Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay, sức khỏe luôn là vấn đề quan tâm hàng đầu của toàn thế giới. Con người đang phải đối mặt với rất nhiều bệnh nguy hiểm như HIV, AIDS, tiểu đường, SARS, ebola v.v…. Trong khi đó, việc điều trị hiện nay chủ yếu là sử dụng thuốc theo từng giai đoạn diễn biến bệnh nên tính hiệu quả không cao và chỉ mang tính cầm cự. Interleukin là một nhóm các cytokine được tìm thấy đầu tiên trong các tế bào bạch cầu. Chức năng của hệ thống miễn dịch ở người phụ thuộc chủ yếu vào các Interleukins. Trong đó, nhóm Interleukin 7 (IL7) là một cytokine có vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng của các dòng tế bào B và T. Đây là những tế bào có chức năng quan trọng trong hệ miễn dịch của con người, cũng là những tế bào đích tấn công của các virus, mầm bệnh khi xâm nhập vào cơ thể con người. Các cytokine tham gia vào sự điều hoà phát triển của các tế bào miễn dịch, đồng thời có một số cytokine có tác động trực tiếp lên ngay bản thân tế bào đã tiết ra chúng. Nếu các hormone làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin của hệ thống nội tiết thì các cytokine làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin của hệ thống miễn dịch. Tuy vậy, khác với hormone ở chỗ nếu hormone thể hiện hiệu quả của nó trên đích tác động nằm xa nơi tiết hormone thì nhìn chung các cytokine lại hoạt động tại chỗ. Do đó, hiện nay đang có hướng nghiên cứu mới là sử dụng các liệu pháp miễn dịch hay liệu pháp sinh học để chữa bệnh cho con người, hay còn gọi là “Liệu pháp gene”
MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, sức khỏe vấn đề quan tâm hàng đầu toàn giới Con người phải đối mặt với nhiều bệnh nguy hiểm HIV, AIDS, tiểu đường, SARS, ebola v.v… Trong đó, việc điều trị chủ yếu sử dụng thuốc theo giai đoạn diễn biến bệnh nên tính hiệu không cao mang tính cầm cự Interleukin nhóm cytokine tìm thấy tế bào bạch cầu Chức hệ thống miễn dịch người phụ thuộc chủ yếu vào Interleukins Trong đó, nhóm Interleukin (IL7) cytokine có vai trò quan trọng tăng trưởng dòng tế bào B T Đây tế bào có chức quan trọng hệ miễn dịch người, tế bào đích công virus, mầm bệnh xâm nhập vào thể người Các cytokine tham gia vào điều hoà phát triển tế bào miễn dịch, đồng thời có số cytokine có tác động trực tiếp lên thân tế bào tiết chúng Nếu hormone làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin hệ thống nội tiết cytokine làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin hệ thống miễn dịch Tuy vậy, khác với hormone chỗ hormone thể hiệu đích tác động nằm xa nơi tiết hormone nhìn chung cytokine lại hoạt động chỗ Do đó, có hướng nghiên cứu sử dụng liệu pháp miễn dịch hay liệu pháp sinh học để chữa bệnh cho người, hay gọi “Liệu pháp gene” 1.2 Mục tiêu chuyên đề Nghiên cứu vai trò cytokin nói chung interleukin nói riêng hệ thống miễn dịch người, nhằm điều trị bệnh cho người liệu pháp sinh học 1.3 Nội dung chuyên đề Nghiên cứu tính chất, chức cytokine thụ thể chúng Cơ chế hoạt động, trình dẫn truyền tín hiệu thụ thể cytokine nói chung interleukin nói riêng Các bất thường cytokine chế bệnh sinh số bệnh người Khả sử dụng cytokin thụ thể chúng điều trị bệnh NỘI DUNG 2.1 Tính chất, chức cytokine 2.1.1 Các tính chất chung cytokine Các cytokine gắn vào thụ thể đặc hiệu dành cho chúng màng tế bào đích làm khởi động đường dẫn truyền tín hiệu vào bên tế bào cuối dẫn đến thay đổi biểu gene tế bào đích Tế bào tế bào đích cytokine thể có mặt thụ thể đặc hiệu dành cho cytokine bề mặt tế bào Thường lực cytokine thụ thể dành cho cytokine cao với hệ số phân tách (dissociation constant) dao động từ 10 đến 12 M Chính có lực cao mà cytokine có tác động sinh học nồng độ thấp tới mức picomole [1], [4] Hoạt động cytokine phân thành loại sau đây: Một số cytokine hoạt động theo kiểu tự tiết (autocrine) có nghĩa chúng bám lên tế bào tiết chúng; Một số khác thể hoạt động theo kiểu cận tiết (paracrine) có nghĩa chúng bám vào tế bào lân cận; Và số trường hợp cytokine thể hoạt động kiểu nội tiết (endocrine), có nghĩa chúng bám vào tế bào xa nơi chế tiết thể hoạt động kiểu xúc tiết (juxtacrine), nghĩa tác động lên tế bào tiếp xúc với Các cytokine điều hoà cường độ thời gian đáp ứng miễn dịch cách kích thích ức chế tăng sinh tế bào khác cách điều hoà tiết kháng thể cytokine khác [4], [5] Tác dụng cytokine theo kiểu đa dụng (pleiotropy), có nghĩa cytokine gây hoạt tính sinh học khác tế bào đích khác nhau; đồng dụng (redundancy), tức cytokine khác tạo chức tương tự điều làm cho khó phân biệt hoạt tính sinh học loại cytokine tạo ra; hiệp đồng (synergy), có nghĩa hai cytokine tác động gây hiệu lớn tổng tác động cytokine tác động riêng lẻ; đối kháng (antogonism), tức cytokine có tác dụng ức chế cytokine khác Hoạt động cytokine tế bào đích tương ứng điều hoà xuất thụ thể dành cho cytokine xuất cytokine mới, cytokine tác động tế bào khác tạo nên phản ứng dây chuyền Bằng cách đáp ứng đặc hiệu lympho bào với kháng nguyên ảnh hưởng đến hoạt tính hàng loạt tế bào cần thiết cho việc sinh đáp ứng miễn dịch hữu hiệu Ví dụ, cytokine tế bào TH hoạt hoá tiết ảnh hưởng đến hoạt tính tế bào B, tế bào NK, đại thực bào, bạch cầu hạt, tế bào gốc tạo máu hoạt hoá toàn hệ thống tế bào miễn dịch Cho đến người ta chưa giải thích đầy đủ tính không đặc hiệu hoạt động cytokine tính đặc hiệu đáp ứng miễn dịch chứng minh cách rõ rệt Ðiều làm cho cytokine tiết từ tế bào hoạt hoá hoạt động theo kiểu không đặc hiệu trình đáp ứng miễn dịch? Rõ ràng cần phải có chế vận hành để bảo đảm tính đặc hiệu đáp ứng miễn dịch trì Một chế điều hoà nghiêm ngặt việc xuất thụ thể dành cho cytokine tế bào Thông thường thụ thể dành cho cytokine xuất tế bào sau tế bào tương tác với kháng nguyên Theo phương thức hoạt hoá không đặc hiệu cytokine hạn chế lympho bào mẫn cảm kháng nguyên Một phương thức khác để trì tính đặc hiệu cần thiết tương tác tế bào với tế bào để sản xuất nồng độ hữu hiệu cytokine nơi tiếp xúc Trong trường hợp tế bào Th, tế bào chủ yếu tiết cytokine, tương tác tế bào chặt chẽ xẩy thụ thể tế bào T nhận dạng phức hợp kháng nguyên-phân tử MHC bề mặt tế bào trình diện kháng nguyên thích hợp đại thực bào, tế bào có tua, lympho B Các cytokine tiết nơi tiếp xúc tế bào đạt nồng độ cao đủ để tác động tế bào đích [1] 2.1.2 Chức cytokine Cytokine tập hợp nhiều protein peptit hòa tan có chức yếu tố điều hòa thể dịch nồng độ thấp (mức nanomole đến picomole) Những phân tử điều hòa hoạt động chức tế bào riêng biệt tổ chức trường hợp sinh lý bệnh lý Những protein làm trung gian điều hòa trực tiếp tương tác tế bào kiểm soát trình xảy khoang ngoại bào Rất nhiều yếu tố phát triển cytokine hoạt động yếu tố giúp tế bào sống sót cách ngăn ngừa tượng chết tế bào theo lập trình [2] Người ta phát thấy nhiều loại yếu tố mang hoạt tính sinh học có dịch nước nuôi lympho bào Do sử dụng hệ thống phát khác nên người ta nhận thấy kiểu đáp ứng chức khác nghiên cứu lymphokine, chức ban đầu xem yếu tố gây nên Do danh sách tên gọi lymphokine ngày nhiều tuỳ thuộc vào hoạt tính sinh học chúng Ðó yếu tố: Yếu tố hoạt hoá lympho bào (Lympho Activating Factor - LAF) Yếu tố sinh trưởng tế bào T (T-Cell Growth Factor - TCGF) Yếu tố sinh trưởng tế bào B (B-Cell Growth Factor - BCGF) Yếu tố thay tế bào T (T-Cell Replacing Factor - TRF) Yếu tố gây biệt hoá tế bào B (B-Cell Differentiation Factor - BDF) Yếu tố gây hoạt hoá tế bào B (B-Cell Activating Factor - BAF) Protein kích thích phân bào (Mitogenic Protein - MP) Yếu tố kích thích phân bào thymo bào (Thymocyte Mitogenic Factor TMF) Ngày nay, nhà khoa học tìm thấy nhiều yếu tố khác nhau, cytokine sinh hệ thống sinh học khác gộp lại thành số nhóm định theo chức chúng cytokine chưa tinh chế clone hoá [1], [5] 2.2 Cơ chế hoạt động, trình dẫn truyền tín hiệu cytokine interleukin 2.2.1 Vai trò hoạt hoá tế bào lympho cytokine Các tế bào lympho T B chưa chín, hay tế bào lympho nghỉ ngơi, tế bào giai đoạn G0 chu trình tế bào không nằm vòng tuần hoàn Sự hoạt hoá đưa tế bào giai đoạn nghỉ ngơi vào chu trình tế bào, trải qua giai đoạn G1 để vào pha gian kỳ (pha S), giai đoạn ADN nhân lên Quá trình chuyển từ giai đoạn G1 đến pha S đóng vai trò quan trọng chu trình tế bào Khi tế bào đạt đến pha S hoàn thành chu trình tế bào, chuyển qua giai đoạn G2 vào thời kỳ phân bào (M) Sau phân tích kiện liên quan đến trình tiến triển tế bào lympho từ giai đoạn G0 đến pha S Ken Ichi Arai nhận thấy số điểm tương đồng với kiện nguyên bào sợi Có hai loại tín hiệu phát triển hoạt động giai đoạn khác để đưa tế bào nguyên bào sợi tiến triển từ G1 đến S Ðầu tiên yếu tố phát triển có nguồn gốc tiểu cầu (PDGF) chuyển đến nguyên bào sợi tín hiệu mở đường (competence signal), tín hiệu chuyển tế bào từ giai đoạn G1 sớm sang giai đoạn G1 muộn tạo cho tế bào khả thu nhận tín hiệu Vào thời điểm yếu tố tăng trưởng dạng insulin (insulin like factor - IGF) yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGF) tác động nguyên bào sợi tín hiệu thúc đẩy (progression signals) để đưa tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S Quá trình hoạt hoá lympho bào B T diễn theo trình tự vậy, tín hiệu sớm đẩy tế bào nghỉ ngơi từ G0 sang G1 sớm tạo cho tế bào khả thu nhận tín hiệu thúc đẩy Các tín hiệu có tác dụng đưa tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S cuối vào giai đoạn phân chia biệt hoá 2.2.2 Sự hoạt hoá lympho T Người ta cho trình hoạt hoá tế bào T nghỉ ngơi từ giai đoạn G0 để vào giai đoạn G1 sớm đòi hỏi phải có hai tín hiệu mở đường Tín hiệu thứ đến từ trình tương tác phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô với thụ thể tế bào T tín hiệu thứ hai từ tế bào phụ trợ dạng chất đồng kích thích IL-1 Các kiện truyền tín hiệu qua màng nguyên sinh chất dẫn đến phiên mã số gene có gene mã hoá IL-2 thụ thể dành cho IL-2 Người ta cho hậu việc gắn IL-2 vào thụ thể đóng vai trò tín hiệu thúc đẩy đẩy tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S Có ý kiến suy đoán tương tác IL-2 thụ thể đóng vai trò quan trọng việc cho phép tế bào T bước vào giai đoạn hoạt hoá trình biệt hoá xuất IL-2 vào phút thứ 45 thụ thể dành cho IL-2 sau song song với khoảng thời gian cần thiết cho việc hoạt hoá tế bào T Các tượng hoá sinh liên quan đến trình hoạt hoá nghiên cứu phương pháp sử dụng dòng tế bào T ung thư mà dòng tế bào đáp ứng với tín hiệu truyền qua thụ thể tế bào T tín hiệu đồng kích thích IL-1 để tạo IL-2 Ðể đơn giản hoá hệ thống thay tín hiệu thụ thể tế bào T IL-1 tác nhân khác Có thể thay tương tác phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô với thụ thể tế bào T chất gây phân bào PHA Con A thay kháng thể kháng CD3 Tín hiệu đồng kích thích IL-1 thay tác nhân hoạt hoá protein kinase C phorbol myristate acetate (PMA) Hệ thống cho thấy hai tín hiệu mở đường hoạt hoá hai đường hoạt hoá hoá sinh theo kiểu hiệp đồng với nhau, liên quan đến trình thuỷ phân phospatidylinositol dẫn đến tăng lượng canxi nội bào đường liên quan đến hoạt hoá protein kinase C Trong vòng 15 phút thu nhận tín hiệu phát triển đủ mạnh, tế bào T bắt đầu phiên mã số gene có gene mã hoá protein liên kết ADN Người ta xác định thấy sản phẩm gene sinh ung thư tế bào c-fos vòng 15 phút; phút thứ 30 sản phẩm gene sinh ung thư khác c-myc xác định với số protein liên kết ADN khác NFAT-1 NF-B NFAT-1, NF-B c-fos chất cho thấy chúng gắn vào phần khởi đầu gene mã hoá IL-2 làm tăng trình phiên mã gene vòng 45 phút đầu sau hoạt hoá Hai sau hoạt hoá tế bào T bước vào trạng thái hoạt hoá tăng sinh Khoảng thời gian tế bào nằm trạng thái song song với bộc lộ thụ thể dành cho IL-2 điều cho thấy mối tương tác IL-2 thụ thể đóng vai trò yếu tố thúc đẩy để đẩy tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S chu trình tế bào buộc tế bào phải hoạt hoá Cần phải có hai tín hiệu mở đường, từ tương tác phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô với thụ thể tế bào T tín hiệu tín hiệu đồng kích thích IL-1, cần phải có hai protein phản ứng liên kết ADN để hoạt hoá tế bào T Khi tế bào T hoạt hoá bắt đầu sản xuất chế tiết cytokine khác có chức hoạt động khác Sự bộc lộ gene mã hoá cytokine điều hoà chế phức tạp mà chưa sáng tỏ 2.2.3 Sự hoạt hoá lympho B Trong đáp ứng miễn dịch lần đầu, tế bào B nghỉ ngơi hoạt hoá kháng nguyên cytokine khác tế bào Th tiến triển từ trạng thái G0 vào chu trình tế bào sau tăng sinh biệt hoá để tạo tế bào plasma làm nhiệm vụ chế tiết kháng thể Quá trình hoạt hoá tế bào B nghỉ ngơi cần phải có gắn kháng nguyên vào kháng thể có sẵn màng tế bào cần phải có tín hiệu đồng kích thích tạo IL-1 IL-4 Các tế bào hoạt hoá chất kích thích phân bào tế bào B, lipopolysaccharide, kháng thể kháng IgM gắn vào IgM bề mặt tế bào với tín hiệu đồng kích thích IL-4 Người ta chứng minh tương tác kháng nguyên kháng thể có sẵn màng tế bào đóng vai trò tín hiệu mở đường đẩy tế bào B nghỉ ngơi giai đoạn G0 vào gia đoạn G1 sớm giai đoạn tế bào bắt đầu đáp ứng với IL-4 Sự tương tác IL-4 với tế bào B đóng vai trò tín hiệu mở đường chuyển tế bào từ giao đoạn G1 sớm sang G1 muộn Interleukin-4 có chức tín hiệu thúc đẩy đưa tế bào B qua điểm giới hạn G1 vào pha S chu trình tế bào 2.2.4 Vai trò cytokine đáp ứng viêm Trong đáp ứng với trường hợp nhiễm trùng tổn thương mô chuỗi hoàn chỉnh yếu tố không đặc hiệu hay gọi đáp ứng pha cấp (acute-phase response - APR) khởi động để cung cấp cho thể khả phòng vệ sớm cách hạn chế tổn thương mô tập trung vị trí nhiễm trùng vị trí thương tổn Ðáp ứng pha cấp bao gồm đáp ứng toàn thân chỗ Ðáp ứng viêm chỗ phát triển yếu tố gây đông vón tạo huyết tương dẫn tới hoạt hoá cục máu, tạo thành kinin, đường tiêu sợi fibrin Các cytokine khác cho thấy có ảnh hưởng đến đáp ứng viêm chỗ thông qua khả làm thúc đẩy khả bám dính tế bào viêm vào tế bào nội mô mạch máu khả di chuyển xuyên qua thành mạch vào kẽ mô Ðiều dẫn đến tụ tập tế bào lympho, bạch cầu trung tính, tế bào mono, bạch cầu toan, bạch cầu kiềm tế bào mast vị trí mô tổn thương tế bào tham gia vào trình lọc kháng nguyên Ðáp ứng toàn thân bao gồm phản ứng sốt, tăng tổng hợp hormone ACTH hydrocortisone, tăng tạo bạch cầu, tăng sản xuất số lượng lớn protein pha viêm cấp có nguồn gốc từ tế bào gan bao gồm protein phản ứng C (C-reactive protein - CRP) yếu tố dạng tinh bột A huyết (SAA) Thân nhiệt tăng ức chế phát triển số tác nhân gây bệnh làm tăng đáp ứng miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh Protein phản ứng C protein xuất pha viêm cấp mà nồng độ huyết tăng lên đến 1000 lần đáp ứng viêm cấp Protein bao gồm polypeptide giống hệt liên kết với liên kết không đồng hoá trị Protein C gắn vào nhiều vi sinh vật khác hoạt hoá bổ thể dẫn đến lắng đọng yếu tố bổ thể C3b bề mặt vi sinh vật Các tế bào làm nhiệm vụ thực bào lại có thụ thể dành cho C3b thực bào vi sinh vật bị gắn C3b bề mặt Phản ứng viêm pha viêm cấp bắt đầu sau có hoạt hoá đại thực bào mô giải phóng cytokine TNF-α, IL-1 IL-6 Ba cytokine hoạt động hiệp đồng với tạo nhiều thay đổi toàn thân chỗ mà ta thấy pha viêm cấp Cả ba cytokine tác động chỗ lên nguyên bào sợi tế bào nội mô gây ngưng tập tế bào tăng tính thấm thành mạch Cả TNF IL-1 gây tăng biểu lộ phân tử kết dính bề mặt tế bào nội mô mạch máu TNF gây tăng xuất ELAM1 phân tử kết dính bạch cầu nội mô gắn chọn lọc vào bạch cầu trung tính IL-1 gây tăng xuất ICAM-1 VCAM-1 phân tử gây kết dính tế bào vào tế bào dành cho tế bào lympho tế bào mono Các bạch cầu trung tính, tế bào mono lympho bào tuần hoàn máu nhận phân tử kết dính dính vào thành mạch máu sau chui qua thành mạch để vào kẽ mô (hình 11-10a) IL-1 TNF tác động lên đại thực bào tế bào nội mô làm cho tế bào sản xuất IL-8 IL8 tham gia vào việc tập trung bạch cầu trung tính vị trí cách làm tăng khả dính tế bào vào tế bào nội mô mạch máu cách hoạt động yếu tố hoá hướng động mạnh Các cytokine khác hoạt động chất hoá hướng động nhiều quần thể bạch cầu khác nhau, ví dụ IFN-( hấp dẫn theo kiểu hoá hướng động đại thực bào dẫn đến tăng số lượng tế bào thực bào vị trí mà kháng nguyên khu trú Hơn IFN-( TNF hoạt hoá đại thực bào bạch cầu trung tính tăng cường hoạt động thực bào giải phoáng enzym có tác dụng phá huỷ vào kẽ mô 10 dịch tế bào T, bạch cầu đơn nhân tế bào mô đệm không tạo máu,là cytokine polypeptide có trọng lượng phân tử thấp; cấu trúc ổn định gốc N- glycosyl hóa O-glycosyl hóa cầu nối disulfua nội phân tử Các phân tử điều biến quan trọng phụ trách nhiều chức tế bào miễn dịch Cytokine hoạt động nhiều tế bào đích khác thường xuyên ảnh hưởng đến hoạt động cytokine khác qua mối quan hệ hiệp đồng đối kháng Hoạt động tự động phụ thuộc vào tế bào loại mô thông qua thụ thể có bề mặt tế bào đích 2.2.5.1 Các hoạt tính sinh học IL-7 IL-7 có chức chủ yếu hỗ trợ cho tăng trưởng chống lại yếu tố phá hủy tế bào lympho B lympho T, thúc đẩy tăng trưởng tế bào lympho B gốc [15] kích thích tế bào lympho B lympho T phát triển gọi lymphopoiesis [6, 7] IL-7 giúp tăng cường phát triển tế bào thực bào tự nhiên thúc đẩy tăng trưởng khác biệt dòng tế bào lympho T [16, 17], đồng thời tăng cường hệ thống tế bào T độc tế bào [6] IL-7 kích thích hoạt động bạch cầu đơn nhân máu ngoại vi [6] IL-7 tăng tốc độ sản sinh bạch huyết trạng thái giảm bạch cầu lympho bệnh nhân AIDS [9] sau hóa trị liều cao xạ trị [10] Quá trình trưởng thành tế bào khác biệt dòng tế bào lympho T gây IL-7 ức chế apoptosis Nhiều nghiên cứu tế bào lympho T sinh sôi để đáp ứng với alloantigen phorbal myristate acetate thụ thể interleukin chuột thay tế bào trải qua trình apoptosis [13] Apoptosis, hay trình chết tế bào theo chu trình trình phức tạp hoạt động qua trung gian yếu tố tăng trưởng / cytokine cần thiết tham gia thụ thể chết với Fas TNF [11] Khi apoptosis bị chặn lại, chẳng hạn việc xóa mục tiêu p53 gen ức chế khối u Rag-1-/- chuột, tế bào lympho T ban đầu sống sót lâu mà chức TCR cụ thể [12] Do đó, nhiều 12 khả chức quan trọng IL-7 để ngăn chặn tế bào gốc từ tuyến ức trải qua trình apoptosis Cytokine sử dụng chuỗi γc thụ thể chúng, chẳng hạn IL-2, IL-4, IL-9 IL-15 để tồn điều kiện định thúc đẩy phân chia tế bào IL-7 trì khả tồn tế bào cách ngăn cản yếu tố “deathinducing” kích hoạt yếu tố “life-promoting” [13] Mặt khác, IL-7 cytokines khác kích hoạt tế bào T từ apoptosis cách nâng cao mức độ protein chống apoptosis Bcl-2 Bcl-XL [13] IL-7 ngăn chặn tế bào chết cách ức chế số protein pro-apoptosis Bid, Bad Bax [11] hoạt động đồng yếu tố cho V (D) J tái tổ hợp chuột tế bào gốc chuột có nguồn gốc từ tủy xương thực đầy đủ V-J tham gia chuỗi TCR diện IL-7 tái tổ hợp [18] 2.2.5.2 IL-7 receptor Interleukin thể hoạt động không thông qua thụ thể trung gian IL-7 receptor (IL-7R), mà chuỗi liên kết IL-7, IL-7Rα chuỗi γc chia sẻ thụ thể cytokines IL - 2, IL - 4, IL - IL-15 [18] Gen quy định IL-7 receptor người nằm vị trí 5p13 nhiễm sắc thể Vị trí gen IL-7 receptor nằm gần với vị trí thụ thể hormone tăng trưởng prolactin gen ức chế ung thư tế bào bạch cầu có đặc điểm tín hiệu tương tự IL-7 receptor [10] Trọng lượng phân tử protein IL-7 receptor 80kD Chuỗi γc thành phần chức góp phần làm tăng liên kết IL-7 IL-7 receptor Protein IL-7Rα tồn hai dạng: dạng màng dạng hòa tan Các đồng vị màng (p64) liên kết với IL-2Rγc [10] Hiệu IL-7 thể rõ IL-7 receptor Sweeney cộng chứng minh DAB389IL-7 gây độc tế bào có tác dụng tế bào có IL-7 receptor, điều có ý nghĩa vấn đề trị liệu nhằm 13 chống lại khối u ác tính mang IL-7 receptor Sự biểu IL-7 receptor coi mục tiêu điều trị giống IL-7R immunoconjugates khối u ác tính Tuy nhiên, IL-7 chứng minh có khả gây tín hiệu khác việc truyền thông tin tế bào IL-7R khả tham gia vào thụ thể bề mặt khác Flt-3 c-kit [9] 2.2.5.3 Con đường tín hiệu IL-7 IL-7 receptor Các chế trung gian nội bào truyền tín hiệu IL-7 chưa nghiên cứu rõ ràng Tuy nhiên, hoạt động IL-7R kích hoạt IL-7 dẫn tới loạt phản ứng phosphoryl hóa nội bào qua trung gian tín hiệu phân tử gồm có: kinases Janus (Jak1 Jak3), kinases src stats (đầu dò tín hiệu kích hoạt phiên mã) mà chủ yếu stats 5a/b [14, 15, 17] tới mức độ thấp stats [13] stats [18] (Hình 1) Hình Sơ đồ truyền tín hiệu IL-7 thông qua IL-7 receptor IL-7 kích hoạt hai kinases p59fyn p53lyn, hai kinases thuộc nhóm kinases Src tế bào gốc B tế bào dòng tủy P56lck kích hoạt IL-7 IL-7R kết hợp với hai p59fyn p56lck tế bào T người [19] IL-7R không kích hoạt kinases tyrosine, điều 14 cần thiết cho việc truyền tín hiệu IL-7 chuỗi gc tương đồng với Src (SH2) đóng vai trò tương tác protein trình truyền tín hiệu Tuy vậy, yếu tố SH2 chứng minh không cần thiết để kích hoạt hoạt động kinases tế bào IL-7 [20] Việc truyền tín hiệu bắt đầu mối liên hệ IL-7 IL-7Rα, mà trình phosphoryl hóa Jak1 IL-7Rα IL-7Rα liên kết chặt chẽ với phosphatidylinositide-3’- kinase (PI3K) Khi kích hoạt, stats nhanh chóng thực trình phosphoryl hóa phân ly từ thụ thể, tạo thành homo rời khỏi nhân tế bào điều chỉnh mục tiêu phiên mã gen TSLP (Thymic Stromal Derived Lymphopoietin) phân tử chủ động tương tác với chuỗi IL-7Rα thay IL-7 việc kích thích phát triển tế bào B độc lập với phân tử khác tham gia vào chuỗi tín hiệu IL-7 [8, 13] 2.2.5.4 Kiểm soát đường truyền tín hiệu IL-7 Tín hiệu IL-7 bị gián đoạn nhiều chế tác động phosphatases, phân tử ức chế cytokines cảm ứng, triệt tiêu phiên mã suy thoái stats Các chế cần thiết để ngăn chặn tín hiệu cytokines hoạt động mức mà dẫn tới tượng tự miễn dịch tế bào sinh sản kiểm soát tạo thành khối u (Hình 2) SHP-1 sử dụng để điều chỉnh tín hiệu cytokines [15, 17] SHP-1 dephosphoryl hóa Jaks tiểu đơn vị kích hoạt thụ thể, tùy thuộc vào đường hoạt hóa Các phân tử chất ức chế SOCS-1 (Suppressor Of Cytokine Signalling) CIS-1 (Cytokine Inducible src homology-2 protein) xác định chất phá hủy tín hiệu cytokines Tiếp sau đó, số thành viên khác nhóm chất ức chế xác định, gồm có CIS đến CIS7 SOCS2 đến SOCS7 15 Hình Mô hình kiểm soát truyền tín hiệu IL-7 Ức chế protein cytokines truyền tín hiệu (SOCS) ức chế Jaks; cytokines cảm ứng src liên kết kích hoạt IL-7R SHP-1 làm bất hoạt IL-7R Jaks Chất ức chế protein Stats (PIAS) ngăn chặn hoạt động Stats Bcl-6 liên kết với Stats để ức chế trình truyền tín hiệu cytokines 2.3 Các cytokine bệnh Các khiếm khuyết hệ thống điều hoà hoàn hảo kiểm soát xuất cytokine thụ thể dành cho cytokine gây biến chứng số bệnh Sự xuất nhiều hay cytokine tương ứng hay không tương ứng thụ thể dành cho cytokine góp phần vào việc tạo trình bệnh lý 2.3.1 Sốc nhiễm khuẩn Vai trò xuất nhiều cytokine trình sinh bệnh học minh hoạ trường hợp sốc nhiễm khuẩn Trạng thái bệnh lý phát triển vòng vài sau nhiễm số vi khuẩn gram âm định E coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter aerogenes Neisseria meningitidis Các triệu chứng sốc nhiễm khuẩn, thường dẫn tới tử vong, bao gồm tụt huyết áp, sốt, ỉa chảy xuất cục máu đông rải rác quan khác Tần xuất xuất sốc trường hợp nhiễm vi khẩn gram âm cao, ước 16 tính vào khoảng số 1.000 bệnh nhân vào viện Tỷ lệ tử vong cao điều trị kháng sinh thông thường có kết Sốc nhiễm khuẩn xuất nội độc tố thành phần thành tế bào vi khuẩn kích thích đại thực bào sản xuất nhiều IL-1 TNF-9 Lượng IL-1 TNF tăng gây sốc nhiễm khuẩn Trong nghiên cứu cho thấy nồng độ TNF-( bệnh nhân tử vong viêm màng não cao so với bệnh nhân khỏi bệnh Hơn tạo trạng thái giống sốc nhiễm khuẩn trường hợp không nhiễm vi khuẩn gram âm cách tiêm TNF-9 tái tổ hợp Các nghiên cứu gần cho thấy hy vọng sử dụng kháng thể đơn clone chất đối kháng để trung hoà hoạt tính TNF-9 IL-1 dự phòng trường hợp sốc nhiễm khuẩn Trên mô hình động vật cho thấy kháng thể đơn clone kháng TNF-( dự phòng sốc đưa liều chí tử nội độc tố vào thể động vật Một nghiên cứu khác cho thấy tiêm chất đối kháng thụ thể dành cho IL-1 tái tổ hợp, chất ngăn cản gắn IL1 vào thụ thể nó, có tác dụng làm giảm rõ rệt tỷ lệ tử vong sốc nhiễm khuẩn thỏ Người ta hy vọng kết nghiên cứu thực nghiệm có ích phương diện trị liệu điều trị trường hợp sốc nhiễm khuẩn người 2.3.2 Sốc độc tố vi khuẩn bệnh liên quan Một số vi sinh vật khác sản xuất độc tố hoạt động siêu kháng nguyên kích thích số lượng lớn tế bào T không tương ứng với tính đặc hiệu kháng nguyên chúng Các siêu kháng nguyên gắn cách tự nhiên vào phân tử MHC lớp II vào vùng V thụ thể tế bào T, hoạt hoá tất tế bào T mang peptide thuộc họ V Khác với kháng nguyên thông thường, siêu kháng nguyên không bị nuốt vào, chế biến trình diện tế bào trình diện kháng nguyên Thay vào gắn trực tiếp vào phân tử MHC lớp II gắn vào mặt vạt gắn kháng nguyên phân tử MHC Khi mà siêu kháng nguyên gắn vào phân tử MHC lớp II, gắn vào phần đặc biệt chuỗi V thụ thể 17 tế bào T Khác với đáp ứng tế bào T với kháng nguyên thông thường bị giới hạn MHC, tế bào T bị siêu kháng nguyên hoạt hoá gắn vào phân tử MHC khác gene đồng loài trí dị loài Vì lẽ siêu kháng nguyên ngược lại với qui luật việc hoạt hoá tế bào T phải giới hạn MHC Sự tương tác siêu kháng nguyên với thụ thể tế bào T liên quan đến vùng chuỗi V vùng nằm cách xa hẳn vùng xác định bổ cứu thụ thể tế bào T, điều cho thấy siêu kháng nguyên tương tác với vị trí khác hẳn vị trí gắn với phức hợp kháng nguyên thông thường-phân tử MHC thụ thể tế bào T Người ta cho siêu kháng nguyên gắn vào vùng nằm nếp gấp bộc lộ phía bên thụ thể tế bào T Siêu kháng nguyên hoạt hoá số lượng lớn lympho T Trong có 1/ 104 đến 1/ 106 tổng số tế bào T đáp ứng với kháng nguyên thông thường từ 1/ đến 1/ 20 đáp ứng với siêu kháng nguyên Số lượng lớn tế bào T đáp ứng với siêu kháng nguyên tương ứng với số gene mã hoá V( có gien, chuột nhắt có khoảng 20 gene mã hoá V( Người ta giả thiết gene V( xuất với tần xuất tương ứng tần xuất siêu kháng nguyên tương tác với khoảng 1/ 20 tổng số tế bào T Một số siêu kháng nguyên có nguồn gốc vi khuẩn chứng minh tác nhân gây bệnh số bệnh Trong số có nội độc tố Staphylococcal aureus (SEA, B, C1-3, D E), độc tố gây tróc vẩy (A B), độc tố gây hội chứng sốc độc tố (TSST-1); Streptococcal pyogenes có độc tố gây sốt (A, B C) dịch nuôi cấy Mycoplasma arthritidis (MAS) Khi số lớn tế bào T bị hoạt hoá siêu kháng nguyên dẫn đến sản sinh lượng lớn cytokine gây bệnh nhiễm độc thức ăn sốc độc tố gây tử vong Ví dụ độc tố gây hội chức sốc độc tố cho thấy tạo lượng cao yếu tố TNF IL-1 Như đề cập phần sốc nguyên nhân nhiễm khuẩn, 18 cytokine gây phản ứng toàn thân sốt, đông máu rải rác lòng mạch sốc 2.3.3 Ung thư máu dòng tuỷ dòng lympho Các bất thường việc sản xuất cytokine xuất thụ thể dành cho cytokine có liên quan đến số ung thư máu dòng lympho dòng tuỷ Chẳng hạn ung thư dòng tế bào B tế bào chế tiết IL-6, chất hoạt động chất kích thích theo kiểu autocrine tức tự kích thích thân tế bào ung thư phát triển Khi cho thêm kháng thể đơn clone kháng IL-6 vào môi trường nuôi cấy in vitro tế bào ung thư ức chế phát triển chúng Có lẽ trường hợp điển hình cho kết hợp xuất cách không tương ứng thụ thể dành cho cytokine mức độ ác tính ung thư trường hợp ung thư tế bào T người lớn thường gây tử vong kết hợp với nhiễm virus retro hướng tính với tế bào lympho người týp (HTLV-1 retrovirus) Các tế bào T ung thư bộc lộ thụ thể lực cao dành cho IL-2 mà không cần phải hoạt hoá kháng nguyên chất gây phân bào Cơ sở phân tử khiếm khuyết việc bộc lộ thụ thể dành cho IL-2 liên quan đến gene tax gene HTLV-1 Gene mã hoá protein 40kD gắn vào đoạn xúc tiến vùng lặp lại đoạn cuối dài gene virus đẩy nhanh trình hoạt hoá virut Protein tax tạo yếu tố tế bào (hoặc nhiều yếu tố) gắn vào vùng khởi đầu gene mã hoá IL-2 thụ thể hoạt hoá gene Do tế bào bị nhiễm HTLV-1 tự bộc lộ IL-2 thụ thể dành cho IL-2 mà không cần phải hoạt hoá kháng nguyên chất gây phân bào từ tế bào tăng sinh đáp ứng với IL-2 2.3.4 Bệnh Chagas Loài đơn bào Trypanosoma cruzi nguyên nhân gây bệnh Chagas, bệnh có đặc điểm bị ức chế miễn dịch cách trầm trọng Có thể quan sát 19 khả làm trung gian ức chế miễn dịch T cruzi thí nghiệm nuôi lympho T máu ngoại vi có mặt vắng mặt T cruzi sau đánh giá hoạt động miễn dịch chúng Thường kháng nguyên, chất gây phân bào kháng thể kháng CD3 hoạt hoá lympho T, có mặt T cruzi lympho T lại không bị hoạt hoá tác nhân Sự sai lệch lympho T tìm giảm cách rõ rệt tiểu phần ( 55kD thụ thể dành cho IL-2 Khi lympho T nuôi với T cruzi, phương pháp nhuộm kháng thể kháng Tac gắn huỳnh quang cho thấy có tới 90% số lympho T giảm xuất tiểu phần 55 kD Như nghi nhận, tiểu phần ( 55kD cấu thành cần thiết thụ thể lực cao dành cho IL-2 T cruzi ức chế xuất tiểu phần theo chế phải tiếp tục nghiên cứu Có chứng cho thấy có yếu tố T cruzi chế tiết đóng vai trò trung giam cho trình ức chế ức chế diễn qua màng lọc dùng để ngăn cản tiếp xúc lympho bào đơn bào Một phân lập yếu tố có vô số ứng dụng lâm sàng việc điều hoà số lượng cường độ lympho T hoạt hoá bệnh ung thư bạch cầu bệnh tự miễn 2.4 Khả điều trị bệnh cytokine Khả clone hoá tinh chế cytokine thụ thể hoà tan dành cho cytokine để làm thành chế phẩm sẵn sàng cho sử dụng đem đến triển vọng biện pháp điều trị đặc hiệu lâm sàng nhằm điều chỉnh kiểu đáp ứng miễn dịch khác Ví dụ hoạt hoá tăng sinh tế bào Th đáp ứng lại kháng nguyên khác gene loài trường hợp ghép quan châm ngòi cho hoạt hoá tế bào Tc hậu thải loại mảnh ghép Một số thành tựu thử thực nghiệm ức chế tăng sinh tế bào Th kéo dài thời gian sống dư mảnh ghép Kháng thể đơn clone kháng tiểu phần thụ thể dành cho IL-2 cho thấy có khả ngăn chặn hoạt hoá tế bào Th IL-2 kéo dài thời gian sống dư tim ghép chuột cống Một loại thụ thể hoà tan 20 dành cho IL-1 clone hoá thiếu yếu tố vận chuyển màng lĩnh vực nguyên sinh chất ngăn cản hoạt hoá tế bào Th đáp ứng lại kháng nguyên khác gene loài kéo dài thời gian sống dư tim ghép mô hình động vật Các cytokine gắn với độc tố khác nhau, chẳng hạn chuỗi độc tố bạch hầu, cho thấy có khả làm giảm thải tim thận ghép động vật Các cytokine gắn cách chọn lọc vào giết chết tất tế bào Th hoạt hoá Các chất tương tự IL-2 nguyên khả liên kết hoạt tính sinh học có khả đóng vai trò chất đối kháng ngăn cản hoạt động IL-2 Các chất tạo cách gây đột biến điểm trực tiếp gene mã hoá IL-2 clone hoá Trong bệng suy giảm miễn dịch lại cần làm tăng hoạt hoá tế bào T làm giảm hoạt hoá chúng Các biện pháp can thiệp có sử dụng IL-2, IFN TNF tạo phương pháp clone hoá chất cho mức độ thành công định lâm sàng Việc nuôi cấy quần thể tế bào NK tế bào Tc khác môi trường có IL-2 với nồng độ cao tạo tế bào có đặc tính kháng ung thư hữu hiệu gọi tế bào LAK Vai trò tế bào điều trị ung thư trình bầy chương đáp ứng miễn dịch ung thư Ðiều trị cytokine hoá có ích điều trị trường hợp dị ứng Việc cho tác dụng đối kháng IL-2 IL-4 việc tạo isotyp làm tăng cách chọn lọc isotyp mà ta mong muốn ức chế chọn lọc IgE có lợi cho bệnh nhân bị dị ứng Ví dụ kháng thể đơn clone kháng IL-4 dùng để làm giảm sản xuất IgE mô hình động vật Rõ ràng thành tựu có ứng dụng lâm sàng cho hàng triệu người bị dị ứng Tuy nhiên biện pháp điều trị có liên quan đến cytokine có điểm hạn chế Trong đáp ứng miễn dịch cytokine tạo 21 chỗ tương tác tế bào nồng độ cytokine tương ứng chỗ đạt cao, điều tạo lâm sàng Hơn cytokine thường có thời gian bán huỷ ngắn để trì nồng độ tác dụng đòi hỏi phải tiêm nhắn lại Ví dụ IL-2 tái tổ hợp người có thời gian bán huỷ đến 10 phút tiêm tĩnh mạch Cuối tác dụng đa chiều nhiều cytokine gây tác dụng phụ không mong muốn không lường trước 22 KẾT LUẬN Cytokine protein hay glycoprotein kháng thể sản xuất phóng thích tế bào bạch cầu viêm số tế bào khác bạch cầu Các protein hoạt động vai trò chất trung gian điều hòa tế bào thể Các cytokine gắn vào thụ thể đặc hiệu dành cho chúng màng tế bào đích làm khởi động đường dẫn truyền tín hiệu vào bên tế bào cuối dẫn đến thay đổi biểu gene tế bào đích Hoạt động cytokine chia thành bốn hình thức: Cận tiết (paracrine): tác động lên tế bào đích không gian lân cận Tự tiết (autocrine): cytokine tế bào tiết lại có tác động trực tiếp lên thông qua thụ thể bề mặt tế bào Nội tiết (endocrine): tác động đến tế bào hay tổ chức xa thể nhờ cytokine lưu hành máu Xúc tiết (juxtacrine): tác động lên tế bào tiếp xúc với IL-7 giúp tăng cường phát triển tế bào thực bào tự nhiên thúc đẩy tăng trưởng khác biệt dòng tế bào lympho T, đồng thời tăng cường hệ thống tế bào T độc tế bào IL-7 kích thích hoạt động bạch cầu đơn nhân máu ngoại vi IL-7 tăng tốc độ sản sinh bạch huyết trạng thái giảm bạch cầu lympho bệnh nhân AIDS sau hóa trị liều cao xạ trị Ngoài số cytokine TNF-α, IL-1 IL-6 có vai trò đáp ứng viêm thể Các khiếm khuyết hệ thống điều hoà hoàn hảo kiểm soát xuất cytokine thụ thể dành cho cytokine gây biến chứng số bệnh Sự xuất nhiều hay cytokine tương ứng hay không tương ứng thụ thể dành cho cytokine góp phần vào việc tạo trình bệnh lý 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Văn Đình Hoa, Nguyễn Ngọc Lanh (2011), Sinh lý bệnh miễn dịch (phần Miễn dịch học), NXB Y học Văn Đình Hoa, Nguyễn Ngọc Lanh (2011), Sinh lý bệnh miễn dịch (phần Sinh lý bệnh học), NXB Y học Phạm Hoàng Phiệt (2006), Miễn dịch – Sinh lý bệnh, NXB Y học Lâm Văn Tiên (2010), Giáo trình miễn dịch, NXB ĐH Quốc gia Hà Nội Phạm Văn Ty (2004), Miễn dịch học, NXB ĐH Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh Appasamy P.M (1999), “Biological and clinical implications of interleukin-7 and lymphopoiesis”, Cytokines Cell Mol Ther., 5, pp 2539 Costello R., Imbert J and Olive D (1993), “Interleukin-7, a major Tlymphocyte cytokine”, Eur Cytokine Netw., 4, pp 253-262 Faller EM, Ghazawi FM, Cavar M, MacPherson PA (2010), “IL-7 induces clathrin-mediated endocytosis of CD127 and subsequent degradation by the proteasome in primary human CD8 T cells”, Immunology and Cell Biology, 165 (2), pp 11-23 Funk P.E., Stephan R.P and Witte P.L (1995), “Vascular cell adhesion molecule 1-positive reticular cells express interleukin-7 and stem cell factor in the bone marrow”, Blood, 86, 2661-2671 10 Heufler C., Topar G., Grasseger A., Stanzl U., Koch F., Romani N., Namen A.E and Schuler G (1993), “Interleukin is produced by murine and human keratinocytes” J Exp Med , 178, pp 1109-1114 11 Lawson BR1, Gonzalez-Quintial R1, Eleftheriadis T1, Farrar MA2, Miller SD3, Sauer K1, McGavern DB4, Kono DH1, Baccala R1, Theofilopoulos AN (2015), “Interleukin-7 is required for CD4+ T cell activation and autoimmune neuroinflammation”, Clinical Immunology, 161 (2), pp 260269 24 12 Morrissey P.J., Conlon P., Braddy S., Williams D.E., Namen A.E and Mochizuki D.Y (1991), “Administration of IL-7 to mice with cyclophosphamide-induced lymphopenia accelerates lymphocyte repopulation” J Immunol, 146, pp 1547-1552 13 Morrissey P.J., Conlon P., Charrier K., Braddy S., Alpert A., Williams D., Namen A.E and Mochizuki D (1991), “Administration of IL-7 to normal mice stimulates B-lymphopoiesis and peripheral lymphadenopathy”, J Immunol, 147, pp 561-568 14 Namen A.E., Lupton S., Hjerrild K., Wignall J., Mochizuki D.Y., Schmierer A., Mosley B., March C.J., Urdal D., Gillis S., Cosman D and Goodwin R.G (1988), “Stimulation of B-Cell progenitors by cloned murine interleukin- 7”, Nature, 333, pp 571-573 15 Namen A.E., Schmierer A.E., March C.J., Overell R W., Park L.S., Urdal D.L and Mochizuki D.Y (1988), “B cell precursor growth-promoting activity Purification and characterization of a growth factor active on lymphocyte precursors”, J Exp Med., 167, pp 988-1002 16 Rich B.E., Campos-Torres J., Tepper R.I., Moreadith R.W and Leder P (1993), “Cutaneous lymphoproliferation and lymphomas in interleukin transgenic mice”, J Exp Med., 177, pp 305-316 17 Silva M.R., Hoffman R., Srour E.F and Ascensao J.L (1994), “Generation of human natural killer cells from immature progenitors does not require marrow stromal cells” Blood, 84, pp 841-846 18 Wiles M.V., Ruiz P and Imhof B.A (1992), “Interleukin-7 expression during mouse thymus development” Eur J Immunol., 22, pp 1037-1042 19 Watanabe M., Ueno Y., Yajima T., Iwao Y., Tsuchiya M., Ishikawa H., Aiso S., Hibi T and Ishii H (1995), “Interleukin-7 is produced by human intestinal epithelial-cells and regulates the proliferation of intestinal mucosal lymphocytes”, J Clin Investigation, 95, pp 2945-2953 20 Vandana Kalia, Laura Anne Penny, Yevgeniy Yuzefpolskiy, Florian Martin Baumann, Surojit Sarkar (2015), “Quiescence of Memory CD8(+) 25 T Cells Is Mediated by Regulatory T Cells through Inhibitory Receptor CTLA-4”, Immunity, 42 (6), pp 1116-1129 26