bài giảng miễn dịch học

Tính đặc hiệu Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu có nghĩa là các kháng thể hay các tế bào lympho T hiệu quả chỉ có thể gắn với kháng nguyên hay chính xác là các quyết định kháng nguyên đã được t

Hệ thống miễn dịch có thể chia làm hệ thống miễn dịch không đặc hiệu (MDKĐH) và

hệ thống miễn dịch miễn dịch đặc hiệu (MDĐH) Thuật ngữ miễn dịch không đặc hiệu còn có các tên gọi khác như miễn dịch tự nhiên, miễn dịch bẩm sinh Thuật ngữ miễn dịch đặc hiệu cũng có các tên gọi khác như miễn dịch thu được, miễn dịch thích nghi

Trong lịch sử tiến hóa của hệ miễn dịch, các đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu đươc hình thành rất sớm và phát triển đến lớp động vật có xương sống thì các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu mới được hình thành Để thực hiện được chức năng bảo vệ cho cơ thể, hai loại đáp ứng miễn dịch trên đã hợp tác, bổ túc, khuyếch đại và điều hòa hiệu quả của đáp ứng miễn dịch

II Hệ thống miễn dịch không đặc hiệu

Hệ thống miễn dịch không đặc hiệu là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật và các yếu tố lạ khác Chúng bao gồm các thành phần không chuyên biệt (còn một số chức năng khác) và chuyên biệt thực hiện chức năng miễn dịch

1 Các cơ chế không chuyên biệt tham gia vào đáp ứng MDKDH

1.1 Cơ chế cơ học

Sự nguyên vẹn của da niêm mạc là hàng rào bảo vệ, ngăn chận sự xâm nhập của vi sinh vật Mọi sự tổn thương như trong bỏng, rách da hoặc các thủ thuật tiêm truyền đều làm tăng nguy cơ nhiễm trùng Ngoài ra còn có các hoạt động cơ học của lớp tiêm mao nhầy của hệ thống đường hô hấp trên nhằm loại bỏ và tống khứ các vi khuẩn, chất thải ra ngoài Các phản

xạ ho, hắt hơi cũng cho kết quả như vậy Sự lưu thông và nhu động của đường tiêu hóa, đường tiết niệu, đường mật ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn

1.2 Cơ chế hóa học

Trong các dịch tiết tự nhiên có chứa các hóa chất có tác dụng diệt khuẩn không chuyên biệt Ví dụ các axit béo trong tuyến bã, độ pH thấp của dịch âm đạo hạn chế sự tăng trưởng của vi khuẩn Độ toan cao trong dịch vị có khả năng loại bỏ hầu hết các vi khuẩn

1.3 Cơ chế sinh học

Trên bề mặt da, đường tiêu hóa thường xuyên có mặt các vi khuẩn cộng sinh không gây bệnh Các vi khuẩn này ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh bằng cách cạnh tranh chất dinh dưỡng, tiết ra các chất kềm khuẩn như colicin đối với vi khuẩn đường ruột

Bảng 1.1 Hệ thống đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu (không chuyên biệt)

2 Các cơ chế chuyên biệt tham gia vào đáp ứng MDKDH

2.1 Các thành phần dịch thể

2.1.1 Lysozym

Là enzym có trong nước mắt, nước bọt, nước mũi, da (trong huyết thanh hàm lượng rất thấp) Lysozym có khả năng cắt cầu nối phân tử của màng vi khuẩn, do đó có khả năng làm ly giải một số vi khuẩn gram dương Các vi khuẩn gram âm nhờ có vỏ bọc ở ngoài là peptidoglican nên không bị ly giải trực tiếp Tuy nhiên khi vỏ ngoài bị thủng do tác dụng của

bổ thể thì lysozym sẽ hiệp lực tấn công màng vi khuẩn

2.1.2 Các protein viêm

Là các protein được tạo ra trong pha cấp của phản ứng viêm như CRP (C-Reactive Protein, α1 antitrypsin, α1antichymotrypsin, haptoglobin) Trong đó CRP được sản xuất sớm nhất và có thể tăng gấp 100 lần so với bình thường Vì vậy trong lâm sàng sử dụng định lượng CRP huyết thanh để chẩn đoán và theo dõi viêm nói chung

2.1.3 Interferon (IFN)

Là một nhóm các polypeptid được sản xuất do các tế bào nhiễm vi rut tiết ra (Interferon

-α và β) hay do các tế bào lympho T hoạt hóa (Interferon-γ) Các interferon có nhiều hoạt tính sinh học như cản trở sự xâm nhập và sự nhân lên của vi rut, kềm hảm sự tăng sinh của của một số tổ chức u, có khả năng hoạt hóa các đại thực bào và tăng biểu lộ các kháng nguyên hòa hợp mô giúp cho quá trình nhận diện kháng nguyên của tế bào lympho T Các hoạt tính này không có tính đặc hiệu với kháng nguyên, có thể xảy ra với tất cả loại vi rut nên interferon được xếp vào hệ thống miễn dịch không đặc hiệu

2.1.4 Bổ thể (complement, C)

Hệ thống bổ thể bao gồm khoảng 25 loại protein huyết thanh tham gia vào cơ chế đề kháng tự nhiên của cơ thể và cả đáp ứng miễn dịch đặc hiệu Trong huyết thanh bổ thể được sản xuất ở dưới dạng không hoạt động và có hai con đường hoạt hóa bổ thể:

- Con đường cổ điển: bắt đầu từ C1q và khởi động bởi phức hợp kháng nguyên và

kháng thể (KN-KT), trong đó kháng thể thuộc loại IgG hoặc IgM

- Con đường tắt: không phụ thuộc vào cơ chế miễn dịch đặc hiệu (không cần có sự hiện

diện của kháng thể và khởi động từ C3) Các vi sinh vật và nhiều chất khác có thể lại hoạt hóa

bổ thể theo con đường tắt như trực khuẩn Gram (+) hay gr (-), vi rut Dengue (sốt xuất huyết, nấm, ký sinh trùng, và một số chất khác như polysaccharid vi khuẩn (vi khuẩn lao, phế cầu)

2.2.2 Bạch cầu đơn nhân

Các tế bào này có nguồn gốc từ tủy xương lưu hành trong hệ tuần hoàn, nhưng khi xâm nhập vào các tổ chức thì biệt hóa thành các đại thực bào với các tên gọi khác nhau như tế bào Kupffer, tế bào bạch tuộc, tế bào xòe ngón tay Chúng có khả năng thực bào rất mạnh nên có vai trò trong dọn dẹp các vật lạ, các tổ chức bị phá hủy, tế bào già cổi

Khả năng thực bào của các bạch cầu hạt trung tính , bạch cầu đơn nhân / thực bào phụ thuộc vào sự liên kết giữa vi sinh vật đối với các thụ thể bề mặt của tế bào như thụ thể đối với C3b

Mỗi khi vi sinh vật được nhập nội bào trong các túi, tiếp theo là sự hòa màng với các thể tiêu bào Quá trình diệt khuẩn xảy ra theo hai phương thức phụ thuộc oxy hoặc không phụ thuộc oxy tạo ra các sản phẩm như: O2-, H2O2, OCl-, OH- và 1O2, lysozym, lactoferin, cathepsin G, enzym tiêu đạm

Ngoài ra các tế bào đơn nhân/đại thực bào còn tham gia chủ động đáp ứng miễn dịch đặc hiệu bằng cách biệt hóa thành các tế bào có chức năng trình diện KN cho các tế bào lympho T và tiết ra các cytokin (IL1, TNF, ) mở đầu cho đáp ứng miễn dịch đặc hiệu

2.2.3 Tế bào NK (natural killer cells)

Có mặt trong tuần hoàn ngoại vi và có tỷ lệ từ 5-15% các tế bào lympho Về hình thái thì nó giống tế bào lympho nhưng có những hạt lớn trong bào tương, tế bào NK không có các dấu ấn (marker) bề mặt của tế bào lympho T và tế bào lympho B Tế bào NK có khả năng diệt các tế bào ung thư, tế bào nhiễm vi rut mà không cần được mẫn cảm trước và không bị giới hạn bởi phức hợp hòa hợp mô (không có tính đặc hiệu)

III Hệ thống miễn dịch đặc hiệu

1 Các thuộc tính cơ bản của MDĐH

1.1 Tính đặc hiệu

Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu có nghĩa là các kháng thể hay các tế bào lympho T hiệu quả chỉ có thể gắn với kháng nguyên hay chính xác là các quyết định kháng nguyên đã được tiếp xúc trước đó Ví dụ: nếu ta tiêm chủng phòng bệnh uốn ván thì hoạt tính miễn dịch chỉ bảo vệ cho cơ thể chống lại bệnh uốn ván mà thôi

