sự thích ứng của virus bằng cách cải tiến kháng nguyên của chúng khi xâm nhiễm vào tế bào vật chủ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA SINH HỌC TIỂU LUẬN MIỄN DỊCH HỌC PHÂN TỬ Sự thích ứng của virus bằng cách cải biến kháng nguyên của chúng khi xâm nhiễm vào tế bào vật chủ Giảng viên: GS.TS. Đỗ Ngọc Liên Sinh viên : Nguyễn Thị Hồng Nhung Ngày sinh : 04/08/1989 Lớp : K52B công nghệ sinh học Hà Nội 4/2010 MỤC LỤC 1 1. Khái quát chung…………………………………………………….2 Các bệnh gây ra bởi Virus Cơ chế đáp ứng của cơ thể Thức trạng hiện nay 2. Kháng nguyên……………………………………………………….3 2.1.Khái niệm về kháng nguyên……………………………………… 3 2.2.Tính chất của kháng nguyên……………………………………… 3 2.3.Các yếu tố nhận diện kháng nguyên……………………………… 4 2.4.Liên kết đặc hiệu kháng nguyên…………………………………….5 3. Sự xâm nhiễm của Virus vào tế bào…………………………………6 Cơ chế xâm nhiễm………………………………………………………6 Cách thức miễn dịch của cơ thể…………………………………………7 4. Cơ chế thích ứng của Virus bằng cách cải biến kháng nguyên…… 9 4.1.Thay đổi tính kháng nguyên……………………………………… 9 4.2.Tồn tại ở trạng thái tiềm tàng…………………………………… 10 4.3.Ngăn cản sự đáp ứng miễn dịch………………………………… 11 4.4.Chống lại hệ miễn dịch của vật chủ……………………………….12 5. Kết luận ………………………………………………………… 14 I. KHÁI QUÁT CHUNG 2 Ngày nay, cùng với sự phát triển của y học và khoa học kỹ thuật, con người đang cố gắng tìm ra những loại thuốc chống lại các tác nhân gây bệnh ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ, đặc biệt là từ những loại vi sinh vật Tuy nhiên, điều này không hề dễ dàng bởi ngày càng có những chủng vi sinh vật mới với những cách thức gây bệnh ngày càng tinh vi hơn, chủng gây nhiều bậnh đáng sợ hơn hẳn đó là virus. Các bệnh có căn nguyên do virus như cúm gia cầm, tiêu chảy do virus, sốt xuất huyết, viêm não ở trẻ em đang có xu hướng tăng nhiều hơn những loại bệnh do vi khuẩn. Trong khi đó, bệnh do virus vẫn chưa có thuốc đặc hiệu mà chỉ có thể điều trị triệu chứng Vậy bằng cách nào và như thế nào mà các vi sinh vật có thể lẩn trốn được các cơ chế miễn dịch từ tế bào vật chủ? Các vi sinh vật có thể sử dụng những chiến lược khác nhau để tẩu thoát khỏi sự nhận biết của vật chủ bằng cách cải biến các peptit kháng nguyên của mình. Chúng có thể bắt chước các cấu trúc peptit của cơ thể vật chủ. Những sự cải biến này chỉ được xuất hiện nếu vi sinh vật sống lâu dài trong vật chủ. Đó là trường hợp của bệnh nhiễm trùng mãn tính. Cũng tương tự như vậy, các tế bào ung thư có thể bị phá hủy bởi hệ thống miễn dịch vì chúng hoàn toàn khác lạ với các tế bào bình thường của cơ thể. Tuy nhiên trong một số trường hợp các tế bào ung thư có thể tự cải biến kháng nguyên của chúng để trốn thoát khỏi sự phá hủy của hệ thống miễn dịch. Đó là ung thư tiến triển hoặc di căn. Như vậy bất kỳ tác nhân gây bệnh nào cũng có xu hướng tìm cách thoát khỏi cơ chế bảo vệ của cơ thể. Các virus gây bệnh cũng có xu hướng đa dạng. Chúng có nhiều cách khác nhau để thoát khỏi sự chống trả quyết