Bài giảng sinh hóa miễn dịch

Giả thuyết lựa chọn clone clonal selection hypothesis của Burnet giải Nobel y học 1960 được đưa ra từ những năm 1950 đã tiên đoán một cách chính xác rằng các clone của các tế bào lympho

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

SINH HÓA MIỄN DỊCH

Biên soạn : Nguyễn Thị Minh Xuân

Đơn vị công tác : Bộ môn Công nghệ sinh học-khoa

Đà Nẵng, 2012

MỤC LỤC

PHẦN I: ĐẠI CƯƠNG VỀ MIỄN DỊCH HỌC 4

CHƯƠNG 1 4

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG MIỄN DỊCH CỦA CƠ THỂ 4

1.1 KHÁI NIỆM 4

1.2 PHÂN LOẠI MIỄN DỊCH 6

1.2.1 Miễn dịch bẩm sinh 6

1.2.2 Miễn dịch thu được 7

1.3 TÍNH CHẤT CỦA MIỄN DỊCH THU ĐƯỢC (miễn dịch đặc hiệu) 9

1.3.1 Tính đặc hiệu và đa dạng 9

1.3.2 Tính ghi nhớ 10

1.3.3 Chuyên môn hoá 11

1.3.4 Tự giới hạn 11

1.3.5 Không phản ứng với bản thân 11

1.4 CÁC GIAI ĐOẠN CỦA ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH THU ĐƯỢC 12

1.4.1 Nhận diện kháng nguyên 13

1.4.2 Hoạt hoá tế bào lympho 14

1.4.3 Pha thực hiện của đáp ứng miễn dịch: loại bỏ kháng nguyên 15

1.4.4 Cân bằng nội môi: giảm dần đáp ứng miễn dịch 15

1.4.5 Tạo trí nhớ miễn dịch 15

CHƯƠNG 2 17

CÁC CƠ QUAN VÀ TẾ BÀO THAM GIA VÀO HỆ THỐNG MIỄN DỊCH 17

2.1 CÁC CƠ QUAN THAM GIA VÀO ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH 17

2.1.1 Cơ quan gốc 17

2.1.2 Tuyến ức 17

2.1.3 Mạch bạch huyết 18

2.1.4 Hạch lympho và lá lách 18

2.1.5 Da và niêm mạc 19

2.2 CÁC TẾ BÀO THAM GIA ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH 20

2.2.1 Các tế bào tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu 20

2.2.2 Các tế bào tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch đặc hiệu 27

CHƯƠNG 3 43

KHÁNG NGUYÊN VÀ KHÁNG THỂ 43

3.1 CHẤT SINH MIỄN DỊCH VÀ KHÁNG NGUYÊN 43

3.1.1 Khái niệm 43

3.1.2 Điều kiện của một chất sinh miễn dịch 43

3.1.3 Những tính chất của hệ thống sinh học ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch 45

3.1.4 Quyết định kháng nguyên 48

3.1.5 Tính đặc hiệu của kháng nguyên 48

3.1.6 Phân loại kháng nguyên 49

3.1.7 Một số loại kháng nguyên 50

3.2 KHÁNG THỂ 54

3.2.1 Chức năng chung của các kháng thể miễn dịch 55

3.2.2 Cấu trúc cơ bản của kháng thể 55

3.2.3 Chức năng các thành phần cấu trúc của kháng thể 57

3.2.4 Các lớp kháng thể 59

3.3 SẢN XUẤT KHÁNG THỂ ĐƠN DÒNG 63

3.3.1 Định nghĩa kháng thể đơn dòng 63

3.3.2 Nguyên tắc sản xuất kháng thể đơn dòng 64

CHƯƠNG 4 67

BỔ THỂ, CYTOKINE VÀ SỰ ĐIỀU HÒA MIỄN DỊCH 67

4.1 BỔ THỂ 67

4.1.1 Định nghĩa 67

4.1.2 Các con đường hoạt hóa bổ thể 69

4.1.3 Các sản phẩm có hoạt tính sinh học từ con đường hoạt hóa bổ thể 72

4.2 CÁC CYTOKINE 73

4.2.1 Định nghĩa 73

4.2.2 Chức năng của cytokine 75

4.2.3 Thụ thể và tín hiệu cytokine 76

4.2.3 Các cytokin trung gian và điều hòa miễn dịch bẩm sinh 77

4.2.3 Các cytokin trung gian và điều hòa miễn dịch thu được 83

4.3 ĐIỀU HÒA MIỄN DỊCH 86

4.3.1 Điều hòa bằng kháng thể 87

4.3.2 Điều hòa bằng cytokine 88

4.3.3 Điều hòa bằng tế bào T điều hòa (Tregs) 89

4.3.4 Những nhân tố di truyền ảnh hưởng đến điều hòa miễn dịch 90

PHẦN 2: MIỄN DỊCH HỌC ỨNG DỤNG 91

CHƯƠNG 5 91

CÁC PHẢN ỨNG KHÁNG NGUYÊN- KHÁNG THỂ VÀ ỨNG DỤNG 91

5.1 PHẢN ỨNG KHÁNG NGUYÊN-KHÁNG THỂ 91

5.1.1 Bản chất của các phản ứng kháng nguyên-kháng thể 91

5.1.2 Một vài định nghĩa 91

5.2 CÁC TEST KIỂM TRA DỰA VÀO PHẢN ỨNG KHÁNG NGUYÊN-KHÁNG THỂ 92

5.2.1 Các nhân tố ảnh hướng đến phản ứng kháng nguyên-kháng thể 92

5.2.2 Các test ngưng kết (Agglutination Tests) 93

5.2.3 Các test kết tủa (Precipitation Tests) 97

5.2.4 Phương pháp ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) 98

5.2.5 Phương pháp miễn dịch huỳnh quang (Immunoflourescence) 109

5.2.6 Cố định bổ thể 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

PHẦN I: ĐẠI CƯƠNG VỀ MIỄN DỊCH HỌC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG MIỄN DỊCH CỦA CƠ THỂ

1.1 KHÁI NIỆM

Miễn dịch (hay miễn nhiễm - immunity) là trạng thái bảo vệ đặc biệt của cơ

thể chống lại các yếu tố gây bệnh (các vi sinh vật, các độc tố của VSV, các phân tử lạ ) khi chúng xâm nhập vào cơ thể

Đáp ứng miễn dịch là phản ứng của cơ thể chống lại các yếu tố gây bệnh có

sự phối hợp của các tế bào và phân tử thành phần của hệ thống miễn dịch

Hệ thống miễn dịch (immune system) là tập hợp tất cả các cơ chế sinh học

giúp cho một cơ thể đa bào giữ được sự liên kết giữa các tế bào và các mô, đảm bảo

sự toàn vẹn của cơ thể bằng cách loại bỏ những thành phần bị hư hỏng cũng như các chất và sinh vật xâm hại

Miễn dịch học (immunology) nghiên cứu các tính chất, cơ chế và hậu quả

của các phản ứng miễn dịch, nhũng thay đổi đặc hiệu gây nên khi một chất lạ gọi là kháng nguyên vào cơ thể

Bảng 1.1 Tầm quan trọng của hệ thống miễn dịch Vai trò của hệ thống miễn dịch Ảnh hưởng

Đề kháng với nhiễm trùng Người bị suy giảm miễn dịch dễ bị các bệnh

nhiễm trùng (ví dụ bệnh nhân AIDS)

Vaccine có tác dụng tăng cường khả năng miễn dịch và chống nhiễm trùng

Hệ thống miễn dịch nhận diện và đáp

ứng chống lại các mảnh ghép và các

protein lạ được đưa vào cơ thể

Các đáp ứng miễn dịch là những rào cản quan trọng đối với ghép tế bào, mô, và cơ quan cũng như trị liệu gene

ung thư Các kháng thể là các chất thử có tính

đặc hiệu cao dùng để xác định các

loại phân tử khác nhau

Các phương pháp miễn dịch được dùng rộng rãi trong xét nghiệm y học cũng như các ngành khoa học khác

Chìa khóa của hệ thống miễn dịch khỏe mạnh là khả năng đánh dấu để phân biệt giữa những thành phần của chính cơ thể đó và những chất lạ - không phải của chính nó Hệ thống bảo vệ cơ thể bình thường tồn tại một cách hòa bình với những

tế bào mang những dấu hiệu phân tử (“self” marker molecules) của chính nó

Nhưng khi hệ thống miễn dịch gặp các tế bào hoặc sinh vật mang dấu hiệu phân tử

lạ (nonself marker molecules), nó sẽ nhanh chóng tấn công vào các tác nhân này Bất kỳ một tác nhân nào kích thích tạo ra một đáp ứng miễn dịch thì được gọi

là kháng nguyên (antigen) Một kháng nguyên có thể là vi sinh vật như virus hoặc một phần của vi sinh vật Mô hoặc tế bào từ các cá nhân khác nhau (ngoại trừ sinh đôi cùng trứng) có thể mang những dấu hiệu phân tử “lạ” khi được cấy ghép với một cơ thể khác và trở thành một kháng nguyên Điều này giải thích tại sao các mô khi cấy ghép lại xảy ra hiện tượng đào thải

Trong một số bệnh, hệ thống miễn dịch có thể bị mắc lỗi không nhận ra các tế bào và mô của chính nó và sẽ tấn công vào các mô và tế bào này Đây là hiện tượng của bệnh tự miễn Trong một vài dạng của bệnh tiểu đường và viêm khớp là bệnh tự miễn Một vài trường hợp khác, hệ thống miễn dịch phản ứng đối với những chất lạ

vô hại như phấn hoa và gây ra dị ứng Những kháng nguyên gây dị ứng gọi là chất gây dị ứng (allergen)

Hình 1.1a: Các kháng nguyên mang những dấu hiệu lạ mà được các kháng thể nhận biết

như những chất không phải là của nó

Nguồn: 2003, Miễn dịch học phân tử, Đại học Huế

1.2 PHÂN LOẠI MIỄN DỊCH

Hình 1.1b Phân loại miễn dịch

1.2.1 Miễn dịch bẩm sinh

Miễn dịch bẩm sinh (innate immunity) còn có các tên gọi khác như miễn dịch không đặc hiệu (nonspecific immunity) hay miễn dịch tự nhiên (natural immunity) Miễn dịch không đặc hiệu hay miễn dịch tự nhiên là khả năng tự bảo vệ sẵn

có và mang tính di truyền Đó là khả năng tự bảo vệ của một cá thể có ngay từ lúc mới sinh, không đòi hỏi phải có sự tiếp xúc trước của cơ thể với các vật lạ

Có các kiểu miễn dịch tự nhiên sau đây

- Hàng rào lý học: nhờ da và niêm mạc của cơ thể Chúng ngăn cản sự xâm nhập của vi sinh vật (vsv) ban đầu

- Hàng rào hóa học: nhờ cơ thể tiết ra các chất hóa học tiêu diệt vsv hay ức chế sự sinh trưởng của chúng Đó là các chất như: lysozyme, interferron, các chất kháng sinh

- Hàng rào sinh vật: nhờ hệ vsv bình thường trên da và niêm mạc, chúng sinh sống một cách hòa bình trên da, niêm mạc mà không gây độc hại đến cơ thể Vsv đó chiếm chỗ của các vsv gây hại hay cạnh tranh nguồn thức ăn của chúng, tiết ra các chất ức chế sự sinh trưởng của các vsv gây hại

- Hiện tượng thực bào: kháng nguyên đi vào cơ thể sẽ bị các đại thực bào, bạch cầu tự do trong máu tóm bắt Thực bào có rất nhiều lysosome chứa enzyme thủy phân Các kháng nguyên bị giết hoặc bị tiêu hóa theo nhiều cơ chế khác nhau

- Sốt: là sự tăng nhiệt, là cơ chế bảo vệ tự nhiên của cơ thể Sốt làm tăng tốc

độ phản ứng enzyme phân hủy vi sinh vật, làm tăng hoạt động của interferon và làm giảm nồng độ sắt tự do trong máu (sắt cần cho sinh trưởng của vi sinh vật)

Miễn dịch

Miễn dịch bẩm sinh

(MD không đặc hiệu)

Miễn dịch thu được (MD đặc hiệu)

Miễn dịch thu được chủ động

Miễn dịch thu được thụ động

Miễn dịch thu được chủ động tự nhiên

Miễn dịch thu được chủ động nhân tạo

Miễn dịch thu được thụ động tự nhiên

Miễn dịch thu được thụ động nhân tạo

- Viêm cấp: gồm 4 tính chất đỏ, sưng, đau, nóng là do giãn mạch, tăng dòng máu, tăng cường các tế bào lympho vào ổ viêm

1.2.2 Miễn dịch thu được

Miễn dịch thu được (aquired immunity) hay còn gọi miễn dịch đặc hiệu (specific immunity) miễn dịch xuất hiện khi cơ thể tiếp xúc với kháng nguyên, có các kháng thể đặc hiệu để chống lại kháng nguyên

Miễn dịch thu được thụ động là miễn dịch có được do truyền kháng thể

hoặc các tế bào lympho đặc hiệu chống lại tác nhân gây bệnh được tạo ra từ cơ thể khác Có hai loại là:

Miễn dịch thu được thụ động tự nhiên: là trạng thái miễn dịch thu được do kháng thể ghép hoặc truyền từ sữa mẹ

Miễn dịch thu được thụ động nhân tạo: là miễn dịch nhờ kháng thể chuyển từ bên ngoài do truyền kháng huyết thanh

Miễn dịch thu được chủ động cơ thể người bệnh tự hình thành các cơ chế

đáp ứng miễn dịch đặc hiệu để chống lại kháng nguyên

Miễn dịch thu được chủ động tự nhiên: là miễn dịch có được do kháng nguyên từ môi trường xâm nhập vào cơ thể và cơ thể tạo ra kháng thể đặc hiệu để chống lại nó

Miễn dịch thu được chủ động nhân tạo: kháng nguyên (vaccine) được đưa vào cơ thể một cách chủ động nhằm tạo ra các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu

Miễn dịch thu được thụ động rất hữu ích trong việc nhanh chóng tạo ra trạng thái miễn dịch ngay cả trước khi cá thể đó hình thành được đáp ứng miễn dịch chủ động Tuy nhiên miễn dịch thụ động không tạo ra được sức đề kháng lâu bền chống lại nhiễm trùng, vì các kháng thể và tế bào lympho chỉ tồn tại một thời gian rất ngắn Khi các tế bào này không còn nữa thì cơ thể cũng mất tính miễn dịch Một ví dụ đặc trưng của miễn dịch thụ động đó là trạng thái miễn dịch của trẻ sơ sinh Hệ thống miễn dịch của trẻ sơ sinh chưa đủ hoàn thiện để có thể chống lại nhiều loại tác nhân gây bệnh song trẻ vẫn được bảo vệ khỏi nhiễm trùng nhờ có các kháng thể được chuyển từ người mẹ sang cho trẻ qua nhau thai và qua sữa mẹ

Hình 1.2 Các giai đoạn của quá trình đáp ứng miễn dịch Nguồn: www.Benhhoc.com

Chỉ có miễn dịch thu được chủ động là gây ra các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu

và có “tính ghi nhớ”, tạo ra sức đề kháng lâu dài cho cơ thể Có hai cơ chế miễn dịch thu được chủ động, bao gồm:

- Miễn dịch dịch thể (humoral immunity): được thực hiện bởi các protein

được gọi là các kháng thể (antibody) do các tế bào lympho B tạo ra Các kháng thể được chế tiết vào hệ thống tuần hoàn và vào các dịch tiết của các màng nhầy Các kháng thể có vai trò trung hoà và loại bỏ các vi sinh vật cùng các độc tố do chúng tạo ra xuất hiện trong máu và trong các lumen của các cơ quan có màng nhầy che phủ như đường tiêu hoá và đường hô hấp Một trong số những chức năng quan trọng nhất của kháng thể đó là ngăn chặn các vi sinh vật xuất hiện ở các màng nhầy cũng như khi chúng còn đang ở trong máu, không cho chúng xâm nhập vào các tế bào và mô liên kết Bằng cách đó các kháng thể có thể ngăn ngừa được nhiễm trùng ngay ở giai đoạn rất sớm không cho chúng xuất hiện Tuy nhiên các kháng thể lại không có khả năng tiếp cận được các vi sinh vật sống và nhân lên bên trong các tế bào của chủ bị nhiễm chúng

- Và miễn dịch qua trung gian tế bào (cell-mediated immunity): Dạng đáp

ứng đề kháng chống lại các vi sinh vật nội bào được gọi là miễn dịch qua trung gian tế bào vì đáp ứng này được thực hiện bởi các tế bào có tên gọi là các tế bào lympho T Một số tế bào lympho T có tác dụng hoạt hoá các tế bào làm nhiệm vụ thực bào tiêu huỷ các vi sinh vật mà chúng đã nuốt vào rồi chứa trong các bọng thực bào, được gọi là tế bào T trợ giúp Các tế bào lympho khác thì lại có vai trò giết chết bất kỳ tế bào nào của túc chủ có chứa các vi sinh vật trong bào tương của chúng, gọi là tế bào T độc

Hình 1.3 Các cơ chế của miễn dịch thu được chủ động

Lưu ý: từ những chương sau, khi nói tới miễn dịch là nói tới miễn dịch đặc hiệu (miễn dịch thu được)

1.3 TÍNH CHẤT CỦA MIỄN DỊCH THU ĐƯỢC (miễn dịch đặc hiệu)

1.3.1 Tính đặc hiệu và đa dạng

Kháng nguyên nào thì kháng thể nấy Mỗi kháng nguyên chỉ có thể kết hợp vừa khớp với một loại kháng thể đặc hiệu do chính nó kích thích tạo thành Nó khớp với nhau như khóa với chìa Tính đặc hiệu này do cấu trúc bề mặt các phân tử kháng nguyên và kháng thể quyết định

Toàn bộ quần thể các tế bào lympho có chứa rất nhiều các clone tế bào khác nhau (mỗi clone là một tập hợp của các tế bào giống hệt nhau được tạo thành từ cùng một tế bào tiền thân) Mỗi clone biểu lộ một thụ thể dành cho kháng nguyên khác với các thụ thể dành cho kháng nguyên mà các clone tế bào khác biểu lộ Giả thuyết lựa chọn clone (clonal selection hypothesis) của Burnet (giải Nobel y học 1960) được đưa ra từ những năm 1950 đã tiên đoán một cách chính xác rằng các clone của các tế bào lympho đặc hiệu với các kháng nguyên khác nhau được hình thành trước khi chúng tiếp xúc với các kháng nguyên ấy, và mỗi kháng nguyên tạo

ra một đáp ứng miễn dịch bằng cách lựa chọn và hoạt hoá các tế bào lympho của một clone đặc hiệu với nó (Hình 1.4)

Hình 1.4 Thuyết chọn lọc clone Nguồn: Miễn dịch học thủy sản, Đại học Nha Trang

1.3.2 Tính ghi nhớ

Hệ thống miễn dịch tạo ra các đáp ứng miễn dịch mạnh hơn và hiệu quả hơn khi được tiếp xúc lặp đi lặp lại với cùng một kháng nguyên Đáp ứng với lần tiếp xúc đầu tiên được gọi là đáp ứng kỳ đầu (primary response) do các tế bào lympho

“trinh nữ” (naive lymphocyte) lần đầu tiên tiếp xúc với kháng nguyên thực hiện Thuật ngữ tế bào lympho “trinh nữ” nhằm mô tả các tế bào này về phương diện miễn dịch hãy còn non nớt, trước đó chúng chưa hề tiếp xúc hoặc đáp ứng với các kháng nguyên Những lần sau khi cơ thể tiếp xúc với cùng kháng nguyên đó sẽ tạo

ra được đáp ứng được gọi là đáp ứng kỳ sau (kỳ hai - secondary response, kỳ ba - tertiary response, v.v.), đáp ứng này thường xuất hiện nhanh hơn, với cường độ mạnh hơn và hiệu quả hơn so với đáp ứng kỳ đầu

Đáp ứng kỳ sau là kết quả của sự hoạt hoá các tế bào lympho mang trí nhớ miễn dịch (memory lymphocyte) được biệt hóa từ tế bào lymphoB được gọi là các tế bào plasma Tế bào plasma là các tế bào được tạo ra trong đáp ứng kỳ đầu và có đời sống rất dài nên chúng tồn tại cho đến những lần đáp ứng sau Trí nhớ miễn dịch giúp tối ưu hoá khả năng của hệ thống miễn dịch chống lại các nhiễm trùng kéo dài

và tái phát vì mỗi lần tiếp xúc với một vi sinh vật lại tạo ra nhiều tế bào mang trí nhớ miễn dịch hơn đồng thời lại hoạt hoá các tế bào mang trí nhớ miễn dịch đã được tạo ra trước đó Trí nhớ miễn dịch cũng là một trong những nguyên nhân tại sao vaccine có thể tạo ra được khả năng bảo vệ chống nhiễm trùng lâu bền

Các đáp ứng miễn dịch còn có những đặc điểm quan trọng khác về chức

năng Các đáp ứng miễn dịch có tính chuyên biệt, tức là các đáp ứng khác nhau

được tạo ra để chống lại một cách tốt nhất đối với các loại vi sinh vật khác nhau

Hệ thống miễn dịch có khả năng chống lại rất nhiều loại vi sinh vật khác nhau cũng như các kháng nguyên ngoại lai khác nhưng thường thì lại không phản ứng với những chất có tính kháng nguyên tiềm tàng của cơ thể còn gọi là các kháng nguyên của bản thân hay kháng nguyên tự thân (self antigen) Tất cả các đáp ứng miễn dịch đều được tự giới hạn và sau đó thoái trào khi nhiễm trùng đã được loại

bỏ, cho phép hệ thống miễn dịch trở về trạng thái nghỉ để chuẩn bị cho đáp ứng chống lại những nhiễm trùng khác Rất nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực miễn dịch học đã được dành cho việc tìm hiểu các cơ chế tạo nên những đặc điểm trên của các đáp ứng miễn dịch tiếp thu chủ động

1.3.3 Chuyên môn hoá

Hệ thống miễn dịch đáp ứng một cách đặc biệt và khác nhau đối với từng vi sinh vật sao cho có thể tạo hiệu quả tối đa cho cơ chế đề kháng Như vậy, miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào được hình thành một cách khác nhau dưới sự kích thích của những loại vi sinh vật khác nhau hoặc các giai đoạn nhiễm trùng khác nhau (ngoại bào và nội bào) của một vi sinh vật để bảo vệ cơ thể chủ chống lại loại vi sinh vật đó vào giai đoạn nhiễm trùng đó Và ngay trong từng kiểu miễn dịch dịch thể hay

tế bào thì bản chất của kháng thể hay tế bào T được tạo ra cũng khác nhau tuìy loại vi sinh vật kích thích

1.3.4 Tự giới hạn

Tất cả đáp ứng miễn dịch bình thường sẽ phai nhạt dần theo thời gian để trả lại

hệ miễn dịch ở trạng thái nghỉ ban đầu, tình trạng này gọi là hằng định nội môi (homeostasis) Tình trạng cân bằng dịch thể được duy trì chủ yếu là vì đáp ứng miễn dịch được khởi động bởi kháng nguyên và nhắm đến loại trừ kháng nguyên, và như vậy tức là loại trừ nguyên nhân gây hoạt hoá tế bào lympho Ngoài ra, kháng nguyên

và đáp ứng miễn dịch còn kích thích cơ chế điều hoà nhằm ức chế chính đáp ứng này

1.3.5 Không phản ứng với bản thân

Một trong những tính chất quan trọng của hệ miễn dịch của người bình thường

là khả năng nhận biết, đáp ứng và loại bỏ kháng nguyên lạ (không phải của bản thân)

và không phản ứng lại để gây hại cho cơ thể (bản thân) Tính chất không đáp ứng miễn dịch này còn được gọi là dung nạp Dung nạp đối với kháng nguyên bản thân, tức tự dung nạp, được duy trì bởi nhiều cơ chế Những cơ chế này bao gồm loại bỏ tế bào lympho có mang thụ thể đặc hiệu cho kháng nguyên bản thân và cho phép tế bào lympho tiêu diệt các kháng nguyên tự thân có khả năng tạo ra phản ứng chống lại bản thân Những bất thường về khả năng tự dung nạp có thể dẫn đến đáp ứng miễn dịch đối với kháng nguyên bản thân (tự kháng nguyên) và hình thành các bệnh tự miễn

Các tính chất trên đây của miễn dịch thu được rất cần thiết để duy trì chức năng đề kháng bình thường của cơ thể chủ

Bảng: Các đặc điểm của miễn dịch đặc hiệu

đáp ứng đặc hiệu riêng cho chúng

nhiều loại kháng nguyên

nguyên đã từng tiếp xúc

Chuyên môn hoá Tạo ra đáp ứng tối ưu chống lại nhiều loại vi

sinh vật khác nhau

Tự giới hạn Cho phép hệ thống miễn dịch đáp ứng được

với các kháng nguyên mới xâm nhập Không phản ứng với

bản thân

Ngăn ngừa các tổn thương đối với cơ thể chủ trong suốt quá trình phản ứng với kháng nguyên lạ

1.4 CÁC GIAI ĐOẠN CỦA ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH THU ĐƯỢC

Quá trình đáp ứng miễn dịch thu được có thể chia thành nhiều giai đoạn khác nhau: nhận diện kháng nguyên, hoạt hoá tế bào lympho, và giai đoạn hiệu quả (loại trừ kháng nguyên) Sau đó là sự trở lại hằng định nội môi và duy trì tính nhớ miễn dịch (Hình) Tất cả đáp ứng miễn dịch đều được khởi đầu bằng nhận diện kháng nguyên đặc hiệu Sự nhận diện này dẫn đến hoạt hoá tế bào lympho và sau đó là hình thành các cơ chế hiệu quả để làm chức năng loại bỏ kháng nguyên Sau khi kháng nguyên được loại bỏ, đáp ứng miễn dịch dịu đi và trở lại tình trạng hằng định nội môi

Ba giai đoạn đầu có tên là nhận diện kháng nguyên, hoạt hoá tế bào lympho

và hiệu quả (loại bỏ kháng nguyên) Đáp ứng tắt dần và các tế bào lympho được kháng nguyên kích thích sẽ chết dần do hiện tượng chết lập trình (apoptosis), những

tế bào đặc hiệu kháng nguyên còn lại là tế bào nhớ Thời gian của mỗi giai đoạn

thay đổi tuỳ theo bối cảnh đáp ứng Trục y tượng trưng cho cường độ của đáp ứng

Mô hình này áp dụng cho cả miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào

Hình 1.5 Các pha của đáp ứng miễn dịch tiếp thu chủ động Nguồn: Miễn dịch học thủy sản, Đại học Nha Trang

1.4.1 Nhận diện kháng nguyên

Mỗi cá thể sở hữu một lượng tế bào lympho với rất nhiều clone khác nhau Mỗi clone mang sẵn những yếu tố để nhận diện và đáp ứng với một quyết định kháng nguyên nhất định Khi kháng nguyên xâm nhập cơ thể nó tìm đến clone lympho tương ứng và hoạt hoá nó Quan niệm cơ bản này được gọi là thuyết chọn clone (clonal selection hypothesis), lần đầu tiên được Niels Jerne đưa ra vào năm

1955 và được Macfarlane Burnet làm sáng tỏ vào năm 1957 Đây là giả thuyết giải thích tại sao hệ thống miễn dịch lại có thể đáp ứng với một số lượng rất lớn các loại kháng nguyên khác nhau Theo giả thuyết này, các clone lympho đặc hiệu kháng nguyên đã có sẵn trong cơ thể trước khi tiếp xúc với kháng nguyên Những tế bào trong cùng clone mang thụ thể kháng nguyên giống hệt nhau và khác với tế bào của clone khác Mặc dù rất khó để xác định giới hạn trên của số lượng quyết định kháng nguyên mà hệ miễn dịch của một cá thể động vật có vú có thể nhận diện được, nhưng người ta thường cho rằng con số này là vào khoảng từ 107

đến 109 Đây là con số ước lượng hợp lý đối với số lượng protein thụ thể kháng nguyên được sản xuất và do đó người ta cho rằng số lượng clone tế bào lympho hiện diện trong cơ thể cũng như thế Kháng nguyên lạ sẽ tương tác với clone tế bào lympho đặc hiệu cho kháng nguyên đó tồn tại sẵn trong mô lympho để tạo ra đáp ứng miễn dịch

Mỗi kháng nguyên (x hoặc y) chọn một clone lympho đặc hiệu đã có sẵn và kích thích sự tăng sinh, biệt hoá của clone đó Sơ đồ này chỉ trình bày quá trình lympho B phát triển thành tế bào hiệu quả và tiết ra kháng thể, nhưng nguyên lý này cũng áp dụng cho cả tế bào T

Những nguyên lý cơ bản của thuyết chọn clone đã dần được chứng minh một cách thuyết phục qua nhiều thí nghiệm và tạo nên nền tảng cho quan niệm hiện nay

về sự nhận diện kháng nguyên của tế bào lympho đặc hiệu

1.4.2 Hoạt hoá tế bào lympho

Sự hoạt hoá tế bào lympho đòi hỏi 2 tín hiệu khác nhau: tín hiệu thứ nhất là kháng nguyên và tín hiệu thứ hai là các sản phẩm vi sinh vật hoặc là các thành phần của đáp ứng miễn dịch bẩm sinh đối với vi sinh vật (Hình 1.8) Ý tưởng này được gọi là thuyết hai tín hiệu đối với sự hoạt hoá lympho bào Yêu cầu về kháng nguyên (tức tín hiệu 1) nhằm đảm bảo tính đặc hiệu của đáp ứng miễn dịch Còn yêu cầu về kích thích phụ do sản phẩm vi khuẩn hoặc của đáp ứng bẩm sinh đối với vi khuẩn nhằm đảm bảo phản ứng chỉ được tạo ra khi cần thiết (tức để chống vi khuẩn hoặc chất có hại khác) chứ không chống lại các chất vô hại bao gồm kháng nguyên bản thân

Hình 1.6 Yêu cầu hai tín hiệu đối với hoạt hoá lympho bào Nguồn: Miễn dịch học thủy sản, Đại học Nha Trang

Sự nhận diện kháng nguyên của lympho bào cung cấp tín hiệu 1 cho sự hoạt hoá, và các thành phần của vi sinh vật hoặc các chất tạo ra trong quá trình đáp ứng miễn dịch bẩm sinh cung cấp tín hiệu 2 Trong hình này, tế bào lympho là tế bào B, nhưng đối với tế bào T cũng có nguyên lý như vậy

Đáp ứng của lympho bào đối với kháng nguyên và tín hiệu thứ hai bao gồm

sự tổng hợp các protein mới, tăng sinh tế bào, và biệt hoá thành tế bào hiệu quả và

tế bào nhớ

1.4.3 Pha thực hiện của đáp ứng miễn dịch: loại bỏ kháng nguyên

Trong suốt giai đoạn hiệu quả của đáp ứng miễn dịch, các lympho bào đã được kháng nguyên hoạt hoá sẽ tạo ra những chức năng hiệu quả để tiến đến việc loại bỏ kháng nguyên Kháng thể được tạo ra từ các tế bào lympho B loại bỏ kháng nguyên ngoại bào và tế bào T loại bỏ kháng nguyên nội bào Chức năng này của kháng thể và tế bào T thường yêu cầu sự tham gia của các tế bào hiệu quả khác không thuộc hệ lympho và cả cơ chế đề kháng của miễn dịch bẩm sinh Như vậy, cũng những cơ chế miễn dịch bẩm sinh đó hoạt động như phòng tuyến đầu tiên nhưng về sau lại còn tham gia vào phòng tuyến thứ hai của miễn dịch thu được để loại bỏ kháng nguyên ra khỏi cơ thể Thật ra, như đã nói ở trên, một chức năng quan trọng của đáp ứng miễn dịch thu được là nhằm tăng cường cơ chế hiệu quả của miễn dịch bẩm sinh và hướng những cơ chế hiệu quả này vào các mô hoặc tế bào chứa kháng nguyên lạ

1.4.4 Cân bằng nội môi: giảm dần đáp ứng miễn dịch

Một khi nhiễm trùng đã được loại bỏ, yếu tố kích thích hoạt hoá tế bào lympho cũng được loại bỏ Kết quả là hầu hết các tế bào đã được hoạt hoá bởi các kháng nguyên sẽ chết theo một qui trình chết tế bào có kiểm soát hay còn gọi là chết tế bào theo chương trình (programmed cell death hay apoptosis) Chết theo chương trình là một dạng chết sinh lý được chuẩn bị trước, trong đó nhân tế bào bị đặc lại và vỡ ra từng mảnh, màng bào tương nổi bọt, không còn sự tách biệt của lớp lipid màng và tế bào chết nhanh chóng bị thực bào mà các chất nội bào không cần

bị giải phóng ra ngoài vì vậy không gây ra một phản ứng nguy hại nào (quá trình chết này ngược với kiểu chết hoại tử, trong đó nhân và màng bào tương bị phân giải

và các chất nội bào bị vỡ ra ngoài tạo ra một phản ứng viêm tại chỗ) Một lượng lớn

tế bào lympho đã bị kháng nguyên kích thích sẽ chết đi theo kiểu lập trình Giải thích điều này, người ta cho rằng có lẽ do sự tồn tại của lympho bào phụ thuộc vào kháng nguyên và các yếu tố phát triển do kháng nguyên khởi động nên khi đáp ứng miễn dịch loại bỏ hết kháng nguyên thì tế bào lympho không còn nhận được những kích thích cần thiết cho sự sống

1.4.5 Tạo trí nhớ miễn dịch

Sau khi đáp ứng miễn dịch đã thoái trào thì các tế bào còn lại sau đáp ứng đó

là các tế bào lympho mang trí nhớ miễn dịch Các tế bào này có thể tồn tại ở trạng

thái nghỉ ngơi trong thời gian hàng tháng thậm chí hàng năm và chúng có khả năng phản ứng nhanh chóng trước sự tái xuất hiện của vi sinh vật

CHƯƠNG 2 CÁC CƠ QUAN VÀ TẾ BÀO THAM GIA VÀO HỆ THỐNG MIỄN DỊCH 2.1 CÁC CƠ QUAN THAM GIA VÀO ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH

Hệ thống miễn dịch gồm nhiều cơ quan và nhiều loại tế bào nằm rãi rác khắp

cơ thể, tác động qua lại nhau để dẫn đến đáp ứng miễn dịch cuối cùng

Ngay cả trước khi khái niệm miễn dịch được hình thành, nhiều thầy thuốc cổ đại đã mô tả những cơ quan mà về sau người ta chứng minh được là thuộc hệ miễn dịch Các cơ quan chính của hệ miễn dịch gồm tủy xương, tuyến ức, lách, các mạch lympho, hạch lympho và các mô lympho thứ cấp (như các hạch amiđan …)

Hình 2.1 Các cơ quan tham gia hệ thống miễn dịch Nguồn: 2010, Understanding basic immnunal system

2.1.1 Cơ quan gốc

Tủy xương là mô mềm nằm ở giữa các ống rỗng của tất cả các xương trong

cơ thể Tủy xương gồm có 2 loại được phân chia dựa vào màu sắc và chức năng của chúng: tủy đỏ bao gồm các mô tạo máu, và tủy vàng tạo nên các tế bào mỡ Thành phần của tủy xương thay đổi theo độ tuổi, ở giai đoạn đầu hầu hết là tủy đỏ, nhưng đến giai đoạn trưởng thành tủy đỏ chỉ chiếm một nữa Tủy xương là cơ quan gốc của hệ thống tạo huyết như hồng cầu và cũng là nơi sản xuất ra các tế bào gốc (tế bào mầm) của hệ thống miễn dịch như bạch cầu Bạch cầu được tạo ra từ tủy xương bao gồm hai loại: tế bào lympho và đại thực bào Ngoài ra tủy xương còn là cư trú của tế bào lymho B (tế bào tạo kháng thể chống lại các kháng nguyên gây bệnh) cho đến khi nó trưởng thành

2.1.2 Tuyến ức

Tuyến ức nằm ở gần phía trên của phổi và đằng sau xương ức Nó đóng vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch Tuyến ức là nơi trưởng thành của tế bào

lympho T (tế bào điều hòa hệ thống miễn dịch cũng như tiêu diệt các tác nhân gây bệnh) sau khi được sinh ra từ tủy xương Tuyến ức là một cơ quan có hai thùy nằm

ở trung thất trước Tuyến ức hoạt động như một nơi phân phối các tế bào lympho vào hệ bạch huyết để đến nơi bị nhiễm khuẩn

Ở loài chim còn có một cơ quan đặc biệt là túi Fabricius là cơ quan biểu mô nằm ở mặt trong của lỗ huyệt Nếu cắt bỏ túi này trong giai đoạn phôi trước khi trứng nở, sẽ làm rối loạn miễn dịch thể dịch, làm giảm nặng hàm lượng -glubolin và sinh vật sẽ không sản xuất được kháng thể khi bị nhiễm mầm bệnh

lympho-Hình 2.2: Túi Fabricius ở gà Nguồn: Miễn dịch học thủy sản, Đại học Nha Trang

2.1.3 Mạch bạch huyết

Mạch bạch huyết bao gồm các mạch vận chuyển bạch cầu đi khắp cơ thể Các mạch bạch huyết gần như song song với các tĩnh mạch và động mạch máu của cơ thể Bạch cầu có thể vận chuyển theo máu nhưng mạch bạch huyết thực hiện việc vận chuyến bạch cầu cũng như các chất thải mà bạch cầu thu dọn là nhanh hơn Các mạch bạch huyết sẽ tập trung tại cổ và thải các chất thải vào trong máu Các chất thải này sẽ được xử lý ở thận và loại bỏ khỏi cơ thể qua đường tiểu

2.1.4 Hạch lympho và lá lách

Các hạch lypho khá nhỏ, có hình dạng như hạt đậu, nằm rải rác ở khắp cơ thể

Nó là điểm dừng của các mạch bạch huyết Các tế bào bạch cầu tập hợp tại đây cho đến khi chúng được huy động để chống lại các tác nhân gây bệnh Các khối mô lympho được tìm thấy ở tất cả các phần của cơ thể, đặc biệt ở những nơi mà tác nhân gây bệnh có thể dễ dàng xâm nhập vào cơ thể như ống tiêu hóa, đường hô hấp,

và phổi Những mô lympho này bao gồm amidan (tonsils), mô bạch huyết phía sau lưỡi gà (adenoids), và ruột thừa (appendix), đường ruột (Peyer’s patch)

Hình 2.3 : Cấu tạo hạch lympho Hạch lympho chứa một lượng lớn các cấu trúc đã được biệt hóa Tế bào lympho T tập trung là paracortex Tế bào lympho B tập trung là Germinal

center và plasma cells trong medulla Nguồn: 2010, Understanding basic immunal system

Lá lách là một cơ quan mỏng ở phía trên bên trái của ổ bụng Giống như các hạch lympho, lá lách cũng chứa những thành phần đặc biệt tạo môi trường trú ngụ

và làm việc cho các tế bào lympho Tuy nhiên không có mạch bạch huyết tới cơ quan này Lá lách giữ vai trò quan trọng trong việc thanh lọc máu và sự đề kháng của cơ thể Ví dụ: ở những đứa trẻ bị cắt bỏ lá lách thì sự nhiễm khuẩn máu do các

vi khuẩn Gram âm gây ra xảy ra rất nặng “Cần viết lại”

2.1.5 Da và niêm mạc

Da là hàng rào vật lý ngăn cách nội với ngoại môi và cũng là bề mặt dễ bị tấn

công vật lý, hóa học hay sinh học Ở biểu bì sâu của da có đầy đủ các loại tế bào

tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu Khi có tác nhân gây

bệnh xâm nhập vào lớp biểu bì, các tế bào lympho T, tế Langerhans, tế bào dạng biểu bì sẽ di chuyển tới đây do tác dụng của cytokin và hình thành nên ổ thâm nhiễm Khi quá trình viêm đã giải quyết các yếu tố xâm nhập, da có sự điều chỉnh

để trở về trạng thái bình thường

Niêm mạc với diện tích rộng và cấu trúc tương đối mảnh giúp cho niêm mạc

trở thành nơi tiếp xúc với nhiều loại kháng nguyên nhất mà chủ yếu là qua đường tiêu hóa và hô hấp Vì vậy hệ thống miễn dịch dưới niêm mạc đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các yếu tố gây bệnh Mô lympho miễn dịch dưới da có thể chia ra làm hai loại: mô lympho niêm mạc có tổ chức và mô lympho niêm mạc rải rác

Mô lympho niêm mạc có tổ chức (organised mucosa associate lymphoid

tissue; O-MALT) tạo thành nang tế bào dưới niêm mạc và thấy nhiều ở ruột, phế quản, hốc mũi, miệng và đường sinh dục Thường thì chúng tập trung riêng lẽ thành

từng đám nhưng đôi khi cũng tập trung thành khối như hạch amidan, mảng peyer… Cấu trúc của mỗi nang là gồm chủ yếu các tế bào tua có khả năng trình diện kháng nguyên và tế bào lympho B có IgA, nhưng không thấy tương bào tiết kháng thể ấy

Tế bào lympho T độc và đại thực bào nằm rải rác bên trong và xung quanh nhưng nhiều nhất là bên trên đỉnh về phía giáp với niêm mạc

Mô lympho niêm mạc rải rác (diffuse mucosa associate lymphoid tissue;

D-MALT) gồm các tế bào lympho B, tế bào lympho T và tương bào tiết IgA nằm rải rác trong gian bào của toàn bộ niêm mạc Đây là nơi tiết ra IgA mạnh nhất và nhiều nhất

Hệ bạch huyết gồm hàng trăm loại mạch và hạch bạch huyết Nó đóng vai trò quan trọng trong việc đào thải các chất thải của tế bào ra khỏi cơ thể Các tế bào chết, một phần chính của các chất thải, được thu thập đến hạch lympho, rồi đổ vào dòng máu để đến phổi, thận, ruột già, và da để loại ra khỏi cơ thể Cùng với nhau, tất cả các cơ quan tạo nên hệ bạch huyết bảo vệ chúng ta khỏi bệnh tật và đau ốm

2.2 CÁC TẾ BÀO THAM GIA ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH

Hệ thống miễn dịch chỉ lưu giữ một vài loại tế bào khác nhau để nhận biết và chống lại hàng tỉ loại tác nhân gây bệnh khác nhau Nhiều tế bào thuộc hệ miễn dịch không liên kết với một cơ quan đặc biệt nào, mà chỉ tập trung hoặc lưu chuyển giữa nhiều mô trong khắp cơ thể Trong hệ thống miễn dịch có 2 loại tế bào chính là: Các

tế bào lympho (T độc, T trợ giúp, B) và các đại thực bào Tế bào chủ chốt tham gia vào đáp ứng miễn dịch là tế bào lympho, tổ chức có chứa tế bào lympho Khi một tác nhân xuất hiện, các tế bào này sẽ tập trung lại như một đội quân hùng mạnh Sau khi tác nhân bị tiêu diệt, các tế bào này tản đi, chỉ để lại một vài loại tế bào làm nhiệm vụ canh gác cho các cuộc tấn công tiếp theo

Tất cả các tế bào miễn dịch có nguồn gốc từ các tế bào nguồn, còn gọi là tế bào gốc - chưa biệt hóa - ở tuỷ xương Các tế bào gốc này đáp ứng với các loại cytokin khác nhau và những tín hiệu khác để được biệt hóa rồi sau đó trải qua một quá trình thành thục hay chín khi kết hợp với các tổ chức chuyên hóa Vì các tế bào gốc chưa được biệt hóa thành các tế bào cụ thể, nó mở ra khả năng sử dụng các tế bào gốc này để tái tạo lại các đáp ứng miễn dịch đã bị phá hủy như trong bệnh tự miễn hay bệnh suy giảm miễn dịch

2.2.1 Các tế bào tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu

Như đã trình bày ở trên, hệ thống miễn dịch bao gồm một hệ thống các hàng rào nhằm ngăn cản tác nhân gây bệnh xâm nhập vào cơ thể như hàng rào vật lý, hóa học, vi sinh vật Một khi đi vào máu, các tác nhân này bị một loạt các tế bào tấn công tiêu diệt hoặc xử lý, chế biến trình diện kháng nguyên cho các tế bào lympho Các tế bào này không được tạo ra bởi các khàng nguyên chuyên biệt mà luôn tồn tại

trong máu Chúng bao gồm: đại thực bào, bạch cầu trung tính, bạch cầu ái toan, bạch cầu ái kiềm và tế bào mast, tiểu cầu, tế bào diệt tự nhiên (natural killer, NK),

tế bào nội mô và hồng cầu Tuy nhiên trong giới hạn của bài giảng, chúng tôi chỉ trình bày 2 loại tế bào được quan tâm nhiều hiện nay do vai trò to lớn của chúng trong cả 2 quá trình đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và đặc hiệu

2.2.1.1 Đại thực bào

Đại thực bào (macrophage) là các tế bào có kích thước lớn có khả năng bắt giữ, nuốt và phá hủy kháng nguyên Đại thực bào được tạo từ quá trình biệt hóa của các tế bào bạch cầu đơn nhân (monocyte) có nguồn gốc từ tủy xương ở trong các

mô Đại thực bào của người có kích thước lên đến 21µm Đại thực bào và bạch cầu đơn nhân được gọi chung là thực bào (phagocyte) Đại thực bào có thể lưu hành tự

do trong máu hay cố định tại các cơ quan, tại đây chúng có tên gọi khác nhau Đại thực bào có nhiều trong cơ quan như phổi, thận, não và gan là những nơi dễ xảy ra các tác nhân gây bệnh như bụi, còn monocyte có nhiều trong máu và bạch huyết Dưới đây là tên gọi của đại thực bào ở trong một vài cơ quan khác nhau:

• Phổi: Đại thực bào phế nang (alveolar macrophage) hay còn gọi là các tế bào bụi (dust cell)

• Tổ chức liên kết: Mô bào (histiocyte)

• Gan: Tế bào Kuffer

• Thần kinh: Tế bào đệm nhỏ (microglia)

• Xương: Hủy cốt bào (osteoclasts)

• Lách: Tế bào lót xoang

• Dưới da: Tế bào Langerhans

Các bạch cầu đa nhân trung tính là những thực bào tập trung sớm nhất đến

vị trí nhiễm trùng Tuy nhiên các tế bào này có đời sống khá ngắn ngủi chỉ trong vài ngày Trong khi đó các đại thực bào có đời sống kéo dài hàng tháng, thậm chí hàng năm Một điểm đặc biệt cần lưu ý là các đại thực bào không có khả năng phân chia

mà chỉ là dạng trưởng thành của các monocyte có nguồn gốc từ tủy xương

Hình 2.4: Đại thực bào bắt các tác nhân xâm nhiễm

Chức năng của đại thực bào

Vai trò trong miễn dịch không đặc hiệu

Hiện tượng thực bào

Một trong những vai trò quan trọng nhất của đại thực bào là loại bỏ các thành phần hoại tử và bụi trong phổi Loại bỏ các tế bào chết đóng vai trò rất quan trọng trong hiện tượng viêm Trong giai đoạn sớm của viêm, thành phần tế bào viêm chủ yếu là các tế bào hạt trung tính (bạch cầu đa nhân trung tính) Các tế bào này sau khi thực hiện nhiệm vụ thực bào hoặc sẽ bị chết hoặc già đi và trở thành tế bào mủ Đại thực bào có nhiệm vụ thực bào các tế bào già cỗi và tổn thương này để làm sạch tổ chức

Việc loại bỏ bụi cũng như các tổ chức hoại tử được thực hiện một cách hiệu quả nhờ các đại thực bào cố định ở tổ chức Chúng cư trú tại các vị trí chiến lược như phổi, gan, thần kinh, xương, lách và tổ chức liên kết nhờ đó chúng có thể nhanh chóng bắt giữ các vật lạ như bụi và các tác nhân gây bệnh đồng thời cũng có thể kịp thời phát tín hiệu kêu gọi sự hỗ trợ của các đại thực bào di động khác

Một khi các đại thực bào bắt giữ các tác nhân gây bệnh, các tác nhân này sẽ nằm trong các không bào Không bào này sau đó sẽ hòa màng với tiêu thể (lysosome) Bên trong các tiêu thể, các enzyme như proteinase, nuclease, lipase và lysozim cũng như các gốc ôxy tự do độc sẽ tiêu hủy tác nhân xâm nhập này Tuy nhiên, một số vi khuẩn như trực khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis có khả năng

đề kháng với sự tiêu hóa trong tiêu thể Trong trường hợp này, chính đại thực bào lại trở thành nơi trú ẩn của vi khuẩn gây bệnh

Hình 2.5: Đại thực bào bắt, giữ và tiêu diệt kháng nguyên nhờ vào cơ chế thực bào

(phagocytosis) Nguồn: Đại học South Carolina, American

Cùng với các tế bào giết tự nhiên (natural killer cell) và các tế bào T hay độc

tế bào, đại thực bào đóng vai trò quan trọng trong miễn dịch qua trung gian tế bào

Các sản phẩm tiết

Một khi đại thực bào được hoạt hóa bởi sự hiện diện của các tác nhân gây bệnh, nó sẽ phóng thích một loạt các monokine Các phân tử này phát huy tác dụng trên nhiều loại tế bào miễn dịch khác nhau Đây là cơ sở của đáp ứng miễn dịch tự nhiên của cơ thể đối với nhiễm trùng Các monokine chính được phóng thích bởi đại thực bào gồm:

• Interleukin-1 (IL)

IL-1 có tác dụng hoạt hóa tế bào nội mô mạch máu, hoạt hóa các tế bào lympho, gây tổn thương tổ chức tại chỗ tạo điều kiện cho các tế bào thực hiện miễn dịch đi vào các vùng này IL-1 cũng có tác dụng gây sốt và sản xuất IL-6

• Yếu tố họai tử khối u α (Tumor Necrosis Factor α: TNF α)

Hoạt hóa tế bào nội mô mạch máu và tăng tính thấm thành mạch Hiệu ứng này làm tăng các IgG, bổ thể và các tế bào đi vào tổ chức gây viêm cục bộ TNF α còn có tác dụng toàn thân như gây sốt, huy động các chất chuyển hóa và gây sốc

• Interleukin-6

Hoạt hóa các tế bào lympho, tăng sản xuất kháng thể Tác dụng toàn thân quan trọng của IL-6 là gây sốt và đặc biệt nhất là kích thích sản xuất các protein của đáp ứng pha cấp

• Interleukin-8

Là một yếu tố hóa ứng động hấp dẫn các bạch cầu trung tính, bạch cầu ưa kiềm và

tế bào T đến ổ nhiễm trùng

• Interleukin-12

Hoạt hóa các tế bào NK, kích thích quá trình biệt hóa của các tế bào CD4 thành các

tế bào T hỗ trợ (helper T cell)

Vai trò trong miễn dịch đặc hiệu

Đại thực bào là một trong các tế bào trình diện kháng nguyên (antigen presenting cells-APC) Sau khi bắt giữ và tiêu hóa tác nhân gây bệnh, xử lý chúng thành các peptide có kích thước nhỏ, đại thực bào sẽ trình diện kháng nguyên là các peptide của các tác nhân này cho các tế bào T hỗ trợ (helper T cell) tương ứng hoặc

tế bào B thông qua phức hợp tương thích mô chính lớp II (major histocompatibility complex class II: MHC II) Nhờ phức hợp này mà các tế bào T hỗ trợ có thể tiếp

cận với đại thực bào, nhận diện được các kháng nguyên trên bề mặt đại thực bào Đây là bước khởi đầu quan trọng trong đáp ứng miễn dịch đặc hiệu Tuy nhiên các kháng nguyên được nhận diện bởi tế bào T và tế bào B đa phần đều có bản chất là protein Trong các nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng các kháng nguyên có bản chất

là lipid được nhận diện bởi tế bào giết tự nhiên (natural killer)

Kết quả của quá trình trình diện kháng nguyên này là sự sản xuất các kháng thể đặc hiệu Các kháng thể đặc hiệu này sẽ gắn với các kháng nguyên tương ứng của tác nhân gây bệnh tạo điều kiện thuận lợi cho các đại thực bào cũng như các tế bào thẩm quyền miễn dịch khác tiếp cận và tiêu diệt tác nhân gây bệnh Hiện tượng này còn được gọi là opsonin hóa Hiện tượng opsonin hóa có thể tạo nên phức hợp tấn công màng gây ly giải tế bào vi khuẩn và tạo điều kiện áp sát và bắt giữ các tác nhân gây bệnh này bởi đại thực bào, tế bào T độc tế bào

Động tác trình diện kháng nguyên của đại thực bào đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất kháng thể, bởi vì một số lớn kháng nguyên chỉ có thể kích thích các tế bào lympho thông qua đại thực bào Tuy nhiên, khác với tế bào B và tế bào T, đại thực bào và các thể đơn nhân không có khả năng phân biệt kháng nguyên, do đó không mang tính đặc hiệu Chúng bắt giữ và nuốt bất cứ vật lạ nào mà chúng gặp bất kể có tính kháng nguyên hay không

Hình 2.6: Vai trò của đại thực bào trong đáp ứng miễn dịch đặc hiệu

Nguồn: Miễn dịch học phân tử, Đại học Huế

2.2.1.2 Tế bào giết tự nhiên

Những tế bào diệt tự nhiên (Natural killer-NK) là những tế bào có nguồn gốc chưa rõ ràng, chúng được biết như là một tế bào loại khác của tế bào bạch cầu hay

tế bào lympho to nhưng trên bề mặt của chúng lại không có các phân tử kháng thể

bề mặt để nhận diện kháng nguyên như các tế bào lympho B và cũng không có các thụ thể dành cho kháng nguyên cũng để nhận diện kháng nguyên như các tế bào lympho T Do đó chúng có khả năng tấn công nhiều loại tế bào lạ khác nhau Chúng chiếm khoảng 4-10% tổng số những tế bào lympho trong máu

Tế bào NK hoạt động khi tiếp xúc với các tế bào không có hoặc không biểu lộ phân tử MHC lớp I trên bề mặt, ví dụ như tế bào bị nhiễm vi-rút Đó là do trên bề mặt của chúng có một loại thụ thể được gọi là KIR (killer cell inhibitory receptor) Bình thường khi tiếp xúc với tế bào của cơ thể có phân tử MHC lớp I thì hoạt động của chúng bị ức chế Một khi các tế bào này bị nhiễm virus và bị ức chế hiểu hiện phân tử MHC lớp I tiếp xúc với các thụ thể KAR (killer activated receptor) có trên

bề mặt của tế bào NK sẽ hoạt hóa tế bào NT

Hình 2.7: Cơ chế ức chế và hoạt hóa tế bào NK Nguồn: Miễn dịch học phân tử, Đại học Huế

Các tế bào NK được hoạt hóa sẽ tiết các hạt bao (exocytic vesicles) chứa perforin và granzyme B Perforin có khả năng tạo ra các lỗ thủng trên màng nguyên sinh chất của tế bào bị nhiễm, và các granzyme B có khả năng chui vào trong tế bào

bị nhiễm để hoạt hóa cái chết theo chương trình của tế bào (programmed cell death- còn gọi là apoptosis) Kết quả là tế bào NK giết chết các tế bào của túc chủ đã bị nhiễm vi sinh vật Bằng cách này tế bào NK đã loại bỏ các ổ nhiễm trùng tiềm ẩn

bên trong các tế bào của túc chủ bằng cách tiêu diệt diệt các vi sinh vật lây nhiễm và đang nhân lên bên trong của các tế bào túc chủ

Hình 2.8: Cơ chế dung giải tế bào túc chủ bởi NK Nguồn: 2010 American Association for Cancer Research

Ngoài ra các tế bào NK hoạt hoá tổng hợp và chế tiết ra cytokine

Interferone- (IFN-), một yếu tố hoạt hoá đại thực bào làm tăng khả năng giết các vi sinh vật

đã bị các đại thực bào nuốt vào Các tế bào NK và các đại thực bào hoạt động hợp tác với nhau để loại bỏ các vi sinh vật nội bào: các đại thực bào nuốt các vi sinh vật

và sản xuất ra IL-12, IL-12 hoạt hoá các tế bào NK chế tiết IFN-, sau đó IFN- lại hoạt hoá các đại thực bào giết các vi sinh vật mà chúng nuốt vào

Tế bào NK có thụ thể với Fc của IgG nên là thành phần tế bào của hiện tƣợng gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể (antibody dependant cellular cytotoxicity-ADCC) hay miễn dịch dịch thể Ngoài ra khi đƣợc hoạt hóa bởi IL-2 các tế bào NK đƣợc gọi là LAK (lymphocyte activated killer) có khả năng tiêu diệt một số tế bào

u IFN- đƣợc tiết ra bởi NK còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình ức chế sự nhân lên của các tế bào ung thƣ, ức chế quá trình di căn, hoạt hóa quá trình apoptosis và trình diện kháng nguyên ở các tế bào ung thƣ

Hình 2.9: Các chức năng của tế bào NK Nguồn: Miễn dịch học phân tử, Đại học Huế

2.2.2 Các tế bào tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch đặc hiệu

Các tế bào lympho là một trong năm loại tế bào bạch cầu (white blood cells

or leukocytes) mà chịu trách nhiệm chính trong đáp ứng miễn dịch đặc hiệu Ðặc điểm chính của chúng về phương diện miễn dịch là tính đa dạng, tính đặc hiệu, ký

ức, nhận biết những gì là của bản thân và không phải của bản thân Các tế bào lympho chiếm 20% đến 40% tổng số bạch cầu của cơ thể lưu hành trong máu, có khả năng di chuyển vào kẽ mô và các cơ quan dạng lympho Dựa trên các dấu ấn bề mặt tế bào người ta chia tế bào lympho thành 2 loại lớn: các tế bào lympho B; tế bào lympho T Cả 2 loại tế bào này đều là những tế bào nhỏ, di động Về mặt hình thái thì không thể phân biệt được các loại tế bào này với nhau Các tế bào B và tế bào T khi chưa phản ứng với kháng nguyên thì được gọi là các tế bào nghỉ ngơi ở pha G0 của chu trình tế bào Những tế bào nghỉ ngơi này là những tế bào lympho nhỏ có đường kính khoảng 6 m, bào tương của chúng hình thành một lớp mỏng xung quanh nhân Những tế bào nghỉ ngơi này có nhiều chromatin đậm đặc, một số

ít ty lạp thể và một hệ thống lưới Golgi và lưới nội bào tương phát triển nghèo nàn

Sự tương tác của tế bào T hoặc tế bào B sẽ kích thích tế bào lympho bước vào các pha G1, S, G2 và M của chu trình tế bào

Khi diễn ra chu trình tế bào, các tế bào lympho to ra thành một nguyên bào có đường kính 15 m, được gọi là nguyên bào lympho Những nguyên bào lympho có

tỷ lệ bào tương/nhân tăng lên và có nhiều phức hợp cơ quan của tế bào Các nguyên

bào lympho biệt hoá tiếp thành các tế bào thực hiện khác nhau hoặc một quần thể tế bào mang trí nhớ miễn dịch Nhìn chung các tế bào thực hiện có thời gian sống ngắn dao động từ vài ngày đến vài tuần Các tế bào plasma (hay còn gọi là tương bào) là những tế bào thực hiện của quá trình biệt hoá lympho B Những tế bào này

có bào tương đặc trưng điển hình cho sự chế tiết tích cực: có lưới nội nguyên sinh phong phú phân bố thành các lớp dầy đặc và rất nhiều bộ máy Golgi Các tế bào thực hiện của dòng lympho T gồm có các tế bào T trợ giúp (TH) và tế bào T độc (TC) Các tế bào mang trí nhớ miễn dịch có đời sống dài, tồn tại ở pha G0 cho đến khi được hoạt hoá bởi kháng nguyên đặc hiệu Các dòng tế bào biệt hoá khác nhau hoặc các giai đoạn trưởng thành có thể phân biệt được nhờ sự xuất hiện của các phân tử trên màng tế bào và có thể nhận biết được các phân tử này bằng các kháng thể đơn dòng đặc hiệu Ðầu tiên mỗi phân tử trên màng được nhận diện bởi một kháng thể đơn dòng được đặt tên bởi các nhà nghiên cứu phát hiện ra chúng Ðiều này đã dẫn tới những tên gọi khác nhau cho cùng một phân tử màng Năm 1982 hội thảo Quốc tế đầu tiên về các kháng nguyên biệt hoá bạch cầu người đã được tổ chức

để thống nhất thuật ngữ gọi tên các phân tử màng của bạch cầu Hội thảo này đã thống nhất rằng cần phải tập hợp tất cả các kháng thể đơn dòng phản ứng với một phân tử trên màng đặc biệt thành một nhóm và gọi nhóm này là cụm biệt hoá (Cluster of Differentiation, viết tắt là CD) Những kháng thể đơn dòng mới có khả năng nhận biết được các phân tử của màng bạch cầu đã được phân tích để xem chúng thuộc vào một nhóm CD đã biết trước hay là một CD mới nếu như chúng nhận biết một phân tử mới của màng Mặc dù thuật ngữ CD được đặt ra đầu tiên khi nghiên cứu những phân tử màng bạch cầu của người Nhưng hiện nay các phân tử thuần khiết của màng tế bào các loài khác như chuột nhắt cũng được đặt tên bằng thuật ngữ CD

Hình 2.10: Sự biệt hóa các tế bào gốc từ tủy xương Các tế bào gốc từ tế bào tủy xương sẽ được

biệt hóa thành các tế bào tạo máu (myeloid) và các tế bào tiền khởi lympho (lymphoid) Hai dòng

tế bào gốc chính này sẽ biệt hóa thành rất nhiều loại tế bào tham gia vào cả hệ thống miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu Trong đó dòng tế bào myeloid chủ yếu tạo thành các tế bào trong hệ thống miễn dịch không đặc hiệu như Đại thực bào, thực bào đa nhân, tế bào có tua v…v; còn dòng tế bào lymphoid sẽ biệt hóa thành tế bào B, tế bào T tham gia vào miễn dịch đặc hiệu và tế bào giết tự nhiên (NK) tham vào miễn dịch không đặc hiệu

Nguồn: 2010 Nature

2.2.2.1 Tế bào lympho B

Tế bào lympho B (gọi tắt là tế bào B) là một trong 2 loại tế bào lympho chính

có nguồn gốc từ tủy xương Các tiền tế bào B chín thành các tế bào B sơ khai trong tủy xương ở động vật có vú hoặc trong túi Fabricius ở các loài chim Vì vậy nó

được gọi là tế bào B (tủy xương-bone marrow, túi Fabricius - Bursa of Fabricius)

Tế bào B chiếm khoảng 30% tổng các tế bào lympho trong hệ bạch huyết và nó được chọn lọc và trưởng thành ở trong các germinal center của các hạch lympho Tế bào B chịu trách nhiệm chính cho việc tạo kháng thể, hay đáp ứng miễn dịch dịch thể

Quá trình biệt hóa

Trong suốt quá trình phát triển, mỗi tế bào lympho B được lập trình trong vật chất di truyền thông qua một loạt các phản ứng nối gen hoặc chuyển vị gen (gene-splicing or gene translocation) để tạo ra các phân tử kháng thể đặc hiệu (a specific 3-dimensional shape) mà mỗi loại kháng thể chỉ có thể liên kết với một loại kháng nguyên duy nhất Phân tử kháng thể này được đặt trên bề mặt của tế bào B nên được gọi là thụ thể tế bào B (B-cell receptor, BCR) hay còn gọi là các phân tử kháng thể miễn dịch bề mặt (surface immunoglobulin, sIg) Tại đây các BCRs có thể phản ứng với phần gây đáp ứng miễn dịch của kháng nguyên (epitope) và hoạt hóa tế bào lympho B

Hình 2.11: Sự tạo thành thụ thể tế bào B Nguồn: Đại học South Calorina, American

Cơ thể người có khả năng nhận biết 107 hoặc nhiều hơn các epitope khác nhau và có thể tạo ra đến 109 các loại kháng thể khác nhau với mỗi loại kháng thể

có độ đặc hiệu là duy nhất Để nhận biết số lượng lớn các epitope khác nhau này, cơ thể phải tạo ra 107

hoặc nhiều hơn các dòng tế bào B khác biệt nhau, với mỗi loại tế bào B chỉ mang một loại thụ thể trên bề mặt của chúng Một tế bào B có thể mang đến 10 000 thụ thể bề mặt, nhưng tất cả chúng đều giống nhau và được gọi là một dòng tế bào B Mỗi dòng tế bào B chỉ có thể nhận diện một loại epitope có hình dạng tương ứng với kháng thể bề mặt Các tế bào B mang BCRs được gọi là các tế

bào B sơ khai (nạve B lymphocytes) được phát triển từ các tiền tế bào B (precursor B-lymphocytes) ở trong tủy xương, sau đĩ được gởi đến các hạch và tổ chức lympho

Hình 2.12: Tế bào B nhận biết epitope của virus bằng sIg Nguồn: Đại học South Carolina, American

Tế bào B cĩ thể liên kết với các kháng nguyên hịa tan hoặc các vi sinh vật như virus khi chúng tiếp cận với thụ thể tế bào B Thêm vào đĩ tế bào B cĩ thể tiếp cận với các tế bào trình diện kháng nguyên và tiếp nhận các kháng nguyên đã qua chế biến từ bề mặt của các tế bào này Một khi liên kết với các epitope cĩ hình dạng tương ứng cùng với sự tương tác với các tế bào T- trợ giúp và đại thực bào, các tế bào B sơ khai sẽ được chọn lọc Tế bào B được chọn lọc sẽ phân chia và biệt hố tạo ra một quần thể tế bào plasma và tế bào mang trí nhớ miễn dịch Các tế bào plasma khơng cĩ các kháng thể gắn trên màng, thay vào đĩ chúng chế tiết một cách chủ động một trong năm lớp kháng thể

Hình 2.13: Sự biệt hóa của tế bào B thành tế bào plasma tiết kháng thể và tế bào trí nhớ

Chức năng của tế bào B

Tế bào B tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch dịch thể bằng cách tiết ra các kháng thể đặc hiệu làm ngƣng kết các kháng nguyên hoặc ít nhất làm ngăn cản các kháng nguyên này xâm nhập vào bên trong các tế bào của cơ thể

Các kháng nguyên một khi liên kết với các BCRs sẽ đƣợc bao bọc lại bởi các phagosome để đƣa vào bên trong tế bào chất của tế bào B Tại đây, chúng sẽ bị phân hủy ở trong các lysosome Trong suốt quá trình phân hủy này, các protein kháng nguyên sẽ bị bẻ gãy thành một loạt các epitope ở dạng peptide Các peptide này sẽ đƣợc gắn vào trong các rãnh của các phân tử MHC lớp II và sau đó đƣợc vận chuyển lên bề mặt của các tế bào lympho B Các tế bào T có thể nhận biết phức hợp MHC lớp II-peptide thông qua thụ thể tế bào T và các phân tử CD4 và tiết ra các cytokine nhƣ interleukine (IL) 2, IL4, IL5, IL6 Các cytokine này sẽ: làm tăng sinh các tế bào B đã đƣợc hoạt hóa, kích thích các tế bào B đã đƣợc hoạt hóa tiết kháng thể, xúc tiến sự biệt hóa tế bào B thành tế bào plasma (tiết kháng thể) và tế bào mang trí nhớ miễn dịch, kích thích các tế bào plasma chuyển đổi các lớp kháng thể

Hình 2.14: Quá trình trình diện kháng nguyên của tế bào B Nguồn: Đại học South Carolina, American

Kháng nguyên ngoại lai từ ngòai tế bào đi vào cơ thể Các kháng nguyên này bao gồm vi khuẩn, virus, nấm, động vật nguyên sinh và độc tố Kháng nguyên ngoại lai liên kết với thụ thể tế bào B và đi vào tế bào lympho B qua cơ chế thực bào Sau khi lai hợp lysosome với thể thực bào (phagosome), kháng nguyên protein bị phân hủy bởi enzyme protease thành một loạt các peptide Những peptide này thực sự liên kết với rãnh trên phân tử MHC lớp II

và được vận chuyển tới bề mặt của tế bào lympho B Tế bào lympho T hiệu quả sau đó có thể nhận diệm phức hợp MHC lớp II-peptide thông qua thụ thể tế bào T (TCR) và phân tử CD4

1 Epitope của kháng nguyên ngoại lai, ví dụ viruses, liên kết với thụ thể tế bào B trên tế bào B Kháng nguyên được cuộn lại và bao gói bởi thể thực bào (phagosome)

2 Lysosome dung hợp với phagosome hình thành một phagolysosome

3 Kháng nguyên protein bị phân hủy thành các peptide

4 Phân tử MHC-II được tổng hợp trong mạng lưới ngoại chất và được vận chuyển đến bộ máy Golgi Một khi được tổ hợp lại, phía trong mạng lưới ngoại chất, một protein đựoc gọi

là chuỗi Ii đính lên rãnh của phân tử MHC-II và bằng cách này sẽ ngăn cản các phân tử peptide được thiết kế để liên kết với phân tử MHC-I phía trong mạng lưới ngoại chất không liên kết với MHC-II

5&6 Phân tử MHC-II liên kết với chuỗi Ii được vận chuyển tới bộ máy Golgi, và được đặt vào trong vesicle

7 Vesicle này chứa phân tử MHC-II dung hợp với phaglysosome chứa peptide Chuỗi Ii được loại bỏ và peptide được tự do liên kết với rãnh của phân tử MHC-II

8 Phân tử MHC-II liên kết với peptides được vận chuyển tới màng tế bào chất nơi chúng được gắn lên Tại đây, phức hợp của peptide và phân tử MHC-II có thể được nhận diện bởi

tế bào lympho T hiệu quả bằng thụ thể tế bào T và phân tử CD4 molecules

Ngoài vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch dịch thể, tế bào B còn tham gia vào nhiều chức năng khác cần thiết cho quá trình miễn dịch Trong đó, quan trọng nhất là tế bào B được đòi hỏi cho sự bắt đầu quá trình đáp ứng miễn dịch của

tế bào T Điều này được chứng minh đầu tiên ở trong chuột đã được loại bỏ tế bào

B ngay lúc sanh bằng kháng huyết thanh kháng kháng thể lớp IgM

2.2.2.2 Tế bào lympho T

Gọi là tế bào T vì trong quá trình biệt hoá để trưởng thành nó hoàn toàn phụ thuộc tuyến ức (Thymus) Bắt đầu từ tế bào gốc, quá trình biệt hoá đã phân ra dòng lympho và từ đó tách ra 2 dòng nhỏ là lympho T và lympho B Đối với lympho T khi qua tuyến ức bị giữ lại phần lớn ở vùng vỏ tuyến ức (90-95%) Tại đây nhờ các hormon của tuyến ức chúng được biệt hoá trưởng thành rồi đi vào vùng tuỷ ức để tiếp tục chín

Quá trình biệt hóa

Trong thời gian biệt hoá tại tuyến ức tế bào lympho T có khả năng nhận biết kháng nguyên và phân biệt kháng nguyên của mình (cái tôi) với cái lạ (không phải của tôi) thông qua sự chọn lọc để loại trừ, chính vì vậy một số lympho T sẽ bị chết nếu trong quá trình “huấn luyện” ở tuyến ức không đảm bảo chức năng trên Sự xuất hiện các protein khác nhau trên bề mặt tế bào T được coi là sự xuất hiện các:

“Dấu ấn" bề mặt của tế bào và dựa vào “Dấu ấn” này ta có thể xác định giai đoạn chín của lympho T “Dấu ấn” được gọi là CD kèm theo số thứ tự phát hiện ra nó (cluster ofdyferenciation) CD cũng chính là kháng nguyên của tế bào mang nó và giúp ta phân biệt các nhóm T khác nhau như CD4, CD8, CD2, v.v Kết quả quá trình biệt hoá tại tuyến ức chỉ còn tồn tại 2 dòng nhỏ là dòng tế bào T có chứa dấu

ấn CD4 hoặc CD8 trên bề mặt

 Quần thể tế bào T CD4 lại được biệt hóa nhiều phân lớp nữa có chức năng khác nhau Trong đó, một loại gọi là tế bào T hỗ trợ, kí hiệu là Th ( T – helper) có nhiệm vụ kích thích tế bào B sản xuất nhiều kháng thể Một loại là tế bào T quá mẫn muộn, kí hiệu là TDTH ( Delayed type hypersensitivity) Tế bào TDTH tham gia vào các phản ứng trung gian tế bào T, nhưng không tương tác với tế bào B

mà chịu trách nhiệm hoạt hóa các tế bào không đặc hiệu, chẳng hạn như đại thực bào

 Quần thể tế bào T CD8 cũng lại biệt hóa ít nhất ra làm hai phân lớp Một loại là

tế bào T độc, kí hiệu là TC ( T- cytotoxic) làm nhiệm vụ tương tác và phá hủy trực tiếp các tế bào có kháng nguyên trên bề mặt Có một loại tế bào T ức chế, kí hiệu là Ts (T- suppressor) làm nhiệm vụ điều hòa đáp ứng miễn dịch, ức chế tác động của các tế bào miễn dịch như tế bào B

Chức năng của tế bào lympho T

a Nhận biết kháng nguyên của lympho T

- Đối với kháng nguyên ngoại sinh

Tế bào T chịu trách việc nhận biết kháng nguyên do MHC lớp II trình diện là lympho T có CD4 gọi theo chức năng đó là Th (Helper) Phân tử CD4 gắn đặc hiệu với phân tử MHC lớp II do đó Th có điều kiện tiếp cận với kháng nguyên do MHC lớp II trình diện trên bề mặt tế bào đại thực bào Tế bào Th chỉ có duy nhất một vị trí trực tiếp nhận biết kháng nguyên đó là thụ thể của tế bào T ký hiệu là TCR ( T Cell Receptor) Như vậy có thể nói rằng về cấu trúc thụ thể này phải tương tự như kháng thể thì mới có thể nhận biết đươc kháng nguyên

- Đối với kháng nguyên nội sinh: được các phân tử MHC lớp I của tế bào chủ đưa kháng nguyên ra bề mặt tế bào chủ Ví dụ, axit nhân của vi-rút có thể cài cắm vào DNA của tế bào chủ, nhưng các kháng nguyên của vi-rút vẫn được trình diện lên bề mặt của tế bào Thực hiện được việc này là nhờ tế bào chủ sản sinh được phân tử MHC lớp I Tế bào chịu trách nhận biết kháng nguyên liên kết với phân tử MHC lớp I là lympho TcCD8 hoặc gọi theo chức năng là T gây độc ký hiệu Tc (Cytotoxicily); gọi là T gây độc vì sau khi nhận ra kháng nguyên nó diệt luôn tế bào chủ bằng độc tố tiết ra Tc nhận biết kháng nguyên trực tiếp qua thụ thể TCR cũng như Th

Hình 2.15: Phân tử CD8 của các tế bào T độc liên kết trực tiếp với các phân tử MHC lớp I, và các phân tử CD4 của các tế bào T trợ giúp liên kết trực tiếp với các phân tử MHC lớp II

(APC = antigen-presenting cell; CD = cluster of differentiation; TCR = T cell receptor)

Nguồn: 2008, Nature Review

- Các cytokin: Chính là các hoạt chất do tế bào tiết ra nhằm tác động lên các tế bào lân cận Có thể có các cytokin với các tên gọi khác nhau ví dụ leukin nếu do bạch cầu tiết

ra, lymphokin do bạch cầu lympho tiết ra, monokin do bạch cầu mono tiết ra, Interleukin nếu do 1 bạch cầu tiết ra tác dụng lên một bạch cầu khác viết tắt (IL) có thể nói cytokin

có vai trò rất quan trọng trong quá trình Th và Tc nhận biết kháng nguyên, nó được coi như

tín hiệu cần và đủ để các tế bào được hoạt hoá Ví dụ: ThCD4 nhận biết kháng nguyên qua TCR để tiếp nhận Peptit kháng nguyên lạ trên MHC lớp II của đại thực bào trình diện được coi là tín hiệu thứ nhất Còn hiện tượng đại thực bào tiết ra inteleukin-1 tác động lên Th là tín thứ 2 cần và đủ để Th trở nên hoạt hoá

b Chức năng điều hoà miễn dịch

Do tế bào Th đảm nhận và chi phối toàn bộ hoạt động của các tế bào miễn dịch Th có thể tiết ra Interleukin thích hợp: IL-2, IL- 4, IL- 6 giúp các tế bào hiệu ứng hoạt động đủ mức, sinh sản đủ mức để loại trừ kháng nguyên

c Chức năng kiểm soát miễn dịch

Chức năng này do Ts là phân nhóm của TcCD8 đảm nhận Ts có dấu ấn bề mặt như Tc Ts còn gọi là T ức chế, có chức năng kìm hãm các phản ứng loại trừ kháng nguyên khi phản ứng quá mạnh Đối với những dòng tế bào Th tự phản ứng với những kháng nguyên của bản thân thì Ts còn có tác dụng kìm hãm suốt đời những quần thể tế bào đó Nhờ đó mà cơ thể không mắc bệnh tự miễn

d Chức năng loại trừ kháng nguyên

Do tế bào Tc đảm nhận còn được gọi là T gây độc Đối tượng chủ yếu để Tc chống lại chính là tế bào bản thân có mang kháng nguyên nội sinh (tế bào nhiễm virus) sau khi Tc nhận biết kháng nguyên trên MHC lớp I qua thụ thể TCR được Interleukin-2 tác động thì Tc trở nên hoạt hoá và tiết ra các độc tố gây độc tế bào đã trình diện kháng nguyên, đó chính là yếu tố hoại tử u (TNF-Tumornecrosis-factor)

- Gây quá mẫn muộn: do TDTH đảm nhận (TDTH có dấu ấn CD4) cũng nhận biết kháng nguyên ngoại sinh do MHC lớp II giới thiệu TDTH sẽ tạo ra một ổ viêm nhằm lưu trú kháng nguyên lại và sau đó loại chúng tại chỗ Dưới tác dụng của Interleukin- 2, TDTH được hoạt hoá sẽ sản xuất ra các lymphokin có tác dụng thu hút đại thực bào tới và chính đại thực bào loại trừ trực tiếp kháng nguyên Các lymphokin chủ yếu là:

+ MIF (Macrophage-Inhibition-Factor) yếu tố ức chế di chuyển đại thực bào,

để đại thực bào tập trung nhiều ở ổ viêm

+ MAF (Macrophage-Activation- Factor) yếu tố hoạt hoá đại thực bào làm tăng cường khả năng nuốt, tiêu kháng nguyên của đại thực bào

+ Khả năng tiêu diệt tế bào mang kháng nguyên do tế bào K, NK đảm nhận

Ngoài ra, miễn dịch tế bào còn chi phối cả sự sản sinh kháng thể dịch thể của lympho B Tế bào B phụ thuộc vào miễn dịch dịch thể nhưng lại chịu sự chi phối của Th, đặc biệt là đối với các kháng nguyên phụ thuộc tuyến ức Th sẽ tiết ra chất BCGF (B cell growth factor, yếu tố sinh sôi tế bào B, IL-4) giúp cho quần thể sinh

ra kháng thể chống lại kháng nguyên mà Th đã nhận biết

2.2.2.4 Các tế bào trình diện kháng nguyên

Tế bào trình diện kháng nguyên (antigen presenting cells-APC) là những tế bào có khả năng xử lý phân tử kháng nguyên to thành những peptit nhỏ rồi đưa chúng ra ngoài màng tế bào để trình diện chúng với tế bào lympho tương ứng Chúng như một cầu nối giữa đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu bằng cách hoạt hóa tế bào T trợ giúp (T help) Chúng gồm các tế bào bình thường có biểu lộ phân tử MHC lớp II trên màng ngoài và được thấy nhiều nhất là ở các tế bào lympho B, các tế bào của hệ thống đại thực bào hay các tế bào mono (Monocyte) Ngoài ra, một số tế bào có tua và tế bào khi bị hoạt hóa mạnh như tế bào nội mô, tế bào lympho T cũng có khả năng trình diện kháng nguyên

Các biểu mô có chứa một quần thể các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp thuộc dòng các tế bào có tua giống như các tế bào có mặt ở những vùng giầu

tế bào T của các cơ quan lympho ngoại vi cũng như ở hầu hết các cơ quan khác, tuy nhiên với số lượng ít hơn

Ở da, các tế bào có tua của biểu bì da được gọi là các tế bào Langerhans Các

tế bào có tua này của biểu bì được cho là “chưa chuyên nghiệp” vì chúng không có khả năng kích thích các tế bào lympho T Các tế bào có tua bắt giữ các kháng nguyên của vi sinh vật xâm nhập qua biểu mô bằng các hình thức như thực bào (phagocytosis) đối với một số kháng nguyên hữu hình và ẩm bào (pinocytosis) đối với các kháng nguyên hòa tan Các tế bào này bộc lộ các thụ thể trên bề mặt để giúp chúng có khả năng bám vào các vi sinh vật Một trong số những thụ thể ấy nhận diện các gốc đường mannose ở đầu tận cùng của các phân tử glycoprotein, một dạng

đặc tính cấu trúc đặc biệt chỉ có ở glycoprotein của các sinh vật chứ không có ở glycoprotein của động vật có vú Khi các đại thực bào và các tế bào biểu mô ở các

mô chạm trán với các vi sinh vật thì các tế bào này sẽ đáp ứng lại bằng cách tiết ra các cytokine ví dụ như yếu tố hoại tử u (tumor necrosis factor – viết tắt là TNF) và interleukin-1 (IL-1) Việc sản xuất các cytokine này là một phần của đáp ứng miễn dịch tự nhiên chống lại các vi sinh vật TNF và IL-1 tác động lên các tế bào có tua của biểu mô đã bắt giữ các kháng nguyên của vi sinh vật làm cho các tế bào có tua

ấy vo tròn lại và mất tính bám dính vào biểu mô Lúc này các tế bào có tua ấy đã sẵn sàng rời khỏi biểu mô với gói hành lý chính là các kháng nguyên

Các tế bào có tua còn có các thụ thể trên bề mặt dành cho nhóm các cytokine hóa hướng động (gọi là các chemokine) thường được tạo ra ở những vùng giầu tế bào T của hạch lympho Các chemokine này định hướng các tế bào có tua đã thoát

ra khỏi biểu mô để di chuyển vào các mạch lympho tới các hạch lympho tiếp nhận dịch lympho từ khu vực biểu mô đó

Trong quá trình di chuyển, các tế bào có tua trưởng thành dần lên theo hướng chuyên nghiệp hoá từ các tế bào mới chỉ có khả năng bắt giữ kháng nguyên thành tế bào trình diện kháng nguyên có thêm khả năng kích thích các tế bào lympho T

Nếu một vi sinh vật phá vỡ được biểu mô và xâm nhập được vào mô liên kết hoặc các cơ quan ngay tại nơi đó thì nó có thể bị bắt giữ bởi các tế bào có tua chưa trưởng thành có mặt ở những cơ quan này và sau đó nó cũng được vận chuyển về các hạch lympho

Các kháng nguyên hòa tan ở trong dịch lympho được thâu nạp bởi các tế bào

có tua cư trú trong các hạch lympho, các kháng nguyên được vận chuyển theo máu thì về cơ bản cũng được thâu nạp theo cách tương tự bởi các tế bào có tua của lách

Hình 2.16: Bắt giữ và trình diện kháng nguyên của vi sinh vật

Nguồn: www.Benhhoc.com

Các tế bào có tua là các tế bào chính tạo ra các đáp ứng này vì chúng là những tế bào trình diện kháng nguyên hiệu quả nhất cho các tế bào lympho “trinh nữ” đang hoạt hoá Các tế bào có tua không chỉ khởi động các đáp ứng của tế bào T

mà có thể còn ảnh hưởng đến bản chất của đáp ứng ấy Ví dụ như có các tiểu quần thể tế bào có tua có khả năng định hướng quá trình biệt hoá của các tế bào TCD4+

“trinh nữ” thành các quần thể tế bào khác nhau hoạt động chống lại các loại vi sinh vật khác nhau Loại tế bào trình diện kháng nguyên quan trọng khác là các đại thực bào Các tế bào này chủ yếu ở trong các mô Trong đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào, các đại thực bào ăn các vi sinh vật rồi phô bầy các kháng nguyên của các vi sinh vật ấy cho các tế bào T thực hiện để chúng hoạt hoá các đại thực bào làm cho các đại thực bào giết các vi sinh vật hiệu quả hơn Các tế bào lympho B thì nuốt các kháng nguyên protein rồi trình diện chúng cho các tế bào T hỗ trợ Quá trình này có vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch dịch thể Ngoài ra, các tế bào có nhân có thể trình diện các kháng nguyên có nguồn gốc từ các vi sinh vật ở trong bào tương của chúng cho các tế bào lympho T gây độc

Các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp còn có thể tham gia vào việc khởi động các đáp ứng của các tế bào lympho TCD8+ chống lại các kháng nguyên của các vi sinh vật nội bào Các hiểu biết về quá trình bắt giữ và vận chuyển kháng nguyên của các vi sinh vật ngoại bào Tuy nhiên một số vi sinh vật, chẳng hạn như các virus, lại nhanh chóng nhiễm vào các tế bào của túc chủ và chúng chỉ

bị loại bỏ khi các tế bào lympho T gây độc phá huỷ các tế bào bị nhiễm virus đó Hệ thống miễn dịch, đặc biệt là các tế bào lympho TCD8+ cần phải nhận diện và đáp ứng lại các kháng nguyên của những vi sinh vật nội bào này Tuy nhiên các virus có thể lây nhiễm vào bất kỳ loại tế bào nào của túc chủ chứ không chỉ riêng các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp, và các loại tế bào này thì lại không thể tạo

ra được tất cả các tín hiệu cần thiết để làm hoạt hoá các tế bào lympho T Bằng cách nào mà các tế bào lympho TCD8+ “trinh nữ” lại có thể đáp ứng được với các kháng nguyên ở bên trong các tế bào bị nhiễm? Một cơ chế có thể giải thích cho hiện tượng này là các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp nuốt các tế bào bị nhiễm và sau đó trình diện các kháng nguyên bên trong tế bào bị nhiễm cho các tế bào lympho TCD8+ nhận diện Quá trình này được gọi là trình diện chéo (cross-presentation) hay còn gọi là mẫn cảm chéo kỳ đầu (cross-priming) để chỉ việc một loại tế bào (tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp) có thể trình diện các kháng nguyên của các tế bào khác (tế bào của túc chủ bị nhiễm vi sinh vật) và mẫn cảm kỳ đầu (hoặc hoạt hoá) các tế bào lympho T “trinh nữ” Các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp khi nuốt các tế bào bị nhiễm còn có thể trình diện các kháng nguyên của vi sinh vật cho các tế bào lympho T hỗ trợ CD4+ Bằng cách đó

cả hai loại tế bào lympho T (TCD4+ và TCD8+) đặc hiệu với cùng một vi sinh vật đều được hoạt hoá khá gần nhau Quá trình này có thể có vai trò quan trọng trong việc biệt hoá của các tế bào lympho TCD8+ “trinh nữ” thành các lympho T gây độc thực hiện dưới kích thích của kháng nguyên vì quá trình này thường cần có sự hỗ trợ của các tế bào TCD4+ Khi các tế bào TCD8+ đã biệt hoá thành các tế bào lympho T gây độc thì các tế bào này sẽ giết các tế bào của túc chủ bị nhiễm vi sinh vật mà không cần các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp hoặc các tín hiệu khác, ngoại trừ việc nhận diện kháng nguyên

Hình 2.17: Các tế bào trình diện kháng nguyên trình diện chéo các kháng nguyên của vi

sinh vật nhiễm vào các tế bào của túc chủ cho tế bào T Nguồn: www.Benhhoc.com

Chúng ta đã biết các phân tử MHC có khả năng trình diện các peptide chứ không phải cả phân tử kháng nguyên protein nguyên vẹn của vi sinh vật Vậy phải