1.2 Tính phân biệt cấu trúc bản thân và cấu trúc lạ

Bình thường hệ thống miễn dịch không tạo ra đáp ứng miễn dịch gây tổn thương cho các cấu trúc bản thân trong khi chúng lại có khả năng thải loại các cấu trúc ngoại lai từ cá thể khác (không cùng thuộc tính di truyền)

1.3 Trí nhớ miễn dịch

Đáp ứng miễn dịch được tạo ra khi tiếp xúc với kháng nguyên lần thứ nhất khác với đáp ứng miễn dịch khi tiếp xúc với chính kháng nguyên đó lần thứ hai được gọi là đáp ứng thứ phát : đáp ứng miễn dịch thứ phát xảy ra nhanh hơn, mạnh hơn và có thể chuyển thụ động bằng cách truyền các tế bào lympho mẫn cảm

2 Các yếu tố dịch thể tham gia đáp ứng MDĐH

Kháng thể là yếu tố dịch thể tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và có hai dạng:

- Dạng lưu hành tự do trong dịch thể có khả năng kết hợp với các kháng nguyên (QĐKN) hoà tan đặc hiệu để dẫn đến các thay đổi sinh học

- Dạng biểu lộ trên bề mặt các tế bào lympho B, có vai trò là thụ thể kháng nguyên của

tế bào B còn được gọi là các globulin bề mặt (sIg)

Về bản chất, kháng thể là một globulin và chúng có những đặc điểm cấu trúc để thực hiện được chức năng miễn dịch nên được gọi là globulin miễn dịch (immunoglobulin) Căn cứ vào sự di chuyển trên điện trường người ta còn gọi chúng với tên chung là globulin gamma, tuy nhiên thực tế còn có các lớp di chuyển trên điện trường thuộc cả khu vực globulin α và β Các globulin miễn dịch có khả năng nhận dạng rất nhiều quyết định kháng nguyên khác nhau Khi kết hợp với kháng nguyên đặc hiệu, kháng thể có khả năng hoạt hóa bổ thể và khi bổ thể được hoạt hóa sẽ dẫn đến nhiều hoạt tính sinh học khác như hiện tượng opsonin hóa tạo điều kiện dễ cho thực bào, ly giải tế bào đích, trung hòa các độc tố của vi khuẩn, gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC)

3 Các thành phần tế bào tham gia đáp ứng MDĐH

Các tế bào tham gia đáp ứng miễn dịch đặc hiệu chủ yếu là các tế bào lympho có nguồn gốc từ tế bào mầm trong tủy xương, sau đó biệt hóa theo hai con đường khác nhau để tạo nên hai quần thể lympho có chức năng khác nhau: tế bào lympho T và tế bào lympho B Tế bào lympho T biệt hóa ở tuyến ức, chịu trách nhiệm về đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào trong khi tế bào lympho B biệt hóa trong túi Fabricius ở loài chim và trong tủy xương ở các động vật cấp cao khác, khi các thụ thể bề mặt tế bào lympho B kết hợp với các kháng nguyên đặc hiệu và cùng với các tín hiệu khác sẽ làm cho tế bào lympho B tăng sinh rồi biệt hóa thành các tương bào để sản xuất ra kháng thể có tính đặc hiệu tương ứng Ngoài ra để thực hiện được chức năng miễn dịch đặc hiệu còn có các tế bào khác cùng tham gia vào như tế bào trình diện kháng nguyên, dưỡng bào, bạch cầu hạt trung tính v v

4 Các phương thức đáp ứng MDĐH

Cơ chế đáp ứng miễn dịch đặc hiệu được thể hiện hoặc bằng cách tạo ra các kháng thể hoặc qua trung gian của các tế bào lympho T hoặc cả hai Phương thức đáp ứng kiểu nào tùy thuộc bản chất và vị trí xâm nhập của kháng nguyên

Hình 1.1 Cơ chế hoạt động của globulin miễn dịch đối với tác nhân gây bệnh

4.1.1 Đáp ứng miễn dịch dịch thể không phụ thuộc tế bào lympho T

Đáp ứng này được quyết định bởi cấu trúc của kháng nguyên, đặc biệt là các phân tử có

cấu trúc trùng lập với các quyết định kháng nguyên lập lại, ví dụ nhiễm trùng Streptococcus

pneumoniae Do tính chất cấu trúc như vậy sẽ làm cho các tế bào thực bào nhận diện dễ dàng

các quyết định kháng nguyên và tạo nên những liên kết chéo, kích thích sự hoạt hóa tế bào lympho B biệt hóa thành tương bào sản xuất kháng thể Như vậy sự hoạt hóa tế bào B lúc

khởi đầu là không phụ thuộc tế bào lympho T, kháng thể tạo ra chủ yếu là IgM và không có

trí nhớ miễn dịch và đáp ứng miễn dịch không bền vững

4.1.2 Đáp ứng miễn dịch dịch thể phụ thuộc tế bào lympho T

Đáp ứng này có vai trò rất lớn trong miễn dịch chống nhiễm trùng có độc tố, ví dụ bệnh bạch hầu và uốn ván Khi kháng nguyên kết hợp với các thụ thể bề mặt tế bào, sẽ được nhập nội bào trong các túi thực bào (phagosome) Ở đây kháng nguyên sẽ phân cắt thành các peptid bởi các enzym tế bào Sau đó các peptid sẽ được vận chuyển đến bề mặt tế bào cùng với phân

tử hòa hợp mô chủ yếu bậc II, gọi tắt là MHC bậc II Phân tử MHC trình diện peptid kháng nguyên với thụ thể đặc hiệu của tế bào lymphoTCD4+ (tế bàoTh2) gọi tắt là TCR (T cell receptor)

Hình 1.2 Các hình thức đáp ứng miễn dịch dịch thể

4.2 Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào

Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào có thể thực hiện qua hai cơ chế: (1) liên quan

đến tế bào lympho TCD4+ ( tế bào Th1 ) nhận diện kháng nguyên do phân tử MHC bậc II

trình diện trên bề mặt các đại thực bào, (2) liên quan đến tế bào lympho TCD8+( tế bào T độc

tay gọi tắt là tế bào Tc), nhận diện kháng nguyên do phân tử MHC bậc I trình diện trên các tế bào có nhân

4.2.1 Vi sinh vật gắn túi thực bào (đáp ứng của tế bào lympho TCD4+)

Khi các vi khuẩn lao, vi khuẩn hủi xâm nhập vào cơ thể, vi sinh vật lập tức được thực bào Trong tế bào các vi khuẩn phát triển các cơ chế ngăn cản sự phá hủy của đại thực bào ví

dụ sản xuất fibronectin, các enzym khử con đường diệt khuẩn cần oxy, ngăn cản hòa màng với các thể tiêu bào Các vi khuẩn nhân lên trong các túi nội bào và sản xuất các peptid , các peptid sẽ được vận chuyển đén màng và được phân tử MHC bậc II trình diện với tế bào Th1

Tế bào Th1 sản xuất IL-2, IFN-γ, TNF (tumour necrosis factor) tác động trở lại đại thực bào, riêng IFN-γ và TNF-α hiệp đồng tác động trên hai con đường diệt khuẩn của đại thực bào (phụ thuộc oxy và không phụ thuộc oxy) TNF-α có vai trò tạo u hạt, yếu tố hóa hướng động các bạch cầu và bộc lộ các yếu tố dính trên bề mặt các tế bào nội mạc giúp các bạch cầu xuyện mach

Hình 1.3 Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu đối với mycobacterium

4.2.2 Kháng nguyên vi sinh vật tự do trong bào tương (đáp ứng của tế bào TCD8+)

Phổ biến nhất là các kháng nguyên vi rut, mặc dầu một số vi khuẩn như Listeria

monocytogenes có thể thoát khỏi các túi nội bào vào bào tương Các vi rut vào tế bào bằng

cách gắn vào các thụ thể đặc hiệu, ví dụ thụ thể CD21 đối với virut Epstein- Barr, thụ thể CD4 đối với phân tử gp120 của HIV, Vị trí phân bố các thụ thể là một trong các yếu tố quyết định ái tính tổ chức của vi sinh vật Ví dụ : các vi rut bệnh dại gắn với thụ thể acetylcholin có ở các tiếp hợp thần kinh, do đó có khả năng truyền mầm bệnh đến thần kinh trung ương Một khi đã vào tế bào , các virut sao chép và dịch mã, các protein của vi rut đổ vào bào tương và vận chuyển đến hệ lưới nội mô thô , sau đó chúng được vận chuyển cùng phân tử MHC bậc I đến màng tế bào trong những cái túi Phức hợp peptid KN-MHC được nhận diện bởi các thụ thể đặc hiệu với kháng nguyên có trên tế bào lympho TCD8+ (Tc), những tế bào này có khả năng tiêu diệt tế bào đích bằng các enzym từ tế bào lympho Tc đổ vào tế bào đích và gây chết tế bào (apoptosis) Ngoài ra còn có cơ chế thứ hai thông qua các cytokin TNF-α, IFN-γ do tế bào lympho Tc tiết ra sẽ điều biến sự tổng hợp protein ở tế bào đích gây chết tế bào

