miễn dịch học phân tử

11/19/2011 1 1 Bài giảng: Miễn dịch học phân tử TS. Phạm Thu Thủy Viện Công nghệ sinh học và Môi trường Đại học Nha Trang 2 Tài liệu tham khảo 1. Đỗ Ngọc Liên (2004), Miễn dịch học cơ sở, Nxb. Đại học Quốc gia Hà Nội 2. Phạm Văn Ty (2001), Miễn dịch học, Nxb. Đại học Quốc gia Hà Nội 3. Vũ Triệu An, Jean Claude Homberg (1998), Miễn dịch học, Nxb. Y học Hà Nội 4. Nguyễn Ngọc Lanh (1997), Miễn dịch học, Nxb. Y học Hà nội 5. Nguyễn Ðình Bảng, Nguyễn Thị Kim Hương (2003), Vacxin và các chế phẩm miễn dịch trong phòng và điều trị, Nxb. Y học Hà nội 6. Kenneth M. Murphy, Paul Travers, Mark Walport (2007), Janeway´s immunobiology, Seventh edition, Garland Science Publisher 11/19/2011 2 3 Các nguyên lý cơ bản: 1. Các tế bào và cơ quan có thẩm quyền md 2. Đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và thích ứng 3. Đáp ứng miễn dịch tế bào và dịch thể 4. Tương tác kháng nguyên và kháng thể MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN Một số kỹ thuật sinh hóa miễn dịch cơ bản Ngưng kết miễn dịch, ELISA, … NỘI DUNG CỦA HỌC PHẦN 1. Tổng quan về miễn dịch học 2. Nhận dạng kháng nguyên 3. Sự biệt hóa của các tế bào lympho 4. Đáp ứng miễn dịch thích ứng 5. Hệ thống bổ thể 6. Bệnh lý miễn dịch 7. Các kỹ thuật sinh hóa miễn dịch cơ bản 4 11/19/2011 3 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ MiỄN DỊCH HỌC 1. Định nghĩa miễn dịch học 2. Sơ lược lịch sử nghiên cứu 3. Một số khái niệm cơ bản 4. Các cơ quan và tế bào có thẩm quyền miễn dịch 5. Các phân tử tham gia vào đáp ứng miễn dịch 6. Đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu 7. Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu 5 1. Định nghĩa miễn dịch học  Immune (Latin - “immunus”): tính miễn trừ, miễn giảm  Tính miễn dịch (Immunity): trạng thái đề kháng với bệnh tật, đặc biệt là các bệnh nhiễm trùng (the state of protection from infectious disease)  Miễn dịch học (immunology/immunobiology): khoa học về các cơ chế bảo vệ cơ thể chống lại các vật lạ (các sinh vật gây bệnh và độc tố môi trường) 6 11/19/2011 4 7 Thế kỷ 15 Người Trung Quốc và Thổ Nhĩ Kỳ Kỹ thuật chủng đậu: lấy vảy khô mụn mủ đậu mùa cấy vào dưới da hoặc hít qua đường mũi để chống bệnh (Lady Mary Wortley Montagu, 1718) 4300 BC Chinese 430 BC Thucydides History of the Peloponnesian war Lấy vảy khô mụn mủ đậu mùa hít qua đường mũi để chống bệnh Những người sống sót qua đại dịch dịch hạch không bị mắc bệnh lần nữa 2. Lịch sử nghiên cứu (1) 8  1796: vaccine phòng bệnh bệnh đậu mùa o Các cô gái nuôi bò sữa đã từng bị nhiễm nhẹ bệnh đậu bò (cowpox) thì không bị bệnh đậu mùa (small pox) nữa o Thí nghiệm trên cậu bé James Phipps Edward Jenner (1749-1823) Cha đẻ của vaccine o Cải tiến kỹ thuật chủng đậu (variolation) và đưa ra phương pháp tiêm chủng (vaccination), sử dụng virus sống có độc lực yếu gây đáp ứng miễn dịch chống lại virus sống có độc lực mạnh hơn 2. Lịch sử nghiên cứu (2) 11/19/2011 5 9 o Bệnh nhân cuối cùng 26/10/1977 o 9/1979 WHO xác nhận rằng đã thanh toán được bệnh đậu mùa Garlance Science 10  1881: vaccine phòng bệnh dại Loius Pasteur (1822-1895) o Bệnh tả ở gà: các chủng đã được làm suy yếu có thể bảo vệ chống lại bệnh (live attenuated vaccine) o Bệnh than ở người, bệnh lợn đóng dấu  bệnh dại ở người 2. Lịch sử nghiên cứu (3) 11/19/2011 6 11  1880s R. Koch: nghiên cứu về bệnh lao E. Metchnikoff: phát hiện ra đại thực bào, cha đẻ của miễn dịch tế bào  1890s E.A. Von Behring & Shibasaburo Kitasato: tìm ra kháng thể và sản xuất kháng độc tố bạch hầu P. Ehrlich: bản chất của kháng thể và tương tác kháng nguyên kháng thể  1950: Mc F. Burnet đưa ra thuyết chọn dòng 2. Lịch sử nghiên cứu (4) 12  1901-E.A. Von Behring: bệnh bạch hầu  1905-R. Koch: nghiên cứu về bệnh lao  1908-E. Metchnikoff : hiện tượng thực bào P. Ehrlich: các kháng thể và tương tác kháng nguyên kháng thể  1913-C.R. Richet: hiện tượng phản vệ  1919-J. Bordet: bổ thể  1930-K. Landsteiner: nhóm máu  1951-M. Theiler: nghiên cứu về bệnh sốt vàng  1957-D. Bovet: các anti-histamins  1960-F.McFarlane Burnet & P.B. Medawar: hiện tượng dung nạp miễn dịch  1972-G.M. Edelman & R.R. Porter: cấu trúc kháng thể 19 NOBEL PRIZE LAUREATES 2. Lịch sử nghiên cứu (5) 11/19/2011 7 13  1977-R. Yalow: phương pháp miễn dịch phóng xạ  1980 B. Benacerraf, J. Dausset & G.D. Snell: các MHC  1982-S. K. Bergstrom, B. I. Samuelsson & J. R. Vane: prostaglandins và các hợp chất có hoạt tính liên quan  1984-N.K. Jerne, G.J.F. Köhler & C. Milstein: thuyết mạng lưới, nguyên lý sản xuất kháng thể đơn dòng  1987-S. Tonegawa: cơ sở di truyền về tính đa dạng của các kháng thể  1990-J.E. Murray & E.D. Thomas: hiện tượng cấy ghép  1996-P.C. Doherty & R.M. Zinkernagel: tính đặc hiệu của đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào  1997-S.B. Prusiner (USA): các prion  1999-G. Blobel: truyền tín hiệu (signal transduction) 3. Một số khái niệm cơ bản  Hệ miễn dịch (immune system) là tập hợp các tế bào, mô và các phân tử tham gia vào quá trình đề kháng chống nhiễm trùng của cơ thể Vai trò của hệ thống miễn dịch 1. Phát hiện và loại bỏ vật lạ bằng các đáp ứng miễn dịch 2. Hạn chế các tổn thương sau khi vật lạ đã được loại bỏ 3. Điều khiển sự sinh trưởng và phát triển của tế bào/mô/cơ quan (tương tác với hệ nội tiết, hệ thần kinh trung ương, gan) 14 11/19/2011 8 3. Một số khái niệm cơ bản  Đáp ứng miễn dịch (immune response) là phản ứng có sự phối hợp của các tế bào và phân tử thành phần của hệ thống miễn dịch. Chức năng của đáp ứng miễn dịch 1. Nhận biết các vật lạ 2. Loại bỏ các vật lạ 3. Ghi nhớ miễn dịch  Miễn dịch bẩm sinh hay miễn dịch thích ứng? Miễn dịch bẩm sinh (innate immunity/natural immunity/native immunity) Miễn dịch thích ứng (adative immunity/acquired immunity/specific immunity) 15 16 Các pha đáp ứng với sự lây nhiễm Được nhận dạng bởi các yếu tố hiệu quả không đặc hiệu,hoặc đặc hiệu phổ rộng Nhận dạng các mô hình phân tử của vi sinh vật Được vận chuyển tới các cơ quan lympho ngoại vi Bị loại bỏ Cảm ứng phản ứng viêm và hoạt hóa các tế bào hiệu quả Được nhận dạng bởi các tế bào B và T ngây thơ Tác nhân lây nhiễm Tác nhân lây nhiễm Tác nhân lây nhiễm Bị loại bỏ Nhân dòng và biệt hóa thành các tế bào hiệu quả Bị loại bỏ Các hàng rào sẵn có (0-4h) Các đáp ứng không đặc hiệu được cảm ứng sớm (4-96h) Các đáp ứng đặc hiệu (>96h) Hệ thống miễn dịch bẩm sinh Hệ thống miễn dịch thích ứng 11/19/2011 9 Đáp ứng miễn dịch được chia thành 2 loại:  Đáp ứng miễn dịch bẩm sinh/không đặc hiệu (innate immune reponse/ nonspecific immune response): được hình thành ngay sau khi có sự tiếp xúc với mầm bệnh (4-96 h), là giai đoạn chuẩn bị trước khi hình thành đáp ứng miễn dịch thích ứng, cung cấp các tín hiệu để hoạt hóa đáp ứng miễn dịch thích ứng  Đáp ứng miễn dịch thích ứng/đặc hiệu (adaptive immune reponse/specific immune response): được hình thành trong đời sống của một cơ thể như nhằm thích ứng với sự xâm nhập của các sinh vật gây bệnh, khi hệ thống miễn dịch bẩm sinh không còn hiệu quả, chậm hơn nhưng hiệu quả cao 17 So sánh MD bẩm sinh và MD thích ứng 18 Miễn dịch bẩm sinh Miễn dịch thích ứng 1 Sẵn có hoặc xuất hiện ngay sau khi có sự tiếp xúc với kháng nguyên (0- 96 h) Sau 96 h 2 Không đặc hiệu Đặc hiệu kháng nguyên 3 Không có tính ghi nhớ Có tính ghi nhớ, được tăng cường ở lần tiếp thứ hai 4 Không có tính đa dạng, nhận biết các đặc điểm chung cho nhiều mầm bệnh Đa dạng nhờ sử dụng các thụ thể được mã hóa bởi sự tái xắp xếp các mảnh gen nhận biết các loại kháng nguyên đa dạng khác nhau 11/19/2011 10 19  Kháng nguyên (antigen, Ag) : bất kỳ một vật chất (thường là các vật lạ) có khả năng liên kết đặc hiệu với kháng thể và thụ thể của các tế bào lympho. Tính kháng nguyên (antigenicity)  Chất sinh miễn dịch (immunogen): là một kháng nguyên có khả năng cảm ứng đáp ứng miễn dịch thích ứng trong cơ thể sinh vật Tính sinh miễn dịch (immunogenecity) Tất cả các immunogen đều là antigen nhưng một số antigen không phải là immunogen. Để đơn giản cả immunogen và antigen đều được gọi chung là antigen  Hapten: các chất có trọng lượng phân tử nhỏ, chỉ cảm ứng đáp ứng miễn dịch khi được kết hợp với một protein mang lớn hơn (vd: một số chất kháng sinh và kim loại nặng) 20  Các globulin miễn dịch (immunoglobulin, Ig): các glycoprotein huyết thanh được sản xuất bởi các tế bào plasma và lympho B tham gia vào đáp ứng miễn dịch đặc hiệu dưới dạng tiết hoặc gắn với màng tế bào  Kháng thể (antibody, Ab): các immunoglobulin tiết của các tế bào plasma  Epitope (antigenic determinant – quyết định kháng nguyên): phần cấu trúc kháng nguyên được nhận biết và liên kết với kháng thể hoặc thụ thể lympho  Paratope (antigen binding site – vị trí liên kết kháng nguyên): phần cấu trúc tương ứng của phân tử kháng thể liên kết với epitope của kháng nguyên [...]... Miễn dịch đặc hiệu  Miễn dịch chủ động (active): là dạng đáp ứng miễn dịch thích ứng được cảm ứng bởi một kháng nguyên lạ trong đó cơ thể được miễn dịch đóng vai trò chủ động trong đáp ứng với kháng nguyên  Miễn dịch thụ động (passive): là dạng miễn dịch được hình thành bằng cách tiêm các kháng thể hoặc tế bào lympho của một cơ thể khác đã miễn dịch đối với kháng nguyên 69 70 35 11/19/2011 Miễn dịch. .. các tế bào của hệ thống miễn dịch 31 5 Các phân tử tham gia vào đáp ứng miễn dịch  Kháng thể 32 16 11/19/2011  Bổ thể (complement): nhóm các protein huyết thanh không bền nhiệt tham gia vào đáp ứng miễn dịch dịch thể (phản ứng opsonin hóa)  Cytokine: các phân tử được tiết ra bởi các tế bào của hệ thống miễn dịch đóng vai trò truyền tín hiệu giữa các tế bào trong đáp ứng miễn dịch 1 Interleukin (IL)... thực bào và các phân tử hiệu quả tới để tiêu diệt 3 Cảm ứng biểu hiện các phân tử đồng kích thích cần thiết cho việc khởi đầu đáp ứng miễn dịch thích ứng (trở thành các APC cho các lympho T) 64 32 11/19/2011  Cytokine: các protein tan có trọng lượng phân tử thấp được sản sinh ra để đáp ứng với các kháng nguyên, hoạt động như là các phân tử truyền tín hiệu để điều khiển đáp ứng miễn dịch  Các cytokine... tử khối u (TNF) 5 Chemokine 6 Các yếu tố tăng trưởng bạch cầu (TGF, BGF) 33  Phức hệ phù hợp tổ chức chủ yếu (MHC)  Các thụ thể trên bề mặt các tế bào của hệ thống miễn dịch 1 Thụ thể đặc hiệu kháng nguyên (TCR, BCR) 2 Thụ thể nhận biết theo mô hình (PRR)  Các phân tử đính bám (CAM): 1 Integrin 2 Selectin 3 Addressin 4 Cadherin 34 17 11/19/2011 6 Miễn dịch bẩm sinh  Hàng rào đầu tiên của miễn dịch. .. Miễn dịch đặc hiệu  Miễn dịch chủ động tự nhiên: hình thành khi cơ thể tiếp xúc với kháng nguyên, ví dụ khi bị nhiễm khuẩn  Miễn dịch chủ động thu được: khi kháng nguyên được chủ động đưa vào cơ thể như khi tiêm vaccine  Miễn dịch thụ động tự nhiên: khi kháng thể được chuyển một cách tự nhiên từ cơ thể này sang cho cơ thể khác, ví dụ như từ mẹ sang con qua nhau thai, sữa  Miễn dịch thụ động thu được... kháng thể được chủ động đưa vào cơ thể, ví dụ như khi tiêm kháng huyết thanh hoặc kháng thể 71 Cơ chế hiệu quả của miễn dịch đặc hiệu 1 Đáp ứng miễn dịch trung gian tế bào  Cơ chế gây độc tế bào nhờ T gây độc (Tc)  Sự hoạt hóa các đại thực bào nhờ T trợ giúp (TH1) 2 Đáp ứng miễn dịch dịch thể  Đáp ứng tạo kháng thể phụ thuộc tế bào T (cơ chế gián tiếp)  Đáp ứng tạo kháng thể không phụ thuộc tế bào... cùng một loại (ví dụ các macrophage) x Cảm ứng đáp ứng tức thời x Nhận biết phổ rộng các mầm bệnh x Tương tác với các phân tử cấu trúc thuộc cùng một loại MD thích ứng x Mã hóa bởi nhiều đoạn gene x Có sự tái sắp xếp các gene x Phân bố theo các dòng x Có thể phân biệt các cấu trúc phân tử rất giống nhau x 29 11/19/2011 Các receptor nhận dạng "mô hình„ PRR (Pattern recognition receptor ) Loại thụ thể... đường niệu, đường sinh dục) Thâu tóm kháng nguyên từ các mô hoặc các hệ thống mạch máu, và cũng là nơi mà các tế bào lympho chín có thẩm quyền miễn dịch tương tác một cách hiệu quả với các kháng nguyên đã bị thâu tóm 26 13 11/19/2011 Tế bào của hệ thống miễn dịch Tissue dendritic Ag presentation cells Small lymphocyte NK cells Tế bào nguồn dòng lympho Adaptive immunity Anti-virus Monocyte Phagocytosis...11/19/2011  Siêu kháng nguyên (superantigen): các phân tử antigen có khả năng hoạt hóa một số lượng lớn các dòng tế bào T (khoảng 2-20% lượng tế bào T) do nhạy cảm với TCR (vùng Vb)và MHC lớp II của các tế bào trình diện kháng nguyên  Tự kháng nguyên (autoantigen): kháng nguyên của bản thân  Tá chất (adjuvant): là chất có khả năng làm tăng cường đáp ứng miễn dịch khi được trộn với kháng nguyên  Allergen:... bào thành mạch tăng Tăng tính thấm của thành Xảy ra hiện tượng chemokine và cytokine cường biểu hiện các phân mạch -> các BC thoát ngẽn mạch tại các vi gây giãn mạch –> tăng tử đính bám -> các BC mạch tới mô bị lây nhiễm, mạch -> ngăn chặn sự lượng máu cục bộ và (neutrophil > monocyte tích lũy dịch và protein phát tán mầm bệnh giảm tốc độ dòng máu biệt hóa thành đại thực máu ở mô lây nhiễm bào > eosinophil) . quyền miễn dịch 5. Các phân tử tham gia vào đáp ứng miễn dịch 6. Đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu 7. Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu 5 1. Định nghĩa miễn dịch học  Immune (Latin - “immunus”): tính miễn. Ty (2001), Miễn dịch học, Nxb. Đại học Quốc gia Hà Nội 3. Vũ Triệu An, Jean Claude Homberg (1998), Miễn dịch học, Nxb. Y học Hà Nội 4. Nguyễn Ngọc Lanh (1997), Miễn dịch học, Nxb. Y học Hà nội 5 11/19/2011 1 1 Bài giảng: Miễn dịch học phân tử TS. Phạm Thu Thủy Viện Công nghệ sinh học và Môi trường Đại học Nha Trang 2 Tài liệu tham khảo 1. Đỗ Ngọc Liên (2004), Miễn dịch học cơ sở, Nxb. Đại học Quốc gia