Luận văn tốt nghiệp về Protein y sinh học

Luận văn tốt nghiệp về Protein y sinh học.

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với glucid và lipid, protein đóng một vai trò quan trọng trong sự tồn tại,sinh trưởng và phát triển của mọi sinh vật Nhiều nghiên cứu đã làm sáng tỏ cáctính chất, chức năng của protein, từ đó mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi proteintrong dinh dưỡng, công nghệ thực phẩm, sản xuất hoá chất, y học, dược phẩm…

Bản luận văn này sẽ đi vào giới thiệu về nguồn gốc, ứng dụng và các phươngpháp sản xuất protein y sinh học

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU1.1 KHÁI QUÁT:

Các phân tử protein là cơ sở của sự đa dạng về cấu trúc và chức năng củamọi sinh vật trong tự nhiên Chúng có cấu trúc phức tạp hơn rất nhiều so với glucid,lipid và cả nucleic acid Các protein có cấu trúc không gian 3 chiều phức tạp khi ởdạng tự nhiên (native) và ở dạng này mới có hoạt tính sinh học Protein là công cụphân tử hiện thực hóa thông tin di truyền chứa trên nucleic acid [8]

Protein y sinh học là những protein mà ngoài giá trị dinh dưỡng, chúng còn cómột số ảnh hưởng đặc biệt đến chức năng sinh lý của cơ thể, từ đó có thể ứng dụngrộng rãi trong y dược học Protein đã được con người sử dụng từ lâu, nhưng việc thunhận chúng dễ dàng với số lượng lớn và nhiều chủng loại từng là thách thức cho cácnhà khoa học Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật di truyền, côngnghệ protein đang có những bước tiến vượt bậc với nhiều thành tựu ngoạn mục

1.2 PHÂN LOẠI CÁC DẪN XUẤT PROTEIN Y SINH HỌC:

1.2.1 Theo cấu tạo hóa học:

 Amino acid: là đơn vị cấu trúc của protein Chúng là những hợp chất hữu cơmạch thẳng hoặc mạch vòng, trong phân tử chứa ít nhất một nhóm amin và mộtnhóm carboxyl Đa số các protein đều được cấu tạo từ 20 L--amino acid và 2amide tương ứng Các amino acid có hoạt tính sinh học đặc biệt là tyrosine(tăng chuyển hoá cơ bản, kích thích cho trẻ em lớn tăng cường hấp thu calci),lysine, valine, cysteine, histidine (tăng cường khả năng hấp thu khoáng)

 Peptide: là chuỗi amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide Thườngmột mạch polypeptide có khoảng 40 đến 500 amino acid Nhiều peptide cóhoạt tính sinh học như insulin, glucagons, oxytocin, enkephalin, bradykinin…

 Protein: phân tử protein có thể có 4 bậc cấu trúc như sau:

- Cấu trúc bậc 1: trình tự các amino acid theo mạch thẳng

- Cấu trúc bậc 2: sự sắp xếp thích hợp trong không gian của một chuỗipolypeptide, tạo thành cấu trúc xoắn ốc và gấp nếp

- Cấu trúc bậc 3: cấu trúc không gian 3 chiều phức tạp có dạng sợi, cuộnhay khối cầu

- Cấu trúc bậc 4: các “phần dưới đơn vị” có cấu trúc bậc 3 liên hợp vớinhau bằng liên kết phi đồng hóa trị (liên kết hydro, tương tác tĩnh điện,

tương tác kỵ nước…) Các phần dưới đơn vị này có thể giống nhau hoặckhác nhau và sự sắp xếp của chúng không bắt buộc phải đối xứng.

1.2.2 Theo chức năng sinh học:

 Hormone: là những chất hữu cơ được sản xuất với một lượng rất nhỏ bởi các tếbào nội tiết, bài tiết trực tiếp vào máu và vận chuyển tới các bộ phận khácnhau của cơ thể, từ đó tạo ra những tác dụng sinh học Chức năng chủ yếu củahệ nội tiết là kiểm soát các quá trình chuyển hóa khác nhau của cơ thể diễn ratrong tế bào, quá trình vận chuyển vật chất qua màng tế bào hay các dạngkhác của hoạt động tế bào như phát triển và bài tiết Hệ nội tiết thực hiện chứcnăng này thông qua các sản phẩm của nó là hormone Các hormone có bảnchất hóa học protein thường là các hormone của vùng dưới đồi, tuyến yên,tuyến tuỵ như insulin, hormone tăng trưởng…

 Kháng thể: là những globulin xuất hiện trong máu của động vật khi đưa khángnguyên vào cơ thể và có khả năng liên kết đặc hiệu với các kháng nguyên đãkích thích sinh ra nó Như vậy, kháng thể như những “lính gác” bảo vệ, nhậnbiết vật lạ để loại trừ chúng ra khỏi cơ thể Trong máu người có các loại khángthể IgG, IgA, IgM, IgE, IgD

 Enzyme: là những protein đặc biệt có chức năng xúc tác các phản ứng Hầu hếtcác phản ứng của cơ thể sống từ đơn giản như phản ứng hydrat hóa, phản ứngkhử nhóm carboxyl đến phức tạp như sao chép mã di truyền… đều do enzymexúc tác

1.2.3 Theo khả năng ứng dụng:

- Điều trị: insulin, hormone tăng trưởng, insulin…

- Chẩn đoán: kháng thể đơn dòng…

- Phân tích: glucose oxidase, cholesterol oxidase…

- Thực phẩm chức năng

- Mỹ phẩm: collagen

- Một số lĩnh vực khác

CHƯƠNG 2 : KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

CỦA PROTEIN Y SINH HỌC2.1 TRONG ĐIỀU TRỊ:

2.1.1 Insulin:

Bệnh tiểu đường là một trong những căn bệnh đe dọa nghiêm trọng tới sứckhoẻ của con người Trên thế giới, con số những người mắc bệnh tiểu đường ướctính khoảng từ 151 triệu đến 171 triệu (năm 2000), và dự kiến con số này sẽ là 221triệu (năm 2010), năm 2030 sẽ lên đến 366 triệu người Và đương nhiên, việc giatăng con số những người mắc bệnh tiểu đường sẽ kéo theo sự gia tăng các biếnchứng của căn bệnh này như bệnh tim mạch và đột quỵ, bệnh thận, mù, các vấn đềvề thần kinh, nhiễm trùng lợi và hoại tử… Theo ước tính, số người tử vong trên thếgiới do bệnh tiểu đường trong năm 2000 là 2,9 triệu và con số này sẽ còn tiếp tụctăng Điều đó đòi hỏi phải tìm ra những hướng tiếp cận mới cho việc ngăn ngừa vàđiều trị căn bệnh này

Có 3 loại bệnh tiểu đường là tiểu đường type I, type II và tiểu đường thời kìthai nghén:

 Tiểu đường type I (tiểu đường phụ thuộc insulin), trước đây được gọi là tiểuđường ở tuổi vị thành niên, thường được phát hiện ở trẻ em, thanh thiếu niên.Trong loại tiểu đường này, các tế bào beta của tuyến tụy không còn sản xuấtinsulin nữa bởi vì hệ miễn dịch của cơ thể đã tấn công và huỷ diệt chúng

 Tiểu đường type II (tiểu đường không phụ thuộc insulin), trước đây được gọi làtiểu đường tấn công ở người lớn, là dạng phổ biến nhất Con người có thể mắcbệnh dạng này ở bất kì lứa tuổi nào, thậm chí khi mới mấy tháng tuổi Dạngtiểu đường này xảy ra do cơ thể không sử dụng insulin một cách hiệu quả,thường bắt đầu bằng sự rối loạn tiết insulin (do tăng đường huyết mãn tính,tăng nồng độ acid béo tự do), đề kháng insulin ngoại biên (chủ yếu ở cơ vàgan) và gan tăng sản xuất glucose quá mức

 Tiểu đường ở thời kì thai nghén xảy ra ở một số phụ nữ trong những giai đoạncuối của thai kì Mặc dù dạng tiểu đường này thường mất đi sau khi đứa trẻđược sinh ra, nhưng một phụ nữ từng bị loại bệnh này có nhiều khả năng hơnđể tiến triển thành tiểu đường type II trong tương lai Tiểu đường ở thời kì thainghén gây ra bởi hormone do mang thai, hay do sự thiếu hụt của insulin

Hình 2.1 Cấu trúc đảo Langerhans của tuyến tụy (Pancreas)

Hàm lượng đường trong máu được duy trì ở mức bình thường là do sự cânbằng giữa các yếu tố làm tăng lượng đường trong máu (như glucagon, cortisol,catecholamine…) với các yếu tố làm giảm lượng đường trong máu [2] Hàm lượngđường trong máu tăng có thể gây ra sự bài tiết đường qua nước tiểu, kết quả là bịmất glucose, đó chính là bệnh tiểu đường Insulin là hormone duy nhất có thể làmgiảm lượng đường trong máu bằng cách:

 Tăng tính thấm glucose qua màng tế bào, đồng thời cũng làm tăng sự thẩmthấu của các ion K+ và phosphate vô cơ, tạo điều kiện thuận lợi cho sựphosphoryl hóa và sử dụng glucose Cần chú ý rằng, có một số tổ chức khôngnhạy cảm với insulin, do vậy ở những tổ chức này insulin không làm thay đổinồng độ glucose trong tế bào (như tổ chức thần kinh, bạch cầu, phổi, thận vànhất là gan) Ở gan, glucose thấm qua màng tế bào một cách tự do dù có haykhông có mặt insulin

 Tác dụng trực tiếp chuyển glycogen synthetase từ dạng không hoạt động thànhdạng hoạt động, do đó tăng cường quá trình chuyển glucose thành glycogen

 Kích thích sự tổng hợp glucosekinase ở gan, ức chế tổng hợp một số enzymexúc tác sự tân tạo đường như pyruvat carboxylase…

 Giảm tác dụng của glucose 6-phosphatase

 Ức chế phân hủy lipid, cho nên tăng cường đốt cháy glucose

Do đó, khi khả năng tiết hormone này giảm đi (do một số nguyên nhân) thìinsulin không cung cấp đủ cho cơ thể, từ đó gây ra bệnh tiểu đường

