Rõ ràng tế bào T phải rà soát để nhận diện kháng nguyên phù hợp với TCR của mình và TCR ấy phải tương tác cả với epitop của kháng nguyên lẫn MHC.Hình 11.4 Hình 11.4: Nhận diện kháng nguy
Trang 1VI Kháng nguyên phù hợp tổ chức (MHC)
Thụ thể tế bào T chỉ có thể nhận diện kháng nguyên quen, đó là
kháng nguyên "của mình" hoặc cùng loại với mình, gọi là kháng nguyên
hay phức hợp phù hợp tổ chức chính, viết tắt là MHC (major histocompatibility complex) Kháng nguyên ày nằm trên bè mặt tế bào bình thường và được mã hoá bởi vùng gen riêng, vùng gen MHC MHC hoạt động như là phân tử trình diện kháng nguyên vì nó tương tác đặc hiệu với cả kháng nguyên lạ lẫn TCR và đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ đáp ứng miễn dịch Có hai loại MHC: MHC-1và MHC-2 MHC-1 có trên
bề mặt tất cả các tế bào có nhân ở động vật có xương sống, còn MHC-2 chỉ có mặt trên tế bào lympho B và đại thực bào Ở người kháng nguyên phù hợp tổ chức (MHC) được gọi là hệ thống HLA tức kháng nguyên bạch cầu người (human leucocyte antigen) Có nhiều gen mã cho MHC-1, còn chỉ có các gen phụ mã cho MHC-2 (Hình 11.3)
Hình 11.3: Cấu trúc của protein phù hợp tổ chức chính
a) Lớp I; b) Lớp II (Cần nhớ rằng các phân tử lớp I nằm trên bề mặt tất cả các tế bào có nhân, còn các phân tử lớp II chỉ có trên bề mặt các tế bào trình diện kháng nguyên
đã biệt hoá, chẳng hạn đại thực bào và tế bào B)
Trang 2Protein MHC-1 có cấu tạo gồm hai chuỗi polypeptit Một chuỗi được mã hoá bởi gen nằm trong vùng gen MHC, gọi là chuỗi α và được cắm sâu vào màng sinh chất còn chuỗi kia nhỏ hơn được mã bởi gen nằm ngoài vùng gen MHC, gọi là chuỗi microglobulin β-2 (viết tắt là β2m) Protein MHC-2 cũng có cấu tạo từ hai chuỗi polypeptit α và β cả hai đều cắm sâu vào màng sinh chất và nhô ra ngoài mặt tế bào
Cấu trúc MHC ở các cá thể khác nhau trong cùng loài cũng khác nhau, do vậy khi ghép cơ quan giữa hai cá thể có MHC không tương đồng thì sẽ dễ bị thải loại
Chức năng của MHC: MHC làm nhiệm vụ trình diện hay nói đúng
hơn là trung chuyển kháng nguyên cho tế bào T Với mỗi loại MHC có
một cơ chế trình diện riêng
- Với MHC-1: kháng nguyên sau khi được tế bào ký chủ chế biến nhờ enzyme tiêu hoá, sẽ được gắn với MHC-1 trong lưới nội chất Ví dụ tế bào nhiễm virus phân giải protein virus thành các peptit rồi gắn với MHC-
1 Phức hệ MHC-1 kháng nguyên sẽ xuyên qua màng sinh chất và nằm trên mặt tế bào, ở đây tế bào Tc thông qua TCR đặc hiệu kháng nguyên sẽ liên kết với phức hệ trên, đồng thời thụ thể CD8 trên mặt tế bào Tc cũng gắn với MHC-1, làm cho phức hệ mạnh hơn Sau khi được kháng nguyên kích thích, tế bào T tăng sinh và sản ra lymphokin để làm tan tế bào nhiễm Rõ ràng tế bào T phải rà soát để nhận diện kháng nguyên phù hợp với TCR của mình và TCR ấy phải tương tác cả với epitop của kháng nguyên lẫn MHC.(Hình 11.4)
Hình 11.4: Nhận diện kháng nguyên nhờ protein MHC lớp 1
Protein lớp I được tạo thành và tích luỹ trong lưới nội chất, cùng với các protein khác (như kháng nguyên virus và ung thư) Một số protein này bị tiêu hoá và được đưa
Trang 3vào trong lưới nội chất tạo thành peptit Các peptit này gắn với protein lớp I rồi chuyển ra mặt tế bào Ở đây chúng tương tác với TCR trên mặt tế bào Tc đồng thụ thể CD 8 trên mặt