liệt của cơ thể để có thể nhân lên bình thường. Bộ gen của một số loại virus ADN hoặc virus retro có thể gắn xen vào bộ gen của tế bào vật chủ có thể truyền cho các tế bào lân cận theo cơ chế truyền ngang hoặc cho các tế bào thế hệ sau theo cơ chế truyền dọc. Sự thay đổi bộ gen của các tế bào thực sự không lớn. Tế bào biểu hiện lượng kháng nguyên virus là tối thiểu nên chúng vẫn tồn tại yên ổn và không bị sức ép giám sát của hệ thống miễn dịch Trong giới hạn của bài tiểu luận, em chỉ cố gắng làm rõ cách thức lẩn trốn của virus bằng cách thay đổi kháng nguyên của chúng 3 II. KHÁNG NGUYÊN 1. Kháng nguyên Thuật ngữ kháng nguyên (Antigen) dùng để chỉ một chất có khả năng gây ra đáp ứng miễn dịch khi được đưa vào cơ thể động vật thích hợp hoặc mộtc hất có khả năng phản ứng với một kháng thể hoặc một tế bào trong hệ thống miễn dịch Như vậy, tất cả những chất tự nhiên hay tổng hợp được hệ thống miễn dịch nhận biết thì đều được gọi là kháng nguyên 2. Tính chất của kháng nguyên - Tính kháng nguyên Tính đặc hiệu của mỗi đáp ứng miễn dịch có được là do mỗi kháng nguyên có một cấu trúc riêng. Tính đặc hiệu của kháng nguyên không phải do toàn bộ phân tử kháng nguyên quyết định, mà do một hoặc nhiều đoạn nhỏ nằm trên phân tử kháng nguyên quyết định. Nhưng đoạn nhỏ này các là quyết định kháng nguyên hay epitop. Epitop có hai chức năng, một là kích thích cơ thể tạo ra đáp ứng miễn dịch đặc hiệu với kháng nguyên đó, và hai là làm vị trí để kháng thể hoặc tế bào lympho mẫn cảm có thể gắn vào một cách đặc hiệu. Một kháng nguyên protein phức tạp có thể nhiều quyết định kháng nguyên khác nhau, do đó mà nó có thể kích thích tạo ra nhiều loại kháng thể khác nhau cùng một lúc. - Tính sinh miễn dịch Tính sinh miễn dịch của một kháng nguyên phụ thuộc vào các yếu tố sau: (1) Tính lạ của kháng nguyên: Kháng nguyên càng lạ bao nhiêu thì khả năng kích thích tạo kháng thể càng mạnh bấy nhiêu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, trong một số trường hợp bệnh lý thì thành phần của chính bản thân cơ thể cũng có thể gây ra đáp ứng kháng thể chống lại nó, ta gọi những thành phần này là tự kháng nguyên. (2) Cấu trúc hóa học của kháng nguyên: Các kháng nguyên thuộc loại protein và polysaccharid có tính sinh miễn dịch cao. Kháng nguyên càng phức tạp về cấu trúc hóa học bao nhiêu thì tính sinh miễn dịch càng mạnh bấy nhiêu. Trên 4 cấu trúc đó có những cấu tạo chịu trách nhiệm chính trong việc kích thích tạo kháng thể, đó là các quyết định kháng nguyên hay epitop. (3) Cách gây miễn dịch và liều kháng nguyên: Hầu hết các kháng nguyên hữu hình (vi khuẩn, hồng cầu, các polymer lớn,…) khi đưa vào cơ thể bằng đường tĩnh mạch đều dễ dàng gây đáp ứng tạo kháng thể 4) Sự di truyền khả năng đáp ứng của cơ thể: cùng một kháng nguyên nhưng các cơ thể khác nhau thì tạo ra các đáp ứng miễn dịch ở mức độ khác nhau. Vì thế mà Landsteiner đã phân biệt Tính sinh miễn dịch = tính kháng nguyên + khả năng đáp ứng của cơ thể 