Insulin người- công thức hóa học: C257H383N65O77S6 - là một polypeptide baogồm một chuỗi A với 21 amino acid và một chuỗi B với 30 amino acid, có một cầunối disulfide trong chuỗi A và 2 cầu nối disulfide nối giữa hai chuỗi A, B Gene mãhóa insulin nằm trên nhiễm sắc thể số 11, vị trí locus 11p15.5 Khi con người tiêu

hoá thức ăn, insulin ban đầu được tổng hợp ở dạng preproinsulin (tiền insulin) trên

ribosome ở tế bào beta trong đảo Langerhans của tuyến tụy Preproinsulin là mộtphân tử dạng thẳng bao gồm: một peptide tín hiệu chứa 24 amino acid (SP), chuỗi B,peptide C với 31 amino acid (C) và chuỗi A nối với nhau theo thứ tự SP-B-C-A Khivận chuyển qua lưới nội chất, peptide tín hiệu bị phân cắt bởi enzyme signalpeptidase tạo ra proinsulin (B-C-A) Proinsulin hình thành cầu nối disulfide tronglưới nội chất, tạo nên cấu trúc bậc ba, sau đó bị phân cắt bởi enzymecarboxypeptidase tại liên kết giữa peptide với chuỗi A và chuỗi B Kết quả cuốicùng của quá trình phân cắt tạo thành insulin

Hình 2.2 Cấu trúc của phân tử insulin

Hình 2.3 Quá trình hình thành insulin

Trong năm 2005, nhu cầu insulin trị bệnh tiểu đường ước tính khoảng 4.000đến 5.000 kg và dự kiến năm 2010 là 16.000 kg Nhu cầu insulin của thế giới vượtqua con số vài tấn/năm và vì thế, nguồn cung cấp insulin đang thiếu hụt Từ thậpniên 1920 đến những năm đầu của thập niên 1980, insulin được tạo ra bằng cách côlập từ tuyến tụy của động vật như heo, bò Tuy nhiên, insulin người có sự khác biệttrong thành phần amino acid so với insulin bò (hai vị trí trong chuỗi A, một vị trítrong chuỗi B) và insulin heo (một vị trí trong chuỗi B) Vì thế gây ra những tácdụng không mong muốn (như dị ứng) khi sử dụng insulin có nguồn gốc từ heo haybò Ngoài ra, quá trình sản xuất và tinh sạch insulin từ động vật cũng gặp nhiều khókhăn Sau đó, các phương pháp bán tổng hợp insulin người từ insulin heo và bò đã

được phát triển bằng cách sử dụng phản ứng chuyển peptide (transpeptidation) với

trypsin, nhưng vẫn không đem lại hiệu quả cao Sự ra đời của kĩ thuật tái tổ hợpDNA đã tạo nên một cuộc cách mạng thật sự trong việc sản xuất insulin Năm 1982,lần đầu tiên Công ty Genetech (Mĩ) đưa ra thị trường sản phẩm insulin sản xuấtbằng kĩ thuật di truyền Đây cũng là lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà nghiên cứuứng dụng công nghệ sinh học vào dược phẩm thành công Kể từ đó, insulin được sảnxuất chủ yếu bằng phương pháp này, với chi phí thấp và hiệu quả cao

2.1.2 Hormone tăng trưởng:

Hormone tăng trưởng của các loài vật đều có cấu trúc phân tử tương tự nhau,nhưng không hoàn toàn giống nhau Điều đặc biệt là hormone tăng trưởng của ngườicó tác dụng lên sự phát triển của chuột; nhưng ngược lại, hormone tăng trưởng củađộng vật như chuột thì không có tác dụng trên người Hormone tăng trưởng của

người (Human Growth Hormone-hGH) là một chuỗi 191 amino acid với 2 cầu

disulfide (giữa amino acid 53 và 165, amino acid 182 và 189), có phân tử lượng là 22kilodalton, được tiết ra từ thùy trước của tuyến yên [2] Gene mã hóa hGH nằm trênnhiễm sắc thể số 17, vị trí locus 17q22-17q24

Do cấu trúc phức tạp, hGH không thể được sản xuất bằng phương pháp tổnghợp hoá học bình thường Trước năm 1985, hGH phải được trích ly từ tuyến tiền yêncủa xác người để chữa trị cho trẻ em tăng trưởng chậm do không thể điều tiết hGH.Tuy nhiên, đến khoảng đầu thập niên 80, người ta phát hiện ra một số trẻ em đượctrị liệu bằng hGH (lấy từ xác người) bị nhiễm bệnh Creutzfeldt-Jakob (một bệnh cóliên hệ đến bệnh “bò điên” hay Mad Cow disease) Điều này đã gây hoang mangtrong giới y học đương thời May mắn thay, cùng lúc đó kĩ thuật tái tổ hợp DNAđược khám phá; nhờ vậy công nghệ sinh học đã được áp dụng để ghép gene mã hóa

hGH vào vi khuẩn E Coli Từ đó, việc sản xuất hGH trên quy mô lớn được bắt đầu;và hGH trích ly từ xác người không còn được phép sử dụng nữa Hiện nay, hGH đãđược Cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cho phép sử dụngtrong trường hợp trẻ em bị bệnh chậm lớn hay người lớn không có khả năng điềutiết hGH Đây là một protein có phân tử lượng cao nên không thể được bào chếthành thuốc viên để uống vì nó sẽ bị phân hủy bởi acid và các enzyme (như pepsin)trong bao tử và cơ quan tiêu hoá Do đó, để sử dụng, bệnh nhân phải được tiêmhoặc truyền thuốc này thẳng vào đường máu.

Hình 2.4 Tuyến yên (Pituitary), vùng dưới đồi (Hypothalamus)

và vị trí của chúng ở não bộ

Tăng trưởng là một quy trình rất phức tạp và đòi hỏi sự tham gia một cách cóhệ thống của nhiều yếu tố khác nhau Hai nhà khoa học Salmon và Daughaday củatrường Đại học Washington đã chứng minh rằng cơ chế chính của hGH trong quá

trình phát triển của cơ thể là kích thích gan và các mô khác tiết ra IGF-I (Insulin-like

Growth Factor–1) Chính IGF-I kích thích sự tăng trưởng của tế bào xương và tế

bào cơ bắp Ngoài ra, hGH còn có tác dụng trực tiếp lên mô mỡ, biến mỡ thành acidbéo tự do để cung cấp năng lượng cho các tế bào khác tăng trưởng Thêm vào đó,hGH còn có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình chuyển hóa của protein, lipid vàglucid Vì vậy, hGH có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình phát triển của cơ thể.Lượng hGH trong máu được điều hòa bởi hai kích thích tố đối nghịch: GHRF

(Growth Hormone Releasing Factor) và GHIF (Growth Hormone Inhibitory Factor).

Hình 2.5 Cấu trúc hGH

 Tác dụng của hGH đối với trẻ em:

Ở trẻ em trong độ tuổi đang lớn, hGH được điều tiết nhiều lần trong ngày,nhiều nhất là vào ban đêm (trong khi ngủ) Trẻ em không tiết đủ hGH sẽ trưởngthành chậm và không thể đạt được chiều cao bình thường Nếu nặng, có khi dẫn

đến hiện tượng “người lùn” (dwarfism) Trong những thí nghiệm lâm sàng được báo

cáo trên các tạp chí khoa học, các bé ở Mỹ sớm được chẩn đoán bệnh và được chữatrị (nếu cần) vào khoảng lúc 9 tuổi Do đó, sự tăng trưởng chiều cao có thể gia tăngtừ 4,4 cm một năm đến 10 cm một năm Sau tám năm trị liệu các em trai trung bìnhđạt được mức cao là 172 cm và em gái là 156 cm

Đối với trẻ em chậm lớn nhưng vẫn có khả năng điều tiết hGH một cách bìnhthường thì việc trị liệu là một vấn đề phức tạp vì hiệu quả của hGH trong trườnghợp này không được xác minh một cách rõ ràng Do các hãng thuốc không làm thửnghiệm lâm sàng một cách quy mô nên các kết quả chỉ dựa trên báo cáo của mộtsố bác sĩ: sau nhiều năm trị liệu, các em này có thể cũng tăng trưởng nhanh hơn về

chiều cao (khoảng từ 5 đến 6 cm so với trẻ em cùng dáng dấp nhưng không dùnghGH).

 Tác dụng của hGH đối với người trưởng thành:

hGH cũng được chấp thuận cho người trưởng thành sử dụng trong trường hợptuyến tiền yên không thể điều tiết chất này Những bệnh nhân này thường hay cólượng mỡ cao trong máu, mập hơn bình thường, lượng mô mỡ gia tăng trong khi thểtích bắp thịt giảm xuống, xương dòn và dễ gãy, và do đó có nhiều nguy biến dobệnh tim mạch gây ra Trong một thí nghiệm lâm sàng, các nhà nghiên cứu ghi nhậnrằng: sau một năm chữa trị bằng hGH, bệnh nhân phục hồi sức khỏe gần đến mứcbình thường (lượng mỡ trong máu của bệnh nhân thuyên giảm, lượng mỡ dưới da vàquanh bụng giảm xuống 61%, thể tích cơ bắp gia tăng 11%, khả năng tập thể dụctăng từ 11% -19% và sức mạnh của cơ bắp tăng từ 7% -19%.)

