chuyên đề các lớp kháng thể

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA DƯỢC

BỘ MÔN: SINH LÍ BỆNH - MIỄN DỊCH

MỤC LỤC

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 2

NỘI DUNG 3

1.GIỚI THIỆU 3

2.CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA KHÁNG THỂ 3

2.1.Chuỗi nhẹ (Ký hiệu L - light) 4

2.2.Chuỗi nặng (Ký hiệu H - heavy) 4

2.3.Cầu nối disulfur 4

2.5.Vùng bản lề 5

3.CHỨC NĂNG CHUNG CỦA KHÁNG THỂ 5

3.1.Liên kết với các kháng nguyên 5

3.2.Hoạt hóa bổ thể 5

3.3.Bám vào các loại tế bào khác nhau 5

4.CÁC LỚP KHÁNG THỂ 6

4.1.Globulin miễn dịch G hoặc IgG 6

4.1.1.Cấu trúc phân tử IgG 6

4.1.2.Chức năng sinh học của IgG: 7

4.2.Globulin miễn dịch A hoặc IgA 8

4.2.1.Cấu trúc phân tử IgA 8

4.2.2.Chức năng sinh học của IgA 9

4.3.Globulin miễn dịch M hoặc IgM 9

4.3.1.Cấu trúc phân tử IgM 9

4.3.2.Chức năng sinh học của IgM 10

4.4.Globulin miễn dịch E hoặc IgE 11

4.4.1.Cấu trúc phân tử IgE: 11

4.4.2.Chức năng sinh học của IgE 11

4.5.Globulin miễn dịch D hoặc IgD 12

4.5.1.Cấu trúc phân tử IgD 12

4.5.2.Chức năng sinh học của IgD 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

2 Nguyễn Ngọc Thảo Nghi 511226289 Cấu trúc của IgG 100%

3 Trần Lê Xuân Nghi 511226290 Cấu trúc của IgD 100%

4 Lâm Văn Minh Nghĩa 511226291 Chức năng chung của các lớp kháng thể và IgD, IgE 100%

5 Vương Vĩ Nghiệp 511226293 Chức năng của IgM 100%

6 Cao Thị Yến Ngọc 511226294 Cấu trúc chung của các lớp kháng thể 100%

7 Dương Tiểu Ngọc 511226296 Chức năng của IgG 100%

8 Hoàng Như Ngọc 511226297 Cấu trúc của IgA 100%

9 Huỳnh Lê Mỹ Ngọc 511226298 Tổng hợp nội dung 100%

10 Huỳnh Sơn Ngọc 511226299 Chức năng của IgA 100%

11 La Bảo Ngọc 511226300 Cấu trúc chung của các lớp kháng thể 100%

12 Nguyễn Bích Ngọc 511226302 Cấu trúc của IgM 100%

13 Nguyễn Hoàng Bảo

Ngọc 511226303 Cấu trúc của IgE 100%

NỘI DUNG1 GIỚI THIỆU

Kháng thể (antibody) là thành phần duy nhất của yếu tố dịch thể trong đáp ứng miễn

dịch thích nghi Bản chất là các globulin miễn dịch (immunoglobulin), có khả năng kết hợp

đặc hiệu với kháng nguyên, được tìm thấy trong huyết tương, thể dịch và trên các lymphoB Kháng thể có thể được tạo ra do kích thích của kháng nguyên hoặc được tạo ra độc lậpvới kháng nguyên

2 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA KHÁNG THỂ

Kháng thể là các glycoprotein khá nặng (~150 - 900 kDa), có kích thước khoảng10nm Để xác định cấu trúc của kháng thể, trước đây, người ta xử lý cụ thể như sau:

Với papain: Thu được ba mảnh:

- Hai mảnh Fab (antigen binding fragment), gọi thế vì khi bị cắt ra khỏi phân tử kháng

thể nó vẫn còn khả năng kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên Tuy nhiên, các mảnh nàychỉ có 1 hóa trị nên không thể gây ra hiện tượng kết tủa kháng nguyên.

- Một mảnh Fc (crystallizable fragment), kết tinh được trong dung dịch, có trọng

lượng phân tử 60 kDa, có khả năng gắn lên bề mặt một số tế bào, mang các thuộc tínhsinh học của phân tử kháng thể Giữ vai trò nhất định trong việc hoạt hóa bổ thể và thựcbào.

Với pepsin: Thu được hai mảnh:

- Mảnh lớn có trọng lượng phân tử 100 kDa, gọi là mảnh F(ab’)2 Có hai hóa trị chonên có hoạt tính như một kháng thể hoàn toàn, do đó tạo được phản ứng kết tủa vàngưng tụ kháng nguyên.

