Sinh hóa miễn dịch chương 2

Cần phải phân biệt các phân tử có tính kháng nguyên và các phân tử có tính sinh miễn dịch immunogen Chất sinh miễn dịch là chất khi ñi vào cơ thể ñộng vật ở ñiều kiện thích hợp có khả nă

CHƯƠNG 2 CHẤT SINH MIỄN DỊCH VÀ KHÁNG NGUYÊN

2.1 Chất sinh miễn dịch và kháng nguyên

Cần phải phân biệt các phân tử có tính kháng nguyên và các phân tử có tính sinh miễn dịch (immunogen)

Chất sinh miễn dịch là chất khi ñi vào cơ thể ñộng vật ở ñiều kiện thích hợp có khả năng gây ñáp ứng miễn dịch Tuy nhiên ñể hoạt ñộng như một kháng nguyên thực thụ thì các chất xâm nhập vào cơ thể phải là các protein phức tạp hoặc là các polyscarit có kích thước ñủ lớn, sẽ kích thích hình thành kháng thể kết hợp ñặc hiệu với kháng nguyên ñó

Các phân tử có kháng nguyên có thể kết hợp với các thành phần của ñáp ứng miễn dịch, chẳng hạn có thể kết hợp ñược với kháng thể hoặc thụ thể của các tế bào Như vậy nhiều hợp chất có thể liên kết với kháng thể, thụ thể kháng nguyên nhưng lại không có khả năng gây ñáp ứng miễn dịch Như vậy các immunogen ñều là kháng nguyên nhưng không phải tất cả những kháng nguyên

ñề là chât sinh miễn dịch immunogen

2.2 Các yếu tố cần thiết ñối với một kháng nguyên

Có ba yếu tố cần thiết của một kháng nguyên: tính lạ, trọng lượng phân

tử ñủ lơn và cấu trúc phức tạp

Tính lạ:

Chất gọi là kháng nguyên phải là chất lạ, hoặc là nó phải có mặt ít nhất một phần hình dạng không quen ñối với cơ thể Chất càng lạ với cơ thể bao nhiêu, khả năng kích thích cơ thể ñáp ứng MD càng mạnh.Yếu tố quyết ñịnh kháng nguyên (epitop) là một phần của phần tử kháng nguyên trực tiếp tương tác với kháng thể và chịu trách nhiệm ñối với tính ñặc hiệu của kháng nguyên

ða số các kháng nguyên là những chất cao phân tử bình thường không có sẵn trong cơ thể nên chúng là chất lạ

Khối lượng phân tử ñủ lớn:

Phân tử lượng của kháng nguyên phải có khối lượng phân tử ñủ lớn Phân

tử của kháng nguyên càng lớn thì càng có nhiều khả năng có những nhóm quyết ñịnh kháng nguyên lạ trên bề mặt

Các phân tử có khối lượng nhỏ hơn 5 000Da không hoạt ñộng như một kháng nguyên (penixilin, aspirin không có tính sinh miễn dịch)

Từ 6000-10000Da có thể có hoặc không có khả năng sinh miễm dịch ví

dụ như insulin thì không có khả năng ñáp ứng miễn dịch

Từ 10000- 14000 là kháng nguyên yếu trừ khi chúng ñược gắn với các trợ chất

Giới hạn phân tử lượng 40000- 50000Da là kháng nguyên mạnh Kích thước phân tử lớn dễ bị ñại thực bào, là bước khởi ñầu của ñáp ứng miễn dịch

Cấu trúc phân tử phức tạp:

Một chất sinh miễn dịch phải có cấu trúc phân tử phức tạp, kháng nguyên càng phức tạp thì tính miễn dịch càng cao Ví dụ như là polylizin là một polyme

có khối lượng phân tử là 30000Da nhưng không gây ñáp ứng miễn dịch vì cấu trúc ñơn giản Ngược lại hapten có khối lượng phân tử nhỏ và không có tính miễn dịch nhưng khi gắn với protein có cấu trúc phức thì sẽ trở thành chất sinh miễn dịch

Ngoài 3 ñiều kiện trên khả năng sinh miễn dịch ñộ mạnh yếu của kháng nguyên cũng phụ thuộc vào cả dạng thể hiện và cách thức xâm nhập vào cơ thể của kháng nguyên ðường vào của kháng nguyên theo ñường tĩnh mạch hoặc qua khoang bụng thì tốt hơn ñường dưới da hoặc cơ Trợ chất có tác dụng kéo dài sự tiếp xúc của kháng nguyên có hiệu quả vì vậy việc tiêm lặp ñi lặp lại có ý nghĩa ñáng kể