 Tác dụng đối với các bậc cao niên:

Chúng ta biết rằng cơ thể điều tiết hGH nhiều nhất ở tuổi dậy thì và sau đógiảm dần khi lớn tuổi Tuy nhiên, do các hãng thuốc không thử nghiệm dược phẩmtrên người không có bệnh, nên chưa có dự đoán chính thức và chắc chắn về tácdụng lâu dài của hGH đối với việc chống lão hóa Các cuộc khảo sát cá nhân đượcthực hiện bởi các chuyên gia y tế trên các bậc cao niên thường có giới hạn về sốlượng người tham gia và thời gian theo dõi bệnh lý Ví dụ, vào năm 1990, công trìnhthí nghiệm của bác sĩ Daniel Rudman đã được áp dụng trên 21 người đàn ông trên

60 tuổi [11] Trong số này, 12 người được tiêm hGH 3 lần một tuần và 9 người kháckhông được chích thuốc Sau 6 tháng theo dõi, những người được tiêm hGH đều cónhững dấu hiệu khả quan: lượng mỡ dưới da và bụng giảm, lượng thịt bắp tăng và

da đầy đặn hơn (trọng lượng cơ bắp trong cơ thể tăng 4-7 kg, trọng lượng mỡ trong

cơ thể giảm 3-5 kg, mật độ của xương lưng tăng 0,02 g/cm2 ) Ngoài ra, bệnh nhâncòn cho biết là sức khoẻ đã gia tăng và tâm lý lạc quan hơn Ông Rudman kết luậnrằng tác dụng của hGH trên các bậc cao niên rất đáng quan tâm và cần được nghiêncứu thêm Bài báo cáo này của ông đã thu hút sự chú ý của cộng đồng y học trênthế giới vì họ hy vọng rằng, cuối cùng chúng ta đã có thể tìm được một “nguồn nướctrường sinh” Nghiên cứu trên đã bị lạm dụng vì giới thương mại dùng nó làm nềntảng cho sự kinh doanh và quảng bá việc sử dụng hGH để chống lão hoá Tuynhiên, những nghiên cứu gần đây sử dụng các phương pháp chính xác và nghiêmngặt hơn với số lượng người tham gia đông hơn đã kết luận rằng ảnh hưởng củahGH trong việc chống lão hóa không lớn như người ta tưởng Thêm vào đó, họ cũng

đã kết luận là thể dục điều độ có tác dụng tốt đối với cơ bắp (một trong những tiêuchí để đo lường sự khỏe mạnh) lớn hơn việc sử dụng hGH (mỗi người sử dụng hGH

ở Mĩ có thể tốn 7.000-10.000 USD/năm) Do những kết quả trên chưa có kết luậnchính xác nên việc nghiên cứu về ảnh hưởng của hGH đối với sự lão hóa và ảnhhưởng lâu dài của nó đối với sức khỏe của các bậc cao niên cần được thực hiện mộtcách quy mô, nghiêm ngặt hơn

Điều cần biết là hGH cũng có những phản ứng phụ không tốt đối với sứckhỏe bao gồm chứng phù chân tay, triệu chứng viêm khớp, nhức đầu, đau nhức cơ,tiểu đường, cao huyết áp… và có thể làm gia tăng nguy cơ bị ung thư Thêm vàođó, nếu người bình thường sử dụng hGH thì cơ thể sẽ tự động ngưng điều tiếthormone này; và chỉ điều tiết trở lại sau khi ngưng sử dụng thuốc một thời gian(khoảng vài tháng)

Nhiều dược phẩm có thể kích thích cơ thể điều tiết hGH, ví dụ như argininevà lysine Trong một cuộc thử nghiệm được thực hiện trên những người phát triểnbình thường, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng với một liều lượng tương đối, 1200

mg arginine có thể làm gia tăng sự điều tiết của hGH lên gấp đôi; 1200 mg lysinelàm tăng lượng hGH trong máu gấp 3 lần; tổng hợp của hai liều lượng trên có thểlàm tăng lượng hGH trong máu gấp tám lần Tuy nhiên 2400 mg arginine lại làmgiảm lượng điều tiết của hGH xuống thấp hơn ba lần Tóm lại, những amino acidnày có khả năng làm cơ thể điều tiết ra hGH, nhưng phản ứng của cơ thể đối với nócòn tùy thuộc vào liều lượng, sự phối hợp giữa các amino acid cũng như phản ứngcủa cơ thể mỗi người

2.1.3 Kích tố sinh dục:

Kích tố sinh dục (Gonadotropin Hormone) bao gồm 2 hormone: hormone kích thích nang trứng (Follicle Stimulating Hormone-FSH) và hormone tạo hoàng thể (Luteinizing Hormone-LH) được tiết ra từ thùy trước của tuyến yên Chúng đều có

cấu tạo là glycoprotein gồm 2 tiểu đơn vị và , trong đó tính đặc hiệu của mỗihormone là ở sự khác nhau về cấu trúc chuỗi .FSH gồm 203 amino acid, LH gồm

215 amino acid, tác dụng lên cơ quan đích là buồng trứng và tinh hoàn [3]:

 Trên buồng trứng, FSH kích thích một số nang trứng trưởng thành, trong đó cómột nang trứng trưởng thành nhanh nhất, trở thành nang trứng chín và sẽ phóngtrứng Còn LH phối hợp với FSH gây rụng trứng và phát triển hoàng thể, kíchthích bài tiết progesterone và một phần nhỏ estrogene bởi tế bào nang trứng

Cùng với sự bài tiết này, LH tạo điều kiện thuận lợi cho sự làm tổ của trứngtrong tử cung.

 Trên tinh hoàn, FSH kích thích tế bào Sertoli trong ống sinh tinh, làm cho cáctế bào này phát triển và bài tiết các chất sinh tinh trùng Chất này cùng vớihormone testosterone do tế bào Leydig tiết ra có tác dụng dinh dưỡng mạnhtrên ống sinh tinh, làm cho các tế bào mầm trên ống sinh tinh trưởng thànhnhanh chóng, qua các giai đoạn trung gian để trở thành tinh trùng Còn LH kíchthích các tế bào kẽ Leydig phát triển và bài tiết ra testosterone

Sự bài tiết FSH và LH được điều hòa bởi yếu tố giải phóng Gn-RF

(Gonadotropin Releasing Factor) của vùng dưới đồi cùng nồng độ của hormone sinh

dục nữ progesterone và estrogene trong máu Gene mã hóa FSH nằm trên nhiễmsắc thể số 11, vị trí locus 11p13 Gene mã hóa LH nằm trên nhiễm sắc thể số 19, vịtrí locus 19q13.3

Hình 2.6 Thứ tự amino acid trong phân tử FSH

Hình 2.7 Thứ tự amino acid trong chuỗivàcủa LH

Trong y học, kích tố sinh dục FSH và LH được sử dụng để kích thích buồngtrứng khi thụ tinh trong ống nghiệm (TTTON) Đứa bé TTTON đầu tiên ra đời tạiAnh (1978) là từ một chu kỳ tự nhiên, không kích thích buồng trứng Tuy nhiên, hiệnnay TTTON với chu kỳ tự nhiên ít khi được sử dụng do tỉ lệ thành công quá thấp.Việc áp dụng các phác đồ kích thích buồng trứng đã làm tăng đáng kể kết quảthành công của TTTON

Mục đích của kích thích buồng trứng nhằm tăng số lượng nang noãn pháttriển ở cả hai buồng trứng trong chu kỳ điều trị TTTON, số noãn và số phôi thuđược sẽ nhiều hơn Từ đó có thể chuyển vào buồng tử cung nhiều hơn một phôi và

có cơ hội để chọn lựa được nhiều phôi chất lượng tốt, có khả năng làm tổ cao Hơnnữa, số phôi tốt còn lại sau chuyển phôi cũng có thể trữ lạnh và sử dụng lại sau này,góp phần gia tăng khả năng có thai cho bệnh nhân với một lần kích thích buồngtrứng Ngoài ra, sự kích thích buồng trứng phù hợp sẽ tạo điều kiện nội mạc tử cungthuận lợi cho sự làm tổ của phôi.

Trước đây, kích tố sinh dục được chiết xuất từ máu và nước tiểu của nhữngphụ nữ đang mãn kinh Tuy nhiên, nước tiểu người thường chứa nhiều các tạp chất,không thể loại được hoàn toàn trong quá trình chiết xuất Người ta cũng lo ngại sựtạp nhiễm trong nước tiểu người trong quá trình thu thập, quản lý và chiết xuấtgonadotropins Đồng thời để đảm bảo nguồn cung cấp ổn định phục vụ nhu cầu sửdụng ngày càng tăng, vào đầu những năm 90, kích tố sinh dục người tinh khiết đượctổng hợp bằng kĩ thuật tái tổ hợp DNA đã được giới thiệu và đưa vào sử dụng kíchthích buồng trứng

2.1.4 Oxytocin:

Đây là hormone có mặt ở thùy sau tuyến yên Tuyến yên sau còn gọi là yênthần kinh, bao gồm các tế bào yên, nhưng chúng không bài tiết các hormone yênsau mà chỉ có vai trò trợ giúp những tận cùng thần kinh của các sợi từ vùng dưới đồi

đi xuống [3]

Oxytocin được tạo thành chủ yếu từ nhân cạnh não thất và một ít từ nhân trênthị của vùng dưới đồi, được vận chuyển ở dạng kết hợp với một protein mang làneurophysin Khi xung động thần kinh dẫn truyền xuống dọc theo sợi từ nhân cạnhnão thất và nhân trên thị, oxytocin được giải phóng trực tiếp từ những hạt bài tiếttrong tận cùng thần kinh và được hấp thu vào mao mạch bên cạnh Cả hai,neurophysin và oxytocin được bài tiết cùng nhau, nhưng vì chúng chỉ gắn kết lỏnglẻo với nhau nên oxytocin sẽ tách ra ngay Còn neurophysin không có chức năngsau khi rời tận cùng thần kinh, nên chúng sẽ bị thoái hóa Gene mã hóa oxytocinnằm trên nhiễm sắc thể số 20, vị trí locus 20p13

Hình 2.8 Sự liên quan vùng dưới đồi với tuyến yên sau

Oxytocin là peptide có 9 amino acid:

Hình 2.9 Cấu tạo phân tử oxytocin

Oxytocin có tác dụng gây co cơ trơn dạ con, nhất là trong lúc có thai, đặc biệtmạnh là trong lúc chuyển dạ Nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng hormone này chịutrách nhiệm một phần trong cơ chế đẻ:

 Ở con vật bị cắt tuyến yên, thời gian đẻ kéo dài

 Lượng oxytocin huyết tương tăng lên trong khi đẻ, đặc biệt là trong thời điểmtrước khi thai được đẩy ra ngoài

 Sự kích thích cổ dạ con ở người có thai tạo ra những dấu hiệu thần kinh, nó sẽđược đưa lên vùng dưới đồi, gây tăng bài tiết oxytocin.