- Mảnh nhỏ còn lại Fc' có trọng lượng phân tử khoảng 56 kDa, nhanh chóng bị pháhủy.

Hình 1: Các mảnh kháng thể khi xử lý vớipapain (bên trái) và pepsin (bên phải).

Với mercaptoethanol: cắt các cầu nối disulfur, tạo thành bốn chuỗi, giống nhau từngđôi, một đôi có phân tử lượng lớn nên gọi là chuỗi nặng (H), một đôi có phân tử lượng

nhỏ hơn nên gọi là chuỗi nhẹ (L)

Ngày nay, bằng thiết bị, máy móc hiện đại, người ta đã có các bằng chứng trực tiếpcho thấy các cấu trúc trên là chính xác Do đó, ta mô tả cấu trúc cơ bản của kháng thểnhư sau:

- Mỗi phân tử kháng thể gồm một hay nhiều đơn vị cơ bản, mỗi đơn vị có bốn chuỗipolypeptid: hai chuỗi nhẹ giống nhau, hai chuỗi nặng giống nhau Mỗi chuỗi nhẹ đượcgắn vào một chuỗi nặng và hai chuỗi nặng thì liên kết với nhau bằng cầu nối disulfur (S-S), tạo thành phân tử kháng thể có hình dạng giống chữ Y.[3]

Hình 2: Cấu trúc cơ bản của kháng thể

2.1 Chuỗi nhẹ (Ký hiệu L - light)

Chuỗi nhẹ có trọng lượng phân tử khoảng 23 kDa, gồm 211 - 221 acid amin Có hai

loại: chuỗi nhẹ κ (kappa) và chuỗi nhẹ λ (lambda) Ở người tỷ lệ mang chuỗi nhẹ κ và λ

của các kháng thể là 2:1 (riêng IgD thì đa số là λ) Một phân tử kháng thể chỉ chứa mộtloại chuỗi nhẹ, không khi nào mang cả hai loại đồng thời.

2.2 Chuỗi nặng (Ký hiệu H - heavy)

Chuỗi nặng có trọng lượng phân tử 50 kDa - 70 kDa, có khoảng 440 acid amin Chiathành năm lớp: γ, α, δ, ε, μ và làm cho các lớp kháng thể khác nhau về thuộc tính sinhhọc Các chuỗi nặng có tính đặc hiệu riêng và quyết định kháng thể thuộc lớp nào Tươngứng với mỗi lớp chuỗi nặng là một kháng thể, còn chuỗi nhẹ có thể là κ hoặc λ; do vậy

người ta chia kháng thể thành năm lớp (hay còn gọi là isotype):IgA: hai chuỗi nặng lớp α → α2𝜅2 hay α2𝜆2

IgG: hai chuỗi nặng lớp γ → 𝛾2𝜅2 hay 𝛾2𝜆2

IgM: hai chuỗi nặng lớp μ → μ2𝜅2 hay μ2𝜆2IgE: hai chuỗi nặng lớp ε → ε2𝜅2 hay ε2𝜆2IgD: hai chuỗi nặng lớp δ → δ2𝜅2 hay δ2𝜆2

2.3 Cầu nối disulfur

Hình thành giữa các gốc cystein của chuỗi polypeptide, trong đó nhóm SH liên kếtnhau (sau khi loại bỏ hydro) để tạo thành -S-S- Gồm 2 loại:

- Cầu nối disulfur liên chuỗi: Các chuỗi nhẹ và chuỗi nặng hoặc giữa hai chuỗi nặngcủa kháng thể liên kết với nhau bởi các cầu nối disulfur liên chuỗi và tương tác khôngcộng hóa trị Số lượng các cầu disulfur liên chuỗi khác nhau tùy thuộc vào loại kháng thểkhác nhau

- Cầu nối disulfur nội chuỗi: Trong mỗi chuỗi polypeptide cũng có cầu nối disulfur

2.4 Domain

Các cầu nối disulfur nội chuỗi phân bố cách nhau tương đối đều (khoảng 100 - 110acid amin) làm cho chuỗi polypeptide cuộn lại thành các búi (loops), gọi là các domain.Mỗi domain có một cầu nối disulfur nội chuỗi Domain có tần suất thay đổi trình tự cácacid amin cao sẽ được gọi là vùng biến đổi V (Variable) và nếu có trình tự acid aminhằng định sẽ được gọi là vùng hằng định C (Constant) Domain thuộc về chuỗi nhẹ sẽ

được ký hiệu kèm theo chữ L và thuộc về chuỗi nặng ký hiệu kèm theo chữ H Tính từđầu tận cùng NH2 ta có các domain của các chuỗi theo thứ tự:

-Chuỗi nhẹ có hai domain: VL và CL.