3. Liên kết đặc hiệu kháng nguyên Hiện tượng kết hợp giữa quyết định kháng nguyên với vị trí kết hợp của receptor cũng tương tự như tương tác giữa hormone - receptor hay cơ chất - enzyme, phụ thuộc vào các lực hút không hóa trị trong phân tử. Cả tương tác tĩnh điện (ion, liên kết hidro và lực Van der Vall) và liên kết kị nước đều đóng góp vào hình thành sự kết hợp này. Điều này chỉ diễn ra được khi kháng nguyên và receptor lại rất gần nhau. 5 Do đó mà sự liên kết chặt chẽ sau đó phụ thuộc vào sự khớp vừa vặn giữa quyết định kháng nguyên và vị trí kết hợp để có thể làm cực đại khả năng cho sự tương tác hút giữa các nhóm hóa học bổ sung tương ứng ở vị trí thích hợp. Như vậy, một kháng nguyên, lấy ví dụ, có tính đặc hiệu với epitop có hình dạng và tính chất tích điện bổ sung với những đặc điểm đó của chính vùng kết hợp, nên chúng sẽ bám vào nhau với ái lực cao. Khi chúng khác nhau, tức là kháng thể không có tính đặc hiệu thì ái lực kết hợp yếu. Mặc dù vậy, nếu chúng đủ tương thích để có được một mức độ nào đó sự tương tác thì kháng thể này được gọi là có liên kết chéo (cross react) với quyết định kháng nguyên khác. 4. Các yếu tố nhận diện kháng nguyên 6 Bạch cầu, các tế bào có khả năng miễn dịch của hệ thống miễn dịch, đặc biệt được trao cho khả năng nhận biết và phản ứng lại với nhiều kháng nguyên. Khả năng nhận biết và bám dính vào yếu tố gây miễn dịch của bạch cầu gây ra hiện tượng cảm ứng một phản ứng miến dịch chống lại kháng nguyên Kháng nguyên có cảm ứng phản ứng miễn dịch hay không (nghĩa là có tính gây miễn dịch) phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: bản chất của kháng nguyên, kích thước kháng nguyên, đuôi tích điện hay mức độ lạ của một phân tử kháng nguyên III. SỰ XÂM NHIỄM CỦA VIUS a. Virus có những tính chất độc đáo riêng - Chúng có thể xâm nhập vào mô mà không gây ra một đáp ứng viêm - Chúng có thể nhân lên trong tế bào trong suốt đời sống cơ thể chủ mà không gây ra tổn thương tế bào - Đôi khi chúng cản trở một số chức năng đặc biệt của tế bào mà không gây biểu hiện ra ngoài - Cũng có khi virus gây tổn thương mô hoặc cản trở sự phát triển tế bào và rồi biến mất hoàn toàn khỏi cơ thể 7 Một vài dạng virut xâm nhập tế bào chủ b. Miễn dịch chống virus Để hạn chế sự lan tỏa của virus và phòng ngừa tái nhiễm,hệ thống miễn dịch phải có khả năng chặn đứng sự xâm nhập của các hạt virion và tế bào cũng như loại bỏ các tế bào bị nhiễm để giảm nơi cư trú của virus. Như vậy, các phản ứng miễn dịch có hai loại: Một loại để tác động lên các hạt virus và một loại tác động lên tế bào nhiễm. Một cách tổng quát, đáp ứng miễn dịch chống virion có xu hướng trội về thể dịch còn đáp ứng tế bào thì tác dụng lên tế bào nhiễm virus. Cơ chế thể dịch chủ yếu là trung hòa, nhưng phản ứng thực bào phụ thuộc bổ thể và phản ứng ly giải phụ thuộc bổ thể cũng có thể xảy ra. 8 Trung hòa virus ngăn cản sự tiếp cận của chúng đến các tế bào đích. Đây là chức năng của kháng thể IgG trong dịch