Chuyên Đề Vai Trò Của Hệ Thống Bổ Thể Trong Đáp Ứng Miễn Dịch Bảo Vệ Cơ Thể Và Sốt Xuất Huyết Dengue.doc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN QUÂN Y NGỤY THỊ ĐIỆP CHUYÊN ĐỀ 2: VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG BỔ THỂ TRONG ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH BẢO VỆ CƠ THỂ VÀ SỐT XUẤT HUYẾT DENGUE Chuyên ngành: Khoa học Y Sinh Mã số: 72 01 01 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS TS NGUYỄN LĨNH TOÀN TS HOÀNG VĂN TỔNG HÀ NỘI, THÁNG 10 - 2022 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ Hệ thống bổ thể đường hoạt hóa 1.1 Hệ thống bổ thể 1.2 Các đường hoạt hóa bổ thể 1.3 Con đường cổ điển (classical pathway) 1.4 Con đường lectin 1.5 Con đường cạnh (alternative pathway) Vai trò hệ thống bổ thể đáp ứng miễn dịch bảo vệ thể sốt xuất huyết Dengue .11 2.1 Các protein liên quan hệ thống bổ thể 11 2.2 Vai trị hệ thớng bổ thể đáp ứng miễn dịch bảo vệ thể 12 2.3 Vai trị hệ thớng bổ thể sốt xuất huyết Dengue 16 2.4 Một số nghiên cứu giới vai trò bổ thể sốt xuất huyết Dengue 18 2.5 Một sớ nghiên cứu nước vai trị bổ thể 21 KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO .23 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MBL MASP Ig SLE DNA CR PTX3 HMGB TNF IL Mannose Binding Lectin MBL Assosiated Serine Protease Immunoglobulin Systemic lupus erythematous Deoxyribonucleic acid Complement receptor Pentraxin-related protein High mobility group box Tumor necrosis factor Interleukin DANH MỤC HÌNH Hình Chức hệ thống bổ thể Hình Các đường hoạt hóa bổ thể Hình Cấu trúc C1q và kết hợp EAC1qrs Hình Hoạt hóa bổ thể theo đường cổ điển Hình Bước đầu khởi động đường lectin Hình Hình thành phức hợp C5-convertase đường nhánh 11 Hình Các protein liên quan hệ thống bổ thể 13 Hình Hình thành phức hợp cơng màng 14 Hình Vai trị hệ thớng bổ thể đáp ứng miễn dịch 16 Hình 10 Sự hoạt hóa BT và trớn protein NS1 Flavirius .18 ĐẶT VẤN ĐỀ Miễn dịch (immunity) là khả thể nhận biết và loại bỏ yếu tố lạ, là phương thức tự vệ quan trọng thể Đáp ứng miễn dịch chia thành hai loại là đáp ứng miễn dịch tự nhiên (hay miễn dịch không đặc hiệu) và miễn dịch thu (hay miễn dịch đặc hiệu) Miễn dịch tự nhiên là khả thể chống lại tác nhân gây độc từ môi trường phản ứng không đặc hiệu thể Miễn dịch tự nhiên có tác dụng đới với vật lạ xâm nhập thể chưa tiếp xúc với tác nhân trước Nó xem là chế quan trọng giúp bảo vệ thể lúc phản ứng đặc hiệu chưa đáp ứng kịp Trong hệ thớng bổ thể là phần quan trọng miễn dịch bẩm sinh, có vai trò phát và loại bỏ mầm bệnh từ giai đoạn sớm Bổ thể là hệ thống protein enzyme hoạt động theo dây chuyền Chúng đóng vai trị quan trọng việc bảo vệ vật chủ chớng lại mầm bệnh thơng qua chế như: làm tan tế bào, tham gia vào chế opsonin hóa, tăng cường đáp ứng viêm và hóa hướng động tế bào thực bào Từ chế trên, bổ thể có vai trị quan trọng nhiều bệnh lý như: sốt xuất huyết Dengue, ung thư… Chuyên đề này tập trung thảo luận hệ thống bổ thể, đường hoạt hóa bổ thể và vai trị hệ thống bổ thể đáp ứng miễn dịch thể và sốt xuất huyết Dengue NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ Hệ thống bổ thể đường hoạt hóa 1.1 Hệ thống bổ thể Miễn dịch