Bài giảng miễn dịch học thú y chương 5

1- Khái niệm Kháng thể dịch thể đặc hiệu là các phân  Kháng thể do các tế bào plasma biệt hóa từ lympho B tiết ra để hệ miễn dịch nhận biết và vô hiệu hóa các tác nhân lạ virus, vi khu

(Veterinary Immunology )

CHƯƠNG V

Kháng thể dịch thể đặc hiệu

1- Khái niệm

 Kháng thể dịch thể đặc hiệu là các phân

 Kháng thể do các tế bào plasma (biệt hóa từ lympho B) tiết ra để hệ miễn dịch nhận biết và vô hiệu hóa các tác nhân lạ (virus, vi khuẩn ).

 Mỗi kháng thể chỉ có thể nhận diện một epitope kháng nguyên duy nhất.

 Trong huyết thanh, Ig chiếm khoảng 20% tổng lượng protein

• Truyền thông tin KN sinh KT

• San sinh KT từ B cell

2- Cấu trúc của kháng thể dịch thể đặc hiệu

 Kháng thể dịch thể đặc hiệu có nhiều lớp khác nhau: IgG,IgM, IgA, IgE, IgD

 Mỗi phân tử Ig đều có 2 chuỗi polypeptit gọi là chuỗi nặng

ký hiệu là H (Heavy) và 2 chuỗi polypeptit gọi là chuỗinhẹ ký hiệu là L (light)

Riêng:

 IgM có 10 chuỗi nhẹ và 10 chuỗi nặng

 IgA có 4 chuỗi nhẹ và 4 chuỗi nặng

 Trong mỗi phần tử Ig, chuỗi H và L bào giờ cũng có từngđôi và giống nhau hoàn toàn

CÁC LỚP GLOBULIN MIỄN DỊCH

Sù kh¸c biÖt giữa c¸c ph©n tö Ig lµ chuçi nÆng

 Líp IgG cã chuçi nÆng lµ gamma (γ)

 Líp IgM cã chuçi nÆng lµ Muy (µ)

 Líp IgA cã chuçi nÆng lµ Alpha (α)

 Líp IgD cã chuçi nÆng lµ Delta (δ)

 Líp IgE cã chuçi nÆng lµ Epxilon (ε)

SỰ KHÁC BIỆT GIỮA CÁC PHÂN TỬ Ig LÀ CHUỖI NẶNG

Gamma (γ), Muy (µ), Alpha (α), Delta (δ), Epxilon (ε)

2.1 Cấu trúc của lớp phân tử Ig

 Đối với IgG, IgD, IgE: Gồm 4 chuỗi peptit (2 chuỗi nặng H và

2 chuỗi nhẹ L).

 Đối với IgA: Gồm 8 chuỗi peptit (4 chuỗi nặng và 4 chuỗi nhẹ).

 Đối với IgM: Gồm 20 chuỗi peptit (10 chuỗi nặng và 10 chuỗi nhẹ)

Các chuỗi liên kết với nhau bằng cầu nối disunfua - S - S -.

 Chuỗi nhẹ L: (Light chain)

• Cã träng l-îng ph©n tö thÊp 23.000 Dalton, cã 214 axit amin

• Cã 2 lo¹i chuçi nhÑ chung cho tÊt c¶ c¸c líp Ig: chuçi nhÑ

Kappa () chuçi nhÑ Lamda ().

• Hai chuỗi nhẹ của mỗi phân tử immunoglobulin chỉ có thể cùng

là κ hoặc cùng là λ

 Chuỗi nhẹ chia làm 2 vùng:

 Vùng thay đổi VL (Variable region Light):

• Từ axit amin đầu tiên đến axit amin 107

• Trong vùng này có một số đoạn trình tự sắp xếp axit amin rất

dễ thay đổi  gọi là vùng siêu biến (Hypervariable region).