Hình 1.4 Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu đối với các vi rút

IV Ứng dụng gây miễn dịch để phòng ngừa nhiễm trùng

Ngăn ngừa bệnh bằng cơ chế miễn dịch đã chứng tỏ sự hiểu biết về bệnh nhiễm trùng hoặc khả năng miễn dịch của lịch sử loài người, ví dụ dùng vảy đậu mùa để ngửi nhằm ngăn ngừa bệnh đậu mùa đã được nhắc đến từ 590 năm trước công nguyên tại Trung Quốc

Ngày ra đời của ngành miễn dịch học đánh dấu bởi sự thành công của Edward Jenner trong chủng ngừa đậu mùa (1798) và gần một thế kỷ sau, người ta hiểu biết về vấn đề chủng ngừa nhờ những thành công của L Pasteur Thời kỳ đáng ghi nhớ cho việc gây miễn dịch ở người là năm 1885 Cậu bé Joseph Meister đã được tiêm vắc xin chống bệnh chó dại lần đầu tiên

1 Miễn dịch chủ động

Miễn dịch chủ động đặt căn bản trên cơ chế miễn dịch tương ứng với sự đề kháng với tác nhân vi sinh vật, có thể thực hiện được mà không có nguy cơ gây nhiễm trùng cho vật chủ Mức độ đáp ứng có được phụ thuộc vào miễn dịch tự nhiên đối với bệnh Ví dụ các kháng thể lưu hành trong máu trực tiếp đối với phế cầu khuẩn sẽ ngăn cản khả năng nhiễm bệnh nặng do chúng làm cho vi khuẩn nhạy cảm hơn với các cơ chế thực bào Kích thích đáp ứng miễn dịch

có thể thực hiện với polysacarid vách tế bào vi khuẩn mà không cần gây nhiễm với phế cầu khuẩn thực sự

Khi được gây mẫn cảm với kháng nguyên, cơ thể sẽ khởi động một loạt đáp ứng ở mức tế bào và dịch thể, điển hình với những tính chất: đặc hiệu, đa dạng, hiệu ứng phân tử và

có trí nhớ miễn dịch

2 Miễn dịch thụ động

Miễn dịch thụ động do sử dụng kháng thể đặc hiệu Thực tế thường dùng điều trị các bệnh gây ra bởi độc tố như uốn ván, kháng thể chống nọc độc của rắn Miễn dịch thụ động thường ngắn do kháng thể bị giáng hoá trong khi đáp ứng miễn dịch chủ động không được tạo

ra, không có trí nhớ miễn dịch nên vật chủ không được bảo vệ trong lần nhiễm sau Miễn dịch thụ động xảy ra ở thời kỳ sơ sinh do kháng thể thuộc lớp IgG của mẹ truyền qua nhau thai đủ cung cấp tạm thời khả năng bảo vệ đối với nhiễm trùng trong thời kỳ đầu sau sinh Một khi kháng thể của mẹ giáng hoá thì đứa trẻ sẽ nhạy cảm nhiễm trùng trừ khi nó phát triển được đáp ứng miễn dịch chủ động

Miễn dịch thụ động sử dụng globulin miễn dịch người, huyết thanh động vật hoặc huyết tương và các chế phẩm của chúng Cần quan tâm đến các phản ứng phản vệ, bệnh huyết

thanh, nhiễm trùng kèm theo như nhiễm vi rut viêm gan B v v

3 Nguyên tắc kháng nguyên của một số loại vắc xin

3.1 Vắc xin vi rut và vi khuẩn bất hoạt hoặc giảm độc lực

Các vắc xin vi khuẩn giảm độc lực như lao, các chúng vô hại Salmonnella typhi,

Vibrio cholerae, Bordetella pertussis Vắc xin này thường có hiệu quả hạn chế và thời gian

miễn dịch ngắn Các vắc xin vi rut giảm độc lực có vẻ hiệu quả hơn, ngưòi ta chiết xuất vi rut giảm hoạt từ môi trường nuôi cấy chuyển tế bào nhiều lần như bại liệt, sởi, sốt vàng Các vắc xin vi rut bất hoạt như cúm, chó dại và viêm não Nhật bản B Các vắc xin vi rut thường cho đáp ứng miễn dịch đặc hiệu lâu dài, có thể cho trẻ có khả năng bảo vệ suốt đời

3.2 Vắc xin tinh khiết

Sử dụng kháng nguyên tinh khiết để ngăn ngừa bệnh gây ra do độc tố vi khuẩn Ví dụ giải độc tố (toxoide) vô hại mà không làm mất tính kháng nguyên, dùng trong vacxin bạch hầu và uốn ván Sử dụng kháng nguyên polysacarid của phế cầu khuẩn, tuy nhiên polysacarid không đủ kích thích tạo ra các tế bào có trí nhớ miễn dịch Vắc xin viêm gan vi rut B sử dụng các peptid kháng nguyên vỏ bằng phương pháp tái tổ hợp gen bằng công nghệ sinh học

3.3 Vắc xin tổng hợp

Dựa trên sự tổng hợp những đồng phân (polymer) chuổi thẳng hoặc nhánh (3-10 axit amin) dựa trên cấu trúc đã biết của kháng nguyên vi sinh vật Tuy nhiên bản thân peptid tổng hợp thường sinh miễn dịch yếu do đó phải gắn với protein để kích thích đáp ứng miễn dịch

3.4 Vắc xin vec tơ vi rut sống

Người ta đưa gen mã hoá kháng nguyên vi rut gây bệnh vào cơ thể vật chủ thông qua một vi rut khác lành tính Như vậy vi rut được sử dụng như nguồn kháng nguyên trong cá nhân đó Tiêm vắc xin vi rut này vào trong nhiều loài vật đã gây được đáp ứng miễn dịch dịch thể lẫn tế bào đối với kháng nguyên do gen lạ sản xuất, tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa được thử nghiệm ở người bởi vì sự an toàn nhưng triển vọng của nó thì không còn bàn cải

Các tổ chức lympho chứa các tế bào lympho ở các giai đoạn phát triển khác nhau được phân loại thành:

- Tổ chức lympho sơ cấp (trung ương): gồm tuyến ức, túi Fabricius (ở loài lông vũ) hoặc tủy xương (ở động vật có vú)

- Tổ chức lympho thứ cấp (ngoại vi): gồm lách, hạch bạch huyết và tổ chức lympho liên kết với niêm mạc

Một quần thể các tế bào mầm khác tiền thân của tế bào lympho B (pre-B cells) sẽ đi đến túi Fabricius hay tiếp tục ở lại tủy xương để biệt hóa thành các tế bào lympho B trưởng thành (mature B cells)

Như vậy, tuyến ức và túi Fabricius (hoặc tủy xương) là những tổ chức lympho sơ cấp mà

ở đó các tế bào lympho đến cư trú đầu tiên và khi rời khỏi nơi ấy, chúng đã thu được những yếu tố di truyền quan trọng cho phép chúng nhận biết được các kháng nguyên tự thân để dung nạp và nhận biết các kháng nguyên lạ để loại bỏ

Có thể nói tổ chức lympho sơ cấp như một loại trường học dành riêng để huấn luyện các

tế bào lympho Chính ở tại tủy xương mà các tế bào lympho B có được các Ig (Immunoglobulin) đầu tiên và cũng chính ở tại tuyến ức mà các tế bào lympho T có được các chất tiếp nhận kháng nguyên (T cell receptor,TCR) đầu tiên xuất hiện trên màng tế bào

1.1 Tuyến ức (Thymus)

1.1.1 Cấu trúc

Trong quá trình phát triển của cá thể, tuyến ức là tổ chức lympho được hình thành sớm nhất vào khoảng tuần lễ thứ 6 của thai kỳ, đạt tỷ lệ lớn nhất vào thời sơ sinh và bắt đầu thoái triển vào tuổi dậy thì nhưng không bao giờ biến mất hoàn toàn

Về cấu trúc thì tuyến ức ở động vật có vú là một tổ chức lympho biểu mô, nằm trong lồng ngực ở phía trước tim và các mạch máu lớn, phân làm 2 thùy, mỗi thùy lại phân làm nhiều tiểu thùy ngăn cách với nhau bởi một bè tổ chức liên kết

Về phương diện mô học, tuyến ức được chia thành 2 vùng: vùng vỏ và vùng tủy Các tế bào biểu mô của tuyến nối với nhau thành một mạng lưới, thưa thớt ở vùng vỏ nhưng lại dày đặc ở vùng tủy mà có lẽ chúng có chức năng trong quá trình biệt hóa của các tế bào lympho Ngoài ra trên mạng lưới tế bào biểu mô còn có các tế bào dạng bạch tuộc (interdigitating cells) mang nhiều phân tử MHCII mà người ta cho rằng chúng cần thiết cho các tế bào lympho trong việc học để nhận biết kháng nguyên tự thân Trong vùng tủy cũng thấy các tiểu thể Hassal, chức năng chưa được biết, có thể đóî là nơi chứa các tế bào biểu mô bị thoái hóa.Các tế bào lympho khi chưa rời khỏi tuyến ức thì được gọi chung là các tế bào tuyến ức (thymocytes) có sự phân bổ khá khác biệt Ở vùng vỏ, các tế bào tuyến ức phân bổ dày đặc với rất nhiều hình ảnh phân chia (ước lượng sự phân chia cao gấp 7 lần hơn các nơi khác) Ở vùng tủy, tế bào tuyến ức thưa thớt hơn và có kích thước nhỏ, đây chính là các tế bào lympho T đã trưởng thành chuẩn bị rời tuyến ức để đi vào tuần hoàn đến cư trú tại các tổ chức lympho thứ cấp.