Oxytocin làm tăng sự chuyển dạ bằng 2 cách: tác động trực tiếp lên cơ trơn tửcung làm co thắt; kích thích tạo ra prostaglandins ở màng rụng, prostaglandins có tácdụng tăng co thắt lên cơ tử cung vốn đang chịu tác động của oxytocin

Oxytocin được dùng để gây chuyển dạ trong những trường hợp cần lấy thai ramà chưa chuyển dạ (phá thai, thai chết lưu), hỗ trợ chuyển dạ trong trường hợp cơn

co tử cung yếu và thưa, phòng và điều trị băng huyết sau đẻ (do oxytocin làm comạch cơ tử cung, khi co làm cho các mạch máu xen kẽ giữa các thớ cơ kẹp chặt lạinên cầm máu)

2.1.5 Cytokine:

Nhiều hoạt động của hệ miễn dịch trong mạng tương tác để hình thành vàđiều hòa một đáp ứng miễn dịch được thực hiện thông qua một tập hợp những yếu

tố hòa tan được gọi chung dưới cái tên cytokine [4] Trong khoảng 3 thập niên gần

đây, các nhà khoa học đã tập trung rất nhiều trí tuệ và công sức để tìm hiểu cơ chếhoạt động của cytokine cùng các tiềm năng sử dụng chúng trong y học Thực ra,cytokine không những ảnh hưởng lên hệ miễn dịch mà còn tác động lên nhiều quátrình sinh học khác của cơ thể như sự liền vết thương, quá trình tạo máu, sự hìnhthành mạch máu mới… Các nghiên cứu ứng dụng cytokine tập trung theo các hướngsau:

 Dùng cytokine để kích thích các hoạt động sinh lý của cơ thể: erythropoietintrong điều trị thiếu máu, các yếu tố kích thích tạo khuẩn lạc trong điều trị giảmbạch cầu

 Dùng cytokine trong điều trị nhiễm virus, điển hình là điều trị viêm gan bằnginterferon

 Dùng cytokine trong điều trị bệnh ung thư Đây có thể xem là ứng dụng quantrọng nhất của cytokine

Ung thư (Cancer) là một nhóm các bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào

một cách vô tổ chức và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằngcách phát triển trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến nơi xa (di căn)

Nguyên nhân gây ung thư là sự sai hỏng của DNA, tạo nên các đột biến ởcác gene thiết yếu điều khiển quá trình phân bào cũng như các cơ chế quan trọngkhác Một hoặc nhiều đột biến được tích lũy lại sẽ gây ra sự tăng sinh không kiểm

soát và tạo thành khối u Khối u (tumor) là một khối mô bất thường, có thể ác tính

(malignant), tức ung thư hoặc lành tính (benign), tức không ung thư Chỉ những khối

u ác tính thì mới xâm lấn mô khác và di căn Khái niệm ác tính hay lành tính ở đâynên hiểu về mặt giải phẫu bệnh học nhiều hơn là về khả năng gây chết người Thậtvậy, một người có thể sống nhiều năm với một ung thư hắc tố da, trong khi một khối

u "lành tính" trong hộp sọ có thể chèn ép não gây tàn phế hoặc tử vong

Hình 2.10 Cơ chế sinh ung thư

Ung thư có thể gây ra nhiều triệu chứng khác nhau phụ thuộc vào vị trí, đặcđiểm và khả năng di căn của khối u Nếu không được chữa trị sớm, hầu hết các loạiung thư có thể gây tử vong Ở Mỹ và các nước phát triển khác, ung thư chiếmkhoảng 25% trường hợp chết do mọi nguyên nhân Theo thống kê hàng năm,khoảng 0,5% dân số thế giới được chẩn đoán ung thư Hầu hết các bệnh ung thư cóthể chữa trị và nhiều bệnh có thể chữa lành, nếu được phát hiện và điều trị sớm

Ngày nay, trên 100 các yếu tố khác nhau trong nhóm cytokine đã được biếtđến Những đặc điểm tổng quát của cytokine có thể tóm tắt như sau:

 Bản chất là các peptide hay glycoprotein có trọng lượng phân tử tương đốithấp, khoảng từ 6 đến 80 kilodalton

 Hoạt tính rất cao, nồng độ có tác dụng sinh học vào khoảng 10-10đến 10-15M

 Cơ chế hoạt động nhờ liên kết với các thụ thể đặc hiệu có trên bề mặt các tếbào nhiều loại thuộc hệ miễn dịch hay các tế bào khác.

 Có thời gian bán hủy rất ngắn, bởi vậy chủ yếu chúng chỉ có tác dụng tại chỗvà theo cách của một paracrine hay autocrine (tức là tác động lên các tế bàolân cận hay lên chính tế bào sản xuất ra chúng) Chỉ một vài cytokine có tácdụng xa như TGF-,EPO, SCF, M-SCF

 Tác dụng chủ yếu lên sự tăng trưởng, biệt hóa, di động và chức năng của cáctế bào đích

 Một cytokine có thể cảm ứng để sản xuất ra các cytokine khác và ngược lại.Hiệu quả sinh học của một nhóm cytokine có thể hiệp đồng độc lập hay đốilập với nhau không những do sự có mặt của chúng mà còn phụ thuộc nồng độ,trình tự của từng cytokine cũng như trạng thái của tế bào đích

Những đặc điểm trên cho thấy việc điều phối hoạt động của tế bào thông quacác cytokine là rất phức tạp Để hiểu rõ và điều khiển được hoạt động của cáccytokine là công việc vô cùng khó khăn, còn cần nhiều thời gian Phần lớn các genecủa cytokine đã được tái tổ hợp thành công, do đó chúng ta có thể sản xuất chúngbằng công nghệ di truyền với số lượng lớn để dễ dàng nghiên cứu và thử nghiệm

Bảng 2.1 giới thiệu tổng quát một số cytokine đã được nghiên cứu tương đối nhiều.

Bảng 2.1 Một số cytokine chính và hoạt tính của chúng

IFN

và 

Đại thực bào, bạch cầu

đa nhân trung tính và một

số tế bào khác

- Tác dụng chống siêu vi

- Tăng biểu hiện kháng nguyên phù hợp môlớp I

- Hoạt hóa đại thực bào và tế bào NK

IFN Tế bào TH1 hoạt tác và

tế bào NK hoạt tác

- Tăng biểu hiện kháng nguyên phù hợp môlớp I, II

- Hoạt tác đại thực bào, tế bào NK, bạch cầu

đa nhân trung tính

- Thúc đẩy miễn dịch tế bào

- Hạn chế miễn dịch dịch thể

IL-1 

và 

Đơn nhân thực bào - Đồng kích thích các đơn nhân thực bào, tế

bào T, làm tăng sinh tế bào B và sản xuấtkháng thể

- Kích thích sản xuất protein pha cấp, hoạthóa thực bào.

- Gây viêm và sốt

IL-2 Tế bào TH1 hoạt hóa, tế

bào Tc, NK

- Tăng sinh tế bào T đã hoạt tác

- Tăng chức năng tế bào Tc, NK

- Tăng sinh tế bào B và sản xuất IgG2

- Tăng biểu lộ IL-2R

IL-3 Tế bào T - Tăng trưởng các tiền thân tế bào tạo huyết.IL-4 Tế bào Th2, tế bào phì - Tăng sinh tế bào B, sản xuất IgE biểu lộ

kháng nguyên phù hợp mô lớp II

- Tăng sinh và tăng hoạt tính tế bào TH2, Tc

- Tăng trưởng và tăng hoạt tính tế bào ưakiềm, ưa acid và tế bào phì

IL-5 Tế bào TH2, tế bào phì - Tăng trưởng và tăng chức năng tế bào ưa

acid

IL-6 Tế bào TH2 đã hoạt tác,

đơn nhân thực bào

- Tác dụng hiệp đồng với IL-1 và TNF

- Kích thích sản xuất protein ở pha cấp

- Tăng sinh tế bào B và sản xuất kháng thể.IL-7 Tế bào đệm tủy xương và

tế bào tuyến ức

- Tạo tế bào dòng lympho

- Tăng chức năng tế bào Tc

IL-8 Đơn nhân thực bào - Hóa ứng động bạch cầu trung tính, tế bào T.IL-9 Tế bào T nuôi cấy - Tác dụng tạo tế bào máu và tế bào tuyến

ức

IL-10 Tế bào TH2, TCD 8, B,

đại thực bào hoạt tác

- Ức chế sản xuất cytokine của tế bào TH1,

NK, đơn nhân thực bào, tăng sinh và tăngsản xuất kháng thể từ tế bào B

- Trấn áp đáp ứng miễn dịch tế bào

- Tăng trưởng tế bào phì

IL-11 Tế bào đệm - Hiệp đồng trong tác dụng tạo huyết và tạo

- Sản xuất IFN

- Cảm ứng tế bào TH1 và ức chế tế bào TH2

IL-13 Tế bào TH2 - Tác dụng tương tự IL-4.

TNF Đại thực bào hoạt tác và

một số tế bào khác

- Tác dụng tương tự IL-1

- Huyết khối và hoại tử khối u

TNF Tế bào TH1 hoạt tác - Tác dụng tương tự IL-1

- Huyết khối và hoại tử khối u

Hình 2.11 Nguồn gốc các tế bào miễn dịch 2.1.5.1 Các interferon (IFN):

IFN được phát hiện vào năm 1957 do hoạt tính ngăn cản sự nhân lên của cácsiêu vi ở các tế bào mới bị nhiễm Ngày nay, người ta biết rằng IFN là một gia đìnhcó nhiều loại phân tử khác nhau, không những có tác động lên sự nhân lên của virusmà còn ngăn cản sự tăng sinh của một số tế bào (kể cả tế bào ung thư) và điều biếnđáp ứng miễn dịch

Căn cứ vào đặc điểm tổng quát, IFN chia làm 2 type: IFN type I (chủ yếu cóhoạt tính chống siêu vi) và IFN type II (chủ yếu có hoạt tính biến điệu miễn dịch)

2.1.5.1.1 IFN type I:

IFN type I có 2 dạng chính là IFN,IFN

 IFN được bài tiết chủ yếu từ bạch cầu, có phân tử lượng khoảng 18-20kilodalton Có 13 dạng IFNđã được nghiên cứu, gồm từ 156-166 amino acid.Gene mã hóa IFNnằm trên nhiễm sắc thể số 9, vị trí locus 9p22

 IFNđược tiết chủ yếu từ nguyên bào sợi (fibroblast), có phân tử lượng

khoảng 22,5 kilodalton, gồm khoảng 166 amino acid Gene mã hóa IFNcũngnằm trên nhiễm sắc thể số 9, vị trí locus 9p22