-Chuỗi nặng có bốn domain: VH và CH1, CH2, CH3 (IgM và IgE có thêm CH4).

Vị trí kết hợp kháng nguyên của kháng thể (paratope) được cấu thành bởi 2 domain

VH và VL Sự khác nhau về thành phần acid amin ở vùng biến đổi V giữa các loại khángthể giúp cho các kháng thể nhận biết được nhiều loại tác nhân (kháng nguyên) gây bệnhkhác nhau.[2]

2.5 Vùng bản lề

Trong chuỗi nặng có khoảng một chục acid amin nằm giữa domain CH1 và CH2 đượcgọi là vùng bản lề, mang những cầu nối disulfur giữa các chuỗi nặng Do có nhiều prolinenên vùng này hoạt động như một miếng đệm mềm dẻo, giúp cho hai cánh của phân tửkháng thể di động được (mở ra, khép vào từ 0 - 180०) Nhờ đó mà nó dễ dàng kết hợp vớicác epitope trên phân tử kháng nguyên kích thước lớn.[2]

3 CHỨC NĂNG CHUNG CỦA KHÁNG THỂ 3.1 Liên kết với các kháng nguyên

Các globulin miễn dịch mang chức năng nhận diện, gắn với một kháng nguyên tươngứng nhờ vào các vùng biến đổi Trong phản ứng của cơ thể chống độc tố vi khuẩn, mỗikháng thể kết hợp với một quyết định kháng nguyên đặc hiệu Kháng thể kết hợp vớikháng nguyên là chức năng đầu tiên của các kháng thể và do đó cơ thể được bảo vệ. [1,4]

3.2 Hoạt hóa bổ thể

Hoạt hóa bổ thể là một trong những cơ chế giúp bảo vệ cơ thể người Điều này dẫnđến sự ly giải các tế bào và giải phóng các phân tử có hoạt tính sinh học.[4]

3.3 Bám vào các loại tế bào khác nhau

Các tế bào thực bào, lympho, tiểu cầu, các tế bào mast, và bạch cầu ái kiềm có cácthụ thể để kháng thể bám vào làm hoạt hóa các tế bào, thực hiện một số chức năng Mộtsố kháng thể cũng liên kết với thụ thể trên bề mặt nguyên bào nuôi của nhau thai, dẫn đếnkháng thể được vận chuyển qua nhau thai Kết quả là, người mẹ cung cấp các kháng thểmiễn dịch cho thai nhi và trẻ sơ sinh [4]

4 CÁC LỚP KHÁNG THỂ

4.1 Globulin miễn dịch G hoặc IgG

4.1.1 Cấu trúc phân tử IgG

IgG là kháng thể dồi dào nhất trong huyết thanh (chiếm khoảng 75-80%[5]), phân bốcả trong lòng mạch và dịch gian bào Phân tử IgG là một monomer bao gồm hai chuỗi

nặng chuỗi gamma (𝛾) kết hợp với hai chuỗi nhẹ kappa (𝜅) hoặc hai chuỗi nhẹ lambda (𝜆)giống nhau để tạo ra một phân tử gần như đối xứng[6] (Hình 3.a)

Mỗi chuỗi nặng bao gồm năm chuỗi peptit có quan hệ cấu trúc được mã hóa bởi các

đoạn gen hoặc exon khác nhau (Hình 3.b) 110 acid amin đầu tận cùng N tạo thành vùng

biến đổi (Fab), kết hợp với vùng biến đổi của chuỗi nhẹ, tạo ra vị trí liên kết đặc hiệu vớikháng nguyên Phần còn lại của chuỗi nặng là chuỗi acid amin cố định cho các phân tửcùng loại.