tế bào Tc cũng đồng thời gắn với MHC lớp I tạo nên phức hệ mạnh hơn, sau đó tế bào Tc sản ra lymphokin là các protein diệt tế bào đích Bất kì tế bào có nhân nào cũng có thể hoạt động như một tế bào trình diện kháng nguyên (APC) cho phân tử lớp I
MHC-2 được hình thành trong lưới nội chất cùng với các protein khác Một chuỗi protein không đổi gọi là chuỗi I gắn trước với MHC-2 để cản ngăn không cho MHC-2 gắn với các peptit khác MHC-2 cùng chuỗi I được chuyển vào endosom
Hình 11.5: Sự nhận diện kháng nguyên nhờ phân tử MHC-2
MHC-II được tạo thành và tích luỹ trong lưới nội chất cùng với protein bao vây (blocking protein) Ii Chuỗi này ngăn không cho lớp II gắn với các peptit khác cũng được tạo thành trong lưới nội chất Sau đó lớp II đi qua thể Golgi vào endosom Tại đây protein Ii và protein lạ từ bên ngopài vào sẽ bị phân giải nhờ enzymee protein lớp II lại được gắn với peptit lạ đã phân giải tạo phức hợp đưa ra mặt tế bào Phức hợp này tương tác với TCR và đồng thụ thể CD 4 của tế bào T H Tế bào này sản ra lymphokin kích thích
tế bào B tạo kháng thể Tế bào APC là đại thực bào hoặc tế bào B
Kháng nguyên lạ bị tế bào APC (đại thực bào, tế bào B), thâu tóm rồi chuyển vào endosom Ở đây nhờ proteinase, chúng được phân giải cùng với protein I Các peptit lạ được giải phóng ra sẽ thế chỗ cho protein
I để gắn vào MHC-2 tạo phức hệ chui qua màng sinh chất đặng trình diện cho tế bào TH thông qua TCR Thụ thể CD4 trên mặt tế bào TH cùng gắn vào MHC-2 Khi được kháng nguyên lạ kích thích, tế bào TH hoạt hoá và tiết intơlơkin để biệt hoá tế bào B thành tế bào plasma sản xuất kháng thể
Trang 4Hình 11.6: Cấu tạo chi tiết vùng biến đổi của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ.
Đây là một nửa phân tử Ig, CH và CL là vùng cố định của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ
VII Cơ chế hình thành kháng thể miễn dịch
Việc hình thành kháng thể là một quá trình rất phức tạp đòi hỏi có sự tham gia của nhiều loại tế bào: Tế bào T, tế bào B và tế bào trình diện kháng nguyên (APC) và phải có mối tương tác giữa các phân tử bề mặt (TCR, MHC, kháng thể bề mặt tế bào B)
Khi kháng nguyên vào cơ thể sẽ theo dòng máu và bạch huyết vào hạch lympho, lách và gan Kháng nguyên sẽ được tạo thành ở lách và hạch lympho
Trước hết kháng nguyên phải được APC trình diện APC là đại thực bào hoặc cũng có thể là tế bào B
- APC là tế bào B thông qua thụ thể là kháng thể bề mặt sẽ nhận
diện kháng nguyên Kháng nguyên vào tế bào rồi tiêu hoá trong endosom, các peptit được tạo thành sẽ kết hợp với phân tử MHC-2 đi ra bề mặt tế bào để tương tác với TCR
- APC là đại thực bào cũng hoạt động như vậy nhưng không có
thụ thể dành cho kháng nguyên Đại thực bào thâu tóm kháng nguyên (theo kiểu amip bắt mồi), tiêu hoá và giải phóng peptit Peptit cũng được gắn với MHC-2 để đưa ra bề mặt trình diện tế bào TH như trường hợp với APC là tế bào B
Trang 5Hình 11.7: Mô hình thuyết chọn lọc dòng
Trang 6Phức hệ MHC-2 KN sẽ được trình diện cho tế bào TH thông qua TCR Phân tử MHC cũng tương tác với thụ thể CD4 trên bề mặt tế bào TH được kích thích bởi kháng nguyên, tế bào TH hoạt hoá và tăng sinh sản ra interlơkin để kích thích tế bào B tăng sinh và biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể và dòng tế bào B nhớ Tế bào plasma chỉ sống được khoảng một tuần nhưng lại sản xuất một lượng lớn kháng thể Tế bào B nhờ có đời sống dài và tồn tại cả khi kháng nguyên đã mất Khi được kích thích bởi kháng nguyên vào lần 2, chúng sẽ biến thành tế bào plasma để sản xuất kháng thể nhiều và nhanh chóng hơn Đó chính là đáp ứng miễn dịch lần 2 và là cơ sở của việc tiêm chủng vaccin