Hơn nữa, các tính chất như ñộ hoà tan, ñộ tích ñiện, hình dạng ba chiều, tính chất hoá học, sinh học của kháng nguyên và tình trạng sức khoẻ của cơ thể cũng ảnh hưởng ñến khả năng sinh miễn dịch Ví dụ như khi bị ung thư hệ thống lympho cũng bị chi phối khả năng cơ thể ñáp ứng miễn dịch

2.3 Tính ñặc hiệu của kháng nguyên

Sự liên kết giữa kháng nguyên và kháng thể hay giữa kháng nguyên và

tế bào lympho luôn mang tính ñặc hiệu cao Tính ñặc hiệu này tương tự như enzyme và cơ chất, nghĩa là chúng phải khớp với nhau như ổ khoá và chìa khoá

Không phải toàn bộ kháng nguyên tham gia ñáp ứng miễn dịch mà chỉ một phần của nó quyết ñịnh kháng nguyên (hay gọi là epitop) mới liên kết với

kháng thể hoặc tế bào lympho Mỗi Epitop chứa khoảng 6-8 amino acid hoặc một ñơn vị polysaccarit có khối lượng phân tử khoảng 750Da

Phần tương ứng với quyết ñịnh kháng nguyên nằm trên mỗi kháng thể gọi là vị trí kết hợp hay hay paratop, còn phần tương ứng trên tế bào lympho là thụ thể (ví dụ thụ thể của tế bào T là TCR) Epitop chính là “dấu vân tay” (dấu ấn) ñể cho kháng thể và tế bào có thẩm quyền miễn dịch nhận dạng kháng nguyên TCR và paratop cũng có kích thước tương ứng với kích thước của epitop

Mỗi một epitop chỉ gắn ñặc hiệu với 1 paratop hoặc TCR và sinh ra một dòng kháng thể ñặc hiệu Kháng nguyên có nhiều epitop khác nhau gọi là kháng nguyên ña giá và sẽ tạo ra nhiều dòng kháng thể khác nhau

2.4.Các loại kháng nguyên

Kháng nguyên trong tự nhiên rất ña dạng, tùy theo quan ñiểm và mức ñộ quan tâm mà người ta phân thành các loại kháng nguyên như sau: 2.4.1.Dựa theo cấu trúc hóa học

Kháng nguyên là protein:

Là kháng nguyên mạnh nhất và có ñủ 3 ñiều kiện của một kháng nguyên Tính ñặc hiệu của nó phụ thuộc vào trình tự sắp xếp các acid amin, cấu trúc và tính ña dạng của nó

Kháng nguyên polysacarit:

ða số polysacarit là kháng nguyên yếu vì cấu trúc lặp ñi lặp lại, thiếu sự

ña dạng về mặt hóa học, dễ bị phân giải khi vào cõ thể Kháng nguyên polysacarit ñiển hình là màng nhầy của tế bào vi khuẩn Pneumococcus kháng nguyên nhóm máu A, B

Kháng nguyên Lipit:

Lipit không phải là chất sinh miễn dịch nhưng khi kết hợp với protein (lipoprotein) thì trở thành kháng nguyên

Kháng nguyên Acid nucleic:

Acid nucleic không phải là kháng nguyên nhưng khi kết hợp với protein thì hoạt tính miễn dịch tăng lên ví dụ như kháng nguyên nucleoprotein ở vỏ virus

Hapten:

Như chúng ta ñã biết một số thuốc kháng sinh, mĩ phẩm, gia vị, chúng

có kích thước nhỏ, khối lượng phân tử thấp nên chúng không có tính sinh miễn dịch Nhưng kết hợp với protein tải thì có tính sinh miễn dịch và trở thành kháng nguyên Ví dụ như khi ta tiêm penicilin vào cơ, chúng có thể chuyển thành acid penixilinic có khả năng tạo phức với protein của cơ thể và trở thành một kháng nguyên mạnh có thể gây choáng phản vệ với người mẫn cảm

Kháng nguyên nhóm máu:

Thành phần quan trọng của màng hồng cầu là kháng nguyên nhóm máu, nằm chủ yếu trên bề mặt ngoài

Các gen nhóm máu chịu trách nhiệm tổng hợp các protein hoặc các chất glucolipit bên trên hoặc trên màng hồng cầu Các chất tế bào này có tính ñặc hiệu, chúng là sản phẩm của gen ñặc hiệu Chúng có khả năng kích thích miễn dịch khi chúng ñi vào hệ tuần hoàn lạ Vì vậy, chúng ñược gọi là kháng nguyên nhóm máu

Kháng nguyên nhóm máu rất ña dạng về mặt hoá học cũng như cấu trúc của chúng Chúng có thể là protein (Rh) hoặc là glucolip (ABH) Kháng nguyên thuộc hệ thống kháng nguyên bạch cầu người (HLA) là glucoprotein, trái lại kháng nguyên viêm gan B lipoprotein

2.4.2 Dựa theo nguồn gốc

Kháng nguyên ñồng loài:

Là kháng nguyên khác alen do cùng một locut gen mã hóa nhưng biểu hiện khác nhau ở những cơ thể khác nhau trong cùng loài Nghĩa là kháng nguyên chỉ có ở một số cá thể trong cùng một loài Ví dụ như là nhóm máu A,B

và Rh

Kháng nguyên ña loài:

Là kháng nguyên có trên bề mặt tế bào của nhiều loại ñộng vật hoặc chủng vi sinh vật khác nhau Kháng thể ñược tạo thành chống lại kháng nguyên của loài này cũng có thể phản ứng chéo với kháng nguyên của loài khác

Tự Kháng nguyên:

Là thành phần vốn có của cõ thể, nhưng trong ñiều kiện nhất ñịnh cơ thể coi là vật lạ và sinh ra kháng thể chống lại chúng

2.4.3 Kháng nguyên vi sinh vật

Kháng nguyên vi khuẩn:

Thành phần của kháng nguyên vi khuẩn rất phức tạp, bao gồm 2 loại chính

Kháng nguyên hòa tan: Là các enzyme ngoại bào, ngoại ñộc tố ñược tiết

ra bên ngoài từ tế bào vi sinh vật

Kháng nguyên không hòa tan: Là thành phần của tế bào vi sinh vật, các ñộc tố khi mất tính ñộc vẫn dữ nguyên tính kháng nguyên nhưng không gây bệnh Ví dụ giải ñộc tố bạch hầu uốn ván ñựơc dùng ñể chế vaccine

Kháng nguyên virus: Có hai nhóm chính

Kháng nguyên V: Là một phần hoặc toàn bộ hạt virut nguyên vẹn có khả năng kích thích sinh kháng thể trung hòa virus

Kháng nguyên S: Là kháng nguyên hòa tan bao gồm các glucoprotein vỏ ngoài, acid nucleid hoặc là kháng nguyên ñược tách từ tế bào chủ ñã bị nhiễm virus

2.5 Vacxin và tá chất

Vacxin ?

Vacxin là chất liệu chế từ các vi sinh vật hoặc các kháng nguyên ñặc hiệu của chúng ñể ñưa vào cơ thể người hay ñộng vật ñể gây miễn dịch chủ ñộng cho cộng ñồng do chính các vi sinh vật tương ứng gây ra

Tiêu chuẩn chấp nhận cho một vacxin là:

- Tuyệt ñối an toàn và vô trùng khi sử dụng với khối lượng lớn

- Hậu quả bảo vệ cộng ñồng tương ñối cao và phải kéo dài (có thể là suốt ñời)

- Thích ứng với tình hình dịch tễ ñịa phương

- ðược dung nạp tốt, dễ sử dụng, ổ ñịnh về chất lượng, giá cả chấp nhận ñược

Ta có thể tạm thời phân loại vacxin hiện có như sau:

Vacxin chứa vi sinh vật ñã bị giết chết bằng tác nhân vật lý, hoá học ñó là vacxin tả, thương hàn, ho gà, cúm, viêm não, ñược gọi là vacxin bất hoạt hay vacxin chết

Vacxin sản xuất sản suất từ các vi sinh vật còn sống, nhưng ựã ựược làm giảm ựộc tố nhờ các phương pháp di truyền học ựó là vacxin sởi, vacxin bại liệt trẻ em, ựược gọi là vacxin sống

Vacxin chế từ ựộc tố vi khuẩn ựã ựược làm giải ựộc như vac xin bạch hầu uốn ván gọi là vacxin giải ựộc tố

Vacxin chứa vi sinh vật còn sống gây bệnh cho súc vật, nhưng không ựộc với người Chúng gây tình trạng nhiễm trùng nhẹ ở người tạo ra miễn dịch cho người tránh khỏi mắc bệnh mặng đó là vacxin phòng bệnh lao của trâu bò

và vacxin ựậu mùa của bò chế từ virus ựậu mùa của trâu bò

Vacxin hoá học là vacxin ựược sản xuất từ kháng nguyên của vi khuẩn ựã

bị giết như vacxin thương hàn, màng não cầu

Vacxin tái tổ hợp là vacxin ựược tổng hợp nhờ công nghệ AND tái tổ hợp, ựó là vacxin vỏ của vurus bệnh dại và viêm gan B

Tá chất?

Tá chất là những chất phụ gia khi trộn với kháng nguyên sẽ tăng cường ựáp ứng miễn dịch dịch thể hay ựáp ứng miễn dịch tế bào với kháng nguyên ựó

Tá chất là những chất khó phân giải như dầu, parafin, hydroxit nhôm, chiết xuất lipopolysaccharid có khả năng tạo cảm ứng kháng thể trung hoà và tắnh ựặc hiệu kháng nguyên Tá chất rất cần cho quá trình hoạt hoá và tác ựộng trực tiếp ựến ựáp ứng miễn dịch ban ựầu và ựáp ứng miễn dịch thu ựược ựối với các loại kháng nguyên có tắnh tạo miễn dịch kém Khi gắn với tá chất kháng nguyên phân giải chậm hơn, phóng thắch dần dần vào cơ thể, chúng kéo dài thời gian và gia tăng mức ựộ hiện diện của kháng nguyên trước khi bị phân huỷ và thải ra ngoài Tá chất tăng cường ựáp ứng miễn dịch bằng cách kắch thắch ựại thực bào làm nhiệm vụ thực bào hoặc tế bào B và T Chắnh vì vậy của kháng nguyên nên thiết kế sao cho ựạt ựược số lượng kháng nguyên tối ưu trong các tổ chức bạch huyết trong khoảng thời gian thắch hợp

Cơ chế hoạt ựông của tá chất:

- Giới thiệu kháng nguyên vào vị trắ thắch hợp trong vi sinh vật

- Lưu trữ và giải phóng kháng nguyên chậm

- Tuyển mộ và hoạt hoá các tế bào trình diện kháng nguyên và tế bào bạch huyết

- Hoạt hoá các bố thể và làm gia tăng sự tổng hợp, tiết và gắn kết của cytokin

- Mang các biểu vị của tế bào T ñến kháng nguyên MHC lớp I và MHC lớp II

2.6 Liều lượng và ñường vào của kháng nguyên

Cùng với sự hiểu biết về miễn dịch học hiện nay, các nhà nghiên cứu ñề nghị rằng phản ứng miễm dịch phụ thộc vào liều lượng, ñường vào và thời gian kéo dài của kháng nguyên trong hạch bạch huyết

Liều lượng của kháng nguyên:

- Liều lượng của kháng nguyên quá ít sẽ không ñủ kích thích ñáp ứng miễn dịch

- Liều lượng quá nhiều dẫn ñến tình trạng tê liệt miễn dịch và không có ñáp ứng miễn dịch

ðường vào của kháng nguyên:

Trong tự nhiên kháng nguyên có thể vào cơ thể bằng nhiều con ñường khác nhau: như qua niêm mạc ñường hô hấp, sinh dục, qua da Tuy nhiên, người ta có thể chủ ñộng tiêm kháng nguyên vào da dưới da hoặc trong bắp thịt hay qua ñường tĩnh mạch ñể giúp kháng nguyên nhanh chóng tiếp cận với hệ thống miễn dịch

- Nếu tiêm qua da, cơ bắp có ñáp ứng miễn dịch tế bào

- Tiêm qua tĩnh mạch có ñáp miễn dịch dịch thể

Nguyên tắc tiêm chủng: Hầu hết các vacxin hiện nay cần phải tiêm nhiều mũi mới ñạt ñủ lượng kháng thể bảo vệ trong trường hợp nhiễm trùng Người ta ñưa lượng nhỏ kháng nguyên vào cõ thể kích thích mạch tế bào T tạo trí nhớ ñáp ứng miễn dịch Người ta tiếp tục tiêm vacxin nhắc lại thì ñáp ứng miễn dịch dịch thể tăng lên tạo khả năng miễn dịch cao và bền vững