Cấu trúc của kháng thể lơp IgG

 Chuỗi nặng H: (Heavy chain)

• Có trọng lượng phân tử 50.000 Dalton

• Mỗi chuỗi nặng có khoảng 440 - 446 a.a được chia làm 2vùng

 Vùng thay đổi: VH (Variable heavy)

• Có khoảng 116 a.a, trong đó có những đoạn rất dễ thay đổi(vùng siêu biến) như: a.a 31  37, 51  68, 86  91

 Vùng hằng định: CH (Constant Heavy)

• Có khoảng 330 a.a được chia làm 3 vùng, mỗi vùng có

110 a.a và ký hiệu CH1, CH2, CH3

Cấu trúc của kháng thể lơp IgG

 Vùng giáp ranh giữa đoạn CH1 và CH2 gọi là vùng bản

lề, có đặc điểm mềm mại giúp cho 2 cánh của phần tử

Ig có thể mở ra khép vào từ 0 - 180 0, nhờ đó nó dễdàng kết hợp với kháng nguyên

 Vùng bản lề là nơi dễ bị tác động của các enzym tiêuprotein

 Vùng thay đổi của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ nằm kềnhau, tham gia hinh thành vị trí kết hợp với khángnguyên gọi là trung tâm hoạt động của kháng thể hay còngọi là (Paratop)

 Paratop kh«ng ph¶i lµ mét ®o¹n peptit liªn tôc, dµi mµchØ lµ mét hoÆc mét sè axit amin n»m c¸ch qu·ng Đã lµnhững ®iÓm tiÕp xóc víi Epitop của kháng nguyên

Cấu trúc của kháng thể lớp IgG

F: fragment

ab: antigen binding

Fc : F: fragment

c: cristallisable

Cấu trúc của kháng thể lớp IgG

(Vùng bản lề)

Kháng thể

 Các mảnh của phân tử Ig.

 Vùng bản lề của phần tử Ig ngoài đặc tính mềm mại, còn dễ bị các enzym tiêu protein tác động, phân cắt Ig thành các mảnh khác nhau.

 Tác động bởi enzyme papain:

Phân tử IgG được phân cắt thành 3 mảnh:

 2 mảnh Fab (Antigen binding fragment) giống nhau

- Mỗi mảnh gồm toàn bộ 1 chuỗi nhẹ và một phần chuỗi nặng gồm các đoạn VH, CH1.

- Mảnh này có trọng lượng phân từ 50.000 Dalton, Có 1 vị trí kết hợp với kháng nguyên

 Một mảnh Fc (Crystallizable fragment).

- Gồm các đoạn CH2, CH3, của 2 chuỗi nặng.

- Mảnh này có trọng lượng phân tử 60.000 Dalton Dễ kết tinh, không có hoạt tính KT nhưng có một số tính chất sinh học:

(1) Có tính KN khi đưa vào cơ thể khác loài; (2) Có vị trí kết hợp với bổ thể; (3) phần Fc của IgG gắn với Receptor của ĐTB,Mast )

Fc và Fab

Enzyme Papain

 Tác động bởi Enzyme pepsin

• Phân tử IgG được phân cắt thành 2 mảnh:

Mảnh lớn gần giống 2 mảnh Fab.

o Trọng lượng phân tử khoảng 100.000 Dalton

o Có 2 vị trí kết hợp với kháng nguyên, nên hoạt tính của nó giống như một kháng thể hoàn toàn

Điều này có ý nghĩa lớn trong trường hợp :

- Cần sử dụng tính kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên

- Bỏ phản ứng phụ không cần thiết do mảnh Fc gây ra.

Ví dụ:

Dùng kháng huyết thanh trong điều trị

Mảnh nhỏ còn lại Fc có trọng lượng phân tử 50.000 Dalton

Fc và Fab

Enzyme Pepsin

3. Đặc tính và chức năng của kháng thể dịch thể đặc hiệu

 Đặc tính

• Có bản chất là protein

• Trọng lượng phân tử lớn: 16.000 Dalton  1.00.000 Dalton

• Dễ bị tác động của nhiệt độ, axit, kiềm, phá huỷ.

• Có khả năng nhận biết KN và kết hợp đặc hiệu với KN đã kích thích sinh ra chúng.

• Vị trí KT kết hợp với KN gọi là paratop Tổng số paratop là hoá trị của kháng thể.

• Th-êng 1 kh¸ng thÓ cã 2 ho¸ trÞ (trừ IgM có 10 hoá trị).

• Kháng thể có tính kháng nguyên cao khi đưa nó vào cơ thể khác loài, KT sinh ra trong trường hợp này gọi là KKT

• Để bảo quản KT trong thời gian dài Giữ ở nhiệt độ < 0 0 C.

Chức năng của kháng thể dịch thể

• Phân tử Ig có khả năng nhận biết KN và kết hợp đặc hiệu với nó dẫn đến KN mất khả năng gây bệnh.

• Thông qua vai trò của mảnh Fc làm cho KN bị loại trừ mạnh mẽ và

có hiệu quả do:

 Lớp IgM, IgG có khả năng hoạt hoá bổ thể Sự kết hợp KN +

KT + Bổ thể làm tế bào vi khuẩn bị tan.

 Tương tác với các tế bào khác.

- Trên bề mặt của bạch cầu ái kiềm, Mast có Receptor với phần Fc của IgE, IgG.

- Khi có sự kết hợp của KN với KT IgE, màng tế bào vỡ , phóng thích các bọc chứa các chất hoạt mạch Histamin, Steronin làm tăng tính thấm của mao mạch, co cơ trơn , bạch cầu dễ vượt qua thành mạch tới nơi có KN xâm nhập.

• Trên bề mặt ĐTB, bạch cầu trung tính có thụ thể với Fc của IgM, IgG Nếu KN là vi khuẩn đã được phủ bởi kháng thể: IgM, IgG thi

dễ bị ĐTB và bạch cầu trung tính bắt nuốt.

• Phần lớn kháng thể lưu động thuộc lớp này.

• IgG có trọng lượng phần tử 150.000 Dalton

• Căn cứ vào sự khác biệt tính kháng nguyên của mảnh Fc, lớp IgG được chia làm 4 dưới lớp:

- IgG1

- IgG2

- IgG3

- IgG4.

Lớp IgG

 Cấu trúc IgG:

• Gồm 2 chuỗi nặng gamma và 2 chuỗi nhẹ lamda hoặc Kappa.

 Đặc tính sinh học:

• IgG là loại immunoglobulin monomer (mono=1).

• Là kháng thể phổ biến nhất trong máu và các dịch mô

• Là kháng thể duy nhất có thể xuyên qua nhau thai

• Vai trò chính của IgG là hoạt hóa bổ thể và opsonine hóa Có 4 thứ lớp: IgG1 (66%), IgG2 (23%), IgG3 (7%) và IgG4 (4%) trong đó IgG4 không có chức năng hoạt hóa bổ thể.

• Hoạt hoá bổ thể theo con đường cổ điển

• Trên bề mặt tế bào ĐTB, bạch cầu trung tính, bạch cầu ái kiềm, Mast

Có Receptor với Fc.

• Là lớp kháng thể chủ yếu trong đáp ứng miễn dịch thứ phát

• Kháng thể IgG sinh sau lớp IgM nên gọi là lớp kháng thể muộn.

4.2 Lớp IgM

• Chiếm 5 - 10% trong tổng số Ig của huyết thanh

• Là lớp có trọng lượng phân tử lớn nhất: 900.000 Dalton

• Về cấu trúc:

 IgM do 5 đơn vị cơ bản tạo thành, như một hinh sao 5cánh (gồm 10 chuỗi nặng Muy và 10 chuỗi nhẹ lamdahoặc kappa)

 5 đơn vị nối với nhau bởi chuỗi J (Join)

• Chuỗi J là một polypeptide có trọng lượng phân tử 20.000Dalton gồm 118 - 125 a.a

• Chuỗi J có tính KN, trong phân tử IgM nó bị che lấp, khiIgM bị biến đổi các quyết định KN mới được hở ra

• IgM có khả năng kết hợp thuận lợi với KN do có 10mảnh Fab chĩa ra 5 phía, có khả năng hoạt hoá bổ thểmạnh nhất.

• Là lớp KT xuất hiện đầu tiên sau khi có kích thíchcủa KN Sau đó IgG sẽ thay thế

• Thời gian tồn tại của IgM thường ngắn 5 - 6 ngày.Nhưng có trường hợp tồn tại lâu trong trường hợpKháng nguyên là gluxit, hoặc loại kháng nguyênkhông phụ thuộc tuyến ức

(penta = 5)

4.3 Lớp IgA

• Có 2 loại:

- IgA trong huyết thanh

- IgA tiết ra ngoài niêm mạc (kháng thể cục bộ)

 IgA huyết thanh

 Chiếm khoảng 15 - 20% tổng số Ig trong huyết thanh

 Có trọng lượng phân tử: 160.000 Dalton

 Trong huyết thanh IgA thường tồn tại dưới dạngmonomer (hơn 80%)

 Một số ít tồn tại dưới dạng polymer do 2 - 3 monome nốivới nhau bằng chuỗi J

 Các polyme thường tăng cao trong bệnh nhiễm trùng

 IgA trong dịch tiết

• Cú trong nước bọt, nước mắt, nước mũi, sữa, dịch tiết của phổi, dịch tiết của ruột,

- Về cấu tạo:

• IgA cú dạng dimer (di=2), nối với nhau bằng hai chuỗi phụ

 Chuỗi J là một polypeptide cú trọng lượng phõn tử 1,5 kDa

 Chuỗi thứ 2 cú tờn “mảnh tiết” (secretory component), là

một chuỗi polypeptide cú trọng lượng phõn tử 1,5 kDa

• “Mảnh tiết” ngoài chức năng nối 2 monomer với nhau còn giúp IgA tiết chống lại đ-ợc tác động của enzym đ-ờng tiêu hoá.

• IgA cũn tồn tại dưới dạng trimer (tri = 3) và tetramer (tetra = 4).

IgA

Đặc tính sinh học:

 IgA tiết là kháng thể tại chỗ, nó ngăn cản sự xâm nhập của kháng nguyên (vi khuẩn, virus, ) vào cơ thể.

 IgA tiết chịu được độ pH thấp của dạ dày vi vậy trẻ em bú được hưởng một lượng lớn IgA

từ sữa mẹ.

IgA tiết ngăn cản vi khuẩn, virus

4.4 Lớp IgE

 Lớp IgE chiếm tỷ lệ thấp: 0,01% tổng số Ig của huyếtthanh

 Trọng lượng phân tử: 190.000 Dalton

 Dễ biến tính bởi nhiệt

 Đây là lớp kháng thể dễ gây dị ứng

4.5 Lớp IgD

 Lớp IgD chiếm tỷ lệ thấp: 0,1 - 0,2% trong tổng số Igcủa huyết thanh

 Trọng lượng phân tử: 170.000 - 200.000 Dalton

 Phân tử IgD có 2 chuỗi nặng delta và 2 chuỗi nhẹ Lamdahoặc kappa tạo thành

 Sự tổng hợp KT ở bào thai:

 Bào thai có khả năng tổng hợp kháng thể rất sớm

 Vào khoảng tuần thứ 10 có thể tổng hợp IgM

 Tuần thứ 12 có thể tổng hợp IgG nhưng rất ít

 Bào thai không có khả năng tổng hợp IgA, IgE, IgD

Bảng tóm tắt tính chất của các lớp immunoglobulin khác nhau

5 Quy luật hinh thành kháng thể dịch thể đặc hiệu

 Khi kháng nguyên xâm nhập vào cơ thể, kháng thể chưasinh ra ngay lập tức mà phải sau 1 thời gian (thời giannày dài hay ngắn phụ thuộc nhiều vào KN, vào lần KNxâm nhập lần đầu hay lần 2, lần 3, )

 Sau đó kháng thể mới được sinh ra

 Lượng KT tăng dần đạt mức cao nhất sau 2 - 3 tuần

 Kháng thể cũng giảm dần và biến mất sau vài tháng hoặcvài năm

 KN vào cơ thể lần đầu, đáp ứng miễn dịch gọi là đáp ứngmiễn dịch sơ cấp hay miễn dịch tiên phát

 KN vào cơ thể lần hai, đáp ứng miễn dịch gọi là đáp ứngmiễn dịch thứ cấp hay miễn dịch thứ phát

Đường biểu diễn sự hình thành kháng thể sau khi tiêm vacxin

 Khi KN vào lần 2, lượng KT sản xuất ra nhiều hơn, vàthời gian xuất hiện KT sớm hơn.

 Sự khác biệt giữa đáp ứng miễn dịch sơ cấp và thứ cấp là

do vai trò của các tế bào nhớ miễn dịch: lympho T "nhớ",lympho B "nhớ"

 Ở miễn dịch thứ phát các tế bào "nhớ" miễn dịch pháttriển nhanh mạnh tạo ra 1 lớp tế bào sản xuất KT đặc hiệu

vi thế KT xuất hiện sớm hơn, cường độ đáp ứng miễndịch dài hơn, mạnh hơn

 Đây là cơ sở khoa học cho việc tiêm phòng vacxin nhắclại, tạo miễn dịch cao cho cơ thể

6 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hinh thành kháng thể đặc hiệu

 Sự hinh thành KT đặc hiệu của cơ thể bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố đặc biệt như: KN, thể trạng cơ thể, điều kiện ngoại cảnh,

 Anh hưởng của kháng nguyên:

• Ảnh hưởng của bản chất kháng nguyên

KN có bản chất là protein, có tính KN cao, kích thích cơ thể sinh KT nhiều hơn so với các KN khác: Gluxit, lipit.

• Ảnh hưởng của đường xâm nhập KN vào cơ thể

KN vào cơ thể bằng nhiều đường, nếu đưa KN vào cơ thể bằng đường đưa thích hợp nhất, lượng KT sẽ sinh ra nhiều nhất.

 Sử dụng vacxin, thường tiêm dưới da vi: KN qua da  vào mạch bạch huyết  tổ chức hạch lympho

 Đưa KN qua đường tiêu hoá ít sử dụng vi: độ PH của dạ dày thấp, các enzym của đường tiêu hoá tác động  KN bị phân giải hay thay đổi cấu trúc, lượng KT sinh ra ít.

 Đưa KN bằng đường tiêu hoá, lượng KN gấp 10 - 100 lần liều KN khi tiêm dưới da

+ Liều lượng kháng nguyên

• Liều lượng KN đưa vào cơ thể nhiềulượng KTsinh ra nhiều.

 Nhưng lượng KN đưa vào chỉ có một giới hạn nhất định vi nếu lượng KN nhiều quá sẽ:

- gây độc cho cơ thể

- hoặc gây tê liệt miễn dịch, có thể dung nạp miễn dịch, kháng thể không được sản xuất ra.

 Ảnh hưởng của các lần đưa kháng nguyên

• Đưa KN vào cơ thể, sau một thời gian đưa KN nhắc lại 1 hoặc vài lần  KT xuất hiện sớm hơn, lượng

KT nhiều hơn so với lần trước.

• Có hiện tượng này là do vài trò của các tế bào nhớ miễn dịch.

• Hiện tượng này được ứng dụng trong việc tiêm nhắc lại vacxin, tạo miễn dịch cao cho cơ thể.

 Ảnh hưởng của việc dùng nhiều loại kháng nguyên

• Cùng một lúc đưa nhiều loại KN vào cơ thể với tỷ lệ thích hợp, các loại KT được tạo ra ngang bằng hay nhiều hơn khi đưa KN riêng từng loại hiện tượng này là sự công lực kháng nguyên.

• Nhưng nếu đưa nhiều loại KN vào cơ thể với liều không thích hợp  kết quả sẽ ngược lại.

• Hiện tượng công lực KN được ứng dụng vào việc chế tạo vacxin đa giá phòng bệnh cho người và gia súc.

Tác dụng của bổ trợ:

 Chất bổ trợ gây 1 phản ứng viêm nhẹ , có tác dụng kích thích miễn dịch.

 Bổ trợ vô cơ, bổ trợ dầu có tác dụng hấp phụ KN làm KN khó đồng hoá trong cơ thể và tồn tại lâu kích thích cơ thể lâu hơn  lượng KT sinh ra nhiều hơn.

 Bổ trợ vi sinh vật có tác dụng kích thích các tế bào miễn dịch:

• Xác vi khuẩn lao làm tăng sự tương tác giữa tế bào lympho T

và đại thực bào, tăng đáp ứng miễn dịch tế bào.

• LPS tác động mạnh lên tế bào ĐTB và lympho B.

• LPS hoạt hoá đại thực bào  là thực bào hoàn chỉnh.

• LPS tăng phân bào lympho B  tăng tương bào tăng tiết

KT dịch thể.

 Ảnh hưởng của cơ thể và điều kiện ngoại cảnh

- Cơ thể trưởng thành hệ thống cơ quan, tế bào miễn dịchhoàn thiện  cho đáp ứng miễn dịch mạnh  lượng KTsinh ra nhiều hơn

- Cơ thể già cơ quan miễn dịch suy giảm  đáp ứngmiễn dịch giảm, đặc biệt là giảm miễn dịch tế bào lượng KT giảm

- Cơ thể khoẻ mạnh sản sinh KT nhiều hợn có thể ốm,bệnh tật

• Cơ thể có chế độ dinh dưỡng tốt cho lượng KT nhiềuhơn so với cơ thể có chế độ dinh dưỡng kém.

• Ở những cơ thể suy dinh dưỡng, hoạt động của cơquan lympho giảm, rối loạn đáp ứng miễn dịch: miễndịch tế bào giảm, thực bào giảm, miễn dịch dịch thểgiảm,

Ví dụ: - Thiếu protein  lượng kháng thể giảm

- Thiếu kẽm (Zn)  giảm yếu tố dịch thểcủa tuyến ức  giảm miễn dịch tế bào,

KHÁNG THỂ ĐƠN DÒNG

( Monoclonal antibody)

 Khái niệm:

 KT đơn dòng là KT chỉ do 1 dòng (clon) lympho

bào sản xuất ra để chống lại 1 Epitop kháng

 Người ta đã N/C và sản xuất được KT đơn dòng trongđiều kiện nhân tạo

 Đây là một đóng góp lớn cho MD học về nghiên cứu,ứng dụng trong chẩn đoán và trị liệu

 Năm 1975, Milstein và Kohler đưa ra phương pháp sản

xuất kháng thể đơn dòng bằng kỹ thuật lai (fusion) 2 loại

tế bào:

- Tế bào Myeloma

- Tế bào lympho B đã hoạt hoá KN của chuột.

 Nguyên tắc của phương pháp sản xuất KT đơn dòng:

Dùng hai loại tế bào:

• Tế bào u tuỷ (tế bào Myeloma)

• Tế bào lympho B đã hoạt hoá bởi kháng nguyên của chuột(lách, hạch)

 Dùng kỹ thuật trong phòng thí nghiệm để lai (fusion) giữa

2 tế bào trên để tạo tế bào lai (hybridoma) có khả năngnuôi cấy trong môi trường nhân tạo, và đặc biệt là có khảnăng tiết kháng thể đơn dòng đặc hiệu

QUY TRÌNH SẢN XUẤT KHÁNG THỂ ĐƠN DÒNG

Chuột BALb/c được gây miễn dịch

Tế bào Myeloma

Tế bào lympho B

Tế bào lai Hybridoma

Lai (fusion) 2 tế bào

Kháng thể đơn dòng Nuôi cấy tế bào lai trong

môi trường chọn lọc HAT