Một số kháng nguyên có thể kích thích tạo thành kháng thể ở mức
độ thấp mà không cần có sự tham gia của tế bào T, được gọi là kháng
nguyên không phụ thuộc tuyến ức Các kháng nguyên này thường có cấu
tạo đơn giản, lặp đi lặp lại, như polysaccharit Kháng thể được tạo thành thường thuộc lớp IgM, có ái lực thấp tế bào B đáp ứng kháng nguyên này không có trí nhớ miễn dịch
1.Thuyết chọn lọc dòng của Burnette
Theo Burnette thì thông tin để hình thành kháng thể đã có sẵn trong
tế bào B từ trước khi có kháng nguyên xâm nhập Bằng con đường đột biến, hàng loạt tế bào B được tạo thành Mỗi loại có khả năng đáp ứng với một loại kháng nguyên có sẵn Trong thời kỳ bào thai, loại tế bào nào chống lại kháng nguyên bản thân sẽ bị ức chế Khi ra đời, cơ thể chỉ còn lại các tế bào phản ứng lại kháng nguyên lạ Khi có kháng nguyên xâm nhập, chúng sẽ chọn lọc tế bào nào phù hợp (có thụ thể phù hợp với quyết định kháng nguyên) để kích thích, phân chia theo con đường gián phân tạo thành dòng Các tế bào không phù hợp với kháng nguyên thì không được kích thích để tạo dòng.(Hình 11.7)
Thuyết chọn lọc dòng được công nhận vì nó giải thích được nhiều hiện tượng miễn dịch như dung nạp miễn dịch (không tạo kháng thể chống kháng nguyên bản thân) và trí nhớ miễn dịch
2.Kháng thể đơn dòng
Trong tự nhiên, kháng nguyên có nhiều nhóm quyết định (kháng nguyên đa giá), do đó sẽ kích thích cơ thể tạo thành không phải một mà là một phức hợp kháng thể Muốn nhận một loại kháng thể trong phức hợp
ấy thì phải tiến hành tách tinh khiết
Năm 1975 Milstein và Kohler đã tiến hành lai bằng con đường dung hợp tế bào ung thư tuỷ và tế bào lympho B Tế bào ung thư có khả năng phân chia nhanh nhưng không tạo thành kháng thể, ngược lại tế bào B có
Trang 7khả năng hình thành kháng thể nhưng không có khả năng phân chia vì chúng là tế bào tận cùng của quá trình biệt hoá
Tế bào lai có được ưu điểm của cá hai tế bào trên: vừa phân chia rất nhanh vừa có khả năng tổng hợp kháng thể
Tiến hành pha loãng liên tục trong giếng của phiến nhựa vi lượng cho đến khi mỗi giếng chỉ có một tế bào Từ một tế bào đơn chỉ sản xuất
một dòng kháng thể thuần khiết Do vậy kháng thể đơn dòng là kháng thể
do một dòng tế bào B sinh ra để chống lại một quyết định kháng nguyên
Kỹ thuật kháng thể đơn dòng đã được áp dụng rộng rãi để thay thế dần một số phương pháp huyết thanh thông thường như xác định hocmon trong đánh giá chức năng nội tiết, xác định protein chấn đoán ung thư, xác định nồng độ thuốc trong máu với độ nhạy cao gấp nhiều lần so với các biện pháp thông thường Có thể đưa thuốc đến tận mục tiêu cần tiêu diệt như là tên lửa đạo đạn Thuốc sẽ được phóng thích liên tục để diệt các tế bào ung thư Kỹ thuật đơn dòng cũng được dùng để xác địng doping trong thể thao
VIII Cơ sở di truyền của sự tạo thành kháng thể
