Giáo trình Vi sinh vật học part 10

Chia sẻ: Afasg Agq | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

158
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

VI. Kháng nguyên phù hợp tổ chức (MHC) Thụ thể tế bào T chỉ có thể nhận diện kháng nguyên quen, đó là kháng nguyên "của mình" hoặc cùng loại với mình, gọi là kháng nguyên hay phức hợp phù hợp tổ chức chính, viết tắt là MHC (major histocompatibility complex). Kháng nguyên ày nằm trên bè mặt tế bào bình thường và được mã hoá bởi vùng gen riêng, vùng gen MHC. MHC hoạt động như là phân tử trình diện kháng nguyên vì nó tương tác đặc hiệu với cả kháng nguyên lạ lẫn TCR và đóng vai trò...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vi sinh vật học part 10

239 VI. Kháng nguyên phù hợp tổ chức (MHC) Thụ thể tế bào T chỉ có thể nhận diện kháng nguyên quen, đó là kháng nguyên "của mình" hoặc cùng loại với mình, gọi là kháng nguyên hay phức hợp phù hợp tổ chức chính, viết tắt là MHC (major histocompatibility complex). Kháng nguyên ày nằm trên bè mặt tế bào bình thường và được mã hoá bởi vùng gen riêng, vùng gen MHC. MHC hoạt động như là phân tử trình diện kháng nguyên vì nó tương tác đặc hiệu với cả kháng nguyên lạ lẫn TCR và đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ đáp ứng miễn dịch. Có hai loại MHC: MHC-1và MHC-2. MHC-1 có trên bề mặt tất cả các tế bào có nhân ở động vật có xương sống, còn MHC-2 chỉ có mặt trên tế bào lympho B và đại thực bào. Ở người kháng nguyên phù hợp tổ chức (MHC) được gọi là hệ thống HLA tức kháng nguyên bạch cầu người (human leucocyte antigen). Có nhiều gen mã cho MHC-1, còn chỉ có các gen phụ mã cho MHC-2 (Hình 11.3). Hình 11.3: Cấu trúc của protein phù hợp tổ chức chính a) Lớp I; b) Lớp II. (Cần nhớ rằng các phân tử lớp I nằm trên bề mặt tất cả các tế bào có nhân, còn các phân tử lớp II chỉ có trên bề mặt các tế bào trình diện kháng nguyên đã biệt hoá, chẳng hạn đại thực bào và tế bào B).
240 Protein MHC-1 có cấu tạo gồm hai chuỗi polypeptit. Một chuỗi được mã hoá bởi gen nằm trong vùng gen MHC, gọi là chuỗi α và được cắm sâu vào màng sinh chất còn chuỗi kia nhỏ hơn được mã bởi gen nằm ngoài vùng gen MHC, gọi là chuỗi microglobulin β-2 (viết tắt là β2m). Protein MHC-2 cũng có cấu tạo từ hai chuỗi polypeptit α và β cả hai đều cắm sâu vào màng sinh chất và nhô ra ngoài mặt tế bào. Cấu trúc MHC ở các cá thể khác nhau trong cùng loài cũng khác nhau, do vậy khi ghép cơ quan giữa hai cá thể có MHC không tương đồng thì sẽ dễ bị thải loại. Chức năng của MHC: MHC làm nhiệm vụ trình diện hay nói đúng hơn là trung chuyển kháng nguyên cho tế bào T. Với mỗi loại MHC có một cơ chế trình diện riêng. - Với MHC-1: kháng nguyên sau khi được tế bào ký chủ chế biến nhờ enzyme tiêu hoá, sẽ được gắn với MHC-1 trong lưới nội chất. Ví dụ tế bào nhiễm virus phân giải protein virus thành các peptit rồi gắn với MHC- 1. Phức hệ MHC-1 kháng nguyên sẽ xuyên qua màng sinh chất và nằm trên mặt tế bào, ở đây tế bào Tc thông qua TCR đặc hiệu kháng nguyên sẽ liên kết với phức hệ trên, đồng thời thụ thể CD8 trên mặt tế bào Tc cũng gắn với MHC-1, làm cho phức hệ mạnh hơn. Sau khi được kháng nguyên kích thích, tế bào T tăng sinh và sản ra lymphokin để làm tan tế bào nhiễm. Rõ ràng tế bào T phải rà soát để nhận diện kháng nguyên phù hợp với TCR của mình và TCR ấy phải tương tác cả với epitop của kháng nguyên lẫn MHC.(Hình 11.4) Hình 11.4: Nhận diện kháng nguyên nhờ protein MHC lớp 1 Protein lớp I được tạo thành và tích luỹ trong lưới nội chất, cùng với các protein khác (như kháng nguyên virus và ung thư). Một số protein này bị tiêu hoá và được đưa
241 vào trong lưới nội chất tạo thành peptit. Các peptit này gắn với protein lớp I rồi chuyển ra mặt tế bào. Ở đây chúng tương tác với TCR trên mặt tế bào Tc đồng thụ thể CD8 trên mặt tế bào Tc cũng đồng thời gắn với MHC lớp I tạo nên phức hệ mạnh hơn, sau đó tế bào Tc sản ra lymphokin là các protein diệt tế bào đích. Bất kì tế bào có nhân nào cũng có thể hoạt động như một tế bào trình diện kháng nguyên (APC) cho phân tử lớp I. MHC-2 được hình thành trong lưới nội chất cùng với các protein khác. Một chuỗi protein không đổi gọi là chuỗi I gắn trước với MHC-2 để cản ngăn không cho MHC-2 gắn với các peptit khác. MHC-2 cùng chuỗi I được chuyển vào endosom. Hình 11.5: Sự nhận diện kháng nguyên nhờ phân tử MHC-2 MHC-II được tạo thành và tích luỹ trong lưới nội chất cùng với protein bao vây (blocking protein) Ii . Chuỗi này ngăn không cho lớp II gắn với các peptit khác cũng được tạo thành trong lưới nội chất. Sau đó lớp II đi qua thể Golgi vào endosom. Tại đây protein Ii và protein lạ từ bên ngopài vào sẽ bị phân giải nhờ enzymee protein lớp II lại được gắn với peptit lạ đã phân giải tạo phức hợp đưa ra mặt tế bào. Phức hợp này tương tác với TCR và đồng thụ thể CD4 của tế bào TH. Tế bào này sản ra lymphokin kích thích tế bào B tạo kháng thể. Tế bào APC là đại thực bào hoặc tế bào B. Kháng nguyên lạ bị tế bào APC (đại thực bào, tế bào B), thâu tóm rồi chuyển vào endosom. Ở đây nhờ proteinase, chúng được phân giải cùng với protein I. Các peptit lạ được giải phóng ra sẽ thế chỗ cho protein I để gắn vào MHC-2 tạo phức hệ chui qua màng sinh chất đặng trình diện cho tế bào TH thông qua TCR. Thụ thể CD4 trên mặt tế bào TH cùng gắn vào MHC-2. Khi được kháng nguyên lạ kích thích, tế bào TH hoạt hoá và tiết intơlơkin để biệt hoá tế bào B thành tế bào plasma sản xuất kháng thể.
242 Hình 11.6: Cấu tạo chi tiết vùng biến đổi của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ. Đây là một nửa phân tử Ig, CH và CL là vùng cố định của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ. VII. Cơ chế hình thành kháng thể miễn dịch Việc hình thành kháng thể là một quá trình rất phức tạp đòi hỏi có sự tham gia của nhiều loại tế bào: Tế bào T, tế bào B và tế bào trình diện kháng nguyên (APC) và phải có mối tương tác giữa các phân tử bề mặt (TCR, MHC, kháng thể bề mặt tế bào B). Khi kháng nguyên vào cơ thể sẽ theo dòng máu và bạch huyết vào hạch lympho, lách và gan. Kháng nguyên sẽ được tạo thành ở lách và hạch lympho. Trước hết kháng nguyên phải được APC trình diện. APC là đại thực bào hoặc cũng có thể là tế bào B. - APC là tế bào B thông qua thụ thể là kháng thể bề mặt sẽ nhận diện kháng nguyên. Kháng nguyên vào tế bào rồi tiêu hoá trong endosom, các peptit được tạo thành sẽ kết hợp với phân tử MHC-2 đi ra bề mặt tế bào để tương tác với TCR. - APC là đại thực bào cũng hoạt động như vậy nhưng không có thụ thể dành cho kháng nguyên. Đại thực bào thâu tóm kháng nguyên (theo kiểu amip bắt mồi), tiêu hoá và giải phóng peptit. Peptit cũng được gắn với MHC-2 để đưa ra bề mặt trình diện tế bào TH như trường hợp với APC là tế bào B.
243 Hình 11.7: Mô hình thuyết chọn lọc dòng
244 Phức hệ MHC-2 KN sẽ được trình diện cho tế bào TH thông qua TCR. Phân tử MHC cũng tương tác với thụ thể CD4 trên bề mặt tế bào TH. được kích thích bởi kháng nguyên, tế bào TH hoạt hoá và tăng sinh sản ra interlơkin để kích thích tế bào B tăng sinh và biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể và dòng tế bào B nhớ. Tế bào plasma chỉ sống được khoảng một tuần nhưng lại sản xuất một lượng lớn kháng thể. Tế bào B nhờ có đời sống dài và tồn tại cả khi kháng nguyên đã mất. Khi được kích thích bởi kháng nguyên vào lần 2, chúng sẽ biến thành tế bào plasma để sản xuất kháng thể nhiều và nhanh chóng hơn. Đó chính là đáp ứng miễn dịch lần 2 và là cơ sở của việc tiêm chủng vaccin. Một số kháng nguyên có thể kích thích tạo thành kháng thể ở mức độ thấp mà không cần có sự tham gia của tế bào T, được gọi là kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức. Các kháng nguyên này thường có cấu tạo đơn giản, lặp đi lặp lại, như polysaccharit. Kháng thể được tạo thành thường thuộc lớp IgM, có ái lực thấp. tế bào B đáp ứng kháng nguyên này không có trí nhớ miễn dịch 1.Thuyết chọn lọc dòng của Burnette Theo Burnette thì thông tin để hình thành kháng thể đã có sẵn trong tế bào B từ trước khi có kháng nguyên xâm nhập. Bằng con đường đột biến, hàng loạt tế bào B được tạo thành. Mỗi loại có khả năng đáp ứng với một loại kháng nguyên có sẵn. Trong thời kỳ bào thai, loại tế bào nào chống lại kháng nguyên bản thân sẽ bị ức chế. Khi ra đời, cơ thể chỉ còn lại các tế bào phản ứng lại kháng nguyên lạ. Khi có kháng nguyên xâm nhập, chúng sẽ chọn lọc tế bào nào phù hợp (có thụ thể phù hợp với quyết định kháng nguyên) để kích thích, phân chia theo con đường gián phân tạo thành dòng. Các tế bào không phù hợp với kháng nguyên thì không được kích thích để tạo dòng.(Hình 11.7) Thuyết chọn lọc dòng được công nhận vì nó giải thích được nhiều hiện tượng miễn dịch như dung nạp miễn dịch (không tạo kháng thể chống kháng nguyên bản thân) và trí nhớ miễn dịch. 2.Kháng thể đơn dòng Trong tự nhiên, kháng nguyên có nhiều nhóm quyết định (kháng nguyên đa giá), do đó sẽ kích thích cơ thể tạo thành không phải một mà là một phức hợp kháng thể. Muốn nhận một loại kháng thể trong phức hợp ấy thì phải tiến hành tách tinh khiết. Năm 1975 Milstein và Kohler đã tiến hành lai bằng con đường dung hợp tế bào ung thư tuỷ và tế bào lympho B. Tế bào ung thư có khả năng phân chia nhanh nhưng không tạo thành kháng thể, ngược lại tế bào B có
245 khả năng hình thành kháng thể nhưng không có khả năng phân chia vì chúng là tế bào tận cùng của quá trình biệt hoá. Tế bào lai có được ưu điểm của cá hai tế bào trên: vừa phân chia rất nhanh vừa có khả năng tổng hợp kháng thể. Tiến hành pha loãng liên tục trong giếng của phiến nhựa vi lượng cho đến khi mỗi giếng chỉ có một tế bào. Từ một tế bào đơn chỉ sản xuất một dòng kháng thể thuần khiết. Do vậy kháng thể đơn dòng là kháng thể do một dòng tế bào B sinh ra để chống lại một quyết định kháng nguyên. Kỹ thuật kháng thể đơn dòng đã được áp dụng rộng rãi để thay thế dần một số phương pháp huyết thanh thông thường như xác định hocmon trong đánh giá chức năng nội tiết, xác định protein chấn đoán ung thư, xác định nồng độ thuốc trong máu với độ nhạy cao gấp nhiều lần so với các biện pháp thông thường. Có thể đưa thuốc đến tận mục tiêu cần tiêu diệt như là tên lửa đạo đạn. Thuốc sẽ được phóng thích liên tục để diệt các tế bào ung thư. Kỹ thuật đơn dòng cũng được dùng để xác địng doping trong thể thao. VIII. Cơ sở di truyền của sự tạo thành kháng thể Một vấn đề đặt ra là làm sao cho cơ thể có khả năng sản ra một lượng lớn và đa dạng các loại kháng thể đến như vậy để đáp ứng với các loại kháng nguyên muôn hình muôn vẻ. Nếu mỗi protein cần một gen mã hoá thì cơ thể phải cần đến hàng tỷ gen để sản xuất kháng thể. Điều đó vượt quá tiềm năng gen có sẵn của cơ thể. Muốn hiểu rõ cơ chế di truyền của sự tổng hợp kháng thể, chúng ta cần nghiên cứu chi tiết hơn cấu trúc kháng thể và sự sắp xếp lại gen. Cấu trúc kháng thể: Các kháng thể khác nhau có trật tự sắp xếp các amino acid khác nhau ở vùng biến đổi. Trong vùng biến đổi lại có những vùng nhỏ có trật tự amino acid thay đổi rất mạnh, gọi là vùng siêu biến. Đó chính là vị trí kết hợp với kháng nguyên. Vùng biến đổi của chuỗi nhẹ cũng như chuỗi nặng có 3 vùng siêu biến, được mã hoá bởi các gen vùng biến đổi (gen V) nằm trên DNA của tế bào B trong quá trình chín ở tuỷ xương. Tại vùng siêu biến thứ 3 của chuỗi nặng còn có một vùng được mã hoá bởi riêng gọi là gen D (từ chữ diversity-đa dạng) và một vùng nối giữa vùng đa dạng (D) và vùng cố định (CH) gọi là vùng nối (J) được mã hoá bởi gen J, ở chuỗi nhẹ không có vùng D. Vùng J nối giữa vùng V với vùng CL, cuối cùng là vùng cố định được mã hoá bởi các gen C.
246 Hình 11.8: Sự sắp xếp lại gen Ig trong tế bào lympho chưa chín và cơ chế hình thành gen hoạt tính (a) chuỗi năng (b). Chuỗi nhẹ kapa. Chuỗi nhẹ lamda được mã hoá trong phức hệ gen tách biệt hoàn toàn (c). Sự hình thành một nửa phân tử Ig. Sự sắp xếp lại gen: các gen kiểm tra tính đa dạng của các phân tử của hệ thống miễn dịch như kháng thể, TCR và MHC đều có sẵn trong các tế bào lympho. Để kiểm tra sự tao thành chuỗi nhẹ của kháng thể, trong tế bào B chưa chín có 150 gen vùng biến đổi (VL), 5 đoạn gen liên kết J, 2 gen vùng cố định (CL). Đối với chuỗi nặng có ~200VH, 4 gen J, 50 gen D và 5 gen CH gen xen giữa các gen V, J, D là các gen intron, không làm nhiệm vụ mã hoá. Tế bào B trong quá trình biệt hoá xẩy ra tái tổ hợp di truyền. Sự tái cấu trúc này dẫn đến tạo thành các gen hoạt tính chuỗi nặng và các gen hoạt tính chuỗi nhẹ. Đoạn DNA chứa các gen này được sao lại theo cơ chế bổ sung để tạo ra RNA sơ cấp rồi từ RNA sơ cấp các gen hoạt tính chắp nối lại với nhau, loại bỏ intron để tạo ra mRNA dùng để dịch mã tạo ra protein chuỗi nặng hay chuỗi nhẹ, tuỳ thuộc từng vùng gen, tách biệt dành cho mỗi loại chuỗi. Nếu sự chắp nối sai bao gồm các gen không phù hợp xen vào giữa thì các gen sai sẽ được enzyme phân giải. Sự ghép
247 nối các gen hoạt tính theo nguyên tắc tổ hợp, do vậy số lượng các loại kháng thể được tạo thành sẽ là rất lớn. Ví dụ chuỗi nhẹ được tạo thành bởi các tổ hợp 150 gen VL, 5 gen JL, 2 gen CL sẽ cho ra 150 x 5 = 1.500 chuỗi khác nhau. Cũng như vậy ta sẽ có 200 x 4 x 50 x 5 = 20000 chuỗi nặng khác nhau. Hai chuỗi nhẹ lại liên kết với 2 chuỗi nặng nên ta có 20000 x 1500 x 2 = 6. 107 phân tử kháng thể khác nhau. Sự đa dạng của các loại kháng thể này đủ thoả mãn với các loại kháng nguyên. Có thể có trong tự nhiên. Tính đa dạng của thụ thể tế bào T. TCR nhận diện kháng nguyên do tế bào APC trình diện thông qua MHC. Như vậy TCR vừa phải gắn được với các vùng của MHC vừa phải gắn đặc hiệu với epitop của kháng nguyên. Vì thế sự tạo thành TCR của kháng nguyên cũng phải rất đa dạng. Tính đa dạng này có được là do sự sắp xếp lại gen của DNA trong tế bào T chưa chin khi đang biệt hoá trong tuyến ức. Trong TCR cũng chứa các vùng VDJ, sự tái tổ hợp giữa các gen V, D, J cũng sẽ tạo ra các TCR khác nhau giống như ở kháng thể vậy. Cơ chế tạo thành kháng thể. Theo thuyết chọn lọc dòng (clon) của Burnett thì trong cơ thể đã có sẵn nhiều loại tế bào lympho có khả năng sản xuất kháng thể, mỗi loại thì nhận diện và phản ứng với một loại kháng nguyên. Khi còn ở giai đoạn bào thai nếu tế bào lympho nào phản ứng với kháng nguyên bản thân sẽ bị ức chế. Khi có kháng nguyên lạ xâm nhập, chúng sẽ lựa chọn tế bào lympho tương ứng, kích thích tăng sinh để tạo thành dòng tế bào sản xuất kháng thể. Những tế bào không phù hợp với kháng nguyên lạ sẽ không được tạo thành dòng. Sự tạo thành kháng thể là một tập hợp các phản ứng do kháng nguyên kích thích. Kháng nguyên được tế bào APC xử lý và trình diện cho tế bào TH. Về phần mình, tế bào TH tiết ra interleukin để hoạt hoá tế bào B. Tế bào này biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể (gọi là đáp ứng nguyên phát hay lần 1) và tế bào B nhớ. Tế bào B nhớ có đời sống dài, chúng còn hoạt động nhiều năm khi kháng nguyên đã hết. Khi kháng nguyên vào lần sau, cơ thể sẽ đáp ứng nhanh và mạnh hơn đó là do tế bào B nhớ biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể (gọi là đáp ứng thứ phát hay lần 2). IX. Miễn dịch qua trung gian tế bào Miễn dịch qua trung gian tế bào gọi tắt là CMI ( cell mediated immulity) có tầm quan trọng chống lại virus, Ricketsia, vi khuẩn (đặc biệt là vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis) sống bên trong tế bào và trong miễn dịch ung thư cũng như trong thải bỏ mô ghép.
248 Đảm nhiệm vai trò trong CMI là các tế bào T, trước hết là tế bào TC. Tế bào này nhận mặt kháng nguyên khi chúng gắn với MHC. Bất kể tế bào nào mang kháng nguyên lạ. chẳng hạn tế bào mô ghép không tương đồng, tế bào nhiễm virus, đều bị tế bào TC tiết ra perforin-chất độc từ bọng nằm trong tương bào chui qua màng sinh chất của tế bào đích để tiêu diệt tế bào đích. Lympho TDTH gây quá mẫn muộn, chúng chủ yếu đóng vai trò trong dị ứng và viêm mãn tính. Sự tăng đột ngột lymphokin do tế bào này tiết ra gây triệu chứng viêm da do tiếp xúc. Tế bào giết tự nhiên gọi tắt là tế bào NK (Natural killer cells) là các tế bào nhiều hạt lớn trong tế bào chất. Chúng không phải là tế bào T hay B, nhưng có khả năng giết tế bào ung thư và tế bào nhiễm virus như tế bào TC, chỉ khác ở chỗ không cần có sự kích thích của kháng nguyên đặc hiệu. Tuy nhiên cũng giống như tế bào TC, trước tiên tế bào NK phải tiếp xúc với tế bào chứa kháng nguyên lạ sau đó mới tiết độc tố để giết tế bào. Cho đến nay người ta vẫn chưa thấy thụ thể của tế bào NK cần cho việc làm tan tế bào đích. Các tế bào T cũng tiết ra các chất điều biến (modulator) như các interleukin, interferon tham gia vào sự điều hoà miễn dịch kích thích tế bào B sản xuất kháng thể. Các lymphokin khác như yếu tố hoá ứng động hấp dẫn đại thực bào nơi có kháng nguyên, yếu tố ức chế di tản ngăn cản đại thực bào ra khỏi vùng chứa kháng nguyên. Yếu tố hoạt hoá đại thực bào, kích thích tế bào này làm nhiệm vụ hiệu quả hơn v.v.... X. Bổ thể Bổ thể (complement) là một nhóm protein huyết thanh có đặc điểm hoá học và miễn dịch học khác nhau, có khả năng phản ứng với nhau, với kháng thể và với màng sinh chất của tế bào. Hệ thống bổ thể bao gồm 9 protein được ký hiệu là C (từ C1 đến C9), các yếu tố B, D và propecdin. Các bổ thể muốn hoạt động phải được hoạt hoá. Sự hoạt hoá này theo kiểu phản ứng dây chuyền. Một bổ thể sau khi được hoạt hoá sẽ kích thích để hoạt hoá bổ thể tiếp theo. Có hai cách hoạt hoá bổ thể. Cách thứ nhất phát hiện sớm hơn gọi là hoạt hoá theo con đường cổ điển. Cách thứ hai phát hiện sau gọi là hoạt hoá theo con đường nhánh hay con đường propecdin. Hai con đường này chỉ khác nhau giai đoạn đầu, ở phần chót lại giống nhau. Hoạt hoá theo con đường cổ điển cần có sự tham gia của các bổ thể C1, C4, C2 và kháng thể. Có thể chia ra làm sáu bước:
249 1. Tạo phức hệ kháng nguyên- kháng thể để hoạt hoá C1.C1 gồm 3 protein hợp thành: C1q, C1r và C1s. Khi C1 gắn vào phần của FC của 2IgG (thuộc loại IgG1, IgG2, IgG3 thuộc IgM) nằm kề nhau, thì C1q được hoạt hoá. Tiểu phần này sau khi được hoạt hoá sẽ kích thích C1r, C1r được hoạt hoá sẽ kích thích C1S, C1S đã hoạt hoá sẽ tham gia hoạt hoá C4 và C2. 2. C1S đã hoạt hoá sẽ xức tác để tách đôi C4 thành C4a và C4b. Mảnh C4b sẽ gắn vào màng nguyên sinh chất của tế bào và vào C2 tạo thành C4bC2, C1S đã hoạt hoá, tiếp tục tách đôi C2 thành C2a và C2b. C4b kết hợp với C2a thành C4b2a, đó chính là convertase C3 (enzyme bổ C3). 3. Dưới tác dụng của C4b2a, C3 bị tách thành 2 mảnh là C3a và C3b. C3b gắn với C4b2a thành C4b2a3b đó chính là convertase C5 (enzyme bổ C5). 4. Dưới tác dụng của C4b2a3b, C5 bị tách thành 2 mảnh là C5a và C5b. 5. C5b gắn vào tế bào đích và vào C6 để tạo phức hợp C5b6 sau đó gắn với C7 để tạo thành C5b67. Phức hợp này bám vào lớp lipid kép của màng sinh chất. 6. C5b67 bám vào C8 sau đó bám tiếp vào C9 tạo thành phức hợp tấn công màng C5b6789 khoan lỗ thủng, làm thoát nội chất và giết chết tế bào. Hoạt hoá theo con đường nhánh không cần có sự tham gia của kháng thể, nhưng cần đến yếu tố B, D và propecdin thay cho các bổ thể C1, C2, C4 để dẫn đến tạo thành enzyme hoạt hoá C3. Yếu tố B gắn với C3b tạo phức hợp C3bB. Khi gắn với C3b, yếu tố B để lộ vị trí chịu sự tác động của yếu tố D và bị tách ra thành Ba và Bb. Mảnh Bb được giữ lại tạo thành phức hợp C3bBb, đó chính là convertase C3 dùng để bổ C3. C3bBb gắn thêm C3b tạo thành C3bBb3b chính là convertase C5. Từ đây sự hoạt hoá bổ thể sẽ diễn ra giống như ở con đường cổ điển. Sự hoạt hoá bổ thể được điều hoà bởi các chất ức chế. Chất bất hoạt C1 là C1-INH, còn chất bất hoạt C3b là yếu tố I, yếu tố H cạnh tranh với yếu tố B để gắn với C3b ngăn cản sự tạo thành C3bBb. Sự hoạt hoá bổ thể dẫn đến nhiều hậu quả sinh học, trước hết là làm tan tế bào nhờ phức hệ tấn công màng (C5b6789). C3b vừa gắn với thụ thể của vi khuẩn, virus vừa gắn với đại thực bào, do đó làm tăng khả năng thực bào. C3b bao phủ quanh tế bào đích sẽ làm tăng khả năng tiêu diệt tế
250 bào đích của tế bào K trong hiệu ứng ADCC (gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể). Hình 11.9a: Hoạt hoá và điều hoà theo con đường cổ điển Cả hai con đường đều tạo thành convertase C3: C4b2a( con đường cổ điển) và C3bBb (con đường nhánh). Các enzyme này gắn với C3b để tạo thành covertase C5: C4b2a3b (con đường cổ điển) C3bBb3b (con đường nhánh). Hình 11.9b: Sự hình thành phức hệ tấn công màng (Phần Fab của kháng thể đặc hiệu bám vào tế bào đích, còn phần FC bám vào tế bào K, giúp cho tế bào K diệt tế bào đích). C3a và C5a là độc tố gây phản vệ, chúng tham gia vào sự giải phóng histamin khỏi tế bào Mast. C3a và C5a cũng là chất hoá ứng động, chúng lôi kéo bạch cầu trung tính vào nơi tập trung kháng nguyên lạ để làm nhiệm vụ thực bào.
251 XI. Miễn dịch bệnh lý 1. Quá mẫn là những tổn thương bệnh lý xẩy ra do một đáp ứng miễn dịch quá mức và không hợp lý, gây huỷ hoại mô. Quá mẫn không biểu hiện ngay sau khi tiếp xức với kháng nguyên lần đầu, mà chỉ ở những lần tiếp xúc sau. Gell và Combs đã chia quá mẫn ra là 4 loại. * Quá mẫn tip I hay quá mẫn tức thì được đặc trưng bởi các phản ứng dị ứng, xẩy ra nhanh (
252 Bảng 11.1: Sơ đồ nhóm máu Nhóm Kháng nguyên Kháng thể Nhóm có thể thận AB A&B Không có kháng thể AB, O, A, B (nhận toàn năng) A A Kháng thể kháng B A, O B B Kháng thể kháng A B, O O Không có Kháng thể kháng A, O (cho toàn năng) kháng B O Nhóm máu Rh: khi bố mang máu Rh+ và mẹ mang máu Rh- thì 50% đứa trẻ chào đời mang Rh+. Nếu thai nhi mang Rh+ thì hồng cầu có thể truyền sang mẹ, kích thích tạo kháng thể kháng Rh. Kháng thể này có thể truyền cho con qua nhau thai gây tan hồng cầu của thai nhi. để tránh tai hoạ cho lần có thai sau, người ta phải tiêm cho mẹ kháng thể kháng Rh (RhoGAM) để loại bỏ kháng nguyên Rh ở cơ thể mẹ. Bệnh ban xuất huyết xảy ra khi phần tử thuốc (hapten) gắn xung quanh tiểu cầu, lúc đó chúng trở thành kháng nguyên mạnh. Kháng thể chống phức hợp này gây huỷ tiểu cầu khi có mặt bổ thể. Vì tiểu cầu cần cho sự đông máu nên nếu thiếu sẽ gây xuất huyết trên da. * Quá mẫn típ III hay phức hợp miễn dịch khác với quán mẫu típ II ở chỗ kháng thể chống lại với kháng nguyên hoà tan phân bố rộng rãi trong máu. Khi tiêm kháng nguyên vào cơ thể sẽ kết hợp với kháng thể kết tủa có sẵn tạo thành phức hợp kháng nguyên- kháng thể rồi lắng đọng vào giữa các tế bào nội mô và màng đáy mao mạch. Hiện tượng này kéo theo sự hoạt hoá dòng bổ thể tạo C3a và C5a (các chất gây phản vệ) làm tăng tính thấm thành mạch (gay phù nề). Các thành phần khác là các chất hoá
253 ứng động, thu hút bạch cầu trung tính. Cùng với tiểu cầu, các tế bào này tập trung gây ghẽn mao mạch. Bạch cầu trung tính hoạt hoá sẽ tiết enzyme protease, colagenase và các chất hoạt mạch gây viêm loét. Kết quả là mao mạch đứt, xuất huyết dẫn đến hoại tử cục bộ. Hiện tượng này gọi là phản ứng Arthus. Bệnh viêm cầu thận là một ví dụ của quá mẫn típ III. Phức hợp kháng nguyên-kháng thể đọng lại trong gian bào nội mô và màng đáy vách mao mạch gây viêm. Kháng nguyên có thể là vi khuẩn (sau nhiễm liên cầu), ký sinh (viên thận sau sốt rét ác tính ) protein lạ (viêm thận trong bệnh huyết thanh). Bệnh huyết thanh: việc sử dụng kháng huyết thanh trong điều trị mang lại kết quả lớn (ví như virrut dại), song ở một số trường hợp có thể gây tai biến. Nguyên nhân là do phức hợp miễn dịch lắng đọng trong thành mạch máu. Bệnh phức hợp miễn dịch liên quan đến nhiễm trùng (Rheumatic fever): khi bị viêm họng do Streptococcus gây ra, kháng nguyên thành tế bào chứa protein M kích thích tạo kháng thể. Tại màng tim, thận, khớp cũng có protein này, do vậy kháng thể kháng vi khuẩn gây phản ứng chéo với các thành phần của cơ thể gây viêm (màng tim, thận, khớp). Ví dụ: viêm cầu thận * Quá mẫn típ IV hay quá mẫn muộn là tổn thương do sự tương tác giữa kháng nguyên với các lympho T đã mẫn cảm với các kháng nguyên đó gây ra. Phản ứng xẩy ra muộn, sau 24 giờ hoặc hơn. Các thương tổn có thể do tế bào TC phá huỷ tế bào đích đã có các kháng nguyên đặc hiệu bám trên bề mặt hoặc do tác động của lymphokin do lympho T tiết ra, có tác dụng làm cho đại thực bào tập hợp quá nhiều, nhập lại thành tế bào khổng lồ (u hạt). Quá mẫn do tiếp xúc là một ví dụ. Một số chất như niken, cromat, các hoá chất trong cao su, đồ hoạ, mỹ phẩm...có trong lượng phân tử (
254 Bệnh tự miễn có thể thuộc quá mẫn típ II, III hoặc IV. Sau đây là một số ví dụ: + Bệnh Grave (Típ II) là do kháng thể gắn vào thụ thể của tế bào tuyến giáp dành cho hocmon kích thích tuyến giáp. Hocmon này do tuyến yên sinh ra. Kết quả là tuyến giáp bị kích thích sản ra một lượng ngày càng lớn hocmon tuyến giáp dẫn đến bướu cổ do tuyến giáp phìng to. + Bệnh nhược cơ (Típ II) làm cho cơ thể suy yếu. Ấy là do kháng thể gắn vào thụ thể dành cho axetylcholin tại điểm nối xung thần kinh cơ. Do không tiếp nhận xung thần kinh do phân tử axetylcholin, cơ sẽ bị yếu, hô hấp dừng, dẫn đến tử vong. + Luput ban đỏ hệ thống (SLE) (típ III) là bệnh tạo trên vùng ban đỏ hình bướm hay mặt sói. Nguyên nhân do tạo thành kháng thể chống DNA dạng xoắn kép hoặc sợi đơn (gọi chung là kháng thể kháng nhân). Phức hợp miễn dịch lắng đọng ở cầu thận, hoạt hoá bổ thể, thu hút bạch cầu hạt gây viêm cầu thận. + Bệnh tiểu đường phụ thuộc insulin (Típ IV) do kháng thể đặc hiệu tiêu diệt tế bào tuyến tuỵ sản sinh insulin. Việc thiếu insulin làm cho lượng đường trong máu tăng dẫn đến mù loà và hoại thư. Suy giảm miễn dịch: Suy giảm miễn dịch là sự đáp ứng miễn dịch không đầy đủ. Nguyên nhân có thể do sự khiếm khuyết hệ thống miễn dịch mang tính bẩm sinh, do sai sót hoặc thiếu các gen của hệ thống miễn dịch mang tính bẩm sinh, do sai sót hoặc thiếu các gen của hệ thống miễn dịch nhận từ cha mẹ hoặc có thể mắc sau khi dùng thuốc, bị ung thư hoặc sau khi nhiễm trùng. Ví dụ: bệnh Hodgkin (ung thư) làm giảm đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào hoặc nhiều loại virus giết các tế bào của hệ thống miễn dịch (HIV). Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) Virus HIV là virus Retro mang genom RNA một sợi và enzyme phiên mã ngược. Bao bọc capsit là vỏ ngoài liporotein. Trên mặt vỏ ngoài chứa các gai glycoprotein với trọng lượng phân tử 120 kDa nên gọi tắt là gp 120. Các gai này gắn vào thụ thể CD4 nằm trên mặt tế bào TCD4 và đại thực bào là tế bào đích chính của HIV. Sau khi xâm nhập vào tế bào, virus cởi bỏ ỏ ngoài nhờ enzyme tiêu hoá của tế bào sau đó sợi RNA virus được sao thành DNA đơn nhờ enzyme sao mã ngược. Sợi DNA mới tổng hợp được dùng làm khuôn để tổng hợp sợi DNAmới theo cơ chế bổ sung. Hai sợi xoắn vào nhau tạo sợi DNAxoắn kép.
255 DNA kép này gắn xen vào nhiễm sắc thể của tế bào chủ nhờ enzyme integrase và nằm ở đó dưới dạng porvirus. Một bản sao DNA có thể nằm im trong tế bào vài tháng đến vài năm. Gen HIV được biểu hiện khi có sự kích thích của yếu tố phiên mã của tế bào chủ gắn vào 2 đầu lặp lại dài của provirus. Sự kích thích này dẫn đến tạo thành các RNA khác nhau, một số là RNA genom của virus, một số là RNA thông tin dùng để tổng hợp protein vỏ capsid. Vỏ capsid kết hợp với RNA genom tạo thành hạt virus (virion) chui ra ngoài để lặp lại vòng đời mới ở tế bào CD4 khác. Chỉ một thời gian ngắn sau khi nhiễm đã có 1-100 tế bào chứa HIV. Lúc đầu cơ chế bảo vệ của cơ thể làm giảm tốc độ nhân lên của virus nhưng sau chung vượt qua và nhiễm ngày càng nhiều vào các tế bào T. Dựa vào số lượng tế bào T trong máu để xác định mức độ nhiễm. Nếu lượng tế bào T4 trong máu xuống dưới 600/μ, bệnh nhân bắt đầu mất đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào và dẫn đến nhiễm bệnh cơ hội. Khi mới bắt đầu nhiễm nhiều dòng tế bào B được hình thành và trong huyết thanh chứa một lượng lớn IgG, IgM và IgA nhưng ở giai đoạn sau của AIDS, lượng kháng thể giảm đột ngột và các kháng thể kháng gp 120 cũng giảm theo. Liệu pháp thành công nhất để chống HIV là dùng Dideoxynucleozit, chủ yếu là azidotimidin hoặc zidovudin. Các chất này ức chế enzyme phiên mà ngược của HIV và do đó cản trở sự tổng hợp DNA của virus. Cho đến nay mọi loại thuốc cũng chỉ làm giảm sự tiến triển thành AIDS. Cách tốt nhất vẫn là phòng chống, ngăn sự lây lan theo các con đường quan hệ tình dục, tiêm chích ma tuý và truyền máu đã nhiễm. XII Các phản ứng huyết thanh Kháng thể tồn tại trong huyết thanh miễn dịch, do đó các phản ứng miễn dịch dùng kháng huyết thanh gọi là phản ứng huyết thanh học. Phản ửng huyết thanh dùng đề chẩn đoán kháng nguyên hoặc kháng thể khi đã biết một trong hai thành phần, gọi là phương pháp chẩn đoán huyết thanh học. Sự kết hợp giữa kháng nguyên-kháng thể hay đúng hơn là giữa epitop và paratop dựa trên ba lực liên kết: lực Vander-wals, lực hút tĩnh điện giữa các nhóm chức và lực liên kết giữa các liên kết hydro. Phản ứng xảy ra theo hai pha, pha đầu gọi là pha đặc hiệu hay pha không nhìn thấy xẩy ra nhanh, đặc trưng bởi sự hấp phụ kháng nguyên. Pha sau xẩy ra chậm, biểu hiện ra ngoài có thể nhìn tháy được như kết tủa hoặc ngưng kết. Phản ứng kháng nguyên-kháng thể phụ thuộc vào điều kiện pH, nhiệt độ, chất điện giải , các ion Na+, Cl-, Mg++.
256 Nhiều phản ứng xảy ra khó nhận biết do đó cần các chất chỉ thị như hồng cầu, thuốc nhuộm huỳnh quang, chất phóng xạ. Sau đây là các phản ứng chính: + Phản ứng kết tủa: Khi cho kháng thể phản ứng với kháng nguyên hoà tan ở nồng độ chuẩn sẽ xuất hiện kết tủa. Phản ứng bị ức chế khi quá thừa một trong hai thành phần trên. Phản ứng dùng để xác định kháng nguyên khi đã có sẵn kháng thể đặc hiệu hoặc xác định kháng thể khi đã có sẵn kháng nguyên hoà tan đặc hiệu. Có thể thực hiện phản ứng kết tủa trong thạch, kháng nguyên và kháng thể khuếch tán trong thạch, nơi gặp nhau tạo thành vòng cung kết tủa. + Phản ứng ngưng kết tương tự như phản ứng kết tủa, nhưng đòi hỏi kháng nguyên hữu hình có kích thước lớn như hồng cầu, tế bào vi sinh vật. Kháng nguyên liên kết chéo với kháng thể kết dính với nhau tạo thành từng cụm có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Cho kháng nguyên vào dãy ống nghiệm chứa kháng nguyên huyết thanh với độ pha loãng tăng dần. Hiệu giá kháng thể (titer) là ở độ pha loãng cao nhất mà vẫn xẩy ra ngưng kết. Ví dụ với độ pha loãng 1/20, 1/40, 1/80.... 1/640 đều ngưng kết thì 1/640 là hiệu giá kháng thể. + Phản ứng trung hoà xẩy ra khi kháng thể bao vậy trung hoà ngoại độc tố vi khuẩn hoặc bao vây virus. Ví dụ kháng thể bao quanh virus gây ngưng kết hồng cầu do đó hồng cầu không bị virus làm ngưng kết. + Kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang dựa trên nguyên tắc là thuốc nhuộm khi bị kích thích bởi bức xạ có bước sóng đặc biệt sẽ phát sáng chẳng hạn fluorescein phát huỳnh quang màu vàng lục còn rodamin phát huỳnh quang màu da cam. Một trong hai thành phần (kháng nguyên hoặc kháng thể) được gắn với thuốc nhuộm. Sau khi phản ứng kháng nguyên- kháng thể xẩy ra, rửa phần không tham gia phản ứng, rồi quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang. + Kỹ thuật miễn dịch phóng xạ dựa trên sự cạnh tranh giữa kháng nguyên đánh dấu động vi phóng xạ (ví dụ 125I) (đã biết) với kháng nguyên không đánh dấu (cần biết) gắn vào kháng thể đặc hiệu chuẩn. Bước 1: Trộn kháng nguyên đánh dấu phóng xạ với kháng thể chuẩn, sau đó ủ, rửa kháng nguyên thừa (không tham gia phản ứng). Đo độ phóng xạ (A). Bước 2: Trộn kháng nguyên đánh dấu và kháng nguyên không đánh dấu với kháng thể. Sau đó ủ và rửa kháng nguyên thừa không gắn với
257 kháng thể. Đo độ phóng xạ (B). So sánh độ phóng xạ ở A và B có thể suy ra lượng kháng nguyên cần xác định. Kỹ thuật ELISA (kỹ thuật chất hấp phụ miễn dịch gắn enzyme- enzyme-Linked Inmunosorbent Assay) nguyên tắc của kỹ thuật này giống như miễn dịch huỳnh quang nhưng khác ở chỗ thay vì gắn kháng thể với thuốc nhuộm huỳnh quang thì người ta gắn kháng thể với một enzyme. Sau đó phản ứng kháng nguyên-kháng thể, người ta cho thêm cơ chất có màu. Sự xuất hiện màu chứng tỏ phản ứng đặc hiệu kháng nguyên với kháng thể. Đo cường độ màu là biết được nồng độ kháng nguyên cần phát hiện. Câu hỏi ôn tập chương 11 1.Hãy phân biệt miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu (khả năng đề kháng). Miễn dịch đặc hiệu gồm những loại miễn dịch nào ? 2.Hãy phân biệt chất sinh miễn dịch, kháng nguyên và hapten. Hãy nêu tính chất cơ bản của kháng nguyên. Quyết định kháng nguyên (epitop) là gì ? 3.Vẽ sơ đồ cấu tạo kháng thể. Vùng nào của kháng thể giữ vai trò gắn kháng nguyên. Các lớp kháng thể có chức năng gì ? 4.Kể tên các tế bào tham gia vào đáp ứng miễn dịch. Nêu sự khác nhau cơ bản giữa tế bào T và B. 5.Nêu sự khác nhau cơ bản giữa tế bào TH và TC. Chúng đảm nhiệm chức năng gì trong đáp ứng miễn dịch. 6.TRC là gì ? Nó tham gia vào hoạt hoá tế bào T như thế nào ? 7.Thế nào là thụ thể tế bào B, chúng tham gia vào hoạt hoá tế bào B như thế nào ? 8.Thế nào là tế bào trình diện kháng nguyên (APC). Hãy mô tả quá trình chế biến kháng nguyên. 9.Phân tử MHC là gì ? chúng có chức năng gì trong trình diện kháng nguyên ? 10. Hãy trình bày quá trình trình diện kháng nguyên với sự tham gia của MHC-I và MHC-II. 11.Hãy trình bày quá trình hình thành kháng thể. Tại sao cơ thể có tiềm năng to lớn trong việc hình thành kháng thể để chống lại mọi kháng nguyên có thể có trong tự nhiên. 12.Bổ thể được hoạt hoá như thế nào và đóng vai trò gì trong đáp ứng miễn dịch.
258 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. T ÀI LI ỆU TI ẾNG VI ỆT 1.Vũ Triệu An, Homberg,J.C. (1998). Miễn dịch học. Nhà xuất bản Y học Hà Nội. 2.Nguyễn Thị Chính, Ngô Tiến Hiển, 2001. Virus học, Nxb 3.Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty. 1977. Vi sinh vật học. NXB Giáo dục. Hà Nội 4.Nguyễn Thành Đạt. 1999. Cơ sở sinh học vi sinh vật. NXB Giáo dục. Hà Nội 5.Phạm Thành Hổ. 2000. Di truyền học. NXB Giáo dục, Hà Nội. 6.Phạm Bá Kim, 2004. Vi sinh vật đất. Trường Đại học Cần Thơ. 7.Võ Thị Thương Lan. 2002. Sinh học phân tử. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội. 8.Nguyễn Bá Lộc. 1997. Hoá sinh. NXB Giáo dục. Hà Nội. 9.Phạm Hồng Sơn, Phan Văn Chinh, Nguyễn Thị Thanh & Phạm Quang Trung. 2002. Vi sinh vật học thú y. NXB Nông nghiệp, Hà Nội. 10.Trần Thị Thanh. 2001. Công nghệ vi sinh. NXB Giáo dục, Hà Nội. 11.Nguyễn Như Thanh, Nguyễn Đường, Nguyễn Khắc Tuấn & Nguyễn Bá Hiên. 2004. Vi sinh vật học đại cương. NXB Nông nghiệp, Hà Nội. 12.Lê Đức Trình. 2001. Sinh học phân tử của tế bào. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 13.Lê Xuân Phương. 2001. Vi sinh vật công nghiệp. NXB Xây dựng. Hà Nội. II. TÀI LIỆU TIẾNG ANH 14.Cann A. J. 2001. Principle of molecular virology. Academic Press, San Diego. 15.Collier L. H. & Timbury M. C. (ed.) 1990. Topley & Wilson's Principles of bacteriology, virology and immunology (8th ed.), vol. 4, Edward Arnold, London.