Giáo trình Miễn dịch học - chương 6

CHƯƠNG VIMỘT SỐ HỆ THỐNG HIỆU ỨNG CỦA HUYẾT TƯƠNG Đại cương Trong huyết tương có một số hệ thống enzym khi được hoạt hoá có tác dụng bảo vệ cơ thể mà chủ yếu là tham gia hình thành phản

CHƯƠNG VI

MỘT SỐ HỆ THỐNG HIỆU ỨNG CỦA HUYẾT TƯƠNG

Đại cương

Trong huyết tương có một số hệ thống enzym khi được hoạt hoá có tác dụng bảo vệ

cơ thể mà chủ yếu là tham gia hình thành phản ứng viêm Ở động vật chưa có bộ máy tuần hoàn thì viêm chỉ bao gồm hiện tượng thực bào là chính Các tế bào thực bào di chuyển không định hướng trong các dịch khoang cớ thể sẽ trở thành có định hướng khi xuất hiện tác nhân gây viêm Do đó chúng qui tụ vào vị trí viêm và thực hiện chức năng thực bào của mình

Ở động vật có hệ tuần hoàn, thì tế bào thực bào di chuyển trong dòng máu cùng với

các hệ thống enzym hiệu ứng Do đó, viêm khởi phát bằng hiện tượng tăng tính thấm vách mạch, bạch cầu bám vách và ra ngoài, rồi qui tụ vào vị trí có tác nhân gây viêm Chính sự hoạt hoá các hệ thống enzym nói trên, đã tạo ra các hiện tượng đó và hầu hết các hiện tượng khác, quan sát được tại ổ viêm Ngoài ra, tham gia hình thành ổ viêm còn có các chất

do các tế bào, các bạch cầu tiết ra (cytokin, leukin )

Nguyên lý hoạt động chung của các hệ thống hiệu ứng là, các phản ứng một khi đã mở màn sẽ diễn ra tự động, liên tiếp, thành một chuỗi qua nhiều bước để đạt được hiệu ứng cần thiết Chuỗi phản ứng được điều chỉnh để khỏi quá yếu hoặc quá mạnh, chủ yếu nhờ nồng độ các sản phẩm của các phản ứng Yếu tố (thành phần) đầu tiên của hê thống là một ''tiền enzym'' khi có tác nhân kích thích phù hợp sẽ trở thành enzym - nghĩa là nó được hoạt hoá, tác động lên yếu tố tiếp sau, biến nó thành enzym thứ hai để tác động lên yếu tố tiếp nữa Như vậy, phản ứng mang tính dây chuyền, tự động, tự điều chỉnh

Người ta đã chứng minh sự liên quan qua lại và phức tạp của các hệ thống huyết tương, do vậy chúng hầu như không hoạt động đơn độc Ở đây, chỉ đi sâu vào hệ thống bổ thể

I HỆ THỐNG ĐÔNG MÁU

Hệ thống đông máu được nghiên cứu sớm nhất Nhờ các enzym của hệ thống này, máu có thể tự động đông lại khi mạch máu bị tổn thương, nhờ vậy hạn chế được mức độ mất máu Trong viêm, hệ thống này gây đông máu trong vi mạch và tạo ra lưới fibrin có tác

dụng khu trú ổ viêm, hạn chế sự lan truyền của yếu tố gây bệnh

Khởi đầu là yếu tố Hageman (mang số XII), khi gặp các bề mặt mang điện tích âm (ví dụ chỗ rách mạch máu, nội mạc mạch tổn thương ), các enzym proteaza, catecholamin,

collagen thi yếu tố này (tiền enzym) biến thành enzym Ta gọi là nó được hoạt hoá Sự

hoạt hoá này làm cho yếu tố XI (tiền enzym) dược hoạt hoá (thành enzym), trở thành tác nhân tác động lên yếu tố IX khiến nó được hoạt hoá Đến nay, người ta đã biết rõ về 13 yếu tố đông máu, trong đó phần lớn là protein

Yếu tố Phân tử lượng (x1000) Nồng độ trong huyết tương

(mg/dl)

Calci (Ca ++ ) (IV)

Kallicrenogen

Kallicren Kininogen

Ca ++ Phospholipid

Trombin (II a) Protrombin (II)

(Đông máu)

Hình: Sơ đồ tóm tắt quá trình đông máu Mũi tên liên tục = quá trình phản ứng Mũi tên ngắt quãng: tác dụng xúc tác Các sỗ La mã: tên các chất A: dạng hoạt hoá của các chất

II HỆ THỐNG PLASMIN VÀ CHỐNG ĐÔNG MÁU

Hoạt động song song với hệ đông máu, có vai trò làm cho máu không tự động đông lại trong mạch, đồng thời còn làm cho quá trình đông máu ngừng lại khi cần thiết.và không diễn ra quá mức và tràn lan

Các yếu tế của hệ này gồm những yếu tố chống lại (gây ức chề) các yếu tố của hệ đông máu Đặc biệt, người ta xếp vào đây có một số yếu tồ thuộc hệ bổ thể (như C1-INH, protein C, protein S ), nói lên sự liên quan của các hệ hiệu ứng trong huyết tương Dưới đây, nêu một số yếu tố (hiện đã biết rõ phân tử lượng, nông độ trong huyết tương) và nếu thiếu thì gây tình trạng bệnh lý tương ứng

Antithrombin III

Heparin cofactor II

Heparln

α2-plasmin inhibitor

C1-esterase inhibitor

Protein C

Protein S

Xu hướng đông máu tắc mạch

Xu hướng huyết khối Dễ đông máu tự phát Dễ chảy máu tự phát Phù mạch di truyền

Xu hướng huyết khối

Xu hướng huyết khối Trường hợp cục máu đôngđã hình thành (với tác dụng sinh lý là chống mất máu tiếp

tục hoặc khu trú ổ viêm ) thì sau đó việc tiều cục máu đông là nhờ vai trò của hệ plasmin.

Thoạt tiên, cục máu đông co lại do các chất từ tiểu cầu (là chủ yếu), tiếp đó plasminogen -một chất do gan tiết vào máu, tiền enzym - biến thành enzym plasmin, có tác dụng phân huỷ fibrin (dạng sợi) trong cục máu đông thành dạng hoà tan Nhờ vậy, cục máu đông bị tan huỷ

III HỆ THỐNG KININ

Tiền enzym đầu tiên của hệ thống này là prekallicrein hoặc còn có tên kallicreinogen (pre: tiền, trước; nogen: sinh ra) Chất trên sẽ biến thành enzym chính thức, có tên là kallicrein do tác dụng của các yếu tố sau:

• pH thấp (thường gặp trong ổ viên)

• Có mặt plasnin, trypsin và một số protease khác (dễ gặp chúng trongổ viêm)

• Hoạt hoá bổ thể

• Yếu tố Hageman bị hoạt hoá (XII)

Kallicrein có tác dụng đặc hiệu lên chất bradykininogen (là một peptit gồm 9 axit amin: arginin – prolin - glyxin – phenyl - alanin - serin - prolin - phenylalanin - arginin) làm tách arginin ra, thì phần còn lại mang tên brađykinin là chất có hoạt tính sinh học Nhiều

proteaza khác cũng tác dụng không đặc hiệu lên bradykininogen để tạo ra bradykinin với hiệu suất thấp: trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase, enzym của thể tiêu (lysosom) trong tế bào

Trong máu còn có một peptit gồm 10 axit amin, chi khác bradykininogen là có thêm lysin tên là kallidinogen, hoặc lysyl - bradykinin Bị các men proteinase nói trên (nhất là kallicrein), phân cắt nó biền thành kallidin (9 axit amin) có hoạt tính Chất này, dưới tác dụng tiếp tục của các proteaza, cuối cùng cũng biến thành Bradykinin (hình 49 và 50)

Hình: Sự tạo thành bradykinin từ tiền chất bradykininogen

Chất tác dụng của hệ thống này là bradykinin, được xem là một kinin chủ yếu gây ra

các hiện tượng cơ bản của ổ viêm Nó có tác dụng gây co cơ trơn, dãn mạch, tiến tới xung

huyết động mạch và xung huyết tĩnh mạch Nó cũng gây tăng mạnh mẽ tính thấm thành mạch ở vi tuần hoàn (gấp 15 lần histamin), đồng thời có tác dụng thu hút bạch cầu, làm bạch cầu bám vào vách mạch và ra khỏi mạch máu và tập trung vào nơi có nồng độ bradykinin cao (ổ viêm) Một tác dụng nổi bật của bradykinin là kích thích đầu tận của thần kinh cảm giác, gây đau đớn Như vậy, nó tham gia hầu hết các hiện tượng quan sát được tại

ổ viêm (sưng, nóng, đỏ, đau, tập trung bạch cầu )

IV HỆ THỐNG BỔ THỂ

4.1 Mở đầu

4.1.1 Lịch sử

Cuối thế kỷ 18, ngay sau khi phát hiện kháng thể, Bordet đã có nhận xét : huyết thanh con vật khỏi bệnh có khả năng làm ngưng kết vi khuẩn gây bệnh, sau đó còn làm vi khuẩn tan ra Hiện tượng này được làm sáng tỏ: Nó do hai yếu tổ phụ trách Yếu tố thứ nhất bền với nhiệt, chịu được nhiệt độ 56oC trong 30 phút, chỉ xuất hiện sau khi con vật nhiễm khuẩn, gây ngưng kết đặc hiệu nhưng chưa làm chết vi khuẩn Đó là kháng thể Yếu tố thứ hai có sẵn trong huyết thanh, không bền với nhiệt, có tác dụng làm tan vi khuẩn sau khi bị kháng thể làm ngưng kết Đó là alecin, nay gọi là bổ thể (complement, viết tất là C) do tác dụng ''bổ sung' của nó Từ lâu, đã biết bổ thể hoạt động không có tính chất đặc hiệu loài,

Arg

Kallicrenogen

(Tiền enzyme)

Kallicrein

Kininogen

(Bradykininogen) (Kallidinogen)

Kinin

(Bradykinin) (Kallidin) Proteinase, low pH, XII a

nghĩa là nó làm tan được tế bào kháng nguyên bị ngưng kết do kháng thể lấy từ các loài

khác Hoạt tính bổ thể thay đổi giữa các loài, cao nhất lả ở chuột lang, trung bình ở người, chó , thấp ờ thỏ, chuột nhắt Ngoài tác dụng làm tan vi khuẩn (tế bào mang kháng

nguyên nói chung), người ta xếp bổ thể vào miễn dịch không đặc hiệu vì vai trò của nó trong viêm Những cơ thể thiếu bổ thể bẩm sinh rát dễ nhiễm khuẩn

Bổ thể không phải một chất, mà là một hệ thống gồm nhiều thành phần, trong đó có những thành phần không bền với nhiệt Khi bảo quản huyết thanh cẩn thận vẫn làm mất bổ thể nhanh chóng Điều đó chứng tỏ bổ thể có tốc độ phân huỷ cao Cho đến năm 1940,

người ta thấy bổ thể gồm 4 thành phần, theo thứ tự phân lập được, có tên Cl, C2, C3 và C4.

Sự kết hợp kháng nguyên - kháng thể chính là tác nhân khởi phát làm cho C1 (tiền enzym) biến thành enzym - tác động lên C4 và C2, tạo ra enzym mới, tác động lên C3 Như vậy, thứ tự hoạt hoá của C' trên thực tế không giống với thứ tự phát hiện, phân lập và đặt tên các thành phần Các thành phần này tham gia "con đường thứ nhất: hoạt hoá bổ thể Từ những năm 1950 đă tách biết thêm được các thành phần mới là C5, 6, 7, 8 và 9

Còn ''con đường thứ hai" được tìm ra từ năm 1953, khi Pillenler phát hiện trong huyết thanh, chết properdin (P), chất này mất đi khi trộn huyết thanh với zymosan (là một polysaccarit từ vách tế bào nấm men), đồng thời làm giảm C3 và các thành phần C5-C9

Sau đó còn phát hiện ra các yếu tố B và D, phối hợp với P, thực hiện con đường thứ hai của

sự hoạt động của bổ thể mà không cần sự có mặt của kháng thể Con đường thứ nhất dược đặt tên là đường cổ điển, vì phát hiện sớm hơn, mặc dù trong quá trình tiến hoá sinh vật nó xuất hiện muộn hơn (khi đã xuất hiện miễn dịch đặc hiệu) so với con đường thứ hai (nay gọi là ''đường khác'' - altemative pathway)

4.1.2 Các ký hiệu và quy ước quốc tế :

Bổ thể có chung ký hiệu là C' Các chất của đường cổ điển được gọi là thành phần (fraction), ký hiệu là C kèm theo một con số (viết lớn ngang với C): C1, C2, C3, ,C9 Riêng C1 gồm 3 bán đơn vị: C1q, C1r và C1s Các chất của đường thứ hai gọi là yếu tố (factor), gồm B, D và P

Các chất điều hoà sự hoạt hoá bổ thể - bằng cách kìm hãm phản ứng - cũng có những ký hiệu riêng INH (inhibitor = chất ức chế), INA (inactivator = chất bất hoạt), hoặc thuần tuý là các chữ cái H, S

Nhiều thành phần (yếu tố) bổ thể là tiền enzvm, khi bị phân cắt thành hai mảnh thì mảnh nhỏ hoà vào dịch thể, để lộ ra ở mảnh lớn một vị trí có tác dụng enzym, bám vào bề

mặt tế bào mang kháng nguyện Theo quy ước, một mảnh mang chữ a, mảnh kia mang chữ

b, theo thứ tự phát hiện và phân lập ra chúng Ví dụ ta có C3a, C3b hay C5a, C5b Ngày nay, để thống nhất người ta có xu hướng đùng chữ b để chì các mảnh sẽ gắn bám vào bề mặt (b: binding) còn chữ a để chỉ các mảnh bong ra môi trường dịch thể, có kích thước nhỏ hơn b Bài này dùng các ký hiệu a,b theo quy ước thứ 2 - cho dễ nhớ

Trong phức hợp bố thể (do nhiều mảnh liên kết tạo thành), nếu có hoạt tính thì được ký hiệu bằng một gạch ngang ở phía trên Khi bị mất hoạt tính thì thêm chữ i (iC3b) Ví dụ Cl,4,2, hoặc chi tiết hơn C1s,4b,2b

4.1.3 Nơi sản xuất các thành phần bổ thể

Khi nuối cấy in vi tro, đại thực bào và bạch cầu đơn nhân sản xuất được hầu hết các thành phần bổ thể, nhưng in vi vo trong cơ thể vai trò sản xuất bổ thể của chúng có tầm quan trọng đến đâu, còn đang được thảo luận Có thể, các tế bào này sản xuất cho nhu cầu tại chỗ mà thôi Gan là cơ quan được chứng minh là cũng sản xuất mọi thành phần bổ thể cho máu, trừ C1 do biểu mô đường tiêu hoá và đường tiết niệu sản xuất ra

Đến nay, tất cả các thành phần và yếu tố của C' đều đã được tìm hiểu đầy đủ về cấu trúc cấp I và nồng độ bình thường trong máu

Các thành phần và yếu tố của hệ thống bổ thể

Tên gọi Phân tử lượng

(x 10 3 )

Nồng độ (mg/ml) Số chuỗi peptit Hằng số lắng

(s)

Tốc độ điện di

4.2 Sự hoạt hoá hệ thống bổ thể

Cũng giống hệ thống đông máu, các thành phắn của hệ thống bổ thể thực chất là các tiền enzym và các tiền chất Tác nhân khởi phát làm cho tiền enzym đầu tiên biến thành enzym, xúc tác phản ứng thứ nhất để có enzym thứ hai gây ra phản ứng thư hai, Cuối cùng, chúng ta có những hoạt chất có tác dụng sinh học thực hiện các cơ chế bảo vệ và có cả một hệ thống các yếu tố điều hoà làm cho phản ứng không diễn ra quá mạnh và quá kéo dài, cũng như quá yếu hoặc quá ngắn

Ở những động vật cấp thấp, hệ thống bổ thể rất đơn giản: chi có C3, yếu tố B và yếu tố D Sự hoạt hoá xảy ra thường xuyên và rất yếu, nhưng khi có vi khuẩn (cụ thể là sự có mặt các proteaza của vi khuẩn), lập tức sự hoạt hoá mạnh mê hơn; các sản phẩm tạo ra sẽ bám lên màng tế bào vi khuẩn và làm tổn thương màng này

4.2.1 Hệ thống bổ thể nguyên thuỷ

Thành phần C3 gốm 2 cấu phần (a và b) bình thường vẫn tự phân cắt ở mức độ rất thấp.

Các proteaza của vi khuẩn (xâm nhập cơ thể) làm cho phản ứng phân cắt C3 nạnh mê lên,

tạo ra nhiều C3a và C3b Khi C3a tách khỏi C3b sẽ làm bộc lộ ra một vị trí ở C3b (trước đó

bị che lấp) khiến C3b bám được lên màng (vi khuẩn) Nhờ bám lên màng, C3b có khả năng lôi kéo yếu tố B cùng gắn vào màng Lúc này C3bB trở thành đối tượng để cho yếu tố D

(một enzym) phân cắt: mảnh Ba bị tách ra, còn lại mảnh Bb, ta có C3bBb (hay BbC3b), một

enzym mới, làm phân cắt mạnh mẽ C3 Sự khép kín và khuếch đại chu trình này làm cho:

• Màng bị tổn thương,

• Hấp dẫn và kích thích bạch cầu thực bào

Do đó, vi khuẩn bị tổn thương màng (không nhân lên được, chết) và bị bạch cầu ăn, tiêu huỷ (gọi là thực bào) _

Ở sinh vật cấp cao, xuất hiện thêm yếu tố P Đồng thời từ gene sản xuất C3 qua nhiều

bước đột biến, ta có C1, C2, C4, C5 C9 Kháng thể xuất hiện, nhờ sự đột biến tạo ra lympho bào B từ các tể bào T Từ đó hình thành hai cách (hai con đường) hoạt hoá bổ thể:

• Đường phát triển từ hệ bổ thể nguyên thuỷ (với các yếu tố C3, B, D, P)

• Đường phụ thuộc kháng thể (với các thành phần: C1, C4, C2, C3)

C3 là giao diện của hai đường hoạt hoá, C5- C9, gọi là ''thân chung'' của hai đường

4.2.2 Sự liên quan của hệ bổ thể với các hệ hiệu ứng khác

Các hệ thống nói trên có sự liên quan qua lại, chặt chẽ và phức tạp Trong các phản ứng bảo vệ cơ thể, hầu như chúng không hoạt động đơn độc mà xảy ra đồng thời Hệ thống bổ thể xuất hiện muộn trong quá trình tiến hoá, do vậy ảnh hưởng tới các hệ thống khác không mạnh mẽ Tuy nhiên, người ta đã chứng minh được vai trò C1 khi hoạt hoá, có khá năng làm vón tụ tiểu cầu, C1-INH ảnh hưởng tới đông máu

4.3 Hoạt hoá bổ thể theo con đường cổ điển

4.3.1 Tác nhân hoạt hoá

Kháng thể kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên là tác nhân phổ biến, mạnh mẽ nhất, gây ra hoạt hoá bổ thể theo đường cđ điển Chỉ có kháng thể IgM và IgG1, IgG2 và IgG3 là có khả năng này Đây là những kháng thể có nồng độ cao nhất trong máu và các dịch cơ thể, do vậy sự hoạt hoá C (bổ thể) theo đường cổ điển xẩy ra rất phổ biến

Trường hợp kháng nguyên không gắn trên màng tế bào, mà ớ dạng hoà tan khi kết hợp với kháng thể tạo thành một cấu trúc phân tử khổng lồ ở dạng lưới (mạng) gọi là phức hợp miễn dịch cũng vẫn gây được hoạt hoá bổ thể

Sự vón tụ của các phân tử IgG, IgM (mặc dù không có mặt kháng nguyên) cũng là một tác nhân hoạt hoá Ví dụ: khi ủ chúng ở 65oC trong 30 phút ở phòng thí nghiệm

Ngoài ra, còn một số virut, hoặc chất plasmin, thrombin, protein phản ứng C với nồng độ đủ cao cũng gây được hoạt hoá bổ thể theo con đường cổ điển

4.3.2 - Các bước hoạt hoá.

Mô hình thực nghiệm đầu tiên về nghiên cứu hoạt hoá bổ thể đường cổ điển gồm

kháng nguyên là hồng cầu cừu, viết tắt là E (Erythrocyte) với ưu điển là dễ kiếm, dễ bảo quản lâu và dễ đo mức, độ tan huyết (dựa vào lượng hemoglobin giải phóng ra); còn kháng thể (ký hiệu Aï: Antibody) chống hồng cầu (hemolyzin, chất làm tan máu) thì sản xuất bằng

cách tiêm hồng cầu cừu cho thỏ

4.3.2a - Bước đầu tiên: là sự kết hợp kháng thể với hồng cầu cừu Phản ứng được biểu thị:

E + A > EA Khi kết hợp kháng nguyên, phần Fc của kháng thể IgM và IgG thay đổi cấu hlnh làm bộc lộ một vị trí là Clq có thể gắn vào Đó là sự mớ màn cho quá trình hoạt hoá, nó cũng giải thích vì sao thiếu kháng nguyên thì Clq không gắn vào kháng thể để khởi phát chuỗi phản ứng

4.3.2b Kết hợp với C1

Clq gồm 6 tiểu đơn vị, mồi tiểu đơn vị gồm 3 chuỗi peptit xoắn nhau, đầu tận cùng C (tức là đầu chuỗi peptit có nhóm -COOH tự do) tạo thành một hình bầu dục (5X7 nm) chính là nơi gắn vào Fc, phần của lại là "cuống” bó lại với nhau Cấu hình của C1q giống như một bó hoa sen 6 chiếc khi gắn vào kháng thể thì các nhánh hoa uốn cong để phần đài nụ toả ra xa nhau để có thể kết hợp đồng thời với ít nhất hai phần tử IgG Đó là điều kiện để phản ứng diễn ra tiếptục Do vậy, nếu các phân tử IgG nằm quá xa nhau thì sự hoạt hoá C' không xảy ra Với IgM, tạo thành từ 5 đơn vị với 5 Fc chụm lại với nhau, nên IgM bao giờ cũng dễ dàng hoạt hoá C'

Tiếp đó, C1r và C1s gắn vào phần cuống của C1q thành phức hợp c1qrs, với xự có mặt của Ca++ Cầu hình của phức hợp nàt thay đổi để lộ ra một đoạn peptit thuộc C1s có hoạt tính enzyme esterase Ta có thể viết tóm tắt:

EA + C1q - > EAC1q EAC1q + C1r + C1s > EAC1qrs (viết tắt EAC1s)

4.3.2c Hoạt hoá C4 và C2

EAC1s là một protease phân cắt đặc hiệu C4,loại ra mảnh C4a Mảnh C4b gắn vào phức hợp Lúc này phức hợp có hoạt tính mạnh mẽ lên C2, làm bong ra mảnh C2a, còn lại mảnh C2b lớn hơn bám vào phức hợp tạo ra enzym đặc hiệu của C3 mà vị trí hoạt động ở C2b

EAC1s + C4 - > EAC1,4b + C4a EAC1,4b + C2 - > EAC1,4b.2b + C2a