Hình 2.12 Phân tử INFvà IFN

Hình 2.13 Thứ tự amino acid trong một số phân tử INF

Cả 2 dạng của IFN type I có chung một loại thụ thể, các thụ thể này đượcbiểu lộ trên hầu hết các loại tế bào Khi IFN type I liên kết với thụ thể trên bề mặttế bào sẽ dẫn đến gia tăng biểu lộ của nhiều gene, trong đó có gene của nhóm phùhợp mô lớp I Sự biểu lộ nhiều các phân tử kháng nguyên phù hợp mô lớp I đã làmtăng hiệu quả trình diện kháng nguyên lạ (virus, vi khuẩn) cho lympho bào TCD8+.Kết quả cuối cùng là tăng sự tiêu diệt tế bào bị nhiễm siêu vi qua cơ chế gây độc tế

bào của lympho TCD8+ Hơn nữa, IFN type I còn cảm ứng để tế bào sản xuất ra 2loại enzyme:

 Proteine kinase đặc hiệu hoạt động bằng cách phosphoryl hóa yếu tố eIF2

(eukaryotic initiation factor 2) của bộ máy dịch mã tế bào, do đó làm ngừng sự

tổng hợp protein

 Oligoadenylate synthetase gắn vào và hoạt hóa men endoribonuclease, nhờ đóphân cắt các RNA mạch đơn

Chính nhờ cảm ứng tạo 2 enzyme trên nên IFN type I có tác dụng ức chếkhông đặc hiệu đối với sự nhân lên của các siêu vi Ngoài ra, IFN type I còn làmngưng sự tăng trưởng nhưng không làm chết một số tế bào ác tính và có tác dụnglên quá trình biệt hóa của nhiều loại tế bào Do đó, IFN type I được ứng dụng chủyếu trong điều trị viêm gan siêu vi B và C mãn tính

Bệnh viêm gan có nghĩa đơn giản là gan bị sưng do siêu vi, hóa chất độc hại,thuốc uống hoặc thuốc chích, hoặc những yếu tố khác Viêm gan mãn tính có thểdẫn đến các biến chứng xơ gan, suy gan và ung thư gan

Hình 2.14 Tiên lượng viêm gan siêu vi B

Viêm gan siêu vi B và C là dạng bệnh viêm gan do virus viêm gan B

(Hepatitis B Virus), virus viêm gan C (Hepatitis C Virus) gây ra, truyền nhiễm theo

đường máu và sinh dục Virus viêm gan B là DNA virus, sợi đôi, có vỏ, thuộc họHepadnaviridae Virus viêm gan C là virus sợi đơn RNA, có vỏ, thuộc họ Flavivirus

Hình 2.15 Virus viêm gan B và viêm gan C

Hiện nay, hơn 3% dân số thế giới bị nhiễm virus viêm gan siêu vi C và hơn 2tỷ người bị nhiễm virus viêm gan siêu vi B Tính riêng tại Việt Nam, số người đangnhiễm virus viêm gan siêu vi B và viêm gan siêu vi C chiếm đến hơn 25% dân số.Hơn thế nữa, theo đánh giá của các nhà kinh tế thì thị trường của dược phẩm điều trịviêm gan C tăng từ 2,2 tỉ USD năm 2005 lên 4,4 tỉ USD vào năm 2010 và 8,8 tỉ USDvào năm 2015 Từ đó có thể thấy nhu cầu interferon, vốn được xem là loại thuốc cơbản và duy nhất được sử dụng rộng rãi trong điều trị bệnh viêm gan siêu vi B vàviêm gan siêu vi C, là rất cao Chỉ trong năm 2005, tổng doanh thu của ngành dượcthế giới cho sản phẩm interferon alpha là 2,1 tỷ USD và interferon beta là khoảng3,8 tỷ USD

Ngoài ra, một số bệnh ung thư như ung thư tế bào hắc tố, ung thư xương…cũng đã được thử nghiệm lâm sàng điều trị với IFN type I đơn thuần hoặc phối hợpvới các cytokine khác

2.1.5.1.2 IFN type II:

Hiện chỉ biết 1 dạng của IFN type II là IFNcó cấu trúc và chức năng khácIFN type I IFNcó phân tử lượng khoảng 18 kilodalton và có thụ thể riêng biểu lộtrên nhiều loại tế bào Gene mã hóa IFNnằm trên nhiễm sắc thể số 12, vị trí locus12q15

Hình 2.16 Phân tử IFN

IFNđược sản xuất từ lympho bào: hầu hết tế bào TCD8+, một số tế bàoTCD4+và tế bào NK Các loại tế bào này chỉ sản xuất ra khi được hoạt tác (chủ yếutrong quá trình hình thành đáp ứng miễn dịch)

Tác dụng sinh học chính của IFNbao gồm:

 Làm tăng biểu lộ kháng nguyên phù hợp mô lớp I và do đó (cũng như với IFNtype I) các tế bào trình diện kháng nguyên cho cơ chế gây độc tế bào củalympho TCD8+hiệu quả hơn

 Làm tăng biểu lộ kháng nguyên phù hợp mô lớp II không những ở các tế bàocó chức năng trình diện kháng nguyên “chuyên nghiệp” mà cả ở một số tế bàobình thường không biểu lộ kháng nguyên mô lớp II như tế bào nội mạc, tế bàotổ chức liên kết Vì thế các tế bào “không chuyên nghiệp” này cũng tham giatrình diện kháng nguyên cho lympho TCD4+làm khuếch đại đáp ứng miễn dịchtại chỗ

Ngoài ra, IFNlà cytokine có khả năng hoạt tác mạnh nhất đối với các đạithực bào: làm cho khả năng diệt khuẩn của đại thực bào tăng lên, đồng thời đại thựcbào cũng được cảm ứng để sản xuất ra các cytokine khác như IL-1, IL-6, IL-8 vàTNF

IFNcòn hoạt tác các tế bào NK, bạch cầu đa nhân trung tính Với tế bào nộimạc, IFNlàm cho các tế bào này biểu lộ các phân tử bám dính để bạch cầu đanhân trung tính, lympho bào dễ bám vào rồi thoát mạch

Với lympho bào, IFNkhông làm tăng sinh nhưng giúp tế bào B biệt hóa vàthúc đẩy hoạt tính gây độc tế bào của lympho TCD8+ Riêng đối với lympho bàoTCD4+IFNthúc đẩy hoạt tính của nhóm tế bào TH1 làm tăng đáp ứng miễn dịchtế bào, nhưng lại ức chế nhóm tế bào TH2 làm giảm đáp ứng miễn dịch dịch thể, dođó hạn chế đáp ứng quá mẫn tức thì type I Vì vậy, gần đây IFNđược thử nghiệm

nhằm điều biến miễn dịch: hạn chế đáp ứng miễn dịch dịch thể, tăng cường đáp ứngmiễn dịch tế bào.

IFNkhông có tác dụng chống ung thư khi sử dụng đơn thuần Nó đang đượcnghiên cứu để sử dụng phối hợp với các loại thuốc sinh học khác Hiện tại, IFN

mới được dùng trong bệnh dạng u hạt (granulomatous disease) mãn tính do có tác

dụng phòng ngừa làm giảm khả năng nhiễm trùng nặng

2.1.5.2 Các interleukin (IL):

2.1.5.2.1 IL-1:

IL-1 được sản xuất từ nhiều loại tế bào có nhân như các đơn nhân thực bào,lympho B, tế bào NK, nguyên bào sợi, tế bào nội mạc… Có 2 dạng IL-1 là IL-1vàIL-1.Hai dạng IL-1 này là các polypeptide có 151 và 153 amino acid Về cấu trúc,chuỗi amino acid của 2 dạng chỉ tương đồng với nhau khoảng 26%, tuy nhiên chúnglại giống nhau về hoạt tính sinh học và có cùng thụ thể Phần lớn các tế bào chỉtổng hợp IL-1 khi có các kích thích từ ngoài như lipopolysaccharid, các hạt silicat…Gene mã hóa IL-1 nằm trên nhiễm sắc thể số 2, vị trí locus 2q13

Hình 2.17 Phân tử IL-1và IL-1

IL-1 đóng vai trò quan trọng trong quá trình viêm, gây sốt và giải phóng các

protein pha cấp (acute phase protein), sửa chữa tổ chức sau khi tổn thương IL-1 còn

có các tính chất kích thích miễn dịch giúp hoạt hóa tế bào lympho T và sản xuất cáccytokine khác Ngoài ra, nó có tác dụng kích thích và hiệp đồng với các yếu tố tăngtrưởng của hệ tạo máu như yếu tố kích thích dòng bạch cầu hạt, yếu tố kích thíchdòng bạch cầu đơn nhân Trên thực nghiệm, IL-1 tỏ ra là yếu tố bảo vệ động vậtchống lại tác dụng suy tủy của hóa chất và tia xạ [5]

Bởi các tác dụng nói trên, IL-1 được nghiên cứu thử nghiệm làm lành vếtthương, hỗ trợ cho các vaccine và dùng phối hợp với hóa chất, tia xạ trong điều trịung thư

2.1.5.2.2 IL-2:

IL-2 trước đây được gọi là yếu tố tăng trưởng tế bào T, được sản xuất từ cáctế bào T được hoạt tác Đây là một cytokine có tầm quan trọng đặc biệt, có phạm viảnh hưởng rộng lớn lên hệ thống miễn dịch nên được tập trung nghiên cứu nhiều

IL-2 là một polypeptide gồm 133 amino acid, có phân tử lượng là 15,4kilodalton Bình thường lympho T không sản xuất IL-2 nhưng khi chúng được hoạttác bởi kháng nguyên đặc hiệu trình diện qua phân tử nhóm phù hợp mô kèm vớiđồng kích thích khác hoặc được hoạt tác bởi các chất gây phân bào đa dòng

(polyclonal mitogens) thì IL-2 được sản xuất và tiết ra ngoài Đỉnh của sự sản xuất

đạt được khoảng 12 giờ sau rồi giảm đi nhanh chóng Quần thể lympho sản xuất

IL-2 chủ yếu là TCD4+, nhưng TCD8+ và tế bào NK cũng có thể sản xuất một lượngnhỏ IL-2 Gene mã hóa IL-2 nằm trên nhiễm sắc thể số 4, vị trí locus 4q27

Hình 2.18 Phân tử IL-2

Tác động của IL-2 lên tế bào T và các tế bào khác:

 Tế bào TCD4+khi được hoạt tác sẽ sản xuất IL-2, đồng thời biểu lộ lên bề mặtthụ thể của IL-2 Khi có sự kết hợp giữa IL-2 và thụ thể ái lực cao của nó thìhoạt tính protein tyrosin kinase tăng lên tức thì, dẫn đến sự hoạt tác và tăngsinh tế bào Các tế bào TCD8+tự nó không sản xuất đủ IL-2 để tự hoạt tác màcần có thêm IL-2 từ tế bào TCD4+

 Khi được hoạt tác, tế bào NK tăng hoạt tính gây độc tế bào

 Tăng sinh và biệt hóa tế bào B để sản xuất ra kháng thể, hoạt tác các đơn nhânthực bào, thúc đẩy khả năng diệt khuẩn và gây độc tế bào

 Tác động lên các tế bào trên để sản xuất các cytokine khác như TNF, TNF,IFN,IL-3, IL-4…

Với các tác động trên, IL-2 được sử dụng đơn thuần trong điều trị ung thưhoặc kết hợp với các vaccine chống ung thư Trên các thử nghiệm lâm sàng, IL-2

khi dùng đơn thuần có tác dụng chống ung thư biểu mô tế bào thận và ung thư hắctố Tác dụng chống u cao nhất khi điều trị IL-2 liều cao.