Một vấn đề đặt ra là làm sao cho cơ thể có khả năng sản ra một lượng lớn và đa dạng các loại kháng thể đến như vậy để đáp ứng với các loại kháng nguyên muôn hình muôn vẻ Nếu mỗi protein cần một gen mã hoá thì cơ thể phải cần đến hàng tỷ gen để sản xuất kháng thể Điều đó vượt quá tiềm năng gen có sẵn của cơ thể Muốn hiểu rõ cơ chế di truyền của sự tổng hợp kháng thể, chúng ta cần nghiên cứu chi tiết hơn cấu trúc kháng thể và sự sắp xếp lại gen
Cấu trúc kháng thể: Các kháng thể khác nhau có trật tự sắp xếp các
amino acid khác nhau ở vùng biến đổi Trong vùng biến đổi lại có những
vùng nhỏ có trật tự amino acid thay đổi rất mạnh, gọi là vùng siêu biến
Trang 8Hình 11.8: Sự sắp xếp lại gen Ig trong tế bào lympho chưa chín và
cơ chế hình thành gen hoạt tính (a) chuỗi năng (b) Chuỗi nhẹ kapa Chuỗi nhẹ lamda được mã hoá trong phức hệ gen tách biệt hoàn toàn (c) Sự hình thành một nửa phân tử Ig
Sự sắp xếp lại gen: các gen kiểm tra tính đa dạng của các phân tử
của hệ thống miễn dịch như kháng thể, TCR và MHC đều có sẵn trong các
tế bào lympho Để kiểm tra sự tao thành chuỗi nhẹ của kháng thể, trong tế bào B chưa chín có 150 gen vùng biến đổi (VL), 5 đoạn gen liên kết J, 2 gen vùng cố định (CL) Đối với chuỗi nặng có ~200VH, 4 gen J, 50 gen D
và 5 gen CH gen xen giữa các gen V, J, D là các gen intron, không làm nhiệm vụ mã hoá Tế bào B trong quá trình biệt hoá xẩy ra tái tổ hợp di
truyền Sự tái cấu trúc này dẫn đến tạo thành các gen hoạt tính chuỗi nặng
và các gen hoạt tính chuỗi nhẹ Đoạn DNA chứa các gen này được sao lại
theo cơ chế bổ sung để tạo ra RNA sơ cấp rồi từ RNA sơ cấp các gen hoạt tính chắp nối lại với nhau, loại bỏ intron để tạo ra mRNA dùng để dịch mã tạo ra protein chuỗi nặng hay chuỗi nhẹ, tuỳ thuộc từng vùng gen, tách biệt dành cho mỗi loại chuỗi Nếu sự chắp nối sai bao gồm các gen không phù hợp xen vào giữa thì các gen sai sẽ được enzyme phân giải Sự ghép
Trang 9nối các gen hoạt tính theo nguyên tắc tổ hợp, do vậy số lượng các loại kháng thể được tạo thành sẽ là rất lớn
Ví dụ chuỗi nhẹ được tạo thành bởi các tổ hợp 150 gen VL, 5 gen JL,
2 gen CL sẽ cho ra 150 x 5 = 1.500 chuỗi khác nhau Cũng như vậy ta sẽ
có 200 x 4 x 50 x 5 = 20000 chuỗi nặng khác nhau Hai chuỗi nhẹ lại liên kết với 2 chuỗi nặng nên ta có 20000 x 1500 x 2 = 6 107 phân tử kháng thể khác nhau Sự đa dạng của các loại kháng thể này đủ thoả mãn với các loại kháng nguyên Có thể có trong tự nhiên
Tính đa dạng của thụ thể tế bào T TCR nhận diện kháng nguyên do
tế bào APC trình diện thông qua MHC Như vậy TCR vừa phải gắn được với các vùng của MHC vừa phải gắn đặc hiệu với epitop của kháng nguyên Vì thế sự tạo thành TCR của kháng nguyên cũng phải rất đa dạng Tính đa dạng này có được là do sự sắp xếp lại gen của DNA trong tế bào T chưa chin khi đang biệt hoá trong tuyến ức Trong TCR cũng chứa các vùng VDJ, sự tái tổ hợp giữa các gen V, D, J cũng sẽ tạo ra các TCR khác nhau giống như ở kháng thể vậy
Cơ chế tạo thành kháng thể Theo thuyết chọn lọc dòng (clon) của
Burnett thì trong cơ thể đã có sẵn nhiều loại tế bào lympho có khả năng sản xuất kháng thể, mỗi loại thì nhận diện và phản ứng với một loại kháng nguyên Khi còn ở giai đoạn bào thai nếu tế bào lympho nào phản ứng với kháng nguyên bản thân sẽ bị ức chế Khi có kháng nguyên lạ xâm nhập, chúng sẽ lựa chọn tế bào lympho tương ứng, kích thích tăng sinh để tạo thành dòng tế bào sản xuất kháng thể Những tế bào không phù hợp với kháng nguyên lạ sẽ không được tạo thành dòng
