Miễn dịch chương 4.pdf

Tài liệu về miễn dịch chương4.

Chương KHÁNG NGUYÊN 4.1 Các tính chất kháng nguyên Đáp ứng tạo kháng nguyên ta biết xảy có “vật lạ” đột nhập vào thể tiếp xúc với hệ thống miễn dịch Vật lạ gọi chất gây kháng thể (antibody generator) hay kháng nguyên (antigen) Tuy nhiên, vật lạ vào thể có tính chất kháng ngun Kháng ngun có hai tính chất sau: (1) kích thích thể tạo đáp ứng miễn dịch, tính chất gọi tính sinh miễn dịch, (2) có khả kết hợp đặc hiệu với kháng thể tương ứng, tính chất tính đặc hiệu 4.1.1 Tính sinh miễn dịch Tính sinh miễn dịch kháng nguyên phụ thuộc vào yếu tố sau: (1) Tính lạ kháng nguyên: Kháng nguyên lạ khả kích thích tạo kháng thể mạnh nhiêu Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, số trường hợp bệnh lý thành phần thân thể gây đáp ứng kháng thể chống lại nó, ta gọi thành phần tự kháng nguyên (2) Cấu trúc hóa học kháng nguyên: Các kháng ngun thuộc loại protein polysaccharid có tính sinh miễn dịch cao Kháng nguyên phức tạp cấu trúc hóa học tính sinh miễn dịch mạnh nhiêu Trên cấu trúc có cấu tạo chịu trách nhiệm việc kích thích tạo kháng thể, định kháng nguyên hay epitop (3) Cách gây miễn dịch liều kháng nguyên: Hầu hết kháng nguyên hữu hình (vi khuẩn, hồng cầu, polymer lớn,…) đưa vào thể đường tĩnh mạch dễ dàng gây đáp ứng tạo kháng thể Trong đó, có số phân tử cần phải kèm thêm chất hỗ trợ khác gây đáp ứng tốt, ta gọi chất hỗ trợ tá chất adjuvant Loại tá chất thường dùng tá chất Freund, hỗn dịch vi khuẩn lao chết trộn nước dầu (4) Sự di truyền khả đáp ứng thể: kháng nguyên thể khác tạo đáp ứng miễn dịch mức độ khác Vì mà Landsteiner phân biệt hai khái niệm: Tính kháng nguyên tính miễn dịch, đó: Tính sinh miễn dịch = tính kháng ngun + khả đáp ứng thể 4.1.2 Tính đặc hiệu Tính đặc hiệu đáp ứng miễn dịch có kháng nguyên có cấu trúc riêng Tính đặc hiệu kháng ngun khơng phải toàn phân tử kháng nguyên định, mà nhiều đoạn nhỏ nằm phân tử kháng nguyên định Nhưng đoạn nhỏ định kháng nguyên hay epitop Epitop có hai chức năng, kích thích thể tạo đáp ứng miễn dịch đặc hiệu với kháng nguyên đó, hai làm vị trí để kháng thể tế bào lympho mẫn cảm gắn vào cách đặc hiệu Một kháng nguyên protein phức tạp nhiều định kháng nguyên khác nhau, mà kích thích tạo nhiều loại kháng thể khác lúc Tùy theo kháng nguyên phản ứng lúc với hay nhiều kháng huyết chứa kháng thể tạo mà người ta gọi kháng nguyên đơn giá hay kháng nguyên đa giá Trong phản ứng huyết học có kháng nguyên đa giá tạo mạng lưới kết tủa ngưng kết 4.1.3 Phản ứng chéo Phân tử kháng thể có tính đặc hiệu cao, có trường hợp kháng thể kháng nguyên A lại tác dụng với kháng nguyên B, ta gọi phản ứng chéo Nguyên nhân phản ứng chéo hai kháng nguyên có hai epitop giống tương tự Trong thực nghiệm loại trừ phản ứng chéo phương pháp cho hấp thụ Ví dụ, ta biết kháng huyết kháng A thường cho phản ứng chéo với kháng nguyên B làm phản ứng tìm kháng nguyên A kết tủa dễ sai lạc tìm nhầm B Như vậy, trước tìm A ta cho ủ kháng nguyên huyết kháng A với kháng nguyên B, phân tử cho phản ứng chéo tạo phức hợp với B Sau ly tâm loại phức hợp ta kháng huyết A khơng cịn phản ứng chéo với B 4.1.4 Hapten Hapten hay bán kháng nguyên kháng nguyên khơng tồn năng, có trọng lượng phân tử thấp, khơng có tính sinh miễn dịch có tính đặc hiệu kháng nguyên Khi hapten gắn với chất protein tải thành phức hợp phức hợp có tính sinh miễn dịch Nói rõ hơn, thực nghiệm, ta đưa hapten vào thể Khơng có KT Kháng Hapten Kháng chất tải Hình 4.1 Sơ đồ minh họa đáp ứng với hapten Bản thân hapten không tạo đáp ứng, liên kết in vitro và/hoặc in vivo với cộng hợp protein tạo kháng thể phản ứng với hapten với cộng hợp protein 4.2 Một số kháng nguyên quan trọng 4.2.1 Hệ kháng nguyên nhóm máu ABO Hệ bao gồm nhóm máu khác nhau: A, B, AB O Ký hiệu nhóm máu biểu thị kháng nguyên có mặt bề mặt hồng cầu Cơ thể nhóm máu A có kháng ngun A, nhóm B có kháng ngun B, nhóm AB có kháng ngun A B nhóm O khơng có A B hồng cầu Một đặc điểm khác thể người máu A có mang kháng thể chống B huyết thanh, người máu B có huyết chống A, người AB huyết khơng có kháng thể chống hai kháng ngun cịn nhóm O có hai loại kháng thể Các kháng nguyên thuộc hệ ABO locus gen kiểm soát với ba allel A, B, O, A B trội O Tính đặc hiệu kháng nguyên nhóm máu hệ ABO định có mặt số gốc “ose” phần polysaccharid Các kháng nguyên có chung lõi sphingolipid- polysaccharid Nếu lõi gắn thêm gốc fucose xuất chất H Chất có bề mặt hồng cầu hầu hết thể để suất kháng nguyên A kháng nguyên B Nếu vị trí galactose cuối chất H có gắn thêm N-acetyl galactosamin xuất kháng nguyên A Còn gắn thêm galactose xuất kháng nguyên B (Hình 4.2) Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo kháng nguyên ABO Các gen A B mã hóa cho enzym transferase gắn N-acetylgalactosamin galactose vào chất H để tạo nên nhóm máu A B OLIGOSACCARIT Nếu khơng có gen A B máu thuộc nhóm O Về mặt di truyền, tham gia vào hình thành kháng nguyên nhóm máu có hai hệ gen, hệ Hh chất H hệ ABO Hai hệ hoạt động độc lập với Đại đa số có gen H, có người khơng có (cơ thể đồng hợp tử hh) Những người dù có gen hệ ABO hồng cầu khơng có kháng ngun A B nên ghi nhận nhóm O truyền máu O thực vào người (tức đưa chất H vào cho người khơng có H) gây tai biến truyền máu Nhóm đặc biệt gọi nhóm O Bombay 4.2.2 Hệ kháng nguyên nhóm máu Rh Năm 1930, Landsteinner Wiener phát nhóm máu Rh Họ gọi người có hồng cầu ngưng kết với huyết thỏ kháng hồng cầu khỉ Rhessus người Rh+, số người lại Rh- Nhưng sau này, người ta phát rằng, kháng nguyên hệ Rh không đơn giản Hệ Rh có nhiều kháng ngun, phần lớn có tính sinh miễn dịch yếu hay gây phản ứng chéo Chỉ có kháng ngun D có tính sinh miễn dịch mạnh Khi hồng cầu có kháng ngun D gọi Rh+ mà không cần để ý đến kháng nguyên khác hệ Kháng thể kháng D không xuất tự nhiễm máu kháng thể hệ ABO Vì kháng nguyên Rh phân bố thưa thớt hồng cầu nên thường khó gây ngưng kết hồng cầu làm phản ứng xác định nhóm máu Rh, người ta phải dùng đến thử nghiệm Coombs giám tiếp (Hình 4.3) Hình 4.3 Phản ứng Coombs gián tiếp (a) Hình ảnh phản ứng âm tính; (b) Hình ảnh phản ứng dương tính; (c) Cơ chế phản ứng trường hợp bất đồng nhóm máu Rh 4.2.3 Kháng nguyên vi sinh vật Kháng nguyên vi sinh vật loại kháng nguyên phức tạp: kháng nguyên vỏ, kháng nguyên thân, kháng nguyên lông, kháng nguyên ngoại tế bào, v.v… Về kháng nguyên vỏ kháng nguyên vỏ phế cầu thường hay nghiên cứu nhiều Kháng nguyên thuộc loại polysaccaride, có tới 80 typ huyết khác Về kháng nguyên thân vi khuẩn ruột non, lớp ngồi vách vi khuẩn có lipopolisaccharide: phần lipid có tính độc, cịn phần polysaccharid có tính kháng ngun kháng ngun thân (cịn gọi kháng nguyên O) Ở Salmonella có đến 60 kháng nguyên O mà cấu trúc có hai phần: phần nhân phần chuổi ngang Phần nhân giống tất Salmonella Phần chuổi ngang gồm tiểu đơn vị oligosaccharide xếp lặp lặp lại Chính chuổi ngang định tính đặc hiệu nhóm Salmonella Các kháng ngun lơng Salmonella có chất protein, gọi kháng thể H, định tính đặc hiệu typ Salmonella Người ta phát Salmonella có 1000 typ huyết khác Các kháng nguyên ngoại tế bào độc tố enzym có chất protein Một loại kháng nguyên ngoại tế bào liên cầu Streptolysin O thường dùng chẩn đoán huyết Các vi khuẩn bạch hầu, uốn ván có ngoại độc tố gây bệnh vaccin phòng bệnh độc tố giải độc Kháng thể virus bề mặt hạt virus (capsid) bên Tùy theo tính đặc hiệu, phân biệt kháng nguyên nhóm, kháng nguyên typ kháng nguyên typ phụ Trong kháng ngun nhóm, kể làm ví dụ kháng nguyên nucleoprotein (NPA), kháng nguyên typ, chẳng hạn bệnh bại liệt, cho phép phân biệt ba typ virus bại liệt khác Trong trường hợp virus cúm, việc phân biệt ba typ A, B, C, người ta phân biệt typ phụ Các typ phụ A B kết biến đổi kháng nguyên bề mặt 4.2.4 Kháng nguyên hòa hợp mô Từ lâu, người ta biết rằng, việc truyền máu thành công nhờ, phù hợp máu người cho máu người nhận Trong phát biểu nhận giải Nobel vào năm 1931, Ladsteiner cho có lẽ có “những nhóm giống nhóm máu” liên quan đến việc chấp nhận thải bỏ mô ghép khác Ý tưởng dẫn dắt Gorer đến việc xác định nhóm kháng nguyên chuột mà nhóm kháng nguyên giống cho nhận mảnh ghép có thời gian sống lâu Tên gọi kháng ngun hịa hợp mơ dùng để kháng nguyên tham gia vào việc thải ghép Người ta nhận thấy phụ trách mã hóa kháng nguyên vùng đặc biệt genom ta gọi vùng Phức hệ hịa hợp mơ chủ yếu (Major Histocompatibility Complex, MHC); chuột nhắt mang tên vùng H-2, nằm nhiễm sắc thể 17 Những hệ thống tương đương với phức hệ hịa hợp mơ chủ yếu chuột phát tất động vật có vú khác Ở người, phức hệ hịa hợp mơ chủ yếu cụm gen HLA nhiễm sắc thể số Sự tái tổ hợp cực phức hệ gen xảy khoảng 1% gia đình, nhờ tính HLA chiếm khoảng 1/3.000 tồn genom Điều có nghĩa có hàng trăm gen nằm cụm HLA Mặc dù MHC lần phát nhờ vai trị thải ghép, ngày người ta biết rằng, protein sản phẩm đoạn gen tham gia vào nhiều công đoạn nhận diện miễn dịch, bao gồm tương tác tế bào lympho khác lympho bào với tế bào trình diện kháng nguyên 4.2.4.1 Sự xếp gen MHC Người ta xác định phức hợp gen MHC mang nhiều gen riêng lẻ; phức hợp có chức chung, tương đối giống loài, chi tiết phân bố lồi khác Gần đây, người ta thiết lập đồ gen hoàn chỉnh cho MHC chuột nhắt Nhờ mà biết locus chịu trách nhiệm mã hóa cho đoạn polypeptid Chỉ điều vướng mắc cách thức polypeptid protein thực chức cho phù hợp với quy định MHC mã hóa tìm nhờ kỹ thuật miễn dịch học (dùng kháng thể đơn clôn), mà người ta thường gọi protein kháng nguyên MHC Các protein MHC gồm có lớp khác cấu trúc lẫn chức năng: -Protein lớp I (tức kháng nguyên MHC lớp I) gồm có hai polypeptid Peptid lớn mã hóa MHC, peptid liên kết với polypeptid thứ hai β2- microglobulin mã hóa gen ngồi đoạn MHC -Các protein lớp II (tức kháng nguyên MHC lớp II) gồm có hai peptid khơng đồng hóa trị với có tên chuỗi α chuỗi β, hai sản phẩm MHC - Các protein lớp III (tức kháng nguyên MHC lớp II) thành phần bổ thể mã hóa MHC Ngồi cịn có locus phụ nằm ngồi phức hợp H-2 (phức hợp TLA) tham gia mã hóa cho protein lớp I protein có chức miễn dịch nên đưa vào đồ gen Hình 4.4 Hình 4.4 Sơ đồ vị trí gen MHC Có 17 gen Qa vùng Qa 12 gen vùng Tla đa số chúng dạng nghỉ Ở người, vùng D, B, C, A Các vùng A B người vùng có chức tương đương với vùng K D chuột, điều có nghĩa sản phẩm chúng tác động với tư cách phân tử nhận diện bề mặt tế bào, tế bào T gây độc nhận diện phân tử thực chức Vùng D người tương đương với vùng I chuột sản phẩm chúng (hai chuỗi protein α β) tham gia vào trình hợp tác tế bào tế bào hệ miễn dịch Các sản phẩm vùng I chuột gọi kháng nguyên Ia Tương đương với kháng nguyên DR, DP, DQ người Người ta nhận thấy rằng, cường độ đáp ứng miễn dịch chuột xác định phần gen đáp ứng miễn dịch 4.2.4.2 Phân bố kháng nguyên MHC Ở người, tất tế bào có nhân thiết phải mang kháng nguyên vùng A, B, C, cịn kháng ngun mã hóa vùng D phân bố hạn chế tế bào tương đương với tế bào chuột có mang kháng nguyên I Kháng nguyên lớp I có tế bào B, đại thực bào, tế bào mono có lẽ tế bào biểu mơ Ngồi ra, số kháng nguyên lớp I xuất tế bào T ức chế kháng nguyên lớp II có tế bào T hoạt hóa (Bảng 4.1) Bảng 4.1 Phân bố kháng nguyên MHC mô Tiểu vùng MHC H-2 HLA K, D, L A, B, C I-A I-E I-J D Phân bố kháng ngun mơ Tất tế bào có nhân tiểu cầu Hồng cầu (chuột) Lymphô B, Đại thực bào, Tế bào mơnơ, Tế bào thượng bì (?), Tế bào u sắc tố, Tế bào T hoạt hóa Lymphơ T ức chế 4.2.4.3 Cấu trúc kháng nguyên MHC Những cơng trình gần nghiên cứu kháng ngun MHC riêng biệt giúp làm sáng tỏ cấu trúc chúng Với tư cách phân tử tham gia vào tương tác tế bào, kháng nguyên MHC thường tìm thấy màng tế bào Chúng phân tử glycoprtein cắm vào màng tế bào, để nghiên cứu thường phải tách rời chúng khởi màng hai cách: - Hoặc dùng chất tẩy (detergent) để giải phóng chúng khỏi màng - Hoặc dùng enzym papain để cắt phần MHC nằm thòi khỏi bề dày màng Khi phân tử cắt enzym chúng có khác với kháng nguyên MHC nguyên vẹn chúng phần cắm sâu vào màng tế bào Người ta làm tinh khiết kháng nguyên hòa tan kỹ thuật hóa sinh kinh điển sắc ký tính, dùng lectin kháng huyết Người ta nhận thấy tinh luyện kháng nguyên MHC sắc ký tính cột kháng thể đơn clơn có nhiều ưu điểm kỹ thuật hóa sinh khác (Hình 4.5) Mỗi kháng nguyên lớp I bao gồm polypeptid gắn đường có trọng lượng phân tử khoảng 45.000 liên kết khơng đồng hóa trị với peptid khơng có đường (tức β2 -microglobulin, có trọng lượng phân tử khoảng 12.000) Dù β2 - microglobulin không tham gia vào bề mặt kháng nguyên phân tử HLA, cần cho trình thể lớp I Nếu cá thể thiếu bẩm sinh β2 - microglobulin định kháng nguyên lớp I Hình 4.5 Sơ đồ minh họa cấu trúc phân tử MHC lớp I II Sơ đồ cho thấy phân tử MHC ln có cấu trúc cắm sâu vào màng tế bào Cấu trúc lớp II biết rõ lớp I, chúng gồm hai chuỗi poypeptid khác α β gắn với lực nối khơng đồng hóa trị, hai chuỗi cắm vào màng tế bào Chuäùi ngắn mang kháng nguyên allotyp, hai chuäùi có mang đơn vị đường Người ta biết nhiều cấu trúc vùng H-2I chuột vùng tương đương với vùng người vùng HLA-D Trên chuột, người ta phát thêm tiểu vùng H-2I, tiểu vùng I-A I-E Khảo sát riêng vùng peptid kháng nguyên I-E chuột cho thấy rằng, đa số biến đổi cấu trúc xảy chuỗi β (trường hợp kháng nguyên HLA-D vậy) 4.2.4.4 Chức kháng nguyên MHC Các kháng nguyên MHC cần thiết cho trình nhận diện miễn dịch Các kháng nguyên MHC khác nhận diện loại tế bào T khác Những tế bào T gây độc tham gia vào việc nhận diện loại bỏ tế bào nhiễm virus mơ ghép lạ có khả nhận diện phân tử H-2K H-2D (tương đương HLA-A HLA-B người) tế bào lạ, hợp tác với tế bào T giúp đỡ gây phá hủy tế bào lạ (Hình 4.6) Hình 4.6 Tóm tắt chức MHC chuột Tế bào T gây độc nhận diện kháng nguyên lạ kết hợp với H2K/D tiêu diệt tế bào đích Tế bào T giúp đỡ nhận diện kháng nguyên kết hợp với H-2I tế bào trình diện kháng nguyên Tế bào Ts ức chế đặc hiệu hoạt động đại thực bào, tế bào B Th Đây ức chế phụ thuộc H2IJ Đa số tế bào nhiễm virus thể kháng nguyên virus bề mặt chúng, kháng nguyên nhận diện tế bào T gây độc Đồng thời người ta biết tế bào T gây độc nhận diện kháng nguyên virus có phối hợp với việc nhận diện kháng nguyên K-2K -D có mặt tế bào bị nhiễm Bằng cách tế bào T gây độc giết chết tế bào nhiễm Như vậy, phân tử H-2 bề mặt tế bào nhiễm virus tác động dấu hiệu hướng dẫn đưa tế bào T gây độc đến tiếp cận bào đích, giúp để phân biệt tế bào đích với tế bào khác mang kháng nguyên virus Người ta chưa biết rõ tế bào gây độc nhận diện lúc tính đặc hiệu virus kháng nguyên MHC tế bào đích Có hai giả thuyết (được minh họa Hình 4.7): - Tế bào gây độc nhận diện độc lập hai kháng nguyên - Sự kết hợp kháng nguyên virus kháng nguyên MHC bề mặt tế bào tế bào làm biến đổi hình dạng cấu trúc phân tử MHC, mà nhận diện thành phần thân bị biến đổi Nhận diện độc lập Tc Nhận diện phối hợp Tc Hình 4.7 Hai giả thuyết việc tế bào Tc nhận diện kháng nguyên virus MHC bề mặt tế bào đích Tế bào Tc nhận diện độc lập phân tử kháng nguyên virus MHC (giả thuyết 1) nhận diện chung phức hợp tạo nên kháng nguyên virus MHC (giả thuyết 2) Nhiều chức MHC khác đề cập cụ thể hơn, nghiên cứu phận hệ thống miễn dịch MHC tham gia vào hết trình nhận diện miễn dịch Những hiểu biết gần cho thấy rằng, MHC phân tử khác tham gia nhận diện miễn dịch giống phần cấu trúc, điều có lẽ có liên quan mặt tiến hóa với phân tử nhận diện thời kỳ bào thai Có điều cần lưu ý có nhiều thay đổi allotyp xảy cho kháng nguyên MHC Sự xuất tính đặc hiệu MHC thấy lồi khác có liên quan với Ngun nhân thay đổi lớn chưa rõ Vì tính chất đặc thù cá thể sinh vật mà quần thể khơng có yếu tố bệnh nguyên gây biến đổi giống cho toàn cá thể mức độ nhận diện kháng nguyên Tuy vậy, cần biết quần thể có tượng cá thể mang kháng nguyên MHC đặc biệt có tính dễ mắc bệnh tương ứng không mắc bệnh tương ứng so với người khác Đó đặc điểm di truyền MHC  ...và tính miễn dịch, đó: Tính sinh miễn dịch = tính kháng nguyên + khả đáp ứng thể 4.1.2 Tính đặc hiệu Tính đặc hiệu đáp ứng miễn dịch có kháng ngun có cấu trúc riêng... hơn, nghiên cứu phận hệ thống miễn dịch MHC tham gia vào hết trình nhận diện miễn dịch Những hiểu biết gần cho thấy rằng, MHC phân tử khác tham gia nhận diện miễn dịch giống phần cấu trúc, điều... hệ miễn dịch Các sản phẩm vùng I chuột gọi kháng nguyên Ia Tương đương với kháng nguyên DR, DP, DQ người Người ta nhận thấy rằng, cường độ đáp ứng miễn dịch chuột xác định phần gen đáp ứng miễn