Chương VI: Hóa sinh hệ miễn dịch doc

1 SINH HÓA HỌC Chương VI : HÓA SINH HỆ MIỄN DỊCH (Tài liệu sử dụng cho Thú y 31) TP.HCM - 2007 2 CÁC NỘI DUNG CHÍNH 1. Khái niệm về miễn dòch 1.1. Tính miễn dòch 1.2. Hệ thống miễn dòch 2. Các tế bào tham gia đáp ứng miễn dòch 2.1. Sơ đồ tổng quát • 2.2. Các lymphocyte T và B. • 2.3. Các đơn nhân thực bào. • 2.4. Các bạch cầu hạt. 3. Kháng nguyên (antigen) • 3.1. Đònh nghóa. 3.2. Phân loại 3 3.3. Nhóm quyết đònh kháng nguyên. 3.4. Kháng nguyên phù hợp tổ chức 4. Kháng thể (antibody) 4.1. Đònh nghóa 4.2. Cấu trúc phân tử immunoglobulin (Ig). 4.3. Sự tái tổ hợp gene mã hoá chuỗi nhẹ và nặng. 4.4. Các lớp Ig. 4.5. Tác động của kháng thể 5. Hệ thống bổ túc thể (complement) 4 1.KHÁI NIỆM VỀ MIỄN DỊCH 1.1. TÍNH MIỄN DỊCH (immunity) Là khả năng đề kháng cả không đặc hiệu lẫn đặc hiệu của cơ thể để :  chống lại sự xâm nhập của vật lạ, đặc biệt là vi sinh vật;  giữ được sự toàn vẹn, hoặc không bò, hoặc bò nhưng thoát khỏi các bệnh do các vi sinh vật đó gây ra. 2 5 • ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH : • Là quá trình cơ thể động vật : - nhận biết - trung hòa - loại bỏ các cấu trúc lạ (đặc biệt là vi sinh vật) để giữ gìn tính “nguyên vẹn của bản thân” 6 Tính miễn dòch (immunity) (tt)  Miễn dòch không đặc hiệu (bẩm sinh, tự nhiên) • Tính chất – đáp ứng tức thì, – không tăng lên sau khi tái nhiễm. Thành phần tham gia – Tế bào : bạch cầu đơn nhân, bạch cầu đa nhân, tế bào Mast – Dịch thể : lysozyme, bổ thể … 7  Miễn dòch đặc hiệu (thu được) Tính chất - cần thời gian mới có đáp ứng miễn dòch; - đáp ứng thì hai mạnh hơn và hiệu quả hơn thì một; - miễn dòch thích nghi tạo ra có tính chất chuyên biệt cho từng loại kháng nguyên. Thành phần tham gia - Tế bào : đại thực bào, lympho B, lympho T và tế bàoNK; - Dịch thể : các globulin miễn dòch (kháng thể) 8 1.2. HỆ THỐNG MIỄN DỊCH  Là một hệ thống hoàn chỉnh thực hiện chức năng đáp ứng miễn dòch của cơ thể, bao gồm : – các cơ quan lympho, – các tế bào lympho, – các tế bào khác có liên quan trong ĐƯMD.  Hệ MD và hệ TK có những nét giống nhau : - Nhận biết và đáp ứng kích thích; - Ghi nhớ kích thích; - Độ phức tạp như nhau. Hệ MD và hệ TK hoạt động khăng khít với nhau, thí dụ : macrophage tiếp xúc vật lạ -> tiết interleukin 1 -> hệ thần kinh gây sốt. 3 9 Cơ quan lympho trung ương Các tế bào khác Tế bào lympho Cơ quan lympho Hệ thống miễn dòch Cơ quan lympho ngoại vi Tuyến ức Túi Fabricius Hạch bạch huyết Lách Hệ thống dưới n/mạc Lympho T Lympho B Tế bào NK Đơn nhân thực bào B/ cầu đa nhân Sơ đồ hệ thống miễn dòch (bảng 6.1) 10 2. CÁC TẾ BÀO THAM GIA ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH • 2.1. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT • Các t/b tham gia ĐƯMD có nguồn gốc từ tế bào gốc (tế bào mầm ở tủy xương). Tế bào gốc (stem cell) là tế bào vạn năng, chúng có thể biệt hóa thành các dòng t/b khác nhau. Hai dòng chủ yếu :  Dòng tế bào mầm dạng lympho : biệt hóa thành • tiền lympho T -> rời tủy xương đến tuyến Thymus; và tiền lympho B -> rời tủy xương đến tuyến Bursa (túi fabricius), để được trưởng thành – huấn luyện và biệt hóa thành các dòng tế bào lympho tương ứng có chức năng riêng biệt, có mặt trong tuần hoàn hay trong các cơ quan lympho ngoại vi. 11 CÁC TẾ BÀO THAM GIA ĐƯMD (tt)  Dòng tế bào mầm hệ tạo huyết : biệt hóa thành 3 dòng khác nhau : - Tế bào mầm dòng tủy : biệt hóa thành bạch cầu đơn nhân và các bạch cầu hạt (trung tính, ưa acid và ưa kiềm). - Tế bào khổng lồ -> sinh ra các tiểu cầu. - Tế bào dòng hồng cầu : tiền thân của hồng cầu. 12 Granulocyte Myeloplast (tiền thân dòng tủy) Tiền thân T Tiền thân B Dòng lympho TB NK T. Thymus Túi Fabricius NK T B TỔ CHỨC TỦY XƯƠNG VÀ CƠ QUAN TRUNG ƯƠNG B B nhớ T NK ĐẶC HIỆU HP TÁC MÁU TB mầm Dòng tạo huyết Megakaryocyte (dòng khổng lồ) Granulocyte (dòng hồng cầu) Monocyte (đơn nhân thực bào) Bạch cầu hạt Đa nhân trung tính Tiểu cầu Hồng cầu Bạch cầu hạt Đa nhân toan tính Bạch cầu hạt Đa nhân kiềm tính TB Mast KHÔNG ĐẶC HIỆU Đại thực bào Các tế bào tham gia đáp ứng miễn dòch (B.6.2) 4 13 CÁC TẾ BÀO THAM GIA ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH (tt) Tổng quát : - Các tế bào dòng lympho : tham gia ĐƯMD đặc hiệu. - Đơn nhân thực bào : tham gia ĐƯMD cả không đặc hiệu và đặc hiệu. - Các BC hạt : tham gia ĐƯMD không đặc hiệu. - Tiểu cầu : tham gia gián tiếp trong ĐƯMD do chúng tiết ra các yếu tố hóa học trung gian. - Hồng cầu : không tham gia trong ĐƯMD. 14 2.2. CÁC LYMPHOCYTES T và B Chức năng - Lympho T : . chòu trách nhiệm trong ĐƯMD qua trung gian tế bào và điều hòa ĐƯMD thông qua sự hợp tác tế bào. - Lympho B : chòu trách nhiệm trong ĐƯMD dòch thể. - Tế bào NK : tế bào hủy diệt tự nhiên, tiêu diệt tế bào bò nhiễm virus và tế bào ung thư 15 CÁC LYMPHOCYTES (tt) Các dấu ấn bề mặt Lympho T : Thụ thể bề mặt (sureface receptor) phát hiện bằng các cấu trúc tương ứng -> T cell receptor–TcR ) và một số chuỗi polypeptide bề mặt khác (cluster of differenciation - CD) : CD1, CD3, CD4 ………CD8… Lympho T chứa các thụ thể đặc hiệu chống hồng cầu mà lympho B không có. 16 Các dấu ấn bề mặt của lympho T 5 17  Lympho B: Kháng nguyên bề mặt (sureface antigene), phát hiện bằng các kháng thể tương ứng. Đối với lympho B dấu ấn bề mặt được dùng và tin cậy là các S.Ig (sureface immunoglobulin). Cách phân biệt trên chỉ là tương đối. Các dấu ấn bề mặt của lympho B 19 CÁC LYMPHO T CHỦ YẾU Tùy theo các CD mà lympho T được chia thành các nhóm:  Nhóm T4 (T H – T helper) : tăng cường ĐƯMD : khi được hoạt tác sẽ S/X các yếu tố hỗ trợ lympho B : - BCGF (B cell growth factor, trước đây gọi là TRF - T replacing factor); - BCDF (B cell differentiating factor) các yếu tố trên sẽ biệt hóa lympho B đến giai đoạn tương bào (plasmocyte) để SX kháng thể. Nhóm T8 : Tc (T cytotoxic - gây độc) và Ts (T suppressor - trấn áp) : gây độc tế bào, tiêu diệt các tế bào bò nhiễm virus và tế bào ung thư. 6 21 Lymphocyte T (tt)  Ti (T inducer - cảm ứng) . Tên khác : T A (T amplifier – khuyếch đại)  T DTH (T delayted type hypersensitivity) : gây quá mẫn muộn.  