tự nhiên hay miễn dịch bẩm sinh (natural immunity hay innate immunity), cịn gọi là miễn dịch khơng đặc hiệu (non specific immunity), hình thành trình tiến hóa động vật để chớng lại xâm nhập vi sinh gây bệnh [2] Miễn dịch tự nhiên khơng để lại trí nhớ, ổn định, bị sai sót Điểm đặc biệt là hệ miễn dịch bẩm sinh có tính chất di truyền, khác loài và cá thể loài Các yếu tố thuộc miễn dịch không đặc hiệu là phương tiện chung dùng để chống lại xâm nhập các vi sinh gây bệnh khơng phân biệt là vi khuẩn hay ký sinh trùng virus Có nhiều chất, phân tử mô, dịch thể tham gia vào trình đáp ứng miễn dịch tự nhiên, đó, hệ thớng bổ thể đóng vai trò quan trọng Bổ thể phát Jules Bordet và Paul Ehrlich vào cuối kỷ XIX [3] Trong năm sau đó, nhà khoa học đã nghiên cứu và phát hoạt động bổ thể là kết tương tác nhóm phức hệ gồm 30 glycoprotein Hầu hết thành phần bổ thể tổng hợp gan tế bào gan, số sản xuất loại tế bào khác như: bạch cầu đơn nhân, đại thực bào mô, fibroblasts và tế bào biểu mô đường tiêu hóa và đường sinh dục Bổ thể hoạt động khơng có tính chất đặc hiệu loài, bổ thể loài động vật nào có khả làm tan vi khuẩn sau ngưng kết với kháng thể loài khác Bất tế bào nào sau bị kháng thể làm ngưng kết bị tan bổ thể, bổ thể xếp vào miễn dịch không đặc hiệu Tuy nhiên hoạt tính bổ thể là khác loài cao chuột lang, trung bình người và chó, thấp chuột nhắt và thỏ [2] *Hệ thống bổ thể bao gồm nhóm sau: - Những protein thành phần bổ thể đánh sớ từ C1 đến C9 theo trình tự mà chúng tham gia phản ứng (trừ C4 là ký hiệu theo trình tự phát bổ thể) Trong śt q trình hoạt hóa, vài thành phần cấu trúc bổ thể phân tách làm phần Phần lớn phân tử gọi là b (binding) thường gắn kết với mầm bệnh, phần nhỏ gọi là a (activated) phân tán (trừ C2: phần lớn là C2a và phần nhỏ là C2b, ký hiệu phần lớn là C2b và phần nhỏ là C2a) -Các yếu tố: B, H, I, P (properdin), MBL, MASP-1, MASP-2 (MBL Assosiated Serine Protease) -Yếu tố điều hịa: C1 Inhibitor (C1-INH=Serpin), C4-Binding protein (C4-PB), Yếu tớ tăng cường thoái biến (Decay Accellerating factor), Thụ thể (CR1); Protein-S (vitronectin) Hình Chức hệ thống bổ thể (Nguồn: Wikipedia tiếng Việt) 1.2 Các đường hoạt hóa bổ thể Ở động vật cấp thấp, hệ thớng bổ thể đơn giản, có C3, yếu tố B (protein) và yếu tố D (enzyme) C3 thường xuyên bị tách thành C3a (đi vào môi trường) và C3b (bám vào thụ thể số tế bào) Đồng thời yếu tớ D thường xun có tác dụng tách yếu tố B thành Bb (bám vào tế bào) và Ba (đi vào môi trường) Cuối hình thành phức hợp C3bBb Mức hoạt hóa thường trực này thấp, có vi khuẩn xâm nhập (có protease vi khuẩn, giúp tăng cường phân cắt C3), hoạt hóa bổ thể mạnh lên, sản phẩm tạo bám lên màng vi khuẩn và làm tổn thương vi khuẩn Vòng xoắn này làm vi khuẩn bị tổn thương, thu hút bạch cầu đến thực bào, vi khuẩn bị tiêu diệt [2] Phương thức mà động vật cấp thấp sử dụng tồn động vật bậc cao, yếu và trở thành hoạt hóa thường trực Ở động vật bậc cao, xuất yếu tố P (properdin) q trình tiến hóa với vai trị làm bền vững phức hợp bổ thể hình thành, hoạt hóa bổ thể càng tinh vi và đạt hiệu cao chế bảo vệ thể Sự hoạt hóa bổ thể theo phản ứng dây truyền và theo trật định Một bổ thể sau hoạt hóa lại có khả kích thích