Bài giảng y sinh Bổ thể

Sự phân tách các protein bổ thể sẽ cho ra các mảnh nhỏ giúp hoạt hóa tế bào, tăng tính thấm thành mạch hay opsonin hóa vi khuẩn... QUÁ TRÌNH HOẠT HÓA BỔ THỂ Sự hoạt hóa bổ thể có thể đượ

BỔ THỂ

TS.BS Phan Ngọc Tiến

2014

MỤC TIÊU

Trình bàynhững con đường hoạt hóa bổ thể khác nhau

Hiểu cơ chế enzym và không enzym của sự hoạt hóa bổ thể

Trình bày tínhchất sinh học của các sản phẩm hoạt hóa bổ thể

Nêu ý nghĩa của hệ thống bổ thể trong sự đề kháng của ký chủ, sự viêm

vàsự tổn hại của bản thân ký chủ

Trình bàynhững cơ chế của sự điều hòa hoạt hóa bổ thể và các sản phẩm

của chúng

I CHỨC NĂNG CỦA BỔ THỂ

Thuật ngữ bổ thể đề cập đến protein huyết thanh nhạy cảm nhiệt có

khả năng phân giải vi khuẩn, (Hoạt động của bổ thể bị hủy hoại (bị bất hoạt)

bởi huyết thanh đun nóng ở 560C trong 30’)

Tuy nhiên, bổ thể cũng có vai trò hỗ trợ cho sự đề kháng của ký chủ

theonhiều con đường khác

-Bổ thể opsonin hóa vi khuẩn để thúc đẩy sự thực bào;

- Bổ thể thu hút và hoạt hóa nhiều loại tế bào khác nhau gồm có

đại thực bào; đa nhân trung tính…

-Bổ thể có tham gia điều hòa đáp ứng kháng thể và nó có thể hỗ trợ

chosự thanh lọc phức hợp miễn dịch và tế bào chết có chương trình

- Bổ thể có thể có các tác động gây hại đến bản thân ký chủ; nó

đóng góp vào cơ chế viêm và hủy hoại mô và khơi mào cho phản ứng phản

vệ

Bổ thể gồm có 20 loại protein khác nhau trong huyết thanh được sản xuất

bởi nhiều loại tế bào đa dạng gồm có tế bào gan, đại thực bào, tế bào biểu

môruột

Một số protein bổ thể gắn vào globulin miễn dịch hay các thành phần

màngcủa tế bào

Số khác là những tiền enzym mà khi được hoạt hóa sẽ tạo ra một hay

nhiều protein bổ thể Sự phân tách các protein bổ thể sẽ cho ra các mảnh

nhỏ giúp hoạt hóa tế bào, tăng tính thấm thành mạch hay opsonin hóa vi

khuẩn

(nhánh, bên)

II QUÁ TRÌNH HOẠT HÓA BỔ THỂ

Sự hoạt hóa bổ thể có thể được chia thành bốn con đường (hình 1): con

đường cổ điển, đường lectin, con đường hoạt hóa không cổ điển (con đường

nhánh), vàđường tấn công (hay ly giải) màng Cả con đường cổ điển và không

cổ điển đều dẫn đến sự hoạt hóa C5 convertase và dẫn tới sự sản xuất C5b –

thànhphần chủ yếu của sự hoạt hóa con đường tấn công qua màng

Men chuyển C5

A CON ĐƯỜNG CỔ ĐIỂN

Sự hoạt hóa C1(hình 2)

C1 có 3loại protein khác nhau (C1q, C1r và C1s), gắn vào vùng Fc của

IgG và IgM, các khángthể này đã gắn với kháng nguyên, và sự gắn kết bổ

thể vào Fc đòi hỏi phải có ion canxi và magie

Sự gắn của C1 từ C1q, và C1q phải liên kết với tối thiểu 2 phân tử

khángthể trước khi nó được cố định chắc chắn Sự gắn củaC1q dẫn tới

sự hoạt hóa C1r và sau đó đến lượt C1s

Kết quả: hình thành“C1qrs” hoạt hóa, là enzyme phân tách C4 thành

cácmảnh C4a và C4b

Sự hoạt hóa C4 và C2 ( Sự hình thành C3 convertase)

Các mảnh C4b gắn vào màng và các mảnh C4ađược phóng thích vào môi

trường nội môi “C1qrs” được hoạt hóa cũng phân tách C2 thànhC2a và

C2b C2a gắn vào màng có liên kết với C4b, và C2b được phóng thích vào

môi trường Phức hợp C4bC2a hay còn gọi là C3 convertase, sẽ phân tách C3

thành C3a và C3b

Sự hoạt hóa C3 ( Sự hình thành C5 convertase)