Hình 3: a Trình tự sắp xếp các gen chuỗi nặng trên nhiễm sắc thể số 14 ở người.

b Hình ảnh phóng đại locus chuỗi nặng của IgG3 thể hiện trình tự exon

Phân tử lượng của chuỗi 𝛾 là khoảng 58 kDa và chuỗi nhẹ (𝜅 và 𝜆) là khoảng 22kDa.Các chuỗi được gắn với nhau nhờ cầu nối disulfur tạo thành phân tử IgG có phân tử lượngkhoảng 150kDa và có hệ số lắng là 7s Trên điện di, lớp IgG di chuyển chậm nhất trongcác protein huyết thanh về phía cực âm của điện trường tức là vùng 𝛾 globulin hayglobulin miễn dịch 7s.[1]

Có bốn dưới lớp kháng nguyên khác nhau của IgG: IgG1 là phân lớp chính (67%tổng số IgG), tiếp theo là IgG2 (22%), IgG3 (7%) và IgG4 (4%) [7] Các phân lớp conđược phân biệt bởi sự khác nhau về trình tự acid amin trong vùng hằng định (Fc) củachuỗi nặng 𝛾 Bên cạnh đó, một vài sự khác biệt khác về cấu trúc cũng góp phần phânbiệt các dưới lớp này với nhau, bao gồm:

- Độ dài của vùng bản lề.

- Số lượng liên kết disulfur liên chuỗi giữa các chuỗi nặng Thông thường, IgG1 có hailiên kết disulfur liên chuỗi; IgG2 và IgG4 có bốn liên kết disulfur liên chuỗi, trong khiIgG3 có tới 11 liên kết disulfur liên chuỗi.[5] (Hình 4.b)

Hình 4: Đặc điểm cấu trúc của IgG và các phân lớp con.

a Cấu trúc IgG b Sự khác nhau về số lượng cầu nối disulfur giữa các dưới lớp IgG.4.1.2 Chức năng sinh học của IgG:

IgG có thời gian bán hủy là 23 ngày (trừ lớp dưới IgG3 là 7 ngày) vì vậy IgG là lớpglobulin miễn dịch thuận lợi nhất để truyền miễn dịch dịch thể thụ động IgG cung cấpphần lớn khả năng miễn dịch dựa trên kháng thể chống lại mầm bệnh xâm nhập và cũnglà loại opsonin tốt nhất trong bất kỳ loại kháng thể nào.[1]

Phản ứng ngưng kết và kết tủa

IgG có khả năng ngưng kết kháng nguyên đa hoá trị dưới dạng hạt hoặc gây kết tủakháng nguyên ở dạng hòa tan Nhờ khả năng kết tủa, IgG giúp cho thực bào loại bỏ đượckháng nguyên hòa tan hữu hiệu. [1]

Vận chuyển qua nhau thai

Lớp IgG là lớp globulin miễn dịch duy nhất đi qua được nhau thai, nhờ đó mẹ truyềnthụ khả năng miễn dịch cho bào thai Sau khi sinh 3-4 tháng, trẻ mới bắt đầu tự tổng hợpIgG của chính bản thân Người ta đã chứng minh cơ chế vận chuyển IgG qua nhau là nhờphần Fc vì trên thực nghiệm các mảnh F(ab’)2 và Fab không qua được nhau thai

Cũng chính do sự vận chuyển IgG qua nhau thai nên khi mẹ đã mẫn cảm tạo khángthể chống Rh trong lần mang thai trước sẽ gây bệnh tiểu huyết sơ sinh ở thai như Rh+trong lần mang thai sau. [1]

Sự opsonin hóa

Phân tử kháng thể thuộc lớp IgG khi liên kết với êpitôp ở phần Fab thì phần Fc sẽ cókhả năng opsonin và gắn vào cũng thụ thể Fc (FcR) có trên bề mặt đơn nhân thực bào,bạch cầu trung tính và nhờ đó các kháng nguyên bị thực bào hiệu quả hơn. [1]

Gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC - antibody dependent cell mediatedcytotoxicity)

Là lớp có vai trò quan trọng trong cơ chế ADCC Trong trường hợp các vi sinh vậthay tế bào ung thư có êpitôp đặc hiệu với kháng thể lớp IgG sẽ được phần Fab nhậnđiện, phần Fc sẽ được các tế bào NK cho tín hiệu gây hủy diệt vi sinh vật hay tế bào ungthư Khác với hiện tượng opsonin hóa, trong cơ chế ADCC không xảy ra hiện tượng thựcbào.[1]

Hoạt hóa bổ thể

Kháng thể lớp IgG sau lúc kết hợp với kháng nguyên đặc hiệu sẽ có khả năng hoạthóa bổ thể (trừ dưới lớp IgG4) Có các hoạt tính sinh học sau: opsonin hóa, gây thủngmàng, các chất có tính hóa hướng động, các phản vệ tố [1]

Trung hòa độc tố

Có khả năng tốt nhất trong việc trung hòa một số độc tố như độc tố uốn ván, bạchhầu, botulis kể cả nọc rắn, nọc bọ cạp Cơ chế là phong tỏa vị trí hoạt động gây bất hoạtvà độc tố sẽ trở nên vô hại Do lớp IgG có số lượng lớn, thời gian bán hủy dài nhất nênđây là lớp kháng thể chủ yếu dùng trong miễn dịch thụ động chống lại các độc tố và nọcđộc.[1]