2.1.5.2.3 IL-6:

IL-6 được sản xuất từ nhiều loại tế bào như nguyên bào sợi, đơn nhân thựcbào, lympho bào, tế bào biểu mô… Nó có tác dụng lên sự trưởng thành của lymphobào B (nên còn gọi là yếu tố tăng trưởng tương bào), lên sự biệt hóa của lympho Tgây độc IL-6 là cytokine chính cảm ứng tế bào gan sản xuất ra các protein pha cấpnhư C reactive protein, haptoglobin, fibrinogen… Gene mã hóa IL-6 nằm trênnhiễm sắc thể số 7, vị trí locus 7p15.3 Cũng như IL-1 và TNF, IL-6 là một chất gâysốt nội sinh, có tác dụng hiệp lực với 2 cytokine trên

Hình 2.19 Phân tử IL-6

Ngoài ra, các interleukin khác cũng đang được nghiên cứu sử dụng đơn thuầnhoặc phối hợp với các thuốc khác trong điều trị ung thư

2.1.5.3 Yếu tố hoại tử khối u (Tumor Necrosis Factor-TNF):

IL-1 và TNF là 2 cytokine có cấu trúc khác biệt nhau và có thụ thể riêng,song về tác dụng sinh học lại giống nhau ở nhiều điểm Có thể thấy sự giống nhaunày qua bảng 2.2 sau

Bảng 2.2 Tác động của IL-1 và TNF lên một số tế bào đích

Lympho T  Đồng kích thích hoạt tác

 Cảm ứng tạo thụ thể IL-2

 Cảm ứng tạo cytokine

+++

+++

-++

 Cảm ứng tạo prostaglandin, IL-1, IL-6,GM-CSF.

 Tăng biểu lộ phân tử ICAM-1

 Cảm ứng tạo cytokine và biểu lộnhóm phù hợp mô lớp I

 Cảm ứng phân bào và tạo vi mạch mô

+++

+++

Ở người có 2 dạng TNF có cấu trúc khác nhau là TNFvà TNF TNFđược sản xuất chủ yếu từ các đơn nhân thực bào được hoạt tác, còn TNFđược sảnxuất từ các lympho T được hoạt tác TNFvà TNFđược mã hóa bởi 2 gene khácnhau song đều nằm trong vùng gene của nhóm phù hợp mô chính (ở người là phứchợp gene HLA) Cả 2 dạng TNF có chung một thụ thể nên tác dụng sinh học cũnggiống nhau Vì thế, khi nói đến TNF, người ta thường ngầm hiểu là TNF

Hình 2.20 Phân tử TNF

TNFcó khoảng 212 amino acid Gene mã hóa TNFnằm trên nhiễm sắcthể số 6, vị trí locus 6p21.3 TNFcó thể gây độc trực tiếp cho một số tế bào, làmxuất huyết và hoại tử khối u TNFkhông có hoạt tính chống ung thư, có lẽ do cácđộc tính, chủ yếu là hạ huyết áp, đã làm giới hạn liều Gần đây, TNF được sử dụngthành công trong điều trị ung thư hắc tố tái phát ở da

2.1.5.4 Yếu tố kích thích tạo khuẩn lạc (Colony Stimulating Factor-CSF):

Đây là các cytokine kích thích các tế bào mầm đa năng hay các tế bào hậuduệ tạo ra nhiều dòng tế bào với số lượng lớn như hồng cầu, tiểu cầu, bạch cầu hạttrung tính, bạch cầu ưa acid, bạch cầu ưa kiềm Vì thế CSF còn gọi là yếu tố tăng

trưởng hệ tạo máu Dựa vào đặc điểm kích thích dòng tế bào nào mà yếu tố đó cótên gọi tương ứng Tất cả các yếu tố kích thích tạo khuẩn lạc CSF đều có thụ thểtương ứng trên các tế bào đích riêng biệt, song kết quả tác động cuối cùng lại trùnglặp với nhau trên nhiều phương diện.

2.1.5.4.1 Erythropoietin (EPO):

Đây là một glycoprotein có phân tử lượng 38 kilodalton, được sản xuất 90% ởthận, còn lại ở gan và các mô khác Gene mã hóa erythropoietin nằm trên nhiễmsắc thể số 7, vị trí locus 7q22.1 Khi cơ thể thiếu máu hay thiếu oxy, nó kích thíchphức hợp cận tiểu cầu bài tiết erythrogenin Erythrogenin hoạt động như mộtenzyme, tác dụng lên một globulin có sẵn trong huyết tương do gan sản xuất để tạothành chất kích thích sinh hồng cầu erythropoietin Chất này theo máu đến tủyxương, tác động trên những tế bào gốc nhạy với erythropoietin trong tủy xương,biến tế bào này thành tiền thân dòng hồng cầu Rồi tế bào này trải qua nhiều giaiđoạn trung gian để chuyển thành hồng cầu trưởng thành ra máu ngoại biên Yếu tốnày có thể làm giảm nhu cầu truyền máu, được nghiên cứu với các yếu tố kháctrong các tình trạng suy tủy

Hình 2.21 Phân tử EPO

Ngày nay, người ta có thể sản xuất erythropoietin người bằng kĩ thuật tái tổhợp DNA Đây là một cuộc cách mạng lớn để kiểm soát tình trạng thiếu máu ởnhững người suy thận mạn đang chuẩn bị được ghép thận

2.1.5.4.2 Yếu tố kích thích dòng bạch cầu:

 GM-CSF (Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor): được sản xuất

bởi các tế bào lympho T, tế bào nội mạc, tế bào sợi, tế bào biểu mô tuyến ức.Nó kích thích tạo bạch cầu hạt và bạch cầu đơn nhân Gene mã hóa GM-CSFnằm trên nhiễm sắc thể số 5, vị trí locus 5q31.1

 G-CSF (Gralulocyte Colony Stimulating Factor): được sản xuất bởi bạch cầu

đơn nhân, đại thực bào, tế bào nội mạc, tế bào sợi Nó kích thích tạo bạch cầuhạt Gene mã hóa G-CSF nằm trên nhiễm sắc thể số 17, vị trí locus 17q11.2

 M-CSF (Macrophage Colony Stimulating Factor): được sản xuất bởi bạch cầu

đơn nhân, đại thực bào, tế bào nội mạc, tế bào sợi, cốt bào Nó kích thích tạobạch cầu đơn nhân Gene mã hóa M-CSF nằm trên nhiễm sắc thể số 1, vị trílocus 1p21

Yếu tố kích thích dòng bạch cầu giữ vai trò quan trọng trong thực tiễn điều trịthông qua các tác động:

 Kích thích tế bào gốc chạy ra máu ngoại vi, làm tăng thu hoạch các tế bào nàytrong mỗi lần gạn lọc, do vậy làm giảm số lần gạn và giảm thời gian cần thiếtđể lấy đủ tế bào gốc ngoại vi Tế bào gốc này sẽ được ghép vào cơ thể ngườinhằm phục hồi tổ chức tạo máu sau khi điều trị ung thư bằng hóa chất liều cao

 Kích thích sinh bạch cầu hạt trong trường hợp giảm sinh bạch cầu

 Kích thích sinh bạch cầu sau khi ghép tủy và hóa trị bằng các thuốc độc tế bào

Hình 2.22 Phân tử GM-CSF và G-CSF 2.1.5.4.3 Thrombopoietin (TPO):

Đây là yếu tố kích thích tạo tiểu cầu Thrompoietin có phân tử lượng 35kilodalton, được sản xuất bởi tế bào gan, tế bào ống thận, ngoài ra chúng còn đượctạo ra ở tủy xương, lách, cơ Ở người, thrompoietin được sản xuất chủ yếu ở gan.Gene mã hóa TPO nằm trên nhiễm sắc thể số 3, vị trí locus 3q27 Khi xơ gan, sốlượng TPO giảm rất thấp hoặc không tìm thấy, đưa đến tình trạng giảm tiểu cầu.Yếu tố này đã được phân lập và đưa vào các thử nghiệm lâm sàng để ngăn ngừa,điều trị giảm tiểu cầu

Hình 2.23 Thứ tự amino acid trong phân tử EPO và TPO 2.1.5.4.4 Các yếu tố khác:

 IL-3 cũng được xem là “CSF đa năng” (multi CSF) vì nó có khả năng kích thích

sản sinh mọi dòng tế bào từ tế bào mầm đa năng Các tác dụng của IL-3 vàGM-CSF trên các tế bào này có thể tăng lên nhờ IL-1 và IL-6 Trong tương laicó thể phối hợp các chất trên để tăng hiệu quả điều trị

 SCF (Stem Cell Factor) là một yếu tố mới được phát hiện gần đây Nó có tác

dụng mạnh nhất so với các CSF trên cả dòng tế bào tủy và tế bào lympho, nhờvậy mà làm tăng mọi loại tế bào có nguồn gốc từ tủy xương