1.1.2 Chức năng

Thử nghiệm của Miller cắt bỏ tuyến ức ở chuột nhắt sơ sinh nhận thấy chuột con có các biểu hiện như mất khả năng thải loại mảnh ghép, giảm rõ rệt đáp ứng miễn dịch tạo kháng thể đối với một số lớn kháng nguyên (kháng nguyên phụ thuộc tuyến ức), giảm số lượng tế bào lympho T trong máu và trong các tổ chức lympho thứ cấp Sau khi nuôi từ 2 đến 3 tháng, chuột không lớn, lông xù, ỉa chảy kéo dài, gọi là mắc bệnh còi (wasting disease)

Như vậy rõ ràng tuyến ức là trường học để đào tạo và huấn luyện các tế bào tuyến ức non trẻ trở thành các tế bào lympho T trưởng thành đảm nhiệm nhiều chức năng chuyên biệt, đặc biệt là chúng chịu trách nhiệm trong đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào (cell mediated immunity) và điều hòa đáp ứng miễn dịch

1.2 Túi Fabricius (Bursa Fabricius)

1.2.1 Cấu trúc

Túi Fabricius chỉ thấy ở loài lông vũ, đây cũng là một tổ chức dạng lympho biểu mô được hình thành sớm nhưng cũng thoái triển sớm Khởi đầu, nó là một cái túi lòng hẹp, thông với ổ nhớp (cloaca), niêm mạc cơ và thanh mạc tiếp liền với các thành phần tương ứng của đường tiêu hóa nhưng các liên bào ở đây không có các tế bào tiết nhầy Túi nầy sinh ra các chồi là các nang lympho biểu mô cũng chia làm 2 vùng:

+ Vùng tủy gồm các liên bào là các tế bào lưới, đại thực bào và các tế bào lympho non đang phân chia

+ Vùng vỏ, ngoài liên bào là các tế bào lympho B trưởng thành và một số tương bào (plasmocyte)

Động vật có vú, không có túi Fabricius nhưng thay vào đó là có những đám tế bào tạo máu ở trong gan phôi hoặc ở trong tủy xương của độüng vậût trưởng thành, chính các tế nào nầy sẽ phát triển thành các tế bào lympho B Vậy tủy xương là tổ chức tương đương với túi Fabricius về mặt chức năng

1.2.2 Chức năng

Nếu cắt bỏ túi Fabricius ở phôi gà trước ngày thứ 17 thì thấy: gà không có khả năng đáp ứng tạo kháng thể, trong máu không có các globulin miễn dịch, vùng cư trú dành cho tế bào lympho B trong các tổ chức lympho thứ cấp thưa thớt, không có các nang lympho và không thấy xuất hiện các trung tâm mầm

Như vậy rõ ràng túi Fabricius và tủy xương là nơi biệt hóa và trưởng thành của dòng tế bào lympho B là các tế bào có tiềm năng sinh kháng thể, chịu trách nhiệm chính trong đáp ứng miễn dịch dịch thể.

2 Tổ chức lympho thứ cấp

Lách, hạch bạch huyết, tổ chức lympho niêm mạc, cấu thành tổ chức lympho thứ cấp Nơi sinh sống của các tế bào lympho đã trưởng thành đến từ các tổ chức lympho sơ cấp và là nơi gặp gỡ với các đại thực bào Chính trong những tổ chức lympho thứ cấp nầy mà các đáp ứng miễn dịch được thực hiện

2.1 Hạch bạch huyết

Hạch bạch huyết ở người thường có hình hạt đậu, phía lõm gọi là rốn hạch nơi các mạch máu đến và đi Nếu bổ dọc một hạch bạch huyết ta thấy hạch được bao bọc bởi một bao collagen có các nhánh ăn sâu vào nhu mô hạch và có thể phân biệt làm 3 vùng:

- Vùng vỏ: Là vùng tế bào lympho B còn gọi là vùng không phụ thuộc tuyến ức Ở đây các tế bào lympho bố trí sát nhau tạo ra các nang lympho sơ cấp Khi có kháng nguyên kích thích, các nang sơ cấp phát triển rộng xuất hiện các nang thứ cấp

- Vùng cận vỏ: Là vùng tế bào lympho T còn gọi là vùng phụ thuộc tuyến ức Nếu một nơi nào đó trên da bị kháng nguyên xâm nhập thì sẽ có sự tăng sinh của các tế bào lympho T tại vùng cận vỏ nầy, ngược lại khi cắt bỏ tuyến ức hoặc khi tuyến ức bị teo thì vùng cận vỏ chứa rất ít tế bào

- Vùng tủy: Có nhiều xoang bạch mạch, tổ chức liên kết và một ít lympho xâm nhập từ vùng cận vỏ vào

Hạch bạch huyết là một tổ chức lympho thứ cấp, có trách nhiệm thanh lọc kháng nguyên khi chúng xâm nhập vào cơ thể bằng đường bạch huyết (chủ yếu qua da) Do vậy, hạch thường nằm tại nơi phân nhánh của các bó mạch bạch huyết

2.2 Lách

Lách không chỉ là một tổ chức lympho thứ cấp mà còn là cơ quan tạo máu trong thời kỳ bào thai và cả lúc trưởng thành ở một số động vật

Lách cũng được bao bọc bởi một bao collagen và khi cắt dọc thấy 2 vùng:

- Vùng tủy đỏ: Là nơi phá hủy các hồng cầu già

- Vùng tủy trắng: Là nơi tập trung các tế bào lympho gồm 2 vùng nhỏ:

+ Vùng tập trung tế bào lympho T là vùng chung quanh tiểu động mạch lách, còn gọi la ìvùng phụ thuộc tuyến ức của lách

+ Vùng tập trung tế bào lympho B tạo thành các nang lympho là vùng cũng trong tủy trắng nhưng không bao quanh động mạch, còn gọi là vùng không phụ thuộc tuyến ức của lách Khi có kháng nguyên kích thích, các nang lympho sơ cấp sẽ phát triển thành các nang thứ cấp chứa các tế bào lympho dưới dạng hoạt động tương tự như các nang thứ cầp trong hạch bạch huyết

Ngoài chức năng của lách đối với hệ tạo máu, về phương diện miễn dịch học có thể xem lách như một màng lọc lớn để xử lý các kháng nguyên xâm nhập cơ thể bằng đường máu

2.3 Các tổ chức lympho liên kết với niêm mạc (MALT)

Các tổ chức lympho thứ cấp không có nang bao bọc còn gọi là tổ chức lympho liên kết với niêm mạc (MALT = Mucosa-associated lymphoid tissu) vì nó nằm ở dưới vùng niêm mạc của nhiều cơ quan và tổ chức khác nhau.