Bất động vi khuẩn và trung hoà siêu vi

Có khả năng bất động đối với nhiều vi khuẩn di động do kháng thể đặc hiệu đối vớiroi hay lông của các vi khuẩn khiến chúng mất khả năng di chuyển Với siêu vi khuẩn vàmột số vi khuẩn, kháng thể lớp IgG có thể phong tỏa việc bám của siêu vi lên các thụ thểđặc hiệu hoặc hạn chế sự xâm nhập và tràn lan của chúng Kết quả là hạn chế sự lan trànđi xa của vi khuẩn, đồng thời tạo điều kiện tiêu diệt vi khuẩn bằng các cơ chế khác [1]

4.2 Globulin miễn dịch A hoặc IgA

4.2.1 Cấu trúc phân tử IgA

IgA được sản xuất bởi các tế bào B nằm trong màng nhầy (chẳng hạn ống tiêu hoá và

đường hô hấp) của cơ thể Chuỗi nặng của IgA là chuỗi  Phân tử lượng của đơn phân tửIgA là 165 kDa, hệ số lắng là 7s Hai phân tử IgA được nối với nhau và liên kết với mộtloại protein đặc biệt cho phép phân tử IgA mới hình thành được tiết ra khắp các tế bàobiểu mô lót ống dẫn và cơ quan khác nhau.[1]

Ở trong dịch tiết IgA ở dạng kép (dimer) nhờ sự nối kết của chuỗi J và còn có thêmmảnh S hay cấu tử tiết (secretory component) Mảnh S có phân tử lượng 70 kDa được sản

xuất từ các tế bào niêm mạc, đóng vai trò trong việc giữ cho hai đơn vị IgA liên kết chặtnhau, tạo ra dạng IgA kép và bảo vệ IgA tránh bị phân hủy trong môi trường mô cơ thể,cung cấp khả năng liên kết với các tế bào và chất lạ khác.[1]

IgA được chia làm 2 dưới lớp là IgA1 (chiếm 93%) và IgA2 (chiếm 7%)[1], phân biệtbởi sự khác biệt về trình tự acid amin trong vùng cố định của chuỗi nặng α Khác vớiIgA1, các chuỗi nặng và nhẹ của IgA2 không nối với nhau bằng các cầu disulfur mà bằng

liên kết không đồng hóa trị IgA2 có íttrong huyết thanh, nhiều trong các dịch

tiết (Hình 5)

Hình 5: Cấu trúc IgA1 và IgA2

4.2.2 Chức năng sinh học của IgA

Lớp IgA có thời gian bán hủy khoảng 5,5 ngày Hoạt tính chủ yếu là các IgA cótrong các dịch tiết, trên niêm mạc Vai trò của IgA trong huyết tương chưa được hiểu rõ.[1]

Bảo vệ màng niêm mạc

IgA tồn tại ở dạng dimer (hai đơn vị IgA kết nối bằng mảnh S), làm cho IgA đặt biệthiệu quả trong việc bảo vệ màng niêm mạc bằng các cách: ngăn chặn xâm nhập của vikhuẩn và virus, ngăn chặn giao thoa màng niêm mạc, kích thích tiết mủ và nước tiểu,tham gia cơ chế miễn dịch cục bộ

Khả năng diệt khuẩn

Lớp IgA không hoạt hóa bổ thể nhưng người ta nhận thấy kháng thể lớp IgA với sựcó mặt của lysozyme có thể diệt một số vi khuẩn gram âm Chúng ta cũng biết rằnglysozyme có nhiều trong các dịch tiết.[1]

Hoạt tính kháng siêu vi

Kháng thể lớp IgA có thể ngăn cản sự xâm nhập của siêu vi vào các tế bào đích cũngnhư có khả năng ngưng kết siêu vi khuẩn xâm nhập qua đường niêm mạc.[1]

Tương tác với hệ thống miễn dịch

Có khả năng tương tác với hệ thống miễn dịch và các kháng thể khác, kích thíchmiễn dịch mạnh mẽ.

Tồn tại trong nhiều dạng

Không chỉ ở dạng dimer mà còn có dạng monomer, tetramer và polymeric Giúpthích ứng trong nhiều môi trường khác nhau, bảo vệ cơ thể khỏi tác nhân gây bệnh và duytrì cân bằng miễn dịch.