Sự tạo thành kháng thể là một tập hợp các phản ứng do kháng nguyên kích thích Kháng nguyên được tế bào APC xử lý và trình diện cho
tế bào TH Về phần mình, tế bào TH tiết ra interleukin để hoạt hoá tế bào
B Tế bào này biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể (gọi là đáp
ứng nguyên phát hay lần 1) và tế bào B nhớ Tế bào B nhớ có đời sống
dài, chúng còn hoạt động nhiều năm khi kháng nguyên đã hết Khi kháng nguyên vào lần sau, cơ thể sẽ đáp ứng nhanh và mạnh hơn đó là do tế bào
B nhớ biệt hoá thành tế bào plasma sản xuất kháng thể (gọi là đáp ứng thứ phát hay lần 2)
IX Miễn dịch qua trung gian tế bào
Miễn dịch qua trung gian tế bào gọi tắt là CMI ( cell mediated immulity) có tầm quan trọng chống lại virus, Ricketsia, vi khuẩn (đặc biệt
là vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis) sống bên trong tế bào và
trong miễn dịch ung thư cũng như trong thải bỏ mô ghép
Trang 10Đảm nhiệm vai trò trong CMI là các tế bào T, trước hết là tế bào T C
Tế bào này nhận mặt kháng nguyên khi chúng gắn với MHC Bất kể tế bào nào mang kháng nguyên lạ chẳng hạn tế bào mô ghép không tương đồng, tế bào nhiễm virus, đều bị tế bào TC tiết ra perforin-chất độc từ bọng nằm trong tương bào chui qua màng sinh chất của tế bào đích để tiêu diệt
tế bào đích
Lympho T DTH gây quá mẫn muộn, chúng chủ yếu đóng vai trò trong
dị ứng và viêm mãn tính Sự tăng đột ngột lymphokin do tế bào này tiết ra
gây triệu chứng viêm da do tiếp xúc
Tế bào giết tự nhiên gọi tắt là tế bào NK (Natural killer cells) là các
tế bào nhiều hạt lớn trong tế bào chất Chúng không phải là tế bào T hay
B, nhưng có khả năng giết tế bào ung thư và tế bào nhiễm virus như tế bào
TC, chỉ khác ở chỗ không cần có sự kích thích của kháng nguyên đặc hiệu Tuy nhiên cũng giống như tế bào TC, trước tiên tế bào NK phải tiếp xúc với tế bào chứa kháng nguyên lạ sau đó mới tiết độc tố để giết tế bào Cho đến nay người ta vẫn chưa thấy thụ thể của tế bào NK cần cho việc làm tan tế bào đích
Các tế bào T cũng tiết ra các chất điều biến (modulator) như các
interleukin, interferon tham gia vào sự điều hoà miễn dịch kích thích tế bào B sản xuất kháng thể
Các lymphokin khác như yếu tố hoá ứng động hấp dẫn đại thực bào nơi có kháng nguyên, yếu tố ức chế di tản ngăn cản đại thực bào ra khỏi vùng chứa kháng nguyên Yếu tố hoạt hoá đại thực bào, kích thích tế bào
này làm nhiệm vụ hiệu quả hơn v.v
X Bổ thể
Bổ thể (complement) là một nhóm protein huyết thanh có đặc điểm hoá học và miễn dịch học khác nhau, có khả năng phản ứng với nhau, với kháng thể và với màng sinh chất của tế bào Hệ thống bổ thể bao gồm 9 protein được ký hiệu là C (từ C1 đến C9), các yếu tố B, D và propecdin Các bổ thể muốn hoạt động phải được hoạt hoá Sự hoạt hoá này theo kiểu phản ứng dây chuyền Một bổ thể sau khi được hoạt hoá sẽ kích thích để hoạt hoá bổ thể tiếp theo
Có hai cách hoạt hoá bổ thể Cách thứ nhất phát hiện sớm hơn gọi là
hoạt hoá theo con đường cổ điển Cách thứ hai phát hiện sau gọi là hoạt hoá theo con đường nhánh hay con đường propecdin Hai con đường này chỉ khác nhau giai đoạn đầu, ở phần chót lại giống nhau
Hoạt hoá theo con đường cổ điển cần có sự tham gia của các bổ
thể C1, C4, C2 và kháng thể Có thể chia ra làm sáu bước:
