Thuật ngữ “bổ thể” đã được Paul Ehrlich giới thiệu vào cuối thập niên 1890 trong một phần của học thuyết về hệ thống miễn dịch của ông. Theo học thuyết này, hệ thống miễn dịch gồm có những tế bào có các thụ thể đặc biệt trên bề mặt của nó để nhận diện kháng nguyên. Nhờ vào sự tạo miễn dịch với kháng nguyên, rất nhiều receptor được hình thành, và sau đó chúng được giải phóng ra từ tế bào vào vòng tuần hoàn máu. Những receptor này được gọi là kháng thể và được Ehrlich gọi là “định kháng thể lưỡng hợp” để nhấn mạnh hai chức năng gắn kết của chúng:
A BỔ THỂ VÀ VAI TRÒ CỦA BỔ THỂ I Mở đầu Cuối kỷ 19, người ta tìm thấy huyết tương nhân tố hay yếu tố có khả diệt vi khuẩn Năm 1895, Jules Bordet chứng minh yếu tố phân tích thành thành phần: thành phần ổn định với nhiệt thành phần không ổn định với nhiệt (nó hiệu lực huyết đun nóng đến 56 °C) Thành phần không ổn định với nhiệt ngày biết đến với tên gọi bổ thể ( complement ) Thuật ngữ “bổ thể” Paul Ehrlich giới thiệu vào cuối thập niên 1890 phần học thuyết hệ thống miễn dịch ông Theo học thuyết này, hệ thống miễn dịch gồm có tế bào có thụ thể đặc biệt bề mặt để nhận diện kháng nguyên Nhờ vào tạo miễn dịch với kháng nguyên, nhiều receptor hình thành, sau chúng giải phóng từ tế bào vào vòng tuần hoàn máu Những receptor gọi kháng thể Ehrlich gọi “định kháng thể lưỡng hợp” để nhấn mạnh hai chức gắn kết chúng: + N hận r a bắt kháng nguyên đặc hiệu + N hận liên kết với thành phần không ổn định với nhiệt chống vi khuẩn Vì thế, Ehrlich đặt tên cho thành phần không ổn định với nhiệt bổ thể, thứ máu lại bổ sung cho tế bào hệ thống miễn dịch Năm 1889 Buchner phát thấy huyết tươi dù kháng thể có tính chất diệt làm tan vi khuẩn Tính chất đem huyết đun nóng lên 56 C Tuy nhiên tác dụng làm tan vi khuẩn rõ cho thêm kháng thể Năm 1898 Bordet có nhận xét huyết vật khỏi bệnh có khả làm ngưng kết vi khuẩn gây bệnh, sau làm vi khuẩn tan Hiện tượng làm sáng tỏ: Nó hai yếu tố phụ trách: + Yếu tố thứ bền với nhiệt, chịu nhiệt độ 56 C 30 phút, xuất sau vật bị nhiễm khuẩn, gây ngưng kết đặc hiệu chưa làm chết vi khuẩn kháng thể + Yếu tố thứ hai có sẵn huyết thanh, không bền với nhiệt có tác dụng làm tan vi khuẩn sau bị kháng thể làm ngưng kết gọi bổ thể (Complement) tác dụng bổ sung Ngoài tác dụng làm tan vi khuẩn, người ta xếp bổ thể vào miễn dịch không đặc hiệu vai trò viêm Những thể thiếu bổ thể bẩm sinh dễ nhiễm khuẩn II Khái niệm bổ thể Bổ thể nh óm protein đặc hiệu có sẵn huyết tương dạng chưa hoạt hóa, chủ yếu gan sản xuất S ự kết hợp bổ thể kháng thể có vai trò quan trọng việc loại trừ mầm bệnh Bổ thể kích hoạt mầm bệnh vừa xâm nhập vào thể tính đặc hiệu kháng nguyên nên bổ thể xem thành phần thuộc hệ thống miễn dịch bẩm sinh không đặc hiệu Ngoài ra, kháng thể có khả hoạt hóa vài protein bổ thể Quá trình phần miễn dịch dịch thể Hệ thống bổ thể bao gồm 30 protein glycoprotein máu gắn màng Bổ thể đóng vai trò quan trọng đáp ứng miễn dịch bẩm sinh đáp ứng miễn dịch thích ứng kháng thể thực Sau có hoạt hoá thành phần thành phần bổ thể khác tương tác với điều hoà chặt chẽ chuỗi enzyme tạo sản phẩm phản ứng có tác dụng thúc đẩy lọc kháng nguyên tạo thành đáp ứng viêm Các protein bổ thể sinh tế bào gan đại thực bào Chúng tồn hệ thống tuần hoàn phân tử không hoạt động Một vài protein bổ thể dạng tiền enzyme ( Pro–enzyme ) Khi hoạt hóa, phân tử trở thành enzyme protease Các enzyme cắt cầu nối peptide protein bổ thể khác để hoạt hóa protein Một protease hoạt hóa nhiều phân tử protein Quá trình hoạt hóa khuếch đại cách nhanh chóng để tạo nên hàng triệu phân tử hoạt động 2.1 Thí nghiệm Buchner - Mẫu 1: Huyết dê có kháng thể kháng vi