Miễn dịch (MD-immunity)

Chia sẻ: Thanh Thảo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

48
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự bảo vệ cơ thể do rất nhiều các phân tử và tế bào nằm rải rác khắp cơ thể tham gia theo cơ chế bảo vệ không đặc hiệu và bảo vệ đặc hiệu. MD không đặc hiệu được hình thành từ khi mới lọt lòng và trước khi có sự xuất hiện của kháng nguyên

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Miễn dịch (MD-immunity)

230 Chương 11 MIỄN DỊCH Miễn dịch (MD-immunity) là trạng thái bảo vệ đặc biệt của cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh (vi sinh vật và các độc tố của chúng, các phân tử lạ...) khi chúng xâm nhập vào cơ thể. Sự bảo vệ cơ thể do rất nhiều các phân tử và tế bào nằm rải rác khắp cơ thể tham gia theo cơ chế bảo vệ không đặc hiệu và bảo vệ đặc hiệu. MD không đặc hiệu được hình thành từ khi mới lọt lòng và trước khi có sự xuất hiện của kháng nguyên. MD đặc hiệu bao gồm MD thể dịch do hình thành kháng thể trong thể dịch của cơ thể và MD tế bào (tạo Protein độc tiêu diệt các tế bào mang kháng nguyên lạ) I.Cơ chế bảo vệ không đặc hiệu Là miễn dịch tự nhiên mang tính chất bẩm sinh, bao gồm các tuyến phòng thủ từ ngoài vào trong để ngăn chặn không cho vi sinh vật (VSV) xâm nhập vào cơ thể. - Hàng rào vật lý: Da và niêm mạc ngăn cách nội môi của cơ thể với ngoại môi xung quanh. Trên mặt biểu bì chứa keratin không tan trong nước, không bị VSV phân giải, do đó không cho VSV thấm qua. Phía ngoài, biểu bì chủ yếu gồm tế bào chết nên virus không nhân lên được. Niêm mạc bao phủ bề mặt trong cơ thể như đường hô hấp, tiêu hoá và sinh dục. Chất nhầy của niêm mạc là cái bẫy bắt giữ VSV, hệ thống nhu mao chuyển động hất VSV ra bên ngoài qua đường mũi hoặc miệng. Lông mũi, phản xạ ho, hắt hơi, nôn cũng giúp ngăn chặn VSV xâm nhập vào cơ thể. * Dịch cơ thể như nước mắt, nước bọt, nước tiểu...cũng giúp rửa trôi VSV khi chúng bám trên bề mặt các mô, y hệt như ta tắm rửa để làm trôi bụi bặm. - Hàng rào VSV bao gồm các vi khuẩn bao phủ bề mặt hoặc khu trú bên trong cơ thể, tạo nên khu hệ VSV bình thường. Đây là một khu hệ VSV phức tạp, có số lượng gấp 9 lần tổng số tế bào của cơ thể. Chúng chiếm trước các vị trí mà VSV gây bệnh đã đến, cạnh tranh thức ăn và tiết ra chất hoá học tiêu diệt VSV gây bệnh. Ngoài ra nhiều vi khuẩn sống trong đường tiêu hoá còn tiết ra biotin, riboflavin và các vitamin khác cung cấp cho cơ thể. Khi phá vỡ sự cân bằng trong khu hệ, một số sẽ có thể trở thành VSV gây bệnh cơ hội.
231 - Hàng rào hoá học: trong dịch tiết của các mô trong máu, trong dịch lympho đều chứa các nhân tố ức chế hoặc tiêu diệt VSV gây bệnh. * pH acid ức chế sự sinh trưởng của VSV. VSV phân giải lipid thành acid béo làm tăng độ acid của da. Vi khuẩn lactic lên men glycogen tạo acid lactic trong âm đạo. Dịch vị do tuyến trong dạ dày tiết ra chứa acid clohydric có pH 1-2. Sản phẩm lên men của các vi khuẩn thường trú trong đường tiêu hoá là acid lactic và axetic. Ngoài ra VSV còn tiết ra bacterioxin là chất diệt khuẩn mạnh. * Lysozym là enzyme có trong nước mắt, nước mũi, nước bọt, dáy tai, mồ hôi, sữa, dịch âm đạo...v.v.., có khả năng diệt vi khuẩn Gram dương nhờ cơ chế phân giải thành tế bào, do đó được coi là một loại chất kháng sinh. Protein liên kết với sắt như lactoferrin có trong tinh dịch, nước mắt, sữa mẹ, mật, nước mũi, dịch nhầy ruột...v.v.., transferrin có trong gian bao các mô, trong huyết thanh làm giảm trọng lượng sắt tự do gây tình trạng thiếu sắt cần thiết cho VSV sinh trưởng, do đó ngăn cản được nhiễm trùng. Inteferon (IFN) là glycoprotein do các tế bào mô đã nhiễm virus hoặc vi khuẩn (IFN-α và IFN-β) hoặc do các tế bào lympho T sinh ra (IFN-γ). IFN ức chế sự nhân lên của virus trong tế bào bằng cách hình thành protein cảm ứng ngăn cản quá trình dịch mã và phân huỷ RNA thông tin của virus. Ngoài vai trò bảo vệ, IFN còn làm nhiệm vụ điều hoà mạng lưới bảo vệ chống nhiễm trùng và sự nhân lên của các tế bào ung thư. Bổ thể (Complement) là glycoprotein có khả năng làm tan tế bào và tăng cường hiện tượng thực bào. - Hiện tượng thực bào: Các bạch cầu tham gia vào cơ chế bảo vệ không đặc hiệu bao gồm: Bạch cầu trung tính chứa các hạt không bắt màu thuốc nhuộm, có tính hoá ứng động bắt giữ và tiêu diệt các vật lạ, kể cả VSV và các mảnh tế bào phân huỷ, do vậy đóng vai trò quan trọng trong chống nhiễm trùng. Bạch cầu ưa kiềm chứa các hạt bắt màu xanh methylen, chứa các hoạt chất nhu histamin, heparin, serotonin. Bạch cầu ưa acid chứa các hạt bắt màu eosin, chứa enzyme phân giải histamin và heparin, do vậy điều hoà hoạt động của bạch cầu kiềm. Bạch cầu này có khả năng gây độc các ấu trùng giun. Đại thực bào đóng vai trò quan trọng trong chống nhiễm trùng, nhất là virus. Đại thực bào thâu tóm VSV nhờ giả túc, tạo không bào
232 (phagosom). Các không bào dung hợp với lysosom tạo phagolysosom. Các VSV trong phagolysosom bị tiêu diệt do nhiều nguyên nhân. - Các enzyme phụ thuộc oxy chuyển hoá oxy phân tử thành peoxit gây độc cho VSV. - Sự thay đổi kiểu hô hấp, tạo acid lactic làm giảm pH, pH thấp làm tăng hoạt tính nhiều enzyme trong lysosom. - Cơ chế thực bào không phụ thuộc oxy bao gồm hoạt động của các enzyme phân giải của lysosom như lyzozim, photpholipase, ribonuclease, deoxyribonuclease..v.v.. Sốt là cơ chế bảo vệ tự nhiên, làm tăng phản ứng enzyme phân huỷ VSV, làm tăng hoạt động của IFN và làm giảm nồng độ sắt tự do trong máu, do đó góp phần tiêu diệt VSV. Viêm không đặc hiệu có tác dụng khu trú VSV vào một nơi không cho chúng lan rộng thêm, 4 tính chất của viêm là: đỏ, đau, sưng, nóng là do giãn mạch, tăng dòng máu, làm thoát bradykinin và prostaglandin, bạch cầu trung tính, đại thực bào vào ổ viêm. II.Chất sinh miễn dịch và kháng nguyên 1. Chất sinh miễn dịch (immunogen) là những chất khi đưa vào cơ thể ở điều kiện thích hợp có khả năng gây một đáp ứng miễn dịch (ĐUMD), còn kháng nguyên (KN-antigen) là những chất có khả năng liên kết với kháng thể hoặc thụ thể đặc hiệu của tế bào limpho T (TCR). Tất cả các chất sinh miễn dịch đều là kháng nguyên, nhưng không phải tất cả kháng nguyên đều là chất sinh miễn dịch. Ví dụ: Hapten là kháng nguyên không trọn vẹn, có thể gắn với kháng thể những không kích thích tạo kháng thể. Ba điều kiện cần của một chất sinh miễn dịch là: - Tính lạ: Cơ thể không đáp ứng bảo vệ với kháng nguyên bản thân, do vậy chất càng lạ với cơ thể, khả năng gây đáp ứng miễn dịch càng cao. - Trọng lượng phân tử đủ lớn: Kháng nguyên thường có trọng lượng phân tử trên 10.000 dalton. Nếu thấp hơn, khả năng sinh miễn dịch yếu hoặc không có vì khó bị đại thực bào bắt giữ và xử lý. - Cấu trúc phân tử phức tạp: nhiều chất có trọng lượng phân tử lớn như polylisin, polisaccharid không gây hoặc gây đáp ứng miễn dịch yếu vì cấu trúc đơn giản do lặp đi lặp lại, trong khi hapten có trọng lượng phân tử thấp nhưng gắn với protein thì lại trở thành chất gây đáp ứng miễn dịch.
233 2. Tính đặc hiệu của kháng nguyên (KN) Không phải toàn bộ kháng nguyên tham gia vào kích thích hệ thống miễn dịch mà chỉ có một phần nhất định của kháng nguyên gọi là quyết định kháng nguyên hay epitop, mới liên kết với kháng thể hoặc tế bào lympho. Phần tương ứng với quyết định kháng nguyên nằm trên mỗi kháng thể gọi là vị trí kết hợp kháng nguyên hay paratop còn phần tương ứng nằm trên mặt tế bào lympho là thụ thể, ví dụ thể tế bào T (TCR T- cellreceptor). Sự liên kết giữa epitop với paratop mang tính đặc hiệu cao, tương ứng như giữa enzyme và cơ chất hay giữa khoá với chìa. III. Các cơ quan và tế bào tham gia vào hệ thống miễn dịch Nhiều cơ quan và tế bào nằm rải rác khắp cơ thể hợp tác với nhau để nhận diện và phản ứng với kháng nguyên theo nhiều cách dẫn đến đáp ứng miễn dịch cuối cùng. 1. các cơ quan lympho: là nơi huấn luyện và tàng trữ các tế bào lympho, bao gồm cơ quan lympho trung tâm và cơ quan lympho ngoại vi. 1.1. Cơ quan lympho trung tâm gồm tuyến ức và túi fabricius Các tế bào gốc hay còn gọi là tế bào nguồn đi từ tuỷ xương vào tuyến ức. Tại phần vỏ của tuyến ức, tiền tế bào T được phân chia nhiều lần và biệt hoá thành tế bào T chín với các thụ thể khác nhau trên bề mặt. Các gen kiểm tra sự hình thành các thụ thể này xuất hiện do tái tổ hợp DNAcủa tế bào T non khi còn ở tuyến ức. Phần lớn các tế bào T có thụ thể nhận diện được kháng nguyên bản thân sẽ bị loại trừ và chết. Các tế bào còn lại di cư vào phần tuỷ của tuyến ức để tiếp tục biệt hoá tạo các dòng tế bào T phân lớp, sau đó các tế bào này theo máu rời tuyến ức để vào cơ quan lympho ngoại vi. Túi Fabricus là cơ quan lympho trung tâm chỉ có ở gia cầm, nằm gần hậu môn và là nơi biệt hoá tế bào B. Động vật có vú không có túi Fabricus nên sự biệt hoá tế bào B xẩy ra ngay trong tuỷ xương và các cơ quan tương đương, như cơ quan lympho của hệ tiêu hoá. Các tế bào B chín rời túi đến cơ quan lympho ngoại vi. Khi tiếp xúc với kháng nguyên sẽ được kích thích, biệt hoá để trở thành tế bào plasma (tương bào) sản xuất kháng thể. Vì thế tế bào plasma được coi là nhà máy sản xuất kháng thể. 1.2. Các cơ quan lympho ngoại vi Lách là cơ quan lympho ngoại vi lớn nhất, là nơi bẫy kháng nguyên vào bằng đường tĩnh mạch và là cơ quan chính tạo kháng thể. Trong lách có vùng chứa tế bào T và vùng chứa tế bào B. Trung tâm mầm
234 nằm trong nang lympho ở vùng tế bào B. Trong trung tâm mầm chứa đầy tế bào B và tế bào plasma, một số đại thực bào và tế bào tua. Hạch lympho nằm rải rác khắp cơ thể và hoạt động như một hệ thống lọc. Kháng nguyên di chuyển chậm theo các mạch hẹp và gấp khúc để tăng sự tiếp xúc với đại thực bào và tế bào lympho. Phần vỏ gồm vùng vỏ nông có nhiều nang chứa tế bào B. Khi có kháng nguyên kích thích, nang sẽ nới rộng ra tạo trung tâm mầm, chứa chủ yếu tế bào B chuẩn bị phân chia. Vùng vỏ sâu chứa chủ yếu là tế bào T và một số đại thực bào. Phần tủy có nhiều xoang chứa dịch lympho. Các tế bào plasma đi từ vùng vỏ sang vùng tuỷ. Khi có kháng nguyên xâm nhập, đại thực bào bắt giữ, xử lý, hợp tác với các tế bào B và T để sản xuất kháng thể. 2. Các tế bào tham gia và đáp ứng miễn dịch: từ nguồn gốc chung là tế bào tuỷ xương sẽ được biệt hoá để tạo thành các dòng tế bào khác nhau: (Hình 11.1)
235 - Dòng tạo máu biệt hoá thành các tế bào dòng tuỷ bao gồm tế bào mono (tiền thân của đại thực bào) và các tế bào đa nhân (bạch cầu trung tính, bạch cầu kiềm và bạch cầu acid). Dòng hồng cầu tạo tế bào hồng cầu và dòng tế bào khổng lồ tạo tiểu cầu. - Dòng lympho đi vào các cơ quan trung tâm. Nếu vào túi Fabricius, sẽ biệt hoá thành tế bào B (từ chữ Bursa Fabricius) khi được kháng nguyên kích thích tế bào B sẽ biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể và tế bào B nhớ để đáp ứng với kháng nguyên vào lần hai. Nếu tế bào nguồn đi vào tuyến ức sẽ được biệt hoá thành các tế bào lympho T (từ chữ Thymus-tuyến ức). Các tế bào T được phân biệt bởi các thụ thể bề mặt thành các dòng tế bào T4 và T8. Dòng tế bào T4 bao gồm: - Lympho T hỗ trợ (TH) có nhiệm vụ kích thích tế bào B biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể. - Lympho T cảm ứng (Ti) tiết ra intơlơkin-2 kích thích sự biệt hoá và hoạt động của các tế bào T khác. - Lympho T gây quá mẫm muộn (TDTH) tiết lymphokin hoạt hoá đại thực bào và các bạch cầu khác gây quá mẫm muộn. - Lympho T điều hoà ngược (TFR) có tác dụng hoạt hoá lympho T ức chế. Dòng tế bào T8 bao gồm: - Lympho T độc (TC) tấn công trực tiếp các tế bào có kháng nguyên lạ (tế bào ung thư, tế bào nhiễm virus). - Lympho T ức chế (TS) điều hoà đáp ứng miễn dịch bằng cách ức chế sự hoạt động của các loại lympho bào khác. Đại thực bào đóng vai trò như là tế bào khơi mào cho một đáp ứng miễn dịch. Trước hết chúng làm nhiệm vụ chế biến kháng nguyên bằng cách bắt giữ, nuốt và tiết enzyme phân giải để bộc lộ quyết định kháng nguyên, sau đó đẩy kháng nguyên ra bề mặt để tiếp cận với tế bào B và tế bào T. Nhờ động tác này mà đại thực bào được gọi là tế bào trình diện kháng nguyên (APC-antigen presenting cell). Đại thực bào còn chứa các thụ thể dành cho phần Fc của IgG và bổ thể C3, do đó làm tăng khả năng thực bào.
236 IV. Kháng thể Kháng thể (KT-antibody) là các gamma globulin Ig) có trong huyết thanh của động vật có khả năng liên kết đặc hiệu với kháng nguyên đã kích thích sinh ra nó. Ở đây ta chỉ xét các kháng thể miễn dịch (KTMD) 1. Cấu trúc của kháng thể miễn dịch: Tất cả các kháng thể đều có cấu trúc giống nhau gồm 4 chuỗi polypeptit. Hai chuỗi nhẹ ký là L và 2 chuỗi nặng ký hiệu là H, gắn với nhau bởi cầu disulfua (S-S). Hình 11.2: Cấu tạo của kháng thể
237 Các amino acid nằm xa nhau trên cùng một chuỗi có thể gắn với nhau nhờ cầu nối S-S để tạo vùng gấp (domain) Chuỗi nhẹ: Trật tự amino acid của hai chuỗi nhẹ giống hệt nhau và được chia làm hai vùng. Vùng có trật tự amino acid thay đổi gọi là vùng biến đổi (ký hiệu VL), nằm phía đầu amin (-NH2) của phân tử. Vùng có trật tự amino acid không thay đổi gọi là vùng cố định (ký hiệu CL), nằm ở phía đầu cacboxyl (-COOH). Trật tự amino acid vùng cố định của chuỗi nhẹ luôn giống nhau ở tất cả các lớp kháng thể, hoặc theo trật tự λ (lamda) hoặc theo trật κ (kappa). Ngược lại trật tự ở vùng biến đổi luôn khác nhau, kể cả ở các kháng thể do cùng một tế bào sinh ra. Chuỗi nặng: Mỗi chuỗi nặng có 4 vùng amino acid: một vùng biến đổi và 3 vùng cố định. Vùng biến đổi (ký hiệu là VH) nằm phía đầu amin đối xứng với vùng biến đổi của chuỗi nhẹ, tạo thành vị trí kết hợp kháng nguyên (paratop). Vùng cố định nằm phía đầu cacboxyl, chai làm 3 vùng nhỏ (ký hiệu là CH1,CH2,CH3). Giữa vùng CH1 và CH2 là vùng khớp nối, có tác dụng như bản lề làm cho phân tử có hình chữ Y và có thể điều chỉnh cho hai paratop gắn với hai epitop của kháng nguyên. Dưới tác dụng của papain (protease ở nhựa quả đu đủ), phân tử kháng thể bị phân giải tại vùng bản lề thành 3 mảnh: hai mảnh nhỏ chứa toàn bộ chuỗi nhẹ và một nửa chuỗi nặng có đầu amin. Đây là nơi gắn với kháng nguyên và được gọi là mảnh Fab (Fragment of antigen binding). Mảnh còn lại của chuỗi nặng phía đầu cacboxyl có thể kết tinh được gọi là mảnh Fc (Fragment crystalizable). Mảnh này có thể liên kết với thụ thể đặc hiệu nằm trên đại thực bào, tế bào B và bổ thể. Dưới tác dụng của pepsin thu được hai mảnh: mảnh lớn gần như một kháng thể trọn vẹn với hai paratop và mảnh nhỏ Fc. 2. Các lớp kháng thể Có 5 lớp kháng thể mang tên chuỗi nặng là IgG, IgM, IgA, IgD và IgE. - IgG chiếm 80% tổng Ig trong huyết thanh người bình thường, cấu tạo gồm hai chuỗi nhẹ κ (kappa) hoặc λ (lamda) và hai chuỗi nặng γ (gama). Ở người Việt Nam nồng độ IgG trong máu là 1400 mg/100ml. IgG là kháng thể duy nhất được truyền từ mẹ sang thai qua nhau thai. IgG giữ vai trò chính bảo vệ cơ thể chống tác nhân gây bệnh, đảm nhiệm các chức năng opsonin hoá (giúp đại thực bào bắt giữ kháng snguyên), hoạt hoá bổ thể, gây độc qua trung gian tế bào phụ thuộc kháng thể (giúp tế bào K diệt tế bào đích) trung hoà ngoại độc tố (độc tố uốn ván, độc tố do
238 Clostridium botulinum gây ngộ độc thức ăn, nọc rắn, nọc côn trùng... gây ngưng kết vi khuẩn và trung hoà virus. IgM Chiếm từ 5-10% trong huyết thanh của người bình thường. Có cấu tạo gồm hai chuỗi nhẹ κ (kappa) hoặc λ (lamda) và hai chuỗi nặng μ (muy). Năm globulin chụm lại với nhau thành phân tử lớn hình sao nhờ cầu nối disulfua và chuỗi protein J do vậy có tới 10 paratop. IgM xuất hiện sớm nhất thực hiện các chức năng như hoạt hoá bổ thể, ngưng kết hồng cầu cùng loài trong trường hợp nhóm máu AB, ngưng kết vi khuẩn. - IgA có cấu tạo gồm hai chuỗi nhẹ κ (kappa) hoặc λ (lamda) và hai chuỗi nặng α (anfa). Có hai loại: IgA trong huyết thanh chủ yếu ở dạng monome và IgA tiết (SIgA), luôn có dạng dime, có trong dịch tiết của cơ thể như sữa, nước bọt, nước mắt, trong dịch nhầy đường tiêu hoá, sinh dục, hô hấp. IgA monome làm nhiệm vụ hoạt hoá bổ thể theo con đường nhánh. IgA tiết chống vi khuẩn trên bề mặt niêm mạc gây nhiễm trùng đường hô hấp, tiêu hoá, đồng thời chống kháng nguyên nhóm máu AB. - IgD có nồng độ trong máu rất thấp và cấu tạo gồm hai chuỗi nhẹ κ (kappa) hoặc λ (lamda) và hai chuỗi nặng δ (delta). Hoạt tính sinh học IgD còn chưa rõ nhưng nó có mặt trên tế bào B làm thụ thể cho kháng nguyên. - IgE có nồng độ trong huyết thanh rất thấp và có cấu tạo gồm hai chuỗi nhẹ κ (kappa) hoặc λ (lamda) và hai chuỗi nặng ε (epsilon). IgE tham gia vào quá mẫn tức thì (hay dị ứng) bằng cách gắn phần Fc với tế bào Mast (dưỡng bào) và phần Fab với kháng nguyên. Tế bào Mast được hoạt hoá sẽ giải phóng các chất hoạt mạch như histamin leukotrien, serotonin gây giãn mạch và tăng tính thấm thành mạch. V. Thụ thể tế bào T Tế bào T có khả năng nhận diện kháng nguyên thông qua thụ thể bề mặt, viết tắt là TCR (T-cell receptor). Sự nhận diện này mang tính đặc hiệu cao. Chẳng hạn tế bào Tc có thể phân biệt được mỗi loại virus khi chúng xâm nhập vào cơ thể. TCR có cấu tạo gần giống kháng thể, gồm hai chuỗi peptit α và β gắn với nhau bởi cầu nối disulfua. TCR cũng có hai vùng: vùng biến đổi nằm ở phía đầu amin của mỗi chuỗi tạo nên vị trí kết hợp kháng nguyên. Vùng cố định nằm phía đầu cacboxyl và cắm sâu vào màng sinh chất của tế bào T.
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