2.1.6 Kháng thể:

Kháng thể (Antibody) là các phân tử immunoglobulin (có bản chất

glycoprotein), do các tế bào lympho B cũng như các tương bào (biệt hóa từ lymphoB) tiết ra để hệ miễn dịch nhận biết và vô hiệu hóa các tác nhân lạ, chẳng hạn các

vi khuẩn hoặc virus Mỗi kháng thể chỉ có thể nhận diện một epitope kháng nguyênduy nhất [4]

2.1.6.1 Cấu trúc điển hình:

Phân tử kháng thể cấu tạo từ 4 chuỗi polypeptide, gồm hai chuỗi nặng và haichuỗi nhẹ liên kết với nhau bởi các cầu nối disulfide Một phần cấu trúc của cácchuỗi là cố định nhưng phần đầu của hai "cánh tay" chữ Y lại biến đổi giữa cáckháng thể khác nhau, để tạo nên các vị trí kết hợp có khả năng phản ứng đặc hiệuvới các kháng nguyên tương ứng Điều này tương tự như một enzyme tiếp xúc với

cơ chất của nó Có thể tạm so sánh sự đặc hiệu của phản ứng kháng thể-khángnguyên với ổ khóa và chìa khóa

Phân tử kháng thể của người chỉ có 2 loại chuỗi nhẹ là và ; trong khi cótới 5 loại chuỗi nặng là , ,, và .Chính sự khác nhau về chuỗi nặng làm cho

các lớp kháng thể (isotype) có sự khác nhau về thuộc tính sinh học Ngoài ra, cần

chú ý là mỗi một phân tử kháng thể bao giờ cũng chỉ gồm 2 chuỗi nặng giống nhauvà 2 chuỗi nhẹ giống nhau

Hình 2.24 Cấu trúc 1 phân tử kháng thể

Các cầu nối disulfide trong phân tử kháng thể phân bố cách nhau tương đốiđều (khoảng 100-110 amino acid), làm cho chuỗi polypeptide cuộn lại thành búi, gọi

là domain Các domain hằng định (constant) đặc trưng bởi các chuỗi amino acid khá

giống nhau giữa các kháng thể Domain hằng định của chuỗi nhẹ ký hiệu là CL Cácchuỗi nặng chứa 3 hoặc 4 domain hằng định, tùy theo lớp kháng thể CH1, CH2, CH3và CH4 Các domain hằng định không có vai trò nhận diện kháng nguyên, chúnglàm nhiệm vụ cầu nối với các tế bào miễn dịch cũng như các bổ thể Do đó, phần

"chân" của chữ Y còn được gọi là Fc (fragment cristallisable- phần hoạt động sinh

học của kháng thể)

Các domain biến thiên (variable) nằm ở hai đầu "cánh tay" của chữ Y Sự kết

hợp giữa 1 domain biến thiên trên chuỗi nặng (VH) và 1 domain biến thiên trên

chuỗi nhẹ (VL) tạo nên vị trí nhận diện kháng nguyên (còn gọi là paratope) Nhưvậy, mỗi immunoglobulin có hai vị trí gắn kháng nguyên Hai "cánh tay" của chữ Y

còn gọi là Fab (fragment antigen binding- phần nhận biết kháng nguyên) Domain

kháng nguyên nơi gắn vào kháng thể gọi là epitope Các domain sở dĩ gọi là biếnthiên vì chúng khác nhau rất nhiều giữa các kháng thể Chính sự biến thiên đa dạngnày giúp cho hệ thống các kháng thể nhận biết được nhiều loại tác nhân gây bệnhkhác nhau

Hình 2.25 Sơ đồ các domain của 1 phân tử kháng thể 2.1.6.2 Tính đặc hiệu của phản ứng kháng thể-kháng nguyên:

Paul Erhlich, vào đầu thế kỷ 20, đã đề xuất rằng các kháng thể được sản xuấtsẵn trong cơ thể, độc lập với mọi kích thích từ bên ngoài Vai trò của kháng nguyênlà đẩy mạnh sự sản xuất kháng thể đặc hiệu tương ứng

Mô hình của Erhlich đã được chứng minh là đúng mặc dù ở thời của ôngngười ta chưa phân biệt được 2 loại lympho B và lympho T Cơ thể đã chuẩn bị sẵnkháng thể cho hầu như mọi "kẻ xâm nhập" tiềm năng

Trong quá trình phát triển và biệt hóa các tế bào lympho B, có sự tái tổ hợpcác gene mã hóa immunoglobulin Trong mỗi tế bào lympho B, tổ hợp gene củaphần biến thiên chỉ xảy ra 1 lần sẽ giữ nguyên đến hết đời sống của tế bào đó Nếuvượt qua được các cơ chế chọn lọc, lympho B sẽ tiếp tục sống:

 Lympho B sẽ tồn tại ở dạng naive cho đến khi gặp kháng nguyên tương ứng

 Nếu không gặp kháng nguyên, lympho B hoạt động cầm chừng dưới dạngnaive đến hết đời của nó

 Khi gặp kháng nguyên đặc hiệu, với sự trợ giúp của lympho TH1 qua cáccytokine, lympho B sẽ phân chia thành dòng Một số biệt hóa thành tương bàonhằm sản xuất kháng thể hàng loạt, một số khác sẽ trở thành tế bào lympho Bghi nhớ và tiếp tục phân bào, duy trì sự tồn tại của dòng tế bào đó trong cơ thể

Các tế bào B ghi nhớ này sẽ giúp cơ thể khi tiếp xúc lại với kháng nguyêntương ứng sẽ có đáp ứng nhanh, mạnh và hiệu quả hơn Ưu điểm này của đápứng miễn dịch đặc hiệu là nguyên tắc của việc ngừa bệnh bằng vaccine.

Liên kết giữa kháng thể và kháng nguyên, tương tự như giữa enzyme và cơchất, có tính thuận nghịch Liên kết mạnh hay yếu tùy vào số lượng liên kết, độ đặchiệu giữa vùng nhận diện kháng nguyên trên kháng thể và cấu trúc epitope tươngứng

Ái lực của kháng thể đối với kháng nguyên là hợp lực của các lực liên kếtyếu không đồng hóa trị (liên kết hydro, liên kết tĩnh điện, liên kết Van der Waals,liên kết kỵ nước) Các lực liên kết yếu này chỉ có tác dụng trong một bán kính nhỏ,

do đó sự đặc hiệu (hay tính chất bổ sung) trong cấu trúc không gian 3 chiều của 2vùng phân tử có vai trò quyết định đối với ái lực của kháng thể với kháng nguyên

Một kháng thể nhất định có thể kết hợp với một hay nhiều epitope có cấuhình không gian tương tự ở một mức độ nào đó và ngược lại, một epitope cũng cóthể kết hợp với một hay nhiều vị trí kết hợp kháng nguyên của các phân tử khángthể khác nhau Tuy nhiên trong những trường hợp như vậy, lực liên kết giữa chúngthay đổi tùy theo cấu hình bổ túc của chúng phù hợp với nhau cao hay thấp Cấuhình bổ túc càng phù hợp cao thì lực liên kết càng mạnh và ngược lại

2.1.6.3 Vai trò của kháng thể:

Trong một đáp ứng miễn dịch, kháng thể có 3 chức năng chính: gắn vớikháng nguyên, kích hoạt hệ thống bổ thể và huy động các tế bào miễn dịch

2.1.6.3.1 Liên kết với kháng nguyên:

Các immunoglobulin có khả năng nhận diện và gắn một cách đặc hiệu với 1kháng nguyên tương ứng nhờ các domain biến thiên Một thí dụ để miêu tả lợi íchcủa kháng thể là trong phản ứng chống độc tố vi khuẩn Kháng thể gắn vào và quađó trung hòa độc tố, ngăn ngừa sự bám dính của các độc tố trên lên các thụ thể tếbào Nhờ vậy, tế bào cơ thể tránh được các rối loạn do các độc tố đó gây ra

Hình 2.26 Cơ chế chống độc tố của kháng thể

Tương tự như vậy, nhiều virus và vi khuẩn chỉ gây bệnh khi bám được vàocác tế bào cơ thể Vi khuẩn sử dụng các phân tử bám dính là adhesine, còn virus sởhữu các protein cố định trên lớp vỏ ngoài Các kháng thể kháng-adhesine và kháng-protein capside virus sẽ ngăn chặn các vi sinh vật này gắn vào các tế bào đích củachúng

2.1.6.3.2 Hoạt hóa bổ thể:

Một trong những cơ chế bảo vệ cơ thể của kháng thể là việc hoạt hóa dòngbổ thể Bổ thể là tập hợp các protein huyết tương khi được hoạt hóa sẽ tiêu diệt các

vi khuẩn xâm hại bằng cách đục thủng màng tế bào vi khuẩn, tạo điều kiện chohiện tượng thực bào, hiện tượng miễn dịch kết dính, hoạt tính phản vệ tố và phóngthích các phân tử hóa hướng động

2.1.6.3.3 Hoạt hóa các tế bào miễn dịch:

Sau khi gắn vào kháng nguyên ở đầu biến thiên (Fab), kháng thể có thể liênkết với các tế bào miễn dịch ở đầu hằng định (Fc) Những tương tác này có tầmquan trọng đặc biệt trong đáp ứng miễn dịch Như vậy, các kháng thể gắn với một vikhuẩn có thể liên kết với một đại thực bào và khởi động hiện tượng thực bào Cáctế bào NK có thể thực hiện chức năng độc tế bào và ly giải các vi khuẩn bịopsonine hóa bởi các kháng thể

2.1.6.4 Các lớp kháng thể (isotype):

Các kháng thể được phân thành 5 lớp hay isotype, tùy theo cấu tạo của cácdomain hằng định của các chuỗi nặng

Ngoài ra, các dị biệt tinh tế hơn cũng tồn tại bên trong một số lớp kháng thể

Ở người, có 4 loại IgG (IgG1, IgG2, IgG3 và IgG4) và 2 loại IgA (IgA1 và IgA2)

Để tiêu diệt tác nhân gây bệnh bị gắn kháng thể, nhiều bạch cầu sử dụng cácFcR (thụ thể của Fc) bề mặt tương ứng với từng lớp IgG, IgA, IgM, IgE và IgD

Bảng 2.3 Các thuộc tính cơ bản của các lớp kháng thể

Phân tử lượng

Tỉ lệ trong tổng

Nội mạch Bạch cầu

ưa kiềm, tếbào phì

Bề mặtlympho B

Gắn lên thụ thể

 Ngưng kết các kháng nguyên đa hóa trị ở dạng hạt hoặc gây kết tủa các khángnguyên ở dạng hòa tan, nhờ đó giúp thực bào thâu tóm các kháng nguyên hòatan hữu hiệu hơn.