ngoại bào và của IgA trên bề mặt niêm mạc. Chúng ta cần nhớ rằng, chỉ những kháng thể chống lại các thành phần chịu trách nhiệm về khả năng tiếp cận mới có tính trung hòa: Sự tạo ra kháng thể có độ đặc hiệu chính xác là nguyên tắc cơ bản để sản xuất vacxin virus. Những kháng thể chống lại những kháng nguyên không cần thiết không chỉ không có tác dụng bảo vệ mà còn tạo điều kiện để hình thành phức hợp miễn dịch. Mặt dù chỉ cần kháng thể IgG là đủ để trung hòa hầu hết virus, nhưng sự hoạt hóa bổ thể tỏ ra cũng rất có ích trong việc làm tăng cường khả năng loại trừ virus. Sự ly giải virus cũng có thể thực hiện chỉ nhờ vào bổ thể mà không cần có kháng thể. Một số virus như EBVcó thể gắn với C1và hoạt hóa bổ thể theo đường cổ điển để cuối cùng là hạt virion bị ly giải. Miễn dịch qua trung gian tế bào liên quan tế bào bị nhiễm virus hơn là virus tự do. Lymphô T nhận diện virus trong sự phối hợp với các glycoprotein của phức hệ hòa hợp mô chủ yếu (MHC). Tế bào T gây độc sẽ ly giải tế bào đã bị virus đột nhập hoặc làm thay đổi kháng nguyên bề mặt. Như vậy, miễn dịch tế bào (tế bào T) chịu trách nhiệm trong quá trình hồi phục sau nhiễm virus, chứ không phải trong giai đoạn cấp tính của bệnh 9 10 [...]... là chủ yếu, nhiễm trùng virus đã phá vỡ sự dung nạp này bằng hai cách: (1) những virus như EBV là những tác nhân hoạt hóa tế bào B đa clôn, và (2) virus có thể gắn lên kháng nguyên bản thân để làm cho chúng trở thành kháng nguyên mới Kháng thể đối với những kháng nguyên mới này sẽ tác động lên cả các mô tự thân bình thường lẫn các tế bào đã nhiễm virus Sự tồn tại lâu dài của nhiễm trùng virus có thể... vậy, nhiễm trùng lần thứ hai bởi một týp huyết thanh khác sẽ được làm dễ bởi kháng thể do týp huyết thanh trước tạo ra 14 Sự tấn công của kháng thể vào những tế bào nhiễm virus có thể gây ra hiệu quả bất lợi Kháng thể kháng virus hoặc phức hợp miễn dịch tạo nên do virus và kháng thể có thể ngăn cản không cho tế bào lympho nhận diện hoặc phản ứng với kháng nguyên virus, do đó ức chế đáp ứng miễn dịch tế. .. da MỘT SỐ LOẠI VIRUS Một số virus như virut Herpes, HIV, paramyxol có khả năng đi từ tế bào này sang tế bào khác trong tế bào một lớp, là do các tế bào hội nhập với nhau tạo nên tế bào khổng lồ đa nhân hoặc hợp bào chứa virus Virus không ra khỏi tế bào do đó không bị hệ thống miễn dịch tấn công Bên cạnh đó, trong cơ thể người có một số loại tế bào mà trên bề mặt không biểu hiện kháng nguyên MHC – I,... có thể lẩn tránh tác động của kháng thể bằng cách thay đổi cấu trúc của hemagglutinin: Thay đổi dần tính kháng nguyên (antigenic drift) hoặc đột biến tính kháng nguyên (antigenic shift) Thay đổi dần tính kháng nguyên là sự thay đổi từng phần nhỏ cấu trúc kháng nguyên khi virus truyền từ các thể này sang cá thể khác bằng cách gây đột biến điểm trên bề mặt kháng nguyên của hemagglutinin Thay đổi này... chế bằng cách làm rối loạn miễn dịch tế bào và đồng thời có thể duy trì trở lại tổn thương sau đó bằng cách tiêm cho 15 con vật tế bào T đã mẫn cảm từ con vật khác Các lympho T gây độc từ con vật mẫn cảm nguyên virus trên bề mặt Như vậy, chúng ta hoàn toàn có lý do để nghi ngờ rằng cơ chế miễn dịch tế bào đã có vai trò trong việc gây viêm não trong nhiều bệnh cảnh nhiễm trùng virus ở người Miễn dịch tế. .. số virus có thể ngăn cản đáp ứng miễn dịch bằng cách ức chế hoặc nhiễm vào tế bào miễn dịch 13 VD như nhiễm trùng CMV tiên phát gây bệnh điển hình ở người trẻ Đáp ứng tạo kháng thể xảy ra nhanh, có thể thấy được, nhưng đáp ứng miễn dịch tế bào thì lại bị ức chế: Trong nhiều tháng có thể không thấy có đáp ứng tế bào T đặc hiệu với CMV Ngoài ra, trên thực nghiệm người ta còn thấy rằng miễn dịch tế bào. .. do đó không bị các tế bào của hệ thống miễn dịch nhận diện, ví dụ noron thần kinh hay thủy tinh thể… Nếu virus nhân lên trong các tế bào ấy thì sẽ không tạo được phức hệ MHC – I – peptit để đưa ra bề mặt tế bào cho các tế bào lympho nhận diện Ta có thể nhận thấy ở virus adeno khi nhiễm vào tế bào thấy có hiện tượng ức chế biểu hiện phức hệ MHC – I – peptit virus Sở dĩ như vậy vì có sự ức chế hoạt hóa... liên tục mang virus b .Virus cũng có thể tạo ra tình trạng tiềm tàng nếu genom virus tồn tại mãi trong tế bào chủ mà không thể hiện tính kháng nguyên virus Tất cả các virus herpes người đều có thể tồn tại tiềm ẩn, thỉnh thoảng có những đợt hoạt động và nhân lên Khi sự cân bằng giữa virus và cơ thể chủ bị phá vỡ do nhiễm trùng, rối loạn chuyển hóa, tuổi già , hoặc ức chế miễn dịch thì virus được hoạt... cá thể thích hợp Một số ví dụ hình thành bệnh gan tự miễn mạn tính trên một số bệnh nhân bị viêm gan siêu vi B Một số virus lại có khả năng kích thích tạo những kháng thể không thích hợp làm tăng thêm tổn thương mà virus đã gây cho cơ thể chủ Ví dụ, virus Dengue có thể nhiễm vào đại thực bào qua đường thụ thể Fc, và khả năng của nó xâm nhập vào tế bào đích sẽ được tăng cường nếu nó gắn với kháng thể... CHẾ THÍCH ỨNG CỦA VIRUS Virus thường tạo ra nhiều cơ chế khác nhau để lẩn tránh hoặc ngăn cản tác động của hệ miễn dịch a Thay đổi tính kháng nguyên Đây là cách thấy rõ nhất đối với virus cúm A, một loại virus RNA được bỏ bởi một vỏ lipid có gắn với hai loại protein: hemagglutinin và neuraminidase Đa số kháng thể trung hòa tác động lên hai quyết định kháng nguyên này Virus có thể lẩn tránh tác động của . NHIÊN KHOA SINH HỌC TIỂU LUẬN MIỄN DỊCH HỌC PHÂN TỬ Sự thích ứng của virus bằng cách cải biến kháng nguyên của chúng khi xâm nhiễm vào tế bào vật chủ Giảng viên: GS.TS. Đỗ Ngọc Liên Sinh viên. diện kháng nguyên …………………………… 4 2.4.Liên kết đặc hiệu kháng nguyên ………………………………….5 3. Sự xâm nhiễm của Virus vào tế bào ………………………………6 Cơ chế xâm nhiễm ……………………………………………………6 Cách thức miễn dịch của. để tẩu thoát khỏi sự nhận biết của vật chủ bằng cách cải biến các peptit kháng nguyên của mình. Chúng có thể bắt chước các cấu trúc peptit của cơ thể vật chủ. Những sự cải biến này chỉ được