Một trong những tổ chức lympho liên kết niêm mạc quan trọng là hạch hạnh nhân nằm quanh vùng hầu (gồm tuyến hạnh nhân khẩu cái, lưỡi, vòm và hầu) hình thành vòng Waldeyer Đây là nơi chứa nhiều tổ chức lympho dưới dạng các nang lympho thứ cấp Ở đường tiêu hóa,

tổ chức lympho liên kết niêm mạc chia làm 2 loại loại tập trung và loại phân tán:

+ Các mảng Peyer là nơi tập trung các tế bào lympho tạo thành các nang với số lượng từ

200 đến 300 mảng, các mảng nầy nằm về phía bờ tự do của ruột

+ Các tế bào lympho loại phân tán thì rãi dọc theo niêm mạc đường tiêu hóa kể cả ruột thừa

Dọc theo niêm mạc phế quản và niêm mạc đường tiết niệu sinh dục cũng có nhiều tổ chức lympho niêm mạc tương tự Thành phần tế bào ở tổ chức lympho niêm mạc gồm cả tế bào lympho B và T nhưng các tế bào lympho B sản xuất kháng thể IgA tiết là chiếm đa số (IgA tiết là một kháng thể có khả năng đi qua lớp niêm mạc và giúp niêm mạc chống đỡ với sự xâm nhập của các vi sinh vật) Vậy có thể nói rằng tổ chức lympho niêm mạc có vai trò rất quan trọng trong các đáp ứng miễn dịch tại chổ

Sơ đồ 2.1 Liên hệ giữa tổ chức và tế bào lympho

3 Liên hệ giữa tế bào và tổ chức lympho

3.1 Sự di chuyển của tế bào lympho

Các tế bào non dòng lympho xuất phát từ tế bào mầm của tủy xương sẽ theo đường máu đến tổ chức lympho sơ cấp tương ứng, tại đây chúng được huấn luyện thành các tế bào lympho

B hoặc T trưởng thành nhưng chưa tiếp xúc với kháng nguyên nên gọi là các tế bào còn trinh (virgin cells) Các tế bào đó lại được chuyển vận bằng đường máu đến các tổ chức lympho thứ cấp có hoặc không có nang bao bọc mà ở đấy chúng có thời gian sống từ vài tuần cho đến vài năm Mỗi ngày có khoảng 109 tế bào lympho rời khỏi các tổ chức lympho sơ cấp để đến tổ chức lympho thứ cấp và sẽ vào đúng vị trí nhất định dành cho chúng để thực hiện chức năng của mình khi có kháng nguyên xâm nhập

3.2 Sự tái tuần hoàn của các tế bào lympho

Các tế bào lympho sau khi đến các tổ chức lympho sơ cấp không ở cố định tại chổ mà luôn luôn có sự tái tuần hoàn Một số tế bào sau khi đến lách, bạch huyết, tổ chức lympho niêm mạc, thực hiện chức năng của nó rồi chết đi Một số khác thì lại tiếp tục ra đi bằng đường bạch huyết, trở lại máu rồi quay trở lại hạch hoặc lách, và cứ như thế tạo thành một nhóm các tế bào tuần hoàn nhiều năm trong cơ thể.

Mỗi giờ có khoảng 1-2% tổng lượng tế bào lympho lưu thông trên các con đường nói trên, sự lưu thông nầy là cần thiết để giúp cho tế bào trở về đúng nơi cư ngụ của mình và giúp cho chúng có điều kiện tiếp xúc với các kháng nguyên xâm nhập Vì mỗi tế bào lympho chỉ đặc hiệu cho một loại kháng nguyên cho nên nếu không có sự lưu thông liên tục nầy thì các lympho

sẽ khó tìm gặp được kháng nguyên tương ứng một cách kịp thời

Sơ đồ 2.2 Nhiệm vụ của các tế bào lympho trong tổ chức lympho

II Các tế bào tham gia đáp ứng miễn dịch

1 Nguồn gốc

Hình 2.1 Sơ đồ biệt hoá các dòng tế bào từ tế bào mầm

Tất cả các tế bào của hệ miễn dịch đều phát xuất từ các tế bào mầm vạn năng tại tủy xương Các tế bào nầy biệt hóa thành 2 dòng tế bào chính:

- Dòng lympho: Các tế bào mầm chung của dòng lympho biệt hóa tiếp thành các tế bào tiền B hoặc tiền T, theo thứ tự các tiền tế bào nầy sẽ rời tủy xương đến tổ chức lympho sơ cấp Ngoài ra còn có một quần thể lympho thứ 3 gọi là lympho “nuls” có những tính chất rất khác với 2 quần thê ølympho trên mà nguồn gốc chưa được xác định một cách rõ ràng

- Dòng tủy: Các tế bào mầm chung của dòng tủy sẽ biệt hóa tiếp thành các bạch cầu đơn nhân, các bạch cầu hạt và tiểu cầu

Hình 2.2 Sơ đồ biệt hoá của tế bào lympho B

2.1.3 Hoạt hóa

Khi một kháng nguyên đi vào cơ thể chúng sẽ chạm trán với một lượng khổng lồ các tế bào lympho B có mang các kháng thể bề mặt khác nhau Mỗi một kháng thể có vị trí nhận biết kháng nguyên và kháng nguyên thì chỉ kết hợp với kháng thể nào phù hợp với nó nhất

Các tế bào lympho B khi đã kết hợp được với kháng nguyên sẽ nhận được một tín hiệu khởi động để tiếp tục biệt hóa thành tương bào, là các tế bào có tiềm năng sinh kháng thể Do các tế bào lympho B đã được chương trình hóa để chỉ sản xuất một loại kháng thể đặc hiệu nào

đó mà thôi cho nên các kháng thể vừa mới được tổng hợp bởi tương bào sẽ hoàn toàn tương đồng với kháng thể gốc ban đầu Như vậy kháng nguyên chọn kháng thể nhận biết mình một cách có hiệu quả

Sự hoạt hóa tế bào lympho B còn phụ thuộc vào bản chất của kháng nguyên:

- Kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức typ I ở nồng độ đủ cao có thể hoạt hóa trực tiếp một tỷ lệ đáng kể lympho B

- Kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức typ II có cấu trúc lập lại không bị giáng hóa

có thể tạo ra liên kết chéo (cross linking) để hoạt hóa tế bào lympho B

- Kháng nguyên phụ thuộc tuyến ức thì sự hoạt hóa tế bào lympho B cần thiết phải có sự hợp tác của tế bào lympho T hỗ trợ (Th) thông qua các cytokin

Hình 2 3 Hoạt hoá theo cơ chế chọn lọc kháng nguyên của lympho B

thể nhận biết kháng nguyên nầy có sự phối hợp với phân tử CD3 cho phép hoạt hóa tế bào sau khi nhận biết kháng nguyên.

Những quần thể tế bào lympho T khác nhau cũng mang những dấu ấn đặc hiệu riêng Ví dụ: tế bào lympho Th có CD4, Tc có CD8, Căn cứ vào những dấu ấn nầy mà người ta có thể nhận diện được chúng nhờ các kháng thể đơn clon tương ứng

2.2.3 Hoạt hóa

Hình 2.5 Hoạt hoá tế bào lympho T

Như vậy, sự hoạt hóa tế bào lympho T nghỉ (TG) cần hội đủ 2 tín hiệu:

 Tín hiệu 1: Gồm 1 phức hợp bậc 3 TCR+KN(đã xử lý) + MHC tương ứng

 Tín hiệu 2 : Là Interleukin 1 (IL1) do tế bào trình diện kháng nguyên tiết ra

2.3 Tế bào lympho “nuls”

Ngoài các tế bào lympho nói trên, còn có một số tế bào lympho khác chiếm khoảng 25% tế bào lympho của máu và có vai trò quan trọng trong phản ứng gây độc tế bào

15-2.3.1.Tế bào NK và LAK: có khả năng giết chết các tế bào ung thư gọi là các tế bào diệt

tự nhiên hay tế bào NK (Natural killer cells); tế bào diệt hoạt hóa bởi lymphokin (LAK=Lymphokin activated killer cells)

2.3.2 Tế bào K: có khả năng giết các tế bào đã được bao phủ bởi các kháng thể gọi là

các tế bào diệt (killer cells) hay tế bào gây độc qua trung gian kháng thể (ADCC: Antibody dependent cellular cytotoxic cells)

Tế bào lympho “nuls” có vai trò tối quan trọng trong việc bảo vệ không đặc hiệu chống

vi rut và chống các tế bào ung thư mà không cần phải có các thụ thể nhận biết kháng nguyên, cũng không bị giới hạn bởi MHC như các tế bào lympho Tc

3 Các tế bào dòng bạch cầu đơn nhân

3.1 Các đại thực bào của hệ lưới nội mô

Các tiền tế bào đơn nhân sinh ra các tế bào đơn nhân, tế bào nầy mượn đường máu di trú đến nhiều cơ quan và tổ chức khác nhau và tại đó, chúng biệt hóa thành các đại thực bào của tổ chức nơi chúng cư ngụ Các đại thực bào nầy hình thành nên mạng lưới gọi chung là hệ

lưới nội mô (RES = reticuloendothelial system) có tác dụng bảo vệ cơ thể loại bỏ các kháng nguyên khi chúng xâm nhập vào máu và tổ chức Tùy theo tổ chức cư ngụ và tùy theo từng giai đoạn biệt hóa mà các đại thực bào nầy có những tên gọi khác nhau.

Sơ đồ 2.3 Biệt hóa của đại thực bào

Ngoài chức năng thực bào, ẩm bào và tiêu hóa các vật lạ, các đại thực bào nầy còn tiết một số chất như: các enzym tiêu protein, các sản phẩm tham gia vào sự đề kháng như C2 , C3 , C4, C5, interferon, interleukin 1,

3.2 Các đại thực bào trình diện kháng nguyên

Ngoài chức năng bảo vệ sơ cấp trên, một loại tế bào thuộc dòng bạch cầu đơn nhân còn đóng vai trò chìa khóa trong việc khởi động các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu Cụ thể, chúng hấp phụ kháng nguyên, cắt kháng nguyên thành những mảnh nhỏ trong bào tương rồi trình diện nó lên màng tế bào cùng với MHC để các tế bào lympho bào nhận diện và hoạt hóa làm thành pha mở màn cho đáp ứng miễn dịch đặc hiệu

Các tế bào trình diện kháng nguyên thấy nhiều ở da, hạch bạch huyết, lách và tuyến ức

Tế bào đặc trưng cho loại nầy là các tế bào Langerhans ở da làm nhiệm vụ bắt giữ, xử lý kháng nguyên rồi di chuyển vào vùng vỏ của hạch lympho gần nhất để trình diện kháng nguyên cho các tế bào lympho T tại đó Các tế bào dạng bạch tuộc (interdigitating cell) gặp ở những nang thứ cấp của tế bào lympho B trong hạch và lách cũng là các tế bào trình diện kháng nguyên Những tế bào trên cũng thấy tập trung nhiều tại vùng tủy của tuyến ức và bản thân chúng có mang rất nhiều kháng nguyên tự thân

4 Các tế bào dòng bạch cầu hạt

Được sản xuất trong tủy xương dưới dạng nguyên tủy bào với tốc độ khoảng 8 triệu tế bào mỗi phút và có đời sống ngắn ngủi chỉ 2-3 ngày, chiếm 60-70% tổng số bạch cầu trong máu

4.1 Các bạch cầu hạt trung tính

Chiếm trên 90% bạch cầu hạt trong máu Trên bề mặt của nó có các thụ thể dành cho mảnh FC của IgG và thụ thể dành cho C3 , nhờ các receptor nầy mà bạch cầu hạt trung tính ( và đại thực bào) dễ bám để bắt giữ các vi khuẩn đã được gắn với kháng thể và bổ thể (hiện tượng opsonin hóa) do đó khả năng thực bào của chúng được nâng cao và có hiệu quả hơn.Dưới ảnh hưởng của các yếu tố hóa hướng động (chemotaxis factor), bạch cầu hạt trung tính bị thu hút đến và làm nhiệm vụ tiểu thực bào, giải phóng men tiêu protid đồng thời tiết các yếu tố hấp dẫn thêm các bạch cầu khác làm cho phản ứng viêm tại chỗ được tăng cường Do

vậy bạch cầu hạt trung tính có vai trò rất quan trọng trong phản ứng viêm cấp do vi khuẩn gây ra.

Ngoài ra, bạch cầu trung tính còn hiện diện tại các ổ viêm không do vi khuẩn mà do các phức hợp miễn dịch Nhiều bệnh lý do phức hợp miễn dịch xảy ra bởi sự tụ tập quá mức của bạch cầu hạt trung tính

Bạch cầu hạt trung tính cũng đáp ứng với các lymphokin như yếu tố ức chế di tản bạch cầu (MIF: Migration inhibition factor), yếu tố ức chế sự bám dính bạch cầu, các yếu tố nầy

do các lympho bào tiết ra mục đích kìm giữ bạch cầu tại chổ xảy ra phản ứng viêm

4.2 Bạch cầu hạt ái kiềm và tế bào mast

Bạch cầu hạt ái kiềm tuần hoàn trong máu ngoại vi với số lượng rất nhỏ dưới 0,2% còn

tế bào mast thì chỉ thấy trong các tổ chức mà không thấy trong máu ngoại vi Hai loại tế bào nầy có điểm giống nhau là trên bề mặt của chúng đều có thụ thể dành cho mảnh Fc của IgE và trong bào tương của chúng có nhiều hạt chứa các chất hoạt mạch như: histamin, serotonin, chất phản ứng chậm trong phản vệ (SRS-A: Slow reactive substance of anaphylaxis),

Khi có dị nguyên bám lên các vị trí kết hợp kháng nguyên của IgE sẽ kích thích gây hiện tượng vỡ hạt giải phóng các chất hoạt mạch Các chất nầy tác động lên các tế bào cơ trơn gây

co thắt và tác động lên thành mạch máu làm tăng tính thấm và là nguyên nhân của các tình trạng dị ứng, phản vệ

4.3 Bạch cầu hạt ái toan

Chỉ có rất ít trong máu ngoại vi khoảng 2-5% và cũng như bạch cầu hạt trung tính chúng

có khả năng tiểu thực bào và tiêu diệt vi sinh vật nhưng chức năng chính của chúng là tập trung tại nơi xảy ra phản ứng dị ứng

Trong bào tương của bạch cầu hạt ái toan có nhiều hạt chứa các men và các chất có tác dụng trung hòa bớt các sản phẩm được giải phóng ra do hiện tượng vỡ hạt tế bào mast và bạch cầu ái kiềm Như vậy, bạch cầu hạt ái toan có tác dụng điều hòa sự hoạt hóa của tế bào mast

và bạch cầu ái kiềm

Chương 3

KHÁNG THỂ VÀ BỔ THỂ

I Định nghĩa kháng thể

Kháng thể dịch thể bản chất là một loại glycoprotein do kháng nguyên kích thích tạo ra

và có thể kết hợp một cách đặc hiệu với kháng nguyên ấy

Kháng thể còn được gọi là globulin miễn dịch (immunoglobulin), viết tắt là lg, vì khi chạy điện di miễn dịch thì kháng thể nằm ở vùng globulin

Hình 3.1 Điện di protit huyết tương

II Sự tạo thành kháng thể dịch thể

1 Mối quan hệ kháng nguyên chọn lọc một lympho B tạo kháng thể

Hiện nay người ta thừa nhận rằng cơ thể có sẵn khuôn tạo kháng thể trước khi tiếp xúc với kháng nguyên, khuôn này chính là kháng thể bề mặt có sẵn lympho B

Mỗi tế bào lympho B đã được chương trình hóa để sản xuất một loại kháng thể khác nhau Khi tiếp xúc với kháng nguyên, tế bào lympho B nào có kháng thể bề mặt khới với cấu trúc của quyết định kháng nguyên thì mới chuyển thành tương bào sản xuất kháng thể dịch thể, kháng thể dịch thể này có cấu trúc giống như kháng thể bề mặt của tế bào lympho B đó.Dựa trên cấu trúc, loại và trình tự các axit amin của các quyết định kháng nguyên, ước lượng có khoảng 107-109 loại quyết định kháng nguyên khác nhau trong thiên nhiên Như vậy cũng có khoảng 107-109 loại tế bào lympho B tương ứng trong cơ thể

2 Mỗi tế bào lympho B khi tiếp xúc với quyết định kháng nguyên thì tăng sinh và biệt hóa thành nhiều tương bào

Sau khi tiếp xúc lần đầu với kháng nguyên, tế bào lympho B tăng sinh nhiều đợt rồi chuyển thành tương bào sản xuất kháng thể Khoảng vài ngày sau khi tiếp xúc với kháng nguyên, kháng thể xuất hiện trong máu và đạt nồng độ cao nhất vào khoảng tuần lễ thứ hai

Đó là đáp ứng tiên phát

Do vậy trên lâm sàng các xét nghiệm tìm kháng thể đặc hiệu thường được thực hiện vào khoảng sau một tuần khởi phát bệnh, lúc mà hiệu giá kháng thể đủ cao để có thể cho kết quả dương tính

Hình 3.2 Mỗi quyết định kháng nguyên chọn lọc một tế bào lympho B tạo kháng thể

Hình 3.3 Tế bào lympho B tăng sinh và biệt hóa thành nhiều tương bào

3 Đáp ứng nhớ

Trong quá trình tăng sinh và biệt hóa của lympho B, một số tế bào con cháu của chúng

không chuyển thành tương bào, vẫn ở dạng lympho B gọi là lympho B nhớ Các lympho B

nhớ này có đời sống dài, khi gặp lại kháng nguyên lần thứ hai sẽ sản xuất kháng thể nhanh và

nhiều hơn Đó là đáp ứng thứ phát.

Đáp ứng thứ phát là một cơ sở tiêm chủng nhắc lại: trong đa số các trường hợp sau đáp ứng tiên phát nồng độ kháng thể giảm dần theo thời gian, sự tiêm chủng nhắc lại có tác dụng tạo ra một đáp ứng miễn dịch mạnh và kéo dài hơn

4 Kháng thể đơn dòng

Kháng thể đơn dòng là kháng thể được tạo ra tử một dòng tương bào biệt hóa từ lympho

B ban đầu sau khi được kích thích bởi một quyết định kháng nguyên Kháng thể đơn dòng do quyết định kháng nguyên nào kích thích thì chỉ kết hợp đặc hiệu với quyết định kháng nguyên

ấy mà thôi

Do cơ thể tiếp xúc với nhiều loại kháng nguyên, mỗi kháng nguyên lại có nhiều quyết định kháng nguyên khác nhau, nên kháng thể trong huyết thanh bao gồm nhiều loại kháng thể đơn dòng khác nhau.

Hình 3.4 Đáp ứng tiên phát và thứ phát

Các kit test chẩn đoán miễn dịch hiện nay dựa vào các kháng thể đơn dòng nên có độ nhạy cảm và tính đặc hiệu cao Phương pháp tạo kháng thể đơn dòng là một tiến bộ quan trọng trong miễn dịch học, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học và chẩn đoán lâm sàng (xem phần tham khảo: Phương pháp tạo kháng thể đơn dòng)

III Cấu trúc của kháng thể dịch thể

- Vùng hằng định C (constant: hằng định): nằm ở sau, có loại và trình tự axxit amin

không thay đổi

- Vùng thay đổi V (variable: thay đổi): nằm phía trước, có loại và trình tự axit amin thay

đổi tùy theo từng loại kháng thể Đặc biệt, trong vùng V có một vùng mà loại và trình tự axit

amin rất hay thay đổi gọi là vùng siêu biến Mỗi loại kháng thể đơn dòng có một vùng siêu

theo từng chuỗi nặng: các vùng C gồm CH1, CH2, CH3 (và CH4), vùng V và vùng siêu biến

Mỗi loại kháng thể đơn dòng có một vùng siêu biến khác nhau

Có 5 loại chuỗi nặng khác nhau: chuỗi gamma, chuỗi alpha, chuỗi muy, chuỗi delta và chuỗi epsilon Trong phân tử kháng thể hai chuỗi nặng giống nhau

1.3 Sự liên kết giữa các chuỗi

Hai chuỗi nặng nối với nhau bằng các cầu nối disulfua (S - S), số cầu nối disulfua thay đổi tùy từng chuỗi Chuỗi nhẹ nối với chuỗi nặng cũng bằng các cầu nối disulfua.

Trên chuỗi nặng, giữa CH1 và CH2 là vùng bản lề Nhờ vùng bản là này mà phân tử kháng thể có thể khép lại hoặc mở ra 0-180 độ làm cho phân tử kháng thể dễ dàng gắn với các quyết định kháng nguyên tương ứng

1.4 Các mảnh của kháng thể

Các men tiêu đạm như papain, pepsin có thể cắt phân tử kháng thể ra thành các mảnh Papain cắt phân tử kháng thể ngay trước vùng bản lề cho ra 2 mảnh Fab và 1 mảnh Fc Pepsin cắt phân tử kháng thể sau cùng bản lề cho ra 1 mảnh F (a’b’) 2 và một mảnh Fc’

F (fragment: mảnh), ab (antigen binding: gắn kháng nguyên), c (cristallisable: kết tinh được)

1.5 Vị trí kết hợp kháng nguyên, hóa trị kháng thể

Hai vùng siêu biến của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ của phân tử kháng thể tạo thành vị trí kết hợp với quyết định kháng nguyên tương ứng Mỗi phân tử kháng thể nguyên vẹn có hai vị trí kết hợp, gọi là hóa trị hai Mảnh Fab có một hóa trị, mảnh F(a’b’) 2 có hóa trị hai

Do phân tử kháng thể có hóa trị hai, kháng nguyên có nhiều quyết định kháng nguyên, nên phản ứng giữa kháng nguyên và kháng thể có thể tạo thành mạng lưới Marrack

1.6 Các lớp kháng thể

- Tên của các lớp:

Kháng thể dịch thể được chia thành năm lớp: IgG, IgA, IgM, IgD và IgE Tên của lớp dựa theo tên của chuỗi nặng

Bảng 3.1 Tên các chuổi nặng và chuổi nhẹ của các lớp Ig

Các lớp còn được chia thành dưới lớp:

IgG: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 trong đó các chuỗi nặng lần lượt là gamma 1, gamma 2,

gamma 3, gamma 4

IgA: IgA1, IgA2 tùy theo chuỗi nặng là alpha 1 và alpha 2.

- Đặc điểm về cấu trúc của các lớp:

IgG ở dạng monome đơn phân tử, trọng lượng là 150000 (chuỗi nhẹ kappa hoặc lamda

IgD ở dạng đơn phân tử trọng lượng 175000.

IgE ở dạng đơn phân tử trọng lượng là 190000

Các immunoglobulin khác nhau về chuỗi nặng: về tỉ lệ % gluxit và đặc biệt là khác nhau ở đoạn Fc liên quan đến chức năng của từng immunoglobulin

2 Cấu trúc chi tiết

Nội dung phần này chỉ đề cập tới các CDR (CDR: Complementarity Determining

Region) của vùng siêu biến

Vùng siêu biến của chuỗi nặng cũng như chuỗi nhẹ có cấu trúc không gian đặc biệt, giúp cho kháng thể kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên Tại đó, mỗi chuỗi polypeptit uốn khúc thành những vòng cung tham gia vào vị trí kết hợp với quyết định kháng nguyên gọi là các CDR

Trên chuỗi nhẹ, CDR 1 gồm các axit amin có số thứ tự từ 28 đến 31, CDR 2 từ 55 đến

65, CDR 3 từ 90 đến 95 Trên chuỗi nặng, CDR 1 gồm các axit amin có số thứ tự từ 30 - 33, CDR 2 từ 51 đến 68, CDR 3 từ 102 đến 107

Ba CDR của chuỗi nhẹ cùng với ba CDR của chuỗi nặng tạo thành một cấu trúc không gian như là một ổ khóa, mà chìa khóa chính là quyết định kháng nguyên

Vùng lõm giữa các CDR gọi là paratop, quyết định kháng nguyên gọi là epitop

3 Tính chất của các lớp kháng thể

Hình 3 5 Chuỗi nhẹ của immunoglobulin

Tuy nhiên đôi khi xảy ra phản ứng chéo giữa kháng thể và kháng nguyên không tương ứng do kháng nguyên này có cấu trúc gần giống với kháng nguyên đã kích thích tạo ra nó Phản ứng chéo cho hình ảnh dương tính giả trong phản ứng miễn dịch.

Vị trí gắn với kháng nguyên nằm ở đoạn Fab, giữa các CDR của mỗi cặp chuỗi nặng và chuỗi nhẹ Như vậy mỗi phân tử kháng thể nguyên vẹn có hai vị trí gắn với kháng nguyên, gọi

là có hóa trị hai Kháng thể dạng dime có hóa trị 4, kháng thể dạng pentame có hóa trị 10 Nhờ kháng thể có hóa trị hai trở lên mà kết hợp kháng nguyên-kháng thể có thể tạo ra được mạng lưới Marrack

Đoạn F(a’b’)2 cũng có hóa trị hai nên có thể được sử dụng thay thế phân tử kháng thể nguyên vẹn trong một số phản ứng miễn dịch khi cần tránh những tác dụng riêng của đoạn Fc

1.2 Tính kháng nguyên

- Tính kháng nguyên của phân tử kháng thể là khả năng kích thích cơ thể khác tạo ra kháng thể kháng lại chính nó Lý do là phân tử kháng thể bản chất là một loại protit có trọng lượng phân tử đủ lớn, đủ tiêu chuẩn là một kháng nguyên đối với cơ thể khác

Kháng thể kháng lại kháng thể được gọi là anti-lg

- Phân biệt 3 nhóm kháng nguyên trên phân tử kháng thể:

+ Nhóm kháng nguyên isotyp: Các quyết định kháng nguyên isotyp giống nhau ở mọi

cá thể trong cùng một loài và nằm trên vùng hằng định của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ

Các lớp dưới kháng thể IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgM, IgD và IgE có các quyết định kháng nguyên isotyp khác nhau

+ Nhóm kháng nguyên allotyp: Các quyết định kháng nguyên allotyp giống nhau ở một

số cá thể trong cùng một loài và nằm rải rác trên vùng hằng định của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ.+ Nhóm kháng nguyên idiotyp: Các quyết định kháng nguyên idiotyp đặc trưng cho từng cá thể và nằm trên vùng thay đổi của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ Mỗi quyết đinh kháng

idiotyp được gọi là idiotop, tập các idiotop gọi là idiotyp.

2 Chức năng của kháng thể

2.1 Chức năng do vùng hằng định Fc đảm nhiệm

- Cố định bổ thể: Phân tử kháng thể thuộc các lớp và dưới lớp IgM, IgG1, IgG2, IgG3

sau khi kết hợp với kháng nguyên thì sự tương tác giữa các đoạn Fc của chúng làm bộc lộ vị trí cố định bổ thể trên CH2, nhờ đó thành phần C1q của bổ thể đến bám vào, dẫn đến hoạt hóa

bổ thể theo con đường cổ điển (xem phần Bổ thể)

- Truyền qua rau thai: Do đặc điểm cấu tạo của đoạn Fc của phân tử kháng thể thuộc

lớp IgG, nhất là dưới lớp IgG1, IgG3, IgG4, kháng thể có thể được truyền từ mẹ qua thai nhi, tạo đáp ứng miễn dịch thụ động cho trẻ sơ sinh trong khoảng sáu tháng đầu tiên

- Gắn trên bề mặt tế bào: Các phân tử kháng thể thuộc các lớp và dưới lớp IgE, IgG1,

IgG3, IgG4 có khả năng gắn trên bề mặt các tế bào mast và bạch cầu ái kiềm thông qua các receptor đối với đoạn Fc của chúng (FcR) Do vậy khi có kháng nguyên đến kết hợp với kháng thể trên bề mặt các tế bào này thì sẽ dẫn tới hai quá trình: (1) quá trình giải phóng các chất sinh học có sẵn trong các hạt của tế bào như histamin, serotonin; (2) quá trình tổng hợp

từ phospholipit màng tế bào tạo ra các chất như là PAF, leucotrien, prostaglandin, thromboxan gây quá mẫn nhanh (xem chương Rối loạn miễn dịch)

- Gây hiện tượng opsonin hóa (opsonisation): Các đại thực bào và bạch cầu đa nhân

trung tính có receptor đối với đoạn Fc của các kháng thể thuộc lớp IgG và IgM Khi các

kháng thể này kết hợp với các kháng nguyên vi khuẩn, thì các đoạn Fc của chúng thu hút các FcR của đại thực bào và bạch cầu đa nhân trung tính, làm cho những tế bào thực bào này dễ tiếp cận vi khuẩn hơn.

Cũng theo cơ chế trên, các tế bào NK (natural killer: tế bào giết tự nhiên) nhờ có FcR đối với đoạn Fc của lớp kháng thể IgG nên dễ tiếp cận và tiêu diệt tế bào đích hơn Hiện tượng này gọi là hiệu ứng ADCC (antibody dependent cellular cytotoxicity: độc tế bào phụ thuộc kháng thể)

2.2 Chức năng do vùng thay đổi V đảm nhiệm

- Nhận diện kháng nguyên: Chức năng này đã được trình bày trong phần tính kháng thể

Thông qua phản ứng kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng mà kháng nguyên (1) trung hòa kháng nguyên hòa tan như độ tố vi khuẩn; (2) ngưng kết thành các thành phần hữu hình như vi khuẩn; (3) ngăn cản vi khuẩn bám vào màng nhầy niêm mạc đường hô hấp và tiêu hóa (tác dụng của slgA)

- Truyền tín hiệu: Sự nhận diện kháng nguyên tạo tín hiệu cho lympho B tái phân bố các

kháng thể bề mặt mở đầu cho quá trình trình diện kháng nguyên của lympho B (xem phần Hợp tác tế bào)

V Khái niệm về bổ thể

1 Thí nghiệm của Buchner

- Mẫu 1: Huyết thanh dê có kháng thể kháng vi khuẩn tả + Vi khuẩn tả

Kết quả: Vi khuẩn tả bị ngưng kết, rồi bị vỡ

- Mẫu 2: Huyết thanh dê có kháng thể kháng vi khuẩn tả, đã được hâm nóng ở 56oC

trong 30 phút + Vi khuẩn tả

Kết quả: Vi khuẩn tả bị ngưng kết, không bị vỡ

- Nếu cho thêm huyết thanh bình thường vào mẫu 2: Vi khuẩn tả bị vỡ

- Kết luận: Trong huyết thanh bình thường có yếu tố tham gia làm vỡ vi khuẩn Yếu tố này mất tác dụng khi bị hâm nóng ở 56oC trong 30 phút Buchner đặt tên yếu tố này là bổ thể

vì chúng có vai trò bổ sung cho tác dụng của kháng thể

2 Các thành phần của bổ thể

- Bổ thể là những protein đặc biệt, có sẵn trong huyết tương dưới dạng chưa hoạt hóa, chủ yếu do gan sản xuất

- Bổ thể gồm có 9 thành phần: C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 và C9 Trong đó C1 gồm 3 thành phần khác nhau: C1q, C1r, C1s

- Có khoảng 10 yếu tố tham gia điều hòa sự hoạt hóa các thành phần của bổ thể: C1 INH, I, H, B, D, P, C4bp, DAF, CR1 và protein S

- Bổ thể và các yếu điều hòa hợp thành hệ thống bổ thể

VI Quá trình hoạt hoá bổ thể

Bổ thể được hoạt hóa theo hai con đường khác nhau:

(1) Con đường cổ điển đi từ C1 đến C9 nhưng theo thứ tự sau:

C1, C2, C3, C4, C6, C7, C8, C9

(2) Con đường tắt đi từ C3, bỏ qua C1, C4 và C2:

C3, C5, C6, C8, C9

Gọi là cổ điển vì con đường này được phát hiện trước, nhưng về mặt tiến hóa thì nó xuất hiện sau con đường tắt

1 Hoạt hóa bổ thể theo con đường cổ điển

1.1 Yếu tố gây hoạt hóa

- Chủ yếu là phức hợp kháng nguyên-kháng thể, trong đó kháng thể thuộc lớp và dưới lớp IgM, IgG1, IgG2, IgG3

- Các yếu tố khác: màng vi rut ARN, một số trực khuẩn Gram âm

1.2 Bước nhận diện

Khi có kết hợp kháng nguyên-kháng thể thì các Fc tương tác với nhau làm bộc lộ vị trí

ổn định bổ thể trên vùng CH2 Nhờ đó, thành phần C1q đến gắn vào, C1q được gọi là đơn vị nhận diện

1.3 Bước hoạt hóa men

- Sơ đồ hoạt hóa: Khi C1q đã được hoạt hóa thì trở thành men gây hoạt hóa C1r Sau đó

C1r hoạt hóa lại trở thành men gây hoạt hóa C1s cú tiếp tục theo sơ đồ:

Sơ đồ 3.1 Hoạt hoá bổ thể theo con đường tắt

Những đặc điểm của giai đoạn hoạt hóa men:

+ Khi một thành phần bổ thể đã được hoạt hóa thì trở thành men cắt protein hạn chế, cắt

thành phần bổ thể tiếp theo ra làm hai mảnh: mảnh nhỏ nằm trong pha lỏng, mảnh lớn trở thành men tiếp tục tham gia dây chuyền hoạt hóa

+ Sự hoạt hóa có tính khuếch đại, nghĩa là một phân tử bổ thể đã được hoạt hóa thì sẽ

gây hoạt hóa nhiều phân tử của thành phẩn bổ thể tiếp theo

+ C4b2b được gọi là C3 convertase (men chuyển C3) của con đường cổ điển

+ C3b bám lên màng tế bào đích, kết hợp với C3 convertase để chuyển thành men cắt C5 gọi là C5 convertase (men chuyển C5).

1.4 Bước hình thành phức hợp tấn công màng

Khi C5b đã được hình thành thì các thành phần bổ thể tiếp theo cũng lần lượt đến bám lên màng tế bào đích, hình thành phức hợp tấn công màng MAC (Membrane Attack Complex), đục thủng từng lỗ nhỏ khoảng 100 Ơ ở màng tế bào đích, làm cho tế bào bị trướng nước rỗi vỡ

Sơ đồ 3.2 Phức hợp tấn công màng (MAC)

2 Hoạt hóa bổ thể theo con đường tắt

Sự hoạt hóa bổ thể theo con đường tắt không cần đến sự hiện diện của kháng thể Đây là

cơ chế đề kháng tự nhiên tham gia bảo vệ cơ thể, đặc biệt quan trọng khi cơ thể chưa có kháng thể đặc hiệu

2.1 Các yếu tố gây hoạt hóa

- Bề mặt nhiều loại vi khuẩn Gram (-) và Gram (+)

- Các tế bào bị nhiễm virut, nấm và ký sinh trùng

- Phức hợp kháng nguyên-kháng thể, trong đó kháng thể thuộc lớp IgA, (IgA1 và IgA2)

2.2 Vòng hoạt hóa thường trực

Bình thường trong cơ thể luôn luôn có một lượng nhỏ C3b được tạo ra, rồi bị bất hoạt ngay nếu không có yếu tố gây hoạt hóa:

2.3 Sự khuếch đại C3b và hoạt hóa men

- Khi có yếu tố gây hoạt hóa thì C3b tăng cường kết hợp với yếu tố B làm cho vòng thường trực được khuếch đại

- Các C3b bám vào C3bBb hình thành phức hợp (C3b)n Bb

(C3b)n Bb là C5 convertase của con đường tắt.