T FR ( T feedback regulator) : điều hòa theo kiểu điều khiển ngược, kích thích Ts sản xuất các yếu tố hòa tan làm kìm hãm hoạt động của tất cả các lympho T và cả lympho B. 22 SỰ BIỆT HÓA LYMPHOCYTE T Là qúa trình tái tổ hợp gene mã hóa các protein là thụ thể bề mặt của lympho T : TcR, CD3, CD4, CD8  Gđ1 : tủy xương TB mầm của tủy xương theo máu đến T. Thymus -> pre-T cells (thymocyte- thymo bào non).  Gđ2 : vùng vỏ : Thymo bào non được biệt hóa nhờ các nội tố và sự tiếp xúc với các tế bào biểu mô của T. Thymus (dưỡng bào-thymic nurse cells) : CD3 – CD4 – CD8 - -> CD3 + CD4 - CD8 - -> CD3 + CD4 + CD8 + . 95% thymocyte chống lại KN bản thân bò loại bỏ hoặc bất hoa ï t .  Gđ3 : vùng tủy tuyến ức : chỉ khoảng 5% các thymocyte phản ứng với phức [kháng nguyên lạ + kháng nguyên phù hợp tổ chức] ]] ] được trưởng thành và nhân lên. Lympho T chín đi vào máu, đến cư ngụ tại các vùng nhất đònh của cơ quan lympho ngoại vi. Khi có tác động của antigen sẽ biệt hóa thành hai nhóm tế bào hành sự chính là T4 và T8. 24 Antigen    Antigen    T helper và T helper trí nhớ T killer và T suppressor Sự biệt hóa lympho T 7 26 SỰ BIỆT HÓA LYMPHOCYTE B Là qúa trình tái tổ hợp gene mã hóa chuỗi nhẹ và chuỗi nặng để thành lập kháng thể.  Giai đoạn không phụ thuộc antigen : - Ở chim xẩy ra ở túi Fabricius, động vật có vú - ở tủy xương. - Pro B cell -> pre B cell -> Immature B cell : trên bề mặt xuất hiện IgM. - Lympho B chín (mature B cell) trên bề mặt có sự kết hợp cả IgM và IgD. 8 Antigen inde- pendent phase Antigen independent phase 31 Sự biệt hóa lymphocyte B (tt)  Giai đoạn phụ thuộc antigen : - có sự kích thích của kháng nguyên, - sự giúp đỡ của các yếu tố do lympho T sx là BCGF (B cell growth factor) và BCDF (B cell differentiating factor) -> một số lympho B biệt hóa thành tế bào trí nhớ (memory B cell) và một số biệt hóa sang giai đoạn tận cùng là các tương bào ( plasma cell) SX ra các kháng thể. Antigen dependent phase 9 33 2.3. CÁC ĐƠN NHÂN THỰC BÀO (Các bạch cầu đơn nhân) Các tên gọi :  Ở tủy xương : Tế bào mầm -> monoblast -> Tiền monocyte -> monocyte;  Máu ngoại vi : Monocyte  Ở các tổ chức khác nhau : Đại thực bào (macrophage - Mф) 35 CÁC ĐƠN NHÂN THỰC BÀO (tt)  Chức năng : - Tham gia ĐƯMD không đặc hiệu (thực bào, diệt khuẩn…) - Liên lạc thông tín với lympho T bằng cách trình diện các kháng nguyên lạ trong phức hợp với kháng nguyên phù hợp tổ chức II (PHTC II) -> hình thành ĐƯMD đặc hiệu . 36 2.4. CÁC BẠCH CẦU HẠT BC đa nhân trung tính (neutrophil)(60–70%) Có khả năng thực bào và diệt khuẩn tương tự như đại thực bào. BC đa nhân ái toan (eosinophil) (2– 4%). điều hòa, hoạt tác tế bào mast và BC ái kiềm. BC đa nhân ái kiềm (basephil) và tb mast: SX các chất hoạt mạch như : histamine, serotonine…. -> gây tăng tính thấm thành mạch) -> dò ứng và xốc phản vệ 10 (60 - 70%) (2 - 4%) (20 - 25%) 38 Sơ đồ phối hợp hoạt động tế bào trong ĐƯMD 39 3. KHÁNG NGUYÊN (ANTIGEN) • 3.1. ĐỊNH NGHĨA  KN là một chất khi tiếp xúc với hệ thống miễn dòch (in vivo và in vitro) sẽ dẫn đến kết qủa : (1) Tạo ra ĐƯMD tế bào hay miễn dòch dòch thể, (2) Kết hợp đặc hiệu với kháng thể hay các thụ thể bề mặt của lympho T (TcR) đã được nhân lên nhiều trong ĐƯMD. Những chất chỉ có tính đặc hiệu kháng nguyên được gọi là bán kháng nguyên (kháng nguyên chưa hoàn chỉnh-hapten). Nếu chỉ nói “kháng nguyên” thì đó là KN hoàn chỉnh, có cả hai thuộc tính. 40 KHÁNG NGUYÊN (tt) • 3.2. PHÂN LOẠI  Kháng nguyên tự nhiên . Dạng hạt : tế bào, vi khuẩn, virus. . Dạng hòa tan : loại có bản chất protein, loại có bản chất carbohydrate, loại có bản chất nucleic acid. Lipid không phải là kháng nguyên, nhưng khi gắn với protein tải thì có vai trò như hapten.  Kháng nguyên nhân tạo KN tự nhiên + nhóm QĐKN có cấu trúc xác đònh -> sử dụng nghiên cứu ĐƯMD dễ dàng. [...]... thường phải thông qua tác dụng phóng đại của hệ thống bổ thể và hệ thống phản vệ 60 15 (2) Hoạt hóa complement rồi tiêu hủy kháng nguyên - Làm tiêu đi : enzyme bổ thể làm tiêu màng tế bào vi khuẩn -Hoạt hóa thực bào : phức [KN-KT-bổ thể] làm cho các vật xâm lấn mẫn cảm cao với thực bào -> gọi là opsonin hóa, làm tăng số vi khuẩn bò phân hủy (3) Hoạt hóa hệ thống phản vệ, thay đổi môi trường tại chỗ,... Tái tổ hợp gene tổng hợp chuỗi β của TcR 57 4.4 CÁC LỚP GLOBULIN MIỄN DỊCH Các globulin miễn dòch khác nhau về cấu trúc và thuộc tính sinh học Tùy theo sự có mặt của chuỗi nặng mà chúng phân thành 5 lớp - IgA -> chuỗi nặng α - IgM -> µ - IgD -> δ - IgG -> γ - IgE -> ε Cấu trúc phân tử của các Ig (H 5.15) Một số tính chất và hoạt tính sinh học của các lớp kháng thể được dẫn ra ở bảng 6.4, t.187 58 4.5... vào màng tế bào - Dùng pepsin cắt Ig thành 2 phần không bằng nhau : F (ab)’2 (hai hóa trò) + Fc bò phá hủy - Dùng hóa chất cắt các cầu (S – S) – cắt dọc, thì 51 được 2 chuỗi L và 2 chuỗi H Hình 6.4 : Cấu trúc phân tử immunoglobulin - Ig 52 13 4.3 SỰ TÁI TỔ HP GENE MÃ HÓA CHUỖI L&H Trong quá trình tăng trưởng và biệt hóa lympho B gene từ tế bào mầm được tái tổ hợp để có được mRNA làm khuôn mẫu tổng... mRNA làm khuôn mẫu tổng hợp kháng thể Sự tái tổ hợp gene tạo nên tính đa hình của kháng thể Có ba họ gene tách biệt nhau mã hóa kháng thể : - Gene mã hóa chuỗi k : chia làm3 bộ nhỏ V-J - C : 300 V + (4-5) J + 1 C - Gene mã hóa chuỗi λ: 2 V + 4 (JC) (J1C1, J2C2, J3C3, J4C4) - Gene mã hóa chuỗi H : 4 bộ nhỏ V D J và C 53 (100 – 200) V + 20 D + 4 J + C Sự tái tổ hợp gene để tổng hợp chuỗi k (100-300 V + 4-5... tử xâm lấn -> chúng bất hoạt mạch -> gây phản ứng tại chỗ giữa thành mạch và mô, - Trung hòa virus : enzyme bổ thể tấn công phá hoại cấu trúc virus làm chúng mất tác dụng đau ỨNG DỤNG THỰC HÀNH CỦA MIỄN DỊCH HỌC Tests huyết thanh học (Serological Tests) Test trực tiếp : Thăm dò trực tiếp kháng nguyên (từ mẫu bệnh phẩm) Test gián tiếp : thăm dò kháng thể (từ huyết thanh bệnh nhân) 61 biểu hiện bằng... – C1r – C1s • - Kháng thể nhận dạng kháng nguyên, • - Hoạt hóa bổ túc thể (như là những enzyme), Trình tự hoạt hoa theo đường kinh điển (được nghiên • - Làm thủng màng -> loại trừ kháng nguyên cứu và phát hiện trước nhất) : • Như vậy, bổ túc thể phối hợp hoạt động với kháng thể và đóng vai trò quan trọng của các chất trung gian trong đáp ứng miễn dòch Do quan niệm chúng có tác dụng bổ túc cho phản ứng... complex) : là các protein ở trên bề mặt tế bào động vật đa bào, có 2 chức năng : Fuc Gal-Fuc Fuc Kháng nguyên chỉ có một QĐKN đặc hiệu -> một đặc hiệu epitope -> kháng nguyên đơn giá -> kháng nguyên một hóa trò (monotonous antigen) Có nhiều epitope -> kháng nguyên đa giá -> polytonous antigen Epitope được nhận diện bởi kháng thể của lympho B 42 không trùng với epitope nhận diện bởi TcR Gal N Ac Gal Gal... Complement Fixation Cố đònh bổ thể • Hình 5-18 : Antibody Titer • Hiệu gía kháng thể là nồng độ của antibodies chống lại một antigen hữu hình 5 BỔ TÚC THỂ (complement) 5.1 ĐỊNH NGHĨA Bổ túc thể là một hệ thống protein gồm 15-20 loại khác nhau, chiếm khoảng 10% protein tổng số huyết thanh Bình thường bổ túc thể không hoạt động, khi có yếu tố khơi mào thì nhân phản ứng Hình 5-21 : Complement Fixation... cấu trúc phân tử của các lớp MHC, TcR và antibody được minh họa ở hình sau đây : Sự tương quan cấu trúc của MHC, TcR và Ig 47 48 12 4 KHÁNG THỂ (ANTIBODY) 4.1 ĐỊNH NGHĨA - Kháng thể là những globulin miễn dòch có khả năng nhận diện và kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng - Kháng thể rất đa dạng Theo quan điểm mới, không phải KN quyết đònh việc tạo ra kháng thể, mà KN khi vào cơ thể sẽ gặp kháng . 1 SINH HÓA HỌC Chương VI : HÓA SINH HỆ MIỄN DỊCH (Tài liệu sử dụng cho Thú y 31) TP.HCM - 2007 2 CÁC NỘI DUNG CHÍNH 1. Khái niệm về miễn dòch 1.1. Tính miễn dòch 1.2. Hệ thống miễn dòch 2 lympho B, lympho T và tế bàoNK; - Dịch thể : các globulin miễn dòch (kháng thể) 8 1.2. HỆ THỐNG MIỄN DỊCH  Là một hệ thống hoàn chỉnh thực hiện chức năng đáp ứng miễn dòch của cơ thể, bao gồm : –. (complement) 4 1.KHÁI NIỆM VỀ MIỄN DỊCH 1.1. TÍNH MIỄN DỊCH (immunity) Là khả năng đề kháng cả không đặc hiệu lẫn đặc hiệu của cơ thể để :  chống lại sự xâm nhập của vật lạ, đặc biệt là vi sinh vật;  giữ