C3b gắn vào màng có liên kết với C4b và C2a, và C3a được phóng thích

vào môi trường C4bC2aC3b hay còn gọi là C5 convertase Sự hình thành

củaC5 convertase là kết thúc con đường cổ điển

Một vài sản phẩm của con đường này có các hoạt tính sinh học góp phần

vào cơ chế đề kháng của ký chủ và cũng có thể dẫn tới các tác động có hại

nếu được tạo ra mà không có cơ chế điều hòa Bảng 2 tóm tắt các hoạt động

sinh học của con đường bổ thể cổ điển

C4bC2aC3b

Nếu con đường cổ điển không được điều hòa, sẽ có sự sản xuất tiếp tục

của C2b, C3a, and C4a Do đó, phải có những đường điều hòa hoạt động của

conđường cổ điển Bảng 3 tóm tắt những yếu tố điều hòa con đường cổ điển

Sự quan trọng của C1-INH trong sự điều hòa của quá trình cổ điển được

chứng tỏ qua mô hình thí nghiệm khiếm khuyết chất kìm hãm này Thiếu hụt

C1-INH có liên hệ với sự hình thành bệnh lý phù mạch di truyền

B CON ĐƯỜNG LECTIN

Conđường Lecithin (hình 3) cũng tương tự lộ trình cổ điển, được khởi

đầu bởi sự gắn của lectin gắn mannose (MBL) với bề mặt vi khuẩn có hiện

diện các polysaccharides chứa mannose (mannans)

Sự gắn của MBL với một tác nhân bệnh lý dẫn đến sự liên kết của hai

protease, MASP-1 và MASP-2 (MBL-associated serine proteases) MASP-1

và MASP-2tương tự như C1r và C1s, và MBL tương tự C1q

Sự hình thành của phức hợp 3 phân tử MBL/MASP-1/MASP-2 dẫn tới

hoạt hóa củaMASPs vàsự phân chia các dưới đơn vị của C4 thành C4a và

C4b Mảnh C4b gắn vào màng và mảnh C4a được phóng thích vào vi môi

trường

MASPs được hoạt hóa cũng phân chia C2 thành C2a và C2b C2a gắn

vào màng trongmối liên kết với C4b và C2b và cùng được phóng thích vào

môitrường

Phức hợp C4bC2a được tạo ra là một C3 convertase, sẽ phân chia C3

thành C3a và C3b C3bgắn vào màng gắn với C4b và C2a và C3a thì được

phóng thích vào môitrường

C4bC2aC3b là C5 convertase Sự tạo thành C5 convertase là điểm kết

thúc của con đường lectin Cáchoạt động sinh học và protein điều hòa của

đường lectin tương tự với đường cổ điển

C CON ĐƯỜNG NHÁNH (BÊN)

Conđường không cổ điển bắt đầu với sự hoạt hóa của C3 và cần phải

cóYếu tố B và D và cation Mg++, có tronghuyết thanh bình thường

Tronghuyết thanh luôn xảy ra quá trình thủy phân tự phát ở mức độ nhỏ

của C3 để tạo ra C3i.Yếu tố B gắn vào C3i và trở nên nhạy hơn với yếu tố D,

làyếu tố phân tách yếu tố B thành Bb.Phức hợpC3iBbhoạt động như một C3

convertasevà phân tách C3 thành C3a và C3b.Một khi C3b được tạo thành,

yếu tố B sẽ gắn vào nó và trở nên nhạy với sự phân tách của yếu tố D Phức

hợpC3bBb hình thành làmột C3 convertasesẽ tạo ra thêm nhiều C3b, do vậy

sẽ khuếch đại sự sản xuất C3b Nếu quá trình này tiếp diễn mà không có kiểm

soát, kết quả sẽ là giảm sụt nồng độ C3 trong huyết thanh Do vậy, sự sản

xuất đột ngột của C3b được kiểm soát khá chặt chẽ

2 Kiểm soát vòng khuếch đại (Hình 5 và 6)

Do C3b được tạo ra đột ngột sẽ gắn lên màng tế bào ký chủ tự thân, nó

tương tác với DAF (decay accelerating factor), sẽ khóa sự liên kết của yếu tố B

với C3b do đó ngăn chặn sự hình thành thêm của C3 convertase Hơn nữa,

DAF thúc đẩy sự tách rời của Bb khỏi C3b trong C3 convertase đã được tạo

thành, dođó ngăn chặn sự sản xuất thêmC3b.Một số tế bào có loại receptor

bổ thể 1 - complement receptor 1 (CR1).Sự gắn của C3b vào CR1 tạo thuận

lợi cho sự thoái giáng enzym của C3b bởi yếu tố I Bên cạnh đó, gắn C3

convertase (C3bBb) vào CR1 cũng làm tách rời sự liên kết Bb ra khỏi phức

hợp Do đó, trong những tế bào có những thụ thể CR1 này, CR1 sẽ đóng vai

tròkiểm soát vòng khuếch đại

Cuối cùng, yếu tố H có thể gắn vào C3b dính trên tế bào và tạo thuận lợi

chosự thoái giáng enzym củaC3bbởi yếu tố I

Như vậy, vòng khuếch đại cũng được kiểm soát bởi

Khóa sự hình thành của C3 convertase,

Tách rời liên kết C3 convertase, hay bởi

Sự tiêu thụ C3b

Tầm quan trọng của việc kiểm soát vòng khuếch đại được thấy trên

những bệnh nhân có sự thiếu hụt về gen chi phối yếu tố H hay I Những bệnh

nhân này có sự thiếu hụt C3 và tăng tính mẫn cảm với các yếu tố nhiễm

trùng

3 Bền vững hóa C convertase bởi chất hoạt hóa (bảo vệ) bề mặt (Hình

7)

Khiđược gắn vào một chất hoạt hóa thích hợp trong con đường không cổ

điển, C3b sẽ gắn vào yếu tố B, rồi được phân tách bằng enzym bởi yếu tố D

để sản xuấtC3 convertase (C3bBb) Tuy nhiên, C3bđề kháng với sự thoái

giáng bởi yếu tố I và C3 convertase nên không được thoái giáng nhanh

chóng, dođược bền vững hóa bởi các yếu tố bề mặt Phức hợp còn được

bền vững hóa bởiproperdingắn vào C3bBb

Cácchất hoạt hóa của con đường không cổ điển là những thành phần trên

bề mặt của tác nhân gây bệnh và bao gồm: LPScủa vi khuẩn Gram-âm và

váchtế bào của một số vi khuẩn và men Do đó, khiC3b gắn vào một chất

hoạt động bề mặt, C3 convertase tạo thành sẽ bền vững và tiếp tục tạo thêm

C3a và C3bnhờ sự phân tách C3

4 Sự hình thành của C5 convertase (hình 8)

Một số C3b được tạo ra bởi C3 convertase được bền hóa trên bề mặt chất

hoạt động liên kết với phức hợp C3bBbđể tạo ra phức hợp C3bBbC3b Đây

làC5 convertasecủa con đường không cổ điển

Sự hình thành của C5 convertase là điểm cuối của con đường không cổ

điển

Conđường không cổ điển có thể được hoạt hóa bởi nhiều vi khuẩn Gram

âm,một số vi khuẩn gram dương và vài virus và ký sinh trùng

Do vậy, con đường không cổ điển của hoạt hóa bổ thể giữ một vai trò

kháccủa sự bảo vệ chống lại vài tác nhân sinh bệnh trước khi phối hợp với

một đáp ứng kháng thể Thiếu hụt C3dẫn tới tăng tính mẫn cảm với những

tác nhân này Con đường không cổ điển có thể là con đường đầu tiên, còn

conđường cổ điển và Lectin được phát triển từ đó

Conđường cổ điển giữ vai trò đề kháng không đặc hiệu chống lại nhiễm

trùng mà không kèm theosự tham gia của kháng thể và do đó giữ vai trò đầu

tiên trongsự đề kháng chống lại một số lượng lớn các tác nhân sinh bệnh

CON ĐƯỜNG TẤN CÔNG (LY GIẢI) MÀNG (hình 9)

C5 convertase từ con đường cổ điển (C4b2a3b), Lectin (C4b2a3b) hay

không cổ điển (C3bBb3b) phân tách C5 thành C5a và C5b C5atồn tại trong

huyết thanh vàC5b nhanh chóng liênkết với C6 và C7 và đính vào màng.Tuần

tự theo đó C8 gắn vào, được theo sau bởi vài phân tử C9 Những phân tử C9

tạo nên một lõi trong màng mà qua đó các thành phần trong tế bào thoát ra và

sự ly giải xuất hiện

Sự ly giải không phải là một quá trình sử dụng enzym; và được cho là do

tổn hại về vật lý lên màng tế bào

Phức hợp bao gồm C5bC6C7C8C9 được gọi dưới tên là phức hợp tấn

công màng (membrane attack complex (MAC))

C5a được tạo thành trong con đường ly giải có một số khả năng hoạt

động sinh học Nó là chất sinh phản ứng phản vệ mạnh nhất Hơn nữa, nó

là yếu tố hóa động cho bạch cầu trung tính và kích thích đại thực bào sản

xuất các cytokine gây viêm Hoạt động của nó được kiểm soát bởi khả năng

bất hoạt của carboxypeptidase B (C3-INA)

Một số phức hợp C5b67 được tạo thành có thể tách rời khỏi màng và đi

vào trong huyết tương, có thể gắn vào tế bào lân cận và dẫn tới sự ly giải

của chúng Quá trình tổn hại tế bào lân cận được ngăn chặn bởi Protein S

(vitronectin) Protein Sgắn vào phức hợp hòa tan C5b67 và ngăn ngừa sự

gắn của nó vào tế bào khác

Tài liệu

Roitt, Brostoff, Male Immunology 6th Edition, Mosby, 2002