 Khi IgG liên kết với epitope ở phần Fab thì phần Fc trở thành có khả năngopsonine hóa Lúc này, phần Fc gắn vào thụ thể Fc trên bề mặt đơn nhân thựcbào, bạch cầu trung tính, nhờ đó các kháng nguyên bị thực bào hiệu quả hơn

 Gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể (Antibody Dependent Cell Mediated

Cytotoxicity-ADCC): vi sinh vật hay tế bào ung thư có epitope đặc hiệu với

kháng thể lớp IgG sẽ được phần Fab nhận diện, phần Fc sẽ được các tế bào

NK có thụ thể Fc nhận biết Tế bào NK sẽ cho các tín hiệu gây hủy diệt vi sinhvật hay tế bào ung thư Khác với hiện tượng opsonine hóa, trong cơ chế ADCCkhông xảy ra hiện tượng thực bào

 Hoạt hóa bổ thể (trừ dưới lớp IgG4)

 Trung hòa độc tố bằng cách phong tỏa vị trí hoạt động, gây bất hoạt và do đóđộc tố trở nên vô hại IgG là lớp kháng thể có khả năng tốt nhất trong việctrung hòa một số độc tố như nọc rắn, nọc bò cạp, độc tố uốn ván, bạch hầu…

 Bất động vi khuẩn do kháng thể đặc hiệu với các roi hay lông của vi khuẩn.Ngoài ra IgG còn có thể phong tỏa việc bám của siêu vi lên các thụ thể đặchiệu Từ đó hạn chế sự xâm nhập và tạo điều kiện tiêu diệt vi khuẩn bằng các

cơ chế khác

2.1.6.4.2 IgA:

IgA có chủ yếu trong các dịch tiết như nước bọt, dịch nhầy, mồ hôi, dịch vị,sữa…, có 2 dạng là IgA1 (90%) và IgA2 (10%) Khác với IgA1, các chuỗi nặng vànhẹ của IgA2 không nối với nhau bằng các cầu disulfide mà bằng các liên kếtkhông đồng hóa trị

Trong huyết tương, IgA chủ yếu ở dạng monomer và chức năng của chúngchưa được biết rõ Trong dịch tiết, nó ở dạng dimer nhờ sự nối kết bởi chuỗi J (làmột chuỗi polypeptide có phân tử lượng 15 kilodalton, giàu cysteine, do tương bàotiết ra) và chuỗi S (secretory component, có phân tử lượng 70 kilodalton, được sảnxuất từ các tế bào niêm mạc) Chuỗi S có chức năng gắn và vận chuyển IgA vàolòng cùng với dịch tiết, đồng thời bảo vệ phân tử IgA không bị phân hủy bởi cácmen có trong dịch tiết Ngoài ra IgA còn tồn tại dưới dạng trimer và tetramer.Đây là lớp kháng thể có vai trò chính trong việc bảo vệ bề mặt niêm mạc Vídụ, trực khuẩn tả chỉ bám vào thụ thể ở niêm mạc ruột và giải phóng độc tố chứ

không thâm nhập vào tế bào Kháng thể đặc hiệu lớp IgA bảo vệ bằng cách phongtỏa đặc hiệu lên cấu trúc của trực khuẩn tả làm chúng mất khả năng bám.

IgA không hoạt hóa bổ thể nhưng với sự có mặt của lysozyme có thể diệtmột số vi khuẩn gram âm Ngoài ra, IgA có thể ngăn cản sự xâm nhập của siêu vivào các tế bào đích cũng như có khả năng ngưng kết virus xâm nhập qua đườngniêm mạc

2.1.6.4.3 IgM:

Bình thường trong huyết tương IgM ở dạng pentamer nhờ các cầu nốidisulfide giữa các chuỗi nặng và một chuỗi J Vì là một phân tử lớn nên IgMkhông có khả năng xuyên thấm, nó hầu như chỉ có mặt trong lòng mạch Về lýthuyết, do có 5 đơn vị phân tử nên IgM có 10 vị trí kết hợp kháng nguyên nhưngtrên thực tế, do vị trí không gian chỉ cho phép tối đa 5 vị trí kết hợp kháng nguyênmà thôi

Ở các tế bào dòng mầm, mảng gene mã hóa vùng hằng định của chuỗinặng được giải mã trước các mảng khác Do đó, IgM là immunoglobulin đầu tiênđược sản xuất bởi tế bào B trưởng thành

Chức năng chính của IgM:

 Là lớp kháng nguyên có khả năng ngưng kết mạnh nhất do có nhiều hóa trị,cho phép tạo nên các cầu nối giữa các epitope ở xa nhau, thuộc các khángnguyên khác nhau cũng như các kháng nguyên có cấu tạo epitope lặp lại (cácpolysaccharide)

 Ngưng kết tố tự nhiên của nhóm máu ABO IgM được gọi là kháng thể tựnhiên vì nó tồn tại trong máu ngay cả khi không có bằng chứng về sự tiếp xúcvới kháng nguyên Một người thuộc nhóm máu O sẽ có sẵn trong huyết tươngkháng thể thuộc lớp IgM chống kháng nguyên nhóm máu A và B…

 Do ở dạng pentamer nên chỉ một IgM với tối thiểu 2 phần Fab kết hợp vớiepitope tương ứng là đã có thể hoạt hóa bổ thể Vì thế, IgM là lớp kháng thểcó khả năng hoạt hóa bổ thể mạnh nhất, có hiệu quả cao trong việc gây ly giải

vi khuẩn hay tế bào đích thông qua bổ thể

 Khả năng trung hòa độc tố, phong tỏa vi khuẩn hay virus không hiệu quả

2.1.6.4.4 IgE:

IgE có cấu trúc monomer, dễ bị hủy bởi nhiệt Chuỗi nặng có thụ thể ái lựccao trên bề mặt bạch cầu ưa kiềm và tế bào phì, do đó chúng có mặt thường trựctrên tế bào này

IgE thường tăng cao trong trường hợp nhiễm ký sinh trùng như giun đũa Tuynhiên IgE là kháng thể chính trong bệnh lý quá mẫn type I hay dị ứng Khi gặpkháng nguyên tương ứng có thể liên kết chéo, IgE sẽ hoạt tác tế bào, giải phóng cáchóa chất trung gian như histamine, heparine… tạo ra tình trạng quá mẫn.

2.1.6.4.5 IgD:

IgD là loại immunoglobulin monomer chiếm chưa đầy 1% trên màng tế bàolympho B Chức năng của IgD chưa được hiểu biết đầy đủ, nó thường biểu hiện

đồng thời với IgM và được xem như một chỉ dấu (marker) của tế bào B trưởng thành

nhưng chưa tiếp xúc kháng nguyên Có lẽ nó tham gia vào cơ chế biệt hóa của tếbào B thành tương bào và tế bào B ghi nhớ

Hình 2.27 Cấu trúc các lớp kháng thể 2.1.6.5 Sự tổng hợp kháng thể:

Các tác nhân gây bệnh là muôn hình vạn trạng, do đó số lượng các khángnguyên mà cơ thể có thể gặp phải là rất lớn Mỗi lympho B lại chỉ có thể sản xuất 1loại kháng thể đặc hiệu đối với 1 epitope kháng nguyên nhất định, do đó cần phảicó hàng triệu lympho B khác nhau Số lượng này vượt quá số lượng gene của conngười Vậy cách hiểu cổ xưa về một gene sản xuất một kháng thể không còn đứngvững Năm 1976, Susumu Tonegawa đã khám phá rằng cơ thể dùng cơ chế tái tổhợp gene để tạo ra số kháng thể đặc hiệu khổng lồ nói trên Tonegawa đã được traogiải Nobel về Y học và Sinh học năm 1987 cho khám phá này

Hệ miễn dịch người có khả năng sản xuất ra trên 1012 loại kháng thể đặchiệu khác nhau Có nhiều gene mã hóa cho phần biến thiên (V) củaimmunoglobulin, chúng tái tổ hợp với nhau một cách ngẫu nhiên để tạo ra số sảnphẩm lớn hơn nhiều so với số gen vốn có Trong mỗi tế bào lympho B, chỉ một tổ

hợp duy nhất của phần hằng định mỗi chuỗi (nặng và nhẹ) được thành lập và khôngthay đổi suốt cuộc đời nó.

2.1.6.5.1 Tổ chức, tái tổ hợp và giải mã các gene chuỗi nặng:

Phần hằng định C của chuỗi nặng được mã hóa bởi 1 trong số 9 gene tùy theolớp (isotype) kháng thể: µ cho IgM; 1 - 4 cho IgG1 - IgG4; 1, 2 cho IgA1 vàIgA2; cho IgD và cho IgE

Các gene mã hóa chuỗi nặng của kháng thể nằm trên nhiễm sắc thể số 14 Ởnhững tế bào mầm, chúng sắp xếp thành 4 vùng tách biệt: các amino acid (aa) 1 - 95

của phần biến thiên (V) được mã hóa bởi chừng 51 gene V (variable); tiếp theo, các

aa 96 - 101 do khoảng 27 gene D (diversity) mã hóa; các aa 102 - 110 được mã hóa bởi 6 gene J (joining); cuối cùng là gene mã hóa phần hằng định C.

Mỗi gene V đều có một chuỗi L (leader) Trong quá trình trưởng thành của tế

bào lympho B, một gene D sẽ liên kết với một gen J bằng cách cắt bỏ đoạn DNAtrung gian giữa chúng Sau đó, một gene V cùng với đoạn L tương ứng của nó đượcgắn vào đoạn DJ kể trên (tái tổ hợp VDJ) Gen VDJ mới tổ hợp và gene Cđượcgiải mã tạo ra protein VDJ-C Chuỗi L sau đó được cắt ra, protein lúc này chính làchuỗi nặng của IgM

Vậy riêng các gene trên NST 14 đã có khả năng tạo ra 8262 chuỗi nặng khácnhau (51V × 27D × 6J)