hoạt hóa bổ thể Có đường hoạt hóa bổ thể là: đường cổ điển (classical pathway), đường lectin (lectin pathway), cuối là đường cạnh (alternative pathway) Con đường cổ điển bắt đầu liên kết C1q (protein hệ thống bổ thể) trực tiếp lên bề mặt mầm bệnh Nó kích hoạt phản ứng miễn dịch đáp ứng cách gắn C1q với kháng thể Con đường lectin bắt đầu cách liên kết với carbohydrates chứa mannose bền mặt vi khuẩn virus Cuối là cịn đường nhánh khởi động thành phần bổ thể kích hoạt tự phát liên kết với bề mặt mầm bệnh Mỗi đường theo chuỗi phản ứng khác cuối để tạo protease gọi là C3 convertase (có khả phân tách phân tử C3 thành hai mảnh là C3a và C3b) Protease hoạt động giữ lại bề mặt mầm bệnh và điều này đảm bảo zymogen bổ sung đường phân cắt và kích hoạt Ngược lại, đoạn peptide nhỏ giải phóng khỏi vị trí phản ứng đóng vai trị trung gian hịa tan [2, 4, 5] Hình Các đường hoạt hóa bổ thể (Nguồn: Trích dẫn từ Immunology Kuby[6]) 1.3 Con đường cổ điển (classical pathway) *Tác nhân hoạt hóa: - Kháng thể kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên là tác nhân phổ biến, mạnh mẽ nhất, gây hoạt hóa bổ thể theo đường cổ điển Chỉ có kháng thể IgM và sớ lớp IgG (IgG1, IgG2, IgG3) có khả này Đây là kháng thể có nồng độ cao máu và dịch thể, hoạt hóa bổ thể theo đường cổ điển xảy phổ biến Trường hợp kháng nguyên không gắn màng tế bào, mà dạng hòa tan, kết hợp với kháng thể tạo nên cấu trúc phân tử khổng lồ dạng lưới gọi là phức hợp miễn dịch gây hoạt hóa bổ thể - Sự vón tụ phân tử IgM, IgG (mặc dù mặt kháng nguyên) là tác nhân gây hoạt hóa - Ngoài ra, cịn sớ vius chất plasmin, thrombin, protein phản ứng…ở nồng độ cao là tác nhân gây hoạt hóa bổ thể theo đường cổ điển *Các bước hoạt hóa: Mơ hình thực nghiệm nghiên cứu hoạt hóa bổ thể theo đường cổ điển gồm kháng nguyên là hồng cầu cừu, viết tắt là E (Erythocyte) với ưu tiên là dễ kiếm, bảo quản và dễ đo mức độ tan huyết dựa vào lượng hemoglobin giải phóng ra; kháng thể (ký hiệu là A: Antibody) chống hồng cầu là hemolysin, sản xuất cách tiêm hồng cầu cừu cho thỏ + Sự kết hợp kháng thể với hồng cầu cừu: E+A EA Khi kết hợp với kháng nguyên, phân tử Fc kháng thể IgM, IgG thay đổi cấu hình làm bộc lộ vị chí mà C1q gắn vào Đó là mở màn cho trình hoạt hóa, giải thích thiếu kháng ngun C1q khơng gắn vào kháng thể để khởi động chuỗi phản ứng + Kết hợp với C1 C1q gồm tiểu đơn vị, tiểu đơn vị gồm chuỗi peptide xoắn nhau, đầu tận C (đầu có nhóm –COOH tự do) tạo thành hình bầu dục (5x7 nm) là nơi gắn Fc, phần cịn lại là “ćng” bó lại với Cấu hình C1q giớng bó hoa sen bơng, gắn vào kháng thể cành hoa ́n cong giúp phần đài nụ tỏa xa để kết hợp đồng thời với phân tử IgG: là điều kiện để phản ứng tiếp tục diễn Do đó, phân tử IgG nằm q xa q trình hoạt hóa bổ thể không xảy Khác với IgG, IgM tạo thành từ đơn vị với Fc chụm lại với nhau, nên IgM dễ hoạt hóa bổ thể IgG Tiếp C1r và C1s gắn vào C1q tạo thành phức hợp C1qrs, với có mặt Ca++ Phức hợp hình thành để lộ đoạn peptide thuộc C1s có hoạt tính enzyme esterase: EA + C1q EAC1q EAC1q + C1sC1r EAC1qrs với tế bào vi sinh vật và liên kết với tế bào thực bào có thụ thể dành cho C3b C4b Theo nguyên tắc gọi chung, đoạn lớn bổ thể phân cắt, ký hiệu “b” và nhỏ là “a” [6] 2.1.4 Các chất trung gian viêm Một số mảnh bổ thể nhỏ hoạt động chất trung gian hóa học viêm Những mảnh bổ thể này tăng cường cung cấp máu khu vực mà chúng giải phóng, cách gắn với thụ cảm thể tế bào nội mô mạch máu nhỏ và làm tăng đường kính mao mạch Ngoài ra, chúng có tác dụng hấp dẫn tế bào khác đến vùng mô tổn thương Những tác dụng này gây phản ứng mức, phản vệ Ví dụ: C3a, C5a và C4a [6] 2.1.5 Các protein công màng Các protein công màng (MAC) chèn vào màng tế bào vi sinh vật và tạo lỗ thủng màng dẫn đến ly giải tế bào vi sinh vật Các bổ thể này gồm C5b, C6, C7, C8 và C9 [6] 2.1.6 Các protein thụ thể bổ thể Các thụ cảm thể bề mặt tế bào gắn với protein bổ thể và hoạt hóa tín hiệu chức tế bào Ví dụ: Thụ cảm thể (CR1) gắn với C3b bề mặt củavi sinh vật, hoạt hốt q trình thực bào mầm bệnh gắn với C3 Sự gắn kết C5a với thụ thể C5aR hoạt hóa thực bào cầu trung tính [6] 2.2 Vai trị hệ thống bổ thể đáp ứng miễn dịch bảo vệ thể Hệ thớng bổ thể có vai trị chức chính: (1) Tạo phức hợp cơng màng: phức hợp công màng MAC (membrane attack complex) chọc thủng màng tế bào, tạo lỗ màng làm tan tế bào, gây chết tế bào (2) Tham gia chế opsonin hóa: làm cho việc thực bào dễ dàng (3) Tăng cường đáp ứng viêm: độc tố phản vệ có tác dụng co bóp trơn, tăng tính thấm thành mạch giúp cho mạch, kích thích tế bào Mast giải phóng chất trung gian hóa học Histamin, gây dãn mạch, tăng tính thấm, tạo dịch rỉ viêm (4) Hóa hướng động: có khả thu hút tế bào thực bào [6] 12 Hình Các protein liên quan hệ thống bổ thể 2.2.1 Tạo phức hợp công màng Bổ thể ly giải bào qua hình thành phức hợp công màng (MAC) Kết chung giai đoạn đầu ba cịn đường hoạt hóa bổ thể là hình thành C5-convertase Kết đường cổ điển và đường lectin C5-convertase là C4b2a3b và kết đường cạnh là C3bBbC3b Tuy nhiên tất loại C5-convertase hoạt động nhau, C5 phân tách thành hai mảnh C5a và C5b, C5a phóng thích mơi trường C5b có vị trí gắn: vị trí gắn vào tế bào đích sau C5b tạo thành và vị trí gắn với C6 để tạo phức hợp C5bC6 Sau phức hợp này 13 lại gắn với C7 để tạo thành C5bC6C7 C8 là phức hợp gồm protein: C8β và C8α-γ Trong đó, C8β vừa liên kết với màng tế bào mầm bệnh, vừa liên kết với C5b phức hợp C5bC6C7 Nhờ mà phần kỵ nước C8α-γ xuyên qua lớp màng lipid kép Cuối là trùng hợp 10-16 phân tử C9 vào cấu trúc lỗ màng để hình thành phức hợp cơng màng (hình 1.16) [2] Hình Hình thành phức hợp cơng màng (Nguồn: Trích dẫn từ Immunology Kuby[6]) 2.2.2 Tăng cường đáp ứng viêm Trong q trình hoạt hóa hệ thớng bổ thể, hoạt động phân cắt C4, C3 hay C5 nhờ phức hợp xúc tác tạo mảnh: nhỏ và lớn Mảnh lớn giữ lại phức hợp để tiếp tục tham gia tạo MAC Còn mảnh nhỏ giải phóng ngoài thể dịch thực chức riêng chúng Các mảnh nhỏ bổ thể gồm C3a, C4a và C5a hoạt động receptor riêng biệt để gây nên đáp ứng viêm cục Vai trò, tác dụng C3a, C4a, C5a gây triệu chứng co thắt trơn, tăng tính thấm thành mạch, tăng cường liên kết bạch cầu lên thành mạch nơi bị viêm Hậu gây ra: + Rò rỉ chất dịch từ mạch máu + Sự thoát khỏi mạch máu phân tử miễn dịch và bổ thể + Tăng hấp dẫn và di chuyển tế bào bạch cầu, đại thực bào, lympho hay PMNs đến vùng mơ có xâm nhiễm mầm bệnh Đồng thời hoạt