khuẩn tả + vi khuẩn tả Kết quả: Vi khuẩn tả bị ngưng kết, bị vỡ - Mẫu 2: Huyết dê có kháng thể kháng vi khuẩn tả , hâm nóng 56 0C 30 phút + vi khuẩn tả Kết quả: Vi khuẩn tả bị ngưng kết, không bị vỡ Nếu cho huyết bình thường vào mẫu vi khuẩn tả bị vỡ Kết luận: Trong huyết bình thường có yếu tố tham gia làm vỡ tế bào vi khuẩn Yếu tố tác dụng bị hâm nóng 56 0C 30 phút Buchner đặt tên yếu tố bổ thể cúng có vai trò bổ sung cho tác dụng kháng thể 2 Các thành phần bổ thể - Bổ thể nhóm protein đặc hiệu có sẵn huyết tương dạng chưa hoạt hóa, chủ yếu gan sản xuất - Bổ thể hệ thống gồm nhiều thành phần, có thành phần không bền với nhiệt Hiện người ta tách biệt thành phần bổ thể ký hiệu theo quy ước quốc tế chung C (complement) Các thành phần bổ thể ký hiệu từ C1, C2, C3 C9 Riêng C1 có đơn vị nhỏ (3 thành phần khác nhau) C1q, C1r, C1s - Sau thành phần hoạt hoá mảnh peptide ký hiệu chữ viết thường Mảnh nhỏ ký hiệu chữ “a”, mảnh lớn ký hiệu chữ “b” ví dụ C3a, C3b (ngoại trừ trường hợp C2 kí hiệu C2a mảnh lớn, C2b mảnh nhỏ Các mảnh lớn “b” gắn vào đích gần với vị trí hoạt hoá , mảnh nhỏ “a” khuếch tán khỏi vị trí đóng vai trò việ c hình thành đáp ứng viêm cục Các mảnh bổ thể tương tác với mảnh khác để tạo thành phức hợp chức - Có khoảng 10 yếu tố tham gia điều hòa hoạt hóa thành phần bổ thể: C1INH, I, H, B, D, P, C4bp, DAF, CR1 protein S - Bổ thể yếu tố điều hòa hợp thành hệ thống bổ thể - Các thành phần bổ thể sản xuất nhiều tổ chức tế bào như: Gan, đại thực bào, tế bào nội mô III Quá trình hoạt hóa bổ thể Có ba đường hoạt hoá bổ thể: + C on đường cổ điển (classical pathway) + C on đường không cổ điển ( đường tắ t - alterlative pathway) + C on đường thông qua lectin (lectin pathway) Ba đường khác cách khởi động có chung chuỗi phả n ứng cuối tạo đại phân tử gọi phức hợp công màng (membrane attack complex - viết tắt MAC) có tác dụng làm tan số tế bào, vi khuẩn virus khác Hoạt hoá bổ thể theo đường cổ điển chế phòng vệ đáp ứng miễn dịch dịch thể (một nhánh miễn dịch thích ứng) kháng thể thực Hoạt hoá bổ thể theo đườ ng tắt đường lectin chế phòng vệ miễn dịch bẩm sinh Hoạt hoá bổ thể theo đường cổ điển - Con đườn g cổ điển từ C1 đến C9 theo thứ tự C1, C2, C3, C4, C6, C7, C8, C9 - Gọi cổ điển xuất trước mặt tiến hóa xuất sau đường tắt 1.1 Tác nhân gây hoạt hoá - Kháng thể kết hợp đặc hiệu với kháng nguyên tác nhân phổ biến gây hoạt hoá bổ thể theo đường cổ điển Chỉ có loại kháng thể thuộc lớp ho ặ c lớp IgM IgG1, IgG2, IgG3 có khả hoạt hoá bổ thể - Sự vón tụ phân tử IgG, IgM tác nhân hoạt hoá - Ngoài số virus, màng virut ARN, số trực khuẩn Gram âm, chất t hrombin, protein phản ứng C v ới nồng độ cao gây hoạt hoá bổ thể 1.2 Các bước hoạt hoá 1.2.1 Bước nhận diện - Hoạt hoá yếu tố C1: Khi kháng thể kết hợp với kháng nguyên phần Fc tương tác với để lộ vị trí ổn định bổ thể vùng CH2 mà C1q gắn vào Đó mở cho trình hoạt hoá Trong đó, C1q gọi đơn vị nhận diện Hình Phức hợp C1qr s gắn vào kháng thể tạo phức hợp với kháng nguyên bề mặt vi sinh vật 1.2.2 Bước hoạt hóa men - Sự hoạt hóa C1 kết nối C1 vào kháng thể thông qua C1q dẫn đến hoạt hóa C1r, tiếp hoạt hóa C1s Kết tạo thành phức hợp C1qrs hoạt hóa cắt C4 thành phần C4a C4b - Sự hoạt hóa C2 C4 (sự tạo thành C3 convertase (men chuyển C3) ): mảnh C4b gắn kết vào màng mảnh C4a phóng thích dịch Tiếp C1qrs cắt C2 thành C2a C2b (C2a mảnh lớn C2b mảnh nhỏ) C2a gắn vào màng, kết nối với C4b tạo thành phức hợp C4bC2a ( gọi C3 convertase ) cắt C3 thành C3a C3b - Sự hoạt hóa C3 (sự tạo thành C5 convertase (men chuyển C5) ): C3b gắn màng cách liên kết với C4b C2b, C3a giải phóng thể dịch Kết tạo thành phức hợp C4bC2aC3b, C5 convