào chất rồi nhờ sự dịch chuyển của hệ thống này mà phô bày trên màng tế bào. Phức hệ phân tử MHC-II gồm hai chuỗi xuyên màng, α và β. Cả hai đều thuộc về siêu họ các phân tử globulin miễn dịch và được mã hóa bởi các gene trong hệ MHC. Mỗi chuỗi góp một miền ngoài cùng (α1 và β1) là các đoạn có tính đa hình, tạo nên vị trí gắn mẩu peptide. Khối lượng chuỗi α khoảng 33 - 35 kDa, chuỗi β khoảng 26 - 28 kDa. 6.1.2. Sự khám phá các nguy cơ bệnh tật liên quan đến MHC Người ta thấy có sự liên hệ giữa một số kiểu hình HLA với một số bệnh, nhất là các bệnh tự miễn. Năm 1967, một vài kiểu hình MHC được xác định là có nguy cơ cao mắc bệnh lymphoma (ung thư bạch huyết) Hodgkin (Amiel, 1967). Không lâu sau đó, nhiều bệnh cũng được chứng tỏ là có liên quan đến các gene MHC. Tuy nhiên, cơ chế chính xác của nguy cơ liên quan đến MHC trong các bệnh tự miễn vẫn chưa được hiểu biết đầy đủ. 6.1.3. Gene mã hóa phức hệ MHC Phức hợp các gene HLA (MHC ở người) nằm ở nhánh ngắn của nhiễm sắc thể 6 (băng 6p21.3). Còn gene mã hóa chuỗi β2- microglobulin của MHC lớp I (không có tính đa dạng kiểu hình) nằm trên nhiễm sắc thể 15 (15q21-q22.2) không được xem là thuộc phức hợp HLA. Các chuỗi protein được tổng hợp từ khuôn là các gene HLA có chung một số đặc điểm với các globulin miễn dịch và được xếp vào siêu họ (superfamily) các phân tử globulin miễn dịch. Trong miền các 200
gene của hệ HLA còn có các gene mã hóa các yếu tố khác của hệ miễn dịch (một số bổ thể, TNF-α và β, lymphotoxin B) và một số gene khác (CYP21A, CYP21B, TAP1 và TAP2...). 6.1.3.1. Các gene HLA lớp I Ba gene HLA-A, -B và -C mỗi gene mã hóa một chuỗi α của MHC-I (tương ứng với các phân tử HLA-A, -B và -C). Mỗi gene được tổ chức từ 8 exon: exon 1 mã hóa peptide tín hiệu, bị cắt bớt trong quá trình vận chuyển phân tử ở nội bào; các exon 2, 3, 4 mã hóa lần lượt cho các domain α1, α2 và α3; các exon 5, 6, 7, 8 mã hóa peptide liên kết, phần xuyên màng và phần nội bào của phân tử MHC. Cuối cùng còn có vùng 3' không dịch mã. Tính đa dạng tập trung ở các hai exon 2 và 3 (mã hóa cho α1 và α2 – vị trí gắn peptide). 6.1.3.2. Các gene HLA lớp II Các gene HLA-D mã hóa cho các chuỗi α và β của MHC lớp II. Tổ chức gene mã hóa HLA-D (HLA-D) đa dạng hơn tổ chức của các gene MHC-I, bao gồm các locus HLA-DR (D-related), -DQ, -DP. Tại mỗi locus có hai gene A1 và B1 mã hóa tương ứng cho các chuỗi α và β cùng một số các pseudogene (gene giả). Sự biểu hiện các gene thuộc HLA-DR rất phức tạp: tùy theo kiểu gene, một hoặc hai phân tử DR sẽ được phiên mã. Các gene MHC-II được tổ chức thành 5 hoặc 6 exon: exon 1 mã hóa peptide tín hiệu, các exon 2, 3 mã hóa cho các domain ngoại bào; exon 4 mã hóa peptide liên kết, phần xuyên màng và đoạn đầu của phần nội bào; các exon 5 và 6 mã hóa đoạn cuối phần nội bào và vùng 3' không dịch mã. 6.1.3.3. Các đặc tính cơ bản của các gene HLA Các gene HLA có 3 đặc tính: 1. Di truyền theo bộ đơn bội: Một người thừa hưởng nguyên một khối gene HLA của cha và một khối gene HLA của mẹ. Các gene HLA liên kết theo trình tự chiều dọc chặt chẽ, hiện tượng tái tổ hợp (bắt chéo giữa gene có nguồn gốc từ mẹ với gene có nguồn gốc từ cha) rất hiếm khi xảy ra (khoảng 1% giữa các locus B và DR). 201
2. Tính đa dạng: Nhiều locus có rất nhiều (lên đến hàng trăm) allele khác nhau. Đó là kết quả của các đột biến cổ xưa cũng như của hiện tượng chuyển gene. 3. Tính đồng trội: Cả hai allele (từ cha và từ mẹ) cùng được biểu hiện. Về cách gọi tên (danh pháp), các nhà nghiên cứu sinh hóa thống nhất cách gọi gene theo vị trí của chúng trên nhiễm sắc thể. Danh pháp hiện hành của các gene HLA, theo công thức chung của tên các allele là: Tên gene + dấu * + mã số allele + mã số của sub-allele.  HLA lớp I: A*1101, hàm chỉ: “locus HLA-A, allele 11, tiểu loại 01” (là A11, hay A11E theo các danh pháp cũ).  HLA lớp II: HLA-DRB1*0101, hàm chỉ: “locus DRB1 (mã hóa chuỗi β1), allele 01, tiểu loại 01” (là DR1, hay Dw1 theo danh pháp cũ). 6.1.4. Các chức năng của MHC Các Mhc (tức MHC ở động vật khác người) đã được tìm ra với tư cách là một kháng nguyên quan trọng trong sự phù hợp mô, nhưng mãi đến thập niên 1970 vai trò sinh lý của chúng mới được khám phá. Năm 1972, Benaceraff và McDevitt đã xác định các gene Ir (Immune response) trong hệ H-2 kiểm soát tính chất “đáp ứng” hay “không đáp ứng” miễn dịch đối với một số kháng nguyên polypeptide. Vào năm 1973 Rosenthal đã phát hiện tương tác giữa các phân tử Mhc với các tế bào lympho T trong các phản ứng miễn dịch. Quá trình sản xuất kháng thể (đáp ứng miễn dịch dịch thể đặc hiệu) được xác định là phụ thuộc Mhc (Kindred, 1972), và cụ thể là vào các Mhc lớp II (Katz, 1973). Năm 1974, Zinkernagel đã chứng minh rằng đáp ứng miễn dịch của lympho T (miễn dịch tế bào đặc hiệu) phụ thuộc vào bản chất của kháng nguyên lẫn vào phân tử MHC (ở người). Dần dần, nhờ kỹ thuật tinh thể học, người ta đã nghiên cứu được nhiều chi tiết về chức năng của phân tử Mhc cũng như cấu trúc của các phân tử MHC lớp I (Bjorkman, 1987) và lớp II (Brown, 1993). Cho đến nay, chức năng của các MHC đã được xác định là gắn các mảnh peptide xuất phát từ mầm bệnh và bộc lộ chúng trên bề mặt tế bào để các tế bào T nhận biết. Hệ quả của tác động này thường rất tàn phá đối với mầm bệnh: các tế bào bị nhiễm virus bị dung giải, các 202
đại thực bào được tế bào T hoạt hóa để hủy diệt vi khuẩn sống trong lòng các tiểu bào trong tế bào chất của chúng, còn các tế bào B được tế bào T hoạt hóa để sản xuất các kháng thể có năng lực trung hòa độc tính hoặc hỗ trợ loại bỏ các mầm bệnh ngoại bào. Kháng nguyên MHC được tổng hợp trên ribosome khi ribosome gắn với màng của mạng lưới nội chất, các mạng lưới nội chất nhẵn vì vậy trở thành mạng lưới nội chất có hạt. Khi được tổng hợp các phân tử MHC được định dạng (chaperone) nhờ cấu trúc màng và phân bố một cách đặc trưng trong màng với các phần trong màng hoặc ngoài màng ổn định. Đầu phân tử phân bố phía trong lòng màng của mạng lưới nội chất là phần phân tử nhận diện kháng nguyên. Trong mọi tế bào bình thường, các protein màng đều cùng mạng lưới nội chất dịch chuyển dần từ trong ra ngoài (thường nhằm cung cấp thêm cấu trúc màng cho tế bào đang phát triển) thay thế các protein bề mặt cũ bằng các protein bề mặt mới, trải qua các hình thức như thể Golgi và sau đó là tiểu bào, hay túi nhỏ (vesicles), rồi dung hợp với màng tế bào chất. Khi dung hợp với màng tế bào chất, sự dịch chuyển cấu trúc phospholipid hai lớp khảm lỏng dẫn đến việc chuyển mặt trong mạng lưới nội chất ra mặt ngoài tế bào. Kết cục là các MHC lộ xuất ra ngoài. Khi tiếp cận với tổ hợp kháng nguyên bề mặt này ở giai đoạn phôi thai hoặc còn non các tế bào T non chịu sự chọn lọc dương tính. Nếu không nhận diện MHC của cơ thể mình (tức không kết hợp chặt chẽ dẫn đến hoạt hóa) thì các tế bào lympho phải chết, để lại những tế bào lympho có thể kết hợp với MHC tồn tại và tiếp tục phát triển. Khi có sự cảm nhiễm nội bào hoặc có sự thực bào (ở các APC), các phân tử MHC là những yếu tố vận tải các kháng nguyên được xử lý ra bề mặt tế bào và trình diện kháng nguyên đó với tế bào lympho T, gây hoạt hóa tế bào T, khởi phát cho các phản ứng miễn dịch đặc hiệu có tính chất nhớ miễn dịch. Một các tổng quát, các NK rà soát bề mặt các tế bào trong cơ thể. Khi gặp MHC bình thường chúng không bị hoạt hóa do MHC-I có tác dụng ức chế đối với chúng. Khi không có MHC-I hoặc MHC-I bị che lấp, tổn thương hoặc khác loại vốn có của cá thể, các NK tiếp cận bị kích hoạt và thể hiện thuộc tính diệt tế bào. Các lympho bào T CD8+ thường nhận diện các kháng nguyên chủ yếu qua phân tử MHC-I, còn 203
các T CD4+ thường chỉ nhận diện các kháng nguyên thông qua MHC- II. Trên các MHC-I có miền α3 có cấu tạo tương hợp với phân tử CD8, còn trên MHC-II có miền β2 có cấu tạo tương hợp với CD4. Ngoài ra, tham gia trong trình diện kháng nguyên còn có những phân tử đồng kích hoạt biểu hiện trên bề mặt tế bào T và tế bào trình diện kháng nguyên. Nhìn chung, trình diện kháng nguyên dẫn đến hoặc sự hoạt hóa tăng sinh hoặc sự vô cảm của tế bào T (cả CD4+ lẫn CD8+) phụ thuộc vào sự tham gia hay không của các yếu tố đồng kích thích vào việc kết dính tế bào. 6.2. TRÌNH DIỆN KHÁNG NGUYÊN 6.2.1. Các tế bào trình diện kháng nguyên Tế bào trình diện kháng nguyên (APC – antigen presenting cell) là những tế bào biểu hiện kháng nguyên lạ đã liên kết với phức hợp phù hợp mô chính (major histo-compatibility complex – MHC) trên bề mặt của nó. Tế bào lympho T chỉ có thể nhận diện được kháng nguyên trên phức hợp này và bằng thụ thể tế bào T (T-cell receptor – TCR) của chính mình. Tất cả các tế bào trong cơ thể đều có thể là APC do đều có thể trình diện kháng nguyên cho TCR của tế bào T gây độc tế bào (tế bào T CD8+) qua phân tử MHC lớp I. Dù không có nhân, các tế bào hồng cầu của động vật có vú vẫn có thể trình diện kháng nguyên, do trong giai đoạn phát triển sớm chúng có nhân hoàn chỉnh (như tế bào các loài chim) điều khiển sự biểu hiện các gene MHC. Tuy nhiên, thuật ngữ APC thường dùng để chỉ những tế bào đã được biệt hóa đóng vai trò hoạt hóa tế bào T. Các tế bào này thường biểu hiện cả phân tử MHC lớp I lẫn MHC lớp II với chức năng kích hoạt cả các tế bào T CD4+ (tế bào T giúp, hay T hỗ trợ, Th) cũng như tế bào T CD8+ (tế bào T gây độc, Tc). Hơn nữa, những tế bào biểu hiện phân tử MHC lớp II (trình diện cho Th) thường được gọi là tế bào trình diện kháng nguyên chuyên hóa (hay APC chuyên nghiệp). Có ba loại tế bào trình diện kháng nguyên chuyên hóa chính: Tế bào tua (dendritic cells), đại thực bào (macrophages) và tế bào B (B cells). Các tế bào này có khả năng thực bào hiệu quả, qua đó chúng có 204
thể biểu hiện cả những kháng nguyên lạ từ bên ngoài cũng như kháng nguyên nội sinh. Chức năng quan trọng của những tế bào APC là chúng hoạt hóa tế bào T trinh nguyên (naïve T cell) thông qua những phân tử đồng kích hoạt được biểu hiện trên bề mặt tế bào đồng thời với liên kết đặc hiệu giữa kháng nguyên được trình diện với thụ thể tế bào T (tức TCR). Chỉ khi các phân tử đồng kích hoạt trên bề mặt tế bào APC liên kết với những phân tử đặc hiệu tương ứng trên bề mặt tế bào T, những tín hiệu từ kháng nguyên trong tổ hợp trình diện đặc hiệu mới được truyền đến tế bào T, thông qua hệ thống truyền đạt tín hiệu nội bào kích hoạt gene làm cho tế bào T chuyển sang dạng hoạt động và trở nên thành thục với đầy đủ các chức năng. Các tế bào tua với phổ trình diện kháng nguyên cực lớn chính là nhóm tế bào trình diện kháng nguyên quan trọng nhất. Đặc biệt, chúng còn có thể bẩy các “siêu kháng nguyên” tự do do vi sinh vật tiết xuất hoặc do các tế bào thực bào thải ra bằng các TCR trên bề mặt các tua của mình và thực hiện trình diện. Các tế bào tua đã được hoạt hóa còn luôn biểu hiện những phân tử đồng kích hoạt (như phân tử B7) có khả năng hoạt hóa các tế bào Th. Tế bào B, với những kháng thể trên bề mặt, bắt giữ, tiêu hóa vật lạ và trình diện rất hiệu quả các kháng nguyên đặc hiệu với kháng thể, nhưng lại không hiệu quả đối với các kháng nguyên loại khác. Ngoài ra, một số dòng tế bào bạch cầu biệt hóa ở một số cơ quan (như tế bào thần kinh đệm nhỏ, tức microglia trong não, tế bào Kuffer ở gan…) vốn có nguồn gốc từ các monocyte như đại thực bào khác cũng có khả năng hoạt động như các APC. 6.2.2. Các tế bào tiếp nhận trình diện kháng nguyên Các tế bào tiếp nhận trình diện kháng nguyên bao gồm tế bào lympho T CD8+ sau đó phát triển chủ yếu thành tế bào gây độc tế bào Tc, tức tế bào T giết (killer T cell), còn các tế bào lympho T CD4+ sau đó phát triển chủ yếu thành các tế bào T trợ giúp Th (helper T cell). Từ hai nhóm tế bào lympho này, tùy môi trường cytokine, tương ứng, cũng hình thành các quần thể tế bào T ức chế (Ts), các tế bào T điều hòa (Treg) và tế bào T quá mẫn muộn (TD, hay TDTH). 205
Các tế bào này có điểm chung là đều mang thụ thể tế bào T (tức TCR) trên bề mặt khi đã trở nên thành thục (trong tuyến ức). Khác với các kháng thể dịch thể, các TCR có cấu tạo từ hai chuỗi khác nhau là alpha và beta sắp xếp song song với nhau và liên kết với nhau qua một cầu nối S-S. Trên mỗi chuỗi, tính từ ngoài vào trong tế bào, đều có Hình 6.2. Sơ đồ cấu tạo thụ thể tế bào T (TCR). một miền khả biến (V – variable Các TCR cấu tạo từ hai chuỗi không region) và một miền bất biến (C – hoàn toàn giống nhau gọi là alpha và constant region) nối tiếp với vùng beta, đều cấu tạo từ một miền khả xuyên màng và đoạn trong màng biến (V) và một miền bất biến (C) ở (hay vùng nội bào). Mỗi vùng khả ngoài màng kèm theo vùng xuyên màng và vùng nội bào (trong màng). biến cũng như vùng bất biến đều có Các miền V và C đều cấu tạo từ một cấu trúc gồm 3,5 vòng polypeptide vùng cơ bản dài khoảng 110 amino tạo thành một bản xuôi (gồm 4 đoạn) acid, tương tự các vùng ở phân tử và một bản ngược (gồm 3 đoạn) đều immunoglobulin. với một liên kết nội vùng qua cầu nối S-S. Miền khả biến cũng có đoạn siêu biến tương thích với cấu trúc epitope của kháng nguyên cảm ứng và tạo nên mối liên kết đặc hiệu, tương tự liên kết kháng nguyên-kháng thể. Do cấu trúc này tương tự ở kháng thể nên các TCR được xếp vào siêu họ immunoglobulin. Hơn nữa, các TCR cũng đã từng được coi là “kháng thể tế bào” như các sIg (hay BCR) ở tế bào lympho B. Không giống phần lớn các tế bào B chưa hoạt hóa thường có thể có đồng thời hai loại kháng thể bề mặt (hay BCR) IgM và IgD, mỗi tế bào T chỉ có một loại TCR, còn vùng khả biến (vùng V) của các TCR cũng rất đa dạng phù hợp với cấu trúc không gian của kháng nguyên này hay kháng nguyên khác. Sự đa dạng này cũng là kết quả của quá trình tái sắp xếp lại các gene mã hóa sự tổng hợp vùng V. Ở người, gene mã hóa chuỗi alpha của TCR nằm trên nhiễm sắc thể số 14, còn gene mã hóa chuỗi beta nằm trên nhiễm sắc thể số 7. Sự tái tổ hợp gene V diễn ra trong tuyến ức dẫn đến hình thành tế bào T 206
thành thục mang TCR bắt đầu việc di hành vào tuần hoàn đến các tuyến lympho ngoại vi. Tuy vậy, người ta cho rằng sau khi rời tuyến ức gene TCR của tế bào T vẫn tiếp tục sắp xếp lại để phù hợp với kháng nguyên đa dạng. Ở người, chẳng hạn, có ít nhất 50 gene mã hóa cho vùng V của chuỗi alpha cùng với hơn 100 gene mã hóa cho vùng J, do đó số lượng tổ hợp để có một gene thành thục trong đó có một gene V ngẫu nhiên kết hợp với một gene J là lớn. Bên cạnh đó, có đến 6 gene V, 2 gene D và 13 gene J mã hóa chuỗi beta. Số tổ hợp V-D-J tạo một gene thành thục mã hóa chuỗi beta, vì vậy, cũng không nhỏ. Các TCR có vai trò tiếp nhận sự trình diện kháng nguyên từ các APC hoặc tế bào đích thông qua cặp tương tác đặc hiệu peptide kháng nguyên với TCR và tương tác hoặc MHC-II với CD4 (ở Th) hoặc MHC-I với CD8 (ở Tc). Tuy nhiên, các tương tác đó chưa đủ mạnh để dẫn đến hoạt hóa qua lại giữa tế bào T với tế bào trình diện kháng nguyên. Tham gia vào sự tương tác giữa các cặp tế bào này còn có các cặp phân tử kết dính khác trên bề mặt của chúng. Khi thành thục, bề mặt tế bào trình kháng nguyên biểu hiện phân tử B7 có sự tương thích không gian đặc hiệu với phân tử CD28 biểu hiện trên bề mặt tế bào T CD4 và T CD8. Cặp chất kết dính này được gọi là cặp yếu tố đồng kích hoạt (co-activator) trong trình diện kháng nguyên. Thiếu sự tương tác của cặp này thì trình diện kháng nguyên không dẫn đến hoạt hóa tế bào lympho cũng như hoạt hóa tế bào trình diện kháng nguyên mà dẫn đến hình thành tế bào T vô năng (anergic T cell) hay dung nạp miễn dịch. Nguyên nhân là khi thiếu tương tác đồng kích thích này các đại thực bào không thể tiết xuất IL-1 để kích hoạt tế bào T, chủ yếu là tế bào Th, sản xuất IL-2 và thụ thể IL-2 (IL2R). Th khi đó, với IL-2 tiết ra, có tác dụng vừa kích hoạt chính mình vừa hoạt hóa tăng sinh tế bào trình diện kháng nguyên và tế bào miễn dịch khác (Tc, TD, B…) có tương tác với kháng nguyên tương ứng, cũng như hoạt hóa chuỗi sản xuất các interleukin khác (IL-4, IL-6…). Dưới tác động kích hoạt này các tế bào T CD8+ chỉ sản xuất được IL2R và quá ít IL-2 nên cần sự hỗ trợ của tế bào Th. Tế bào u, chẳng hạn, thường trình diện kháng nguyên trên bề mặt tế bào trong tổ hợp với phân tử MHC-I nhưng trong nhiều trường hợp vì không biểu hiện yếu tố B7 nên tránh được tác động hủy diệt của hệ thống miễn dịch của cơ thể. Tuy nhiên, nếu 207
kháng nguyên của tế bào u được các tế bào APC nuốt, xử lý và trình diện qua MHC-II cho Th và, nhờ đó, hoạt hóa Th, thì IL-2 do Th tiết ra gây hoạt hóa tế bào Th và Tc cũng như bạch cầu khác phá hủy tế bào u nên khối u bị ức chế. Các cytokine là điều kiện cần và đủ để hoạt hóa các tế bào Th, Tc và B. Do đó, việc tế bào trình diện kháng nguyên sản xuất và tiết xuất IL-1 hoạt hóa năng lực sản xuất và tiết IL-2 và IL-2R được coi là (hệ thống) tín hiệu thứ hai, trong khi cặp tương tác đặc hiệu giữa MHC với CD4/CD8 và giữa peptide epitope với TCR đặc hiệu là (hệ thống) tín hiệu thứ nhất của miễn dịch đặc hiệu. Ngoài ra, hiệu quả hoạt hóa của cặp tế bào trong quá trình trình diện kháng nguyên còn chịu ảnh hưởng của một số yếu tố kết dính khác cũng biểu hiện trên tế bào bạch cầu hoạt hóa. Trên bề mặt tế bào T CD4 và T CD8 có các phân tử mang tên LFA (lymphocyte function antigen – kháng nguyên chức năng lympho bào) như LFA-1, CD2, CD45 và các CD làm nhiệm vụ kết dính khác. Còn trên các tế bào trình diện kháng nguyên biểu hiện các phân tử LFA-3, các ICAM (intercellular adhesion molecule – phân tử kết dính liên tế bào) như ICAM-1, -2, -3 và -4. Các ICAM-1 trên tế bào đích/APC liên kết với LFA-1, còn LFA-3 liên kết với CD2 trên tế bào T tạo sự tiếp xúc chắc chắn hơn giữa hai loại tế bào trong quá trình trình diện kháng nguyên. 6.2.3. Quá trình trình diện kháng nguyên 6.2.3.1. Khái niệm trình diện kháng nguyên Nếu trong tế bào có gene lạ (do cảm nhiễm virus hoặc đột biến) biểu hiện, các phân tử protein lạ được tổng hợp và định dạng trong mạng lưới nội chất theo cách tương tự các protein bình thường thì, kết cục, màng tế bào trở nên mang kháng nguyên lạ trên bề mặt. Tương tự, các tế bào bạch cầu bắt giữ, nuốt và tiêu hóa vật lạ, sau đó cũng đưa các mảnh protein nhất định lên bề mặt tế bào. Cả hai nhóm tế bào trên đều là tế bào trình diện kháng nguyên. Các tế bào lympho có thụ thể đặc hiệu kháng nguyên tiếp cận các tế bào mang kháng nguyên đó và được hoạt hóa. Ở nhóm thứ nhất các kháng nguyên được tải trên kháng nguyên MHC-I, còn ở nhóm thứ hai các kháng nguyên thường được tải trên MHC-II. Các tế bào T thành thục (tức có thêm TCR đặc 208
hiệu kháng nguyên) khi gặp các tế bào với các kháng nguyên tải trên phân tử MHC như vậy thì phản ứng mà trở nên hoạt hóa và tăng sinh. Đó là quá trình trình diện kháng nguyên. Trình diện kháng nguyên (antigen presentation) là quá trình một epitope kháng nguyên được một tế bào xử lý và định vị trên bề mặt nhờ phân tử MHC để có thể được tiếp cận được với tế bào T làm cho tế bào này “nhận biết” và chịu “cảm ứng” hoạt hóa để chuyển hóa thành tế bào khởi đầu cho dòng tế bào T hiệu ứng, hoặc T CD8+ thành tế bào T độc tế bào (Tc) hoặc T CD4+ thành tế bào Th, kích hoạt làm thành thục các tế bào B sinh kháng thể đặc hiệu cũng như kích hoạt các tế bào Tc gây độc tế bào. Trường hợp đặc biệt của trình diện kháng nguyên diễn trong nang lympho được thực hiện bởi các tế bào tua nang bằng cách bẫy các peptide epitope kháng nguyên lên trên các phân tử MHC- II đặc hiệu với epitope đó có Hình 6.3. Sơ đồ các mô hình giả thuyết về quá trình xử lý và trình diện kháng nguyên theo con đường MHC-II (trình diện kháng trên bề mặt các nguyên ngoại bào - A) và con đường MHC-I (trình diện kháng tua và cho tiếp nguyên nội bào - B: tổng hợp protein mầm bệnh và protein MHC-I xúc với các tế đều ở mạng lưới nội chất nhưng chỉ những đoạn peptide có ái lực bào B FoB2 cao với MHC-I mới hình thành tổ hợp p-MHC-I và được đưa ra bề mặt tế bào). đang phát triển và chuyển lớp (tức các tâm bào và nguyên tâm bào) trong trung tâm mầm của hạch. Các tế bào lympho T với các thụ thể của tế bào T (hay TCR – T cell receptor) của mình chỉ có thể nhận diện được các epitope kháng nguyên dưới dạng các mẩu peptide gắn với một phân tử MHC. Các tế bào T CD4+ tương tác bằng TCR và CD4 với kháng nguyên peptide 209
và MHC-II một cách đặc hiệu, và cùng với chúng còn có các cặp đồng phân tử kết dính bề mặt khác biểu hiện trên các tế bào T và APC (kể cả tế bào B). Sự tương tác đó cùng lúc hoạt hóa T CD4+ đó biệt hóa thành tế bào T giúp (Th) có chức năng hoạt hóa tế bào B biệt hóa thành dòng tế bào (tương bào) sản sinh kháng thể đặc hiệu, biệt hóa các tế bào T CD8+ có TCR đặc hiệu với kháng nguyên peptide được trình diện thành tế bào T diệt (Tc) đặc hiệu, hoặc biệt hóa thành tế bào T quá mẫn muộn, hay TD (delayed hypersensitivity T cells). Các tế bào TD là nhóm những tế bào T CD4+ tham gia vào phản ứng hoạt hóa các tế bào miễn dịch không đặc hiệu như các đại thực bào thay vì tương tác hỗ trợ tế bào B. Tương tự, các tế bào nhiễm mầm bệnh nội bào và mảnh ghép là đích của các tế bào T CD8+. Để trở thành các tế bào T gây độc tế bào, hay Tc (cytotoxic T cells), hay tế bào T diệt (TK – killer T cells), các tế bào T CD8+ đều là những tế bào cần sự trình diện của MHC-I. Đáp lại, các tế bào CD8+ nhận tín hiệu từ MHC-I chủ yếu trở thành các Tc khi sự kết hợp giữa các cặp phân tử CD8 và TCR với MHC-I và kháng nguyên peptide cũng như giữa các yếu tố đồng kích hoạt (co- activator) là đặc hiệu và kết hợp mạnh. Tuy nhiên, các tế bào T CD8+ cũng có thể tương tác yếu với tổ hợp peptide-MHC-I và có thể tiếp tục phát triển mà thành các tế bào T ức chế, hay tế bào Ts (suppressor T cells), có chức năng điều hòa miễn dịch. Ngoài ra, trong nhiều trường hợp các phân tử MHC-I cũng có thể trình diện kháng nguyên ngoại bào. Khác với các tế bào lympho T, các tế bào B có thể thông qua các thụ thể là kháng thể bề mặt (sIg, thường là IgD), tức thụ thể tế bào B, trên bề mặt của mình (là các globulin miễn dịch khởi nguyên) nhận diện những kháng nguyên “thô” có cấu trúc lặp đồng điệu, đặc biệt là các lipid và polysaccharide, và trở nên hoạt hóa (không phụ thuộc tuyến ức), trong quá trình diễn ra ở vùng rìa hạch bạch huyết (marginal zone). Khi đó các tế bào B được gọi là B1. Mặt khác, các tế bào B cũng nhờ sIg mà bắt giữ, nuốt và xử lý kháng nguyên, gắn các kháng nguyên peptide còn lại sau tiêu hóa kháng nguyên protein lên MHC-II rồi đưa lên bề mặt tế bào để trình diện cho các tế bào T CD4+ nhận diện và hoạt hóa chúng thành Th. Thông qua các tương tác trực tiếp như vậy với Th đã hoạt hóa đó mà tế bào B cũng trở nên hoạt hóa và phát triển thành các tương bào sản xuất kháng thể. 210
Tuy nhiên, trong đa số trường hợp, các tế bào B khác có cùng loại sIg cũng có thể được hoạt hóa bởi các Th hoạt hóa thông qua các tương tác nhiều lần giữa tế bào B, các tế bào Th và các tế bào trình diện kháng nguyên trong nang của Hình 6.4. Quá trình hoạt hóa và thành thục của tế bào lympho hạch lympho hoặc B trong nang hạch bạch huyết (follicular B cell – Fo B2) và lách theo một cơ vùng cận tủy dẫn đến đáp ứng miễn dịch dịch thể đặc hiệu. chế phức tạp hơn. Những tế bào B sau khi bắt nuốt kháng nguyên được gọi là B FoB2, hay tế bào B nang giai đoạn 2, vì quá trình hoạt hóa diễn ra trong nang (follicle) lympho. Các nang này là những thực thể trong hạch lympho do các tế bào B phát triển mạnh vì được hoạt hóa sớm bởi các kháng nguyên phức tạp (chủ yếu là peptide) mà tạo nên. Quá trình này là phức tạp và có tính ngẫu nhiên cao do cấu trúc không gian của kháng nguyên (peptide) rất đa dạng nhưng có thể diễn ra một cách phổ quát do số lượng các phân tử kháng nguyên cùng loại đồng thời xâm nhập vào cơ thể thường là rất lớn. Kết quả của quá trình trình diện kháng nguyên này là cơ thể tạo được kháng thể đáp ứng mạnh, ái lực cao, tồn tại lâu dài và tạo được nhớ miễn dịch lâu dài, có thể đến hàng chục năm, thậm chí suốt đời. Sau khi tiếp cận với kháng nguyên hòa tan, các tế bào B FoB2 có BCR tương thích với cấu hình lập thể này hay cấu hình lập thể khác của kháng nguyên đó đều được hoạt hóa và phát triển thành nang lympho. Ở đó các BCR tiếp tục hấp thụ các peptide với cấu trúc lập thể tương ứng. Đồng thời, bên ngoài nang các kháng nguyên cũng được các tế bào APC bắt giữ, xử lý và trình diện kháng nguyên trên MHC-II của mình cho các T CD4+. Các tế bào này được 211
hoạt hóa và tăng sinh thành các dòng Th hiệu ứng phù hợp với từng cấu hình lập thể của kháng nguyên. Chúng di hành vào nang, rà soát các tế bào B FoB2 ở đó. Trong số chúng có thể có những Th hiệu ứng có TCR phù hợp cấu hình không gian kháng nguyên gắn với tế bào B FoB2 đã mẫn hóa mang kháng nguyên tương ứng. Nhờ tương tác với chúng, các B FoB2 đó được hoạt hóa và phát triển thành các nguyên bào (blast cell) và từ đó hình thành trung tâm mầm trong nang của hạch bạch huyết. Ở trung tâm, nang hình thành một điểm hình cầu, trong đó có vùng các nguyên bào đang phân chia tạo thành vùng tối (dark zone). Khi đó các nguyên bào được gọi là các nguyên tâm bào (centroblast) trong khi các nguyên bào không phân chia tạo nên vùng sáng (light zone). Những nguyên bào không phân chia này được gọi là những tâm bào (centrocyte). Chúng dịch chuyển qua lại giữa hai vùng sáng và tối và thay đổi trạng thái lẫn nhau. Trong quá trình dịch chuyển đó, trong các nguyên bào diễn ra quá trình siêu đột biến gene thay đổi vùng V của BCR cũng như chuyển lớp kháng thể. Tuy nhiên, các nguyên bào tiếp tục được tế bào tua nang (FDC – folicular dendritic cell) trong nang lympho trình diện kháng nguyên do chúng bắt giữ dưới dạng các “siêu kháng nguyên” (tức các hợp chất phân tử lượng thấp, đa số là peptide, hòa tan do một số loại vi khuẩn mầm bệnh hoặc do các tế bào thực bào bài xuất ra từ quá trình phân giải vật lạ). Dù có BCR đặc hiệu, các nguyên bào có ái lực thấp khi tương tác với kháng nguyên do các tế bào tua nang trình diện vẫn bị chết. Ngược lại, các nguyên bào có ái lực tương tác cao tăng sinh thành dòng các tương bào sản xuất kháng thể hoặc tế bào B nhớ miễn dịch có đời sống kéo dài, sẵn sàng phát triển nhanh chóng khi có sự xâm nhập trở lại sau này của kháng nguyên cùng loại. Như vậy, trình diện kháng nguyên là quá trình trong đó các tế bào thông qua MHC của mình phơi bày bề mặt các hợp phần có khối lượng thấp đặc trưng của vật lạ, hoặc là kết quả của quá trình tổng hợp nội bào trên MHC-I, hoặc là của quá trình bắt giữ từ các sản phẩm của việc xử lý vật lạ trong vi môi trường nội bào (bởi thực bào) hoặc bẫy từ chất dịch ngoại bào (bởi các tế bào tua nang trong hạch bạch huyết) trên MHC-II, cho các tế bào miễn dịch thuộc dòng lympho tiếp cận và kết hợp đặc hiệu qua thụ thể bề mặt (TCR, BCR) của chúng. 212
6.2.3.2. Trình diện kháng nguyên nội bào Các tế bào Tc biểu hiện đồng thụ thể CD8 là quần thể các tế bào chuyên hóa để gây cảm ứng chết chương trình hóa (apoptosis) của tế bào khác. Chúng thường xuyên tuần tra các tế bào khắp cơ thể để duy trì tính hằng định nội môi của cơ thể. Khi gặp các dấu hiệu của bệnh gây ra bởi sự hiện diện của virus, vi khuẩn phát triển nội bào hoặc tế bào u, chẳng hạn, chúng khởi phát các quá trình nhằm diệt tế bào nguy hại tiềm tàng. Tất cả các tế bào có nhân trong cơ thể, kể cả các tế bào tiểu cầu, đều biểu hiện phân tử MHC-I. Hồng cầu thành thục của thú tuy không nhân nhưng vẫn mang theo MHC-I từ giai đoạn có nhân. Các kháng nguyên hình thành từ trong những tế bào này gắn với phân tử MHC-I và được trình bày ra bề mặt tế bào. Cách trình diện kháng nguyên này giúp hệ thống miễn dịch phát hiện các tế bào bị biến đổi do bị biến nạp hoặc bị cảm nhiễm hoặc có các protein ngoại lai nhờ chúng bộc lộ các peptide trên bề mặt của mình. Trong quá trình trình diện kháng nguyên các phân tử đó bị phân giải thành các mảnh peptide ngắn bởi enzyme protease tế bào chất trong endosome và chuyển vào lòng mạng lưới nội chất là nơi các peptide được tải lên rãnh giữa hai chuỗi alpha ở đáy của các miền α1 và α2 của phân tử MHC-I tạo thành tổ hợp peptide-MHC-I (hay p-MHC-I). Sau đó, các tổ hợp p-MHC-I được vận chuyển rời khỏi mạng lưới nội chất ra màng tế bào chất qua dạng các tiểu nang xuất bào (thể tiết). Thông thường, các tế bào T CD8+ trinh nguyên không thể hủy diệt được các tế bào bị biến nạp hoặc cảm nhiễm virus dù có các TCR của chúng tương thích với kháng nguyên virus. Chúng trước hết được hoạt hóa bởi epitope trong tổ hợp p-MHC-I trên bề mặt tế bào trình diện kháng nguyên (tức tế bào đích). Ngoài việc được trình diện trực tiếp như cách đó, kháng nguyên cũng có thể được trình diện gián tiếp cho các T CD8+ từ các tế bào không nhiễm virus (trình diện chéo – cross presentation). Sau khi có tương tác giữa peptide trong p-MHC-I với TCR có kèm theo các tín hiệu đồng kích hoạt (bởi các phân tử dính bề mặt các tế bào tương thích) và hệ thống cytokine giữa các cặp tế bào T và APC, các tế bào T trở nên hoạt hóa. Chúng di hành đến các tổ chức ngoại vi và diệt các tế bào đích mang kháng nguyên trên bề mặt (tế bào bị cảm 213
nhiễm hoặc hư hỏng) nhờ gây cảm ứng gây độc tế bào (cytotoxicity), tức tiết các chất độc trong đó có perforin gây thủng màng tế bào đích. Trình diện chéo là một trường hợp đặc biệt trong đó các phân tử MHC-I có thể trình các kháng nguyên ngoại bào, thường chỉ trình diện bởi các phân tử MHC-II. Nhưng năng lực này chỉ xuất hiện ở một số ít các tế bào trình diện kháng nguyên, chủ yếu là các tế bào tua trong các mô bạch huyết là những tế bào tự thực (autophagous cells), kích thích các tế bào T CD8+ một cách trực tiếp. Quá trình này là rất cần thiết cho việc khởi phát các đáp ứng miễn dịch chống virus hoặc khối u cục bộ, mà không cần vận chuyển các tế bào đích đến các hạch lympho, khi các APC không bị cảm nhiễm trực tiếp. 6.2.3.3. Trình diện kháng nguyên ngoại bào Sau khi nuốt các tác nhân gây bệnh, tế bào tua hoặc đại thực bào di chuyển đến hạch lympho, nơi chứa hầu hết các tế bào T. Để có thể đến được hạch lympho, các APC di chuyển theo cơ chế hóa hướng động (chemotaxis) phụ thuộc nồng độ các chemokine trong máu. Trong khi di chuyển, tế bào tua trở nên mất dần khả năng thực bào và tăng cường biểu hiện các chất đồng kích hoạt (trở thành tế bào APC thành thục) để tương tác với tế bào T. Mặc dù số đoạn peptide của một loại mầm bệnh có thể rất lớn, nhưng chỉ có một số đoạn peptide nhất định “có tính trội miễn dịch (immunodominant)” được trình diện. Đó là những epitope có ái lực liên kết mạnh với phân tử MHC khi ở trong tế bào chất, tạo phức hợp đủ bền với thời gian để có cơ hội tương tác ngẫu nhiên được với tế bào T đặc hiệu. Sau thực bào, các kháng nguyên từ khoảng ngoài tế bào, và đôi khi là các kháng nguyên nội bào, được đóng gói vào túi nhỏ (bọng) nhập bào (endocytic vesicle) và được trình diện trên bề mặt tế bào bởi các phân tử MHC-II đến các tế bào Th là những tế bào biểu hiện phân tử CD4. Chỉ có các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên hóa, như tế bào tua, đại thực bào và tế bào B, mới biểu hiện số lượng lớn các phân tử MHC-II trên bề mặt tế bào, cho nên sự biểu hiện của phân tử MHC-II có tính đặc hiệu tế bào hơn so với MHC-I. Các APC thường nuốt các kháng nguyên ngoại bào bởi quá trình nhập bào (endocytosis), nhưng cũng có thể bằng cơ chế ẩm bào (picnocytosis – các phân tử được kéo 214
vào tế bào chất cùng chất dịch) hoặc các quá trình tự thực (autophagy – bề mặt tế bào lõm dần và một phần màng lọt dần vào trong tế bào chất kéo theo các phân tử bám trên bề mặt màng vào trong tế bào, tức nuốt một phần của chính tế bào đó) tạo các endosome. Endosome cũng được hình thành qua trung gian chaperone (các phân tử định dạng protein trên cấu trúc màng). Vì vậy, các kháng nguyên bị nuốt vào được bao bọc trong các bọng nội bào (endosomal vesicles), hay phagosome, và sau khi phagosome dung hợp với lysosome thì hiện diện trong túi endolysosome (hay phagolysosome). Trong thể dung hợp này diễn ra các quá trình thủy phân các kháng nguyên bởi các enzyme có sẵn của lysosome (gồm các enzyme ưa acid, như hydrolase A, các glycosidase A, lipase A và các protease A). Quá trình giảm dần pH tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân giải này. Các cathepsin là những protease trong lysosome, cho nên sản phẩm hình thành là các oligopeptide. Các phân tử MHC-II khi đó cũng được hình thành liên tục trên màng của mạng lưới nội chất và liên kết với một phân tử protein màng khác đặc trưng cá thể là Ii (từ chữ invariant chain, cũng là một chùm kháng nguyên dấu ấn màng, CD74, được tổng hợp cũng trên mạng lưới nội chất đó) thành tổ hợp Ii-MHC-II và được chuyển sang dung hợp với endolysosome (khi đó đã thắt bọng thành khoang riêng gọi là khoang tải MHC-II) là nơi các peptide được trao đổi với các phân tử Ii trong tổ hợp Ii-MHC-II để tạo các tổ hợp peptide-MHC- II (hay p-MHC-II). Tổ hợp p-MHC-II sau đó được dịch chuyển dần và bộc lộ trên bề mặt tế bào và trình diện cho tế bào Th trong các hạch bạch huyết. Các tế bào T CD4+ nhận biết các phân tử qua tương tác thụ thể MHC-II với CD4 và các đồng thụ thể của chúng. Các tế bào trình diện kháng nguyên, sau khi nuốt kháng nguyên, trải qua quá trình thành thục trong quá trình di chuyển nhờ các tín hiệu hóa hướng động đến các tổ chức lympho và ở đó chúng mất năng lực thực bào nhưng tăng khả năng tương tác với các tế bào T thông qua trình diện kháng nguyên. Tương tự trường hợp với các tế bào T độc tế bào, hay T CD8+, các APC còn cần các tín hiệu đồng kích thích bổ sung là tương tác giữa các phân tử dính (B7 với CD28, CD40 với CD40L, cũng như integrin, tức LFA-1, với các phân tử ICAM, ICAM-1, ICAM-2… ICAM-5…) biểu hiện trên bề mặt các cặp tế bào, ngoài 215
cặp p-MHC-II và TCR, để được kích hoạt để sản xuất và tiết cytokine tương ứng (như một hệ thống tín hiệu thứ hai) hoạt hóa các tế bào T giúp trinh nguyên. Các tế bào này sau khi hoạt hóa lại (thông qua sự tiếp xúc và hệ thống cytokine) kích hoạt các tế bào B phát triển thành tương bào sản xuất kháng thể và kích hoạt các tế bào T CD8+ phát triển thành tế bào T độc tế bào (Tc), tức T diệt (killer T cells). Bên cạnh con đường chế biến và trình diện kháng nguyên nêu trên, trong cơ thể còn diễn ra con đường khác chế biến và trình diện kháng nguyên đến phân tử MHC-II diễn ra ở các tế bào biểu mô vùng tủy tuyến ức (mTEC – medullary thymic epithelial cells) thông qua quá trình tự thực (autophagy). Quá trình này liên quan đến sự dung nạp trung tâm của các tế bào T, mà cụ thể là đến quá trình chọn lọc âm tính của các dòng tế bào T tự phản ứng. Biểu hiện ngẫu nhiên của toàn bộ bộ gene tạo nên rất nhiều kháng nguyên tự thân cũng như sự đa dạng của các thụ thể tế bào T (TCR) đạt được thông qua các yếu tố điều hòa tự miễn (AIRE – autoimmune regulator). Nhờ quá trình tự thực, các phân tử biểu hiện của cơ thể đều được trình diện qua các phân tử MHC-I và MHC-II đến quần thể các tế bào lympho trong giai đoạn sớm của quá trình phát triển cá thể tạo nên dung nạp miễn dịch trung tâm. 6.3. DUNG NẠP MIỄN DỊCH Các “kháng nguyên của mình”, hay “kháng nguyên tự thân” (self antigens), chỉ thiếu một thuộc tính “lạ” để sinh miễn dịch. Do đã được hệ thống miễn dịch của cơ thể làm quen trong giai đoạn hình thành phôi thai, chúng không kích thích cơ thể hình thành đáp ứng miễn dịch chống lại. Đó là trường hợp phổ quát nhất của dung nạp miễn dịch: hiện tượng một cơ thể bình thường không có phản ứng chống lại một kháng nguyên hoàn toàn nào đó. Khái niệm dung nạp miễn dịch không dùng để chỉ những thay đổi ở mầm bệnh mà chỉ để chỉ những thay đổi của hệ thống miễn dịch của cơ thể vật chủ và bao gồm hàng loạt các cơ chế sinh lý mà nhờ đó cơ thể giảm hoặc mất sự đáp ứng đối với một tác nhân nhất định. Khái niệm dung nạp miễn dịch cũng không dùng để chỉ những trường hợp ức chế miễn dịch nhân tạo như dùng corticoid, các thuốc gây độc lympho, cũng như chiếu xạ với liều gần gây chết, hoặc các 216
trường hợp tê liệt miễn dịch do sinh lý của cơ thể bị tổn thương mà không phải biến đổi chức năng hệ thống miễn dịch một cách cơ bản. Dung nạp miễn dịch được phân loại thành dung nạp trung tâm (central tolerance) và dung nạp ngoại vi (peripheral tolerance) phụ thuộc vào vị trí mà trạng thái này được cảm ứng. Nếu sự cảm ứng được diễn ra trong tuyến ức và tủy xương (và trong túi Fabricius ở chim) thì đó là dung nạp trung tâm, còn cảm ứng diễn ra trong các hạch lympho và các tổ chức khác thì đó là dung nạp ngoại vi. Tuy cơ chế hình thành khác nhau nhưng hiệu ứng của hai loại dung nạp miễn dịch là như nhau. Dung nạp trung tâm là cách thức mà hệ thống miễn dịch học để phân biệt cái của mình (self: tự kỷ, tự thân) và cái không phải của mình (non-self: dị vật, ngoại lai), trong khi dung nạp ngoại vi ngăn ngừa tính hoạt động quá mức của hệ thống miễn dịch đối với các thực thể khác nhau của môi trường (như hệ vi khuẩn đường ruột, các dị ứng nguyên…). Và, cũng nhờ dung nạp miễn dịch trong mang thai mà động vật cái mang thai có thể giữ thai trong suốt quá trình mang thai do đáp ứng miễn dịch dị loại đủ yếu để không gây sẩy thai. 6.3.1. Dung nạp trung tâm Khái niệm “dung nạp trung tâm” (central tolerance), hàm chỉ dung nạp miễn dịch dẫn đến việc tế bào lympho nhận ra những kháng nguyên của mình và không còn phát triển phản ứng loại thải chúng, hình thành nhờ việc loại bỏ các dòng tế bào lympho tự phản ứng trước khi chúng phát triển thành dòng các tế bào thẩm quyền miễn dịch đầy đủ. Dung nạp trung tâm hình thành trong quá trình tế bào T và tế bào B phát triển tương ứng trong tuyến ức và tủy xương/túi Fabricius. Tại các tổ chức này, các tế bào lympho đang thành thục nhận được sự bộc lộ của các kháng nguyên tự thân được trình diện bởi các tế bào biểu mô phần tủy tuyến ức và các tế bào tua của tuyến ức hoặc các tế bào tủy xương/túi Fabricius. Các kháng nguyên tự thân được trình diện nhờ sự biểu hiện nội tại của chúng hoặc sự vận chuyển của các kháng nguyên từ các vùng ngoại vi theo máu tuần hoàn, và trong trường hợp các tế bào vỏ tuyến ức là nhờ sự biểu hiện của các protein của các tổ chức không phải tuyến ức dưới tác động của yếu tố phiên mã gọi là 217