động, chức tế bào này tăng cường Đặc biệt, thành phần C3a, C4a, C5a C5a là có hoạt tính sinh học cao nhất, C5a cịn có thêm tác dụng: Hoạt hóa tế bào Mast giải phóng chất hóa học trung gian histamine và TNF-α gây đáp ứng viêm 14 Hóa hướng động hấp dẫn bạch cầu trung tính, đại thực bào đến vùng viêm thực chức thực bào vi sinh vật và vật ngoại lai Như vậy, vai trò quan trọng bổ thể chế hình thành phản ứng viêm Một sớ mảnh bổ thể có tính gắn màng sớ tế bào viêm, lôi kéo tế bào này tham gia vào phản ứng viêm Như phân tích trên, thành phần C3a và C5a có tác dụng hóa hướng động hấp dẫn bạch cầu tới mơ có vật ngoại lai, gây co co trơn, làm tăng tính thấm thành mạch, dịch viêm Thành phần C5a có tác dụng bám vào bạch cầu kiềm và tế bào Mast gây giải phóng histamine Histamin là amin hoạt mạch có tác dụng gây giãn mạch, co tế bào nội mơ, làm tăng tính thấm thành mạch, với cytokine viêm khác và hấp dẫn bạch cầu xuyên mạch đến ổ viêm hình thành dịch rỉ viêm Thành phần C3b có tác dụng bám vào và hoạt hóa tế bào lympho T và B giúp cho thể dễ dàng nhận diện kháng nguyên xâm nhập tăng cường trình thực bào, tiêu diệt kháng nguyên Thành phần C1q có thụ cảm thể bề mặt tiểu cầu, có tác dụng hoạt hóa q trình đơng máu [6] 2.2.3 Vai trị opsonin hóa Một vai trị quan trọng hệ thống bổ thể là tham gia vào opsonin hóa C3b yếu tớ tham gia vào chế opsonin hóa: - Trong trường hợp, kháng nguyên lạ xâm nhập thể lần kháng ngun bao phủ yếu tớ bổ thể C3b, là chế quan trọng giúp cho tế bào thực bào, đặc biệt là đại thực bào nhận diện và "thực bào" kháng nguyên lạ Trên tế bào thực bào có thụ cảm thể cho yếu tố C3b, nên đã tạo điều kiện thuận lợi cho trình thực bào - Trường hợp kháng nguyên lạ đã xâm nhập vào thể, thể đã có sẵn kháng thể, kháng thể này chớng lại tác nhân gây bệnh, lúc này kháng nguyên lạ có kháng thể và bổ thể gắn lên bề mặt Mặt khác bề mặt tế bào thực bào có thụ cảm thể dành cho kháng thể và có thụ cảm thể bổ thể C3b, xuất hai tín hiệu giúp tế bào thực bào nhận diện Điều này tạo dễ dàng cho việc gắn kháng nguyên vào tế bào thực bào, thúc đẩy trình thực bào và tiêu hủy kháng nguyên 15 Ngoài ra, hoạt hóa bổ thể giúp cho phức hợp miễn dịch dễ hịa tan, khó lắng đọng phức hợp miễn dịch gắn với bổ thể giúp đại thực bào tăng khả bắt giữ và tiêu hủy kháng ngun Chính vai trị chức bô thể mà hạn chế khả gây bệnh kháng nguyên Hiện tượng opsonin hóa tạo thuận lợi cho hoạt động cảu trình thực bào vi sinh vật Bổ thể có vai trị quan trọng phân hủy tế bào mang kháng nguyên: Đây là tế bào vi khuẩn, nấm gây bệnh, kí sinh trùng Bổ thể tham gia làm tan tế bào mang kháng ngun nhờ hình thành phức hợp cơng màng (MAC) tạo thành ớng hình trịn cắm thủng màng tế bào làm vỡ tế bào mang kháng nguyên Trong giai đoạn (giai đoạn mẫn cảm) tế bào mang kháng nguyên bị ly giải hoạt hóa bổ thể theo đường cạnh, có kháng ngun xuất thêm đường cổ điển Đường cổ điển hiệu (70% hiệu lực làm tan vi khuẩn) [6] Hình Vai trị hệ thống bổ thể đáp ứng miễn dịch 2.3 Vai trò hệ thống bổ thể sốt xuất huyết Dengue - Hệ thống bổ thể thể gồm 50 protein và receptor Một số protein BT tìm thấy máu dạng bất hoạt và hoạt hóa khởi phát chuỗi phản ứng, kết giải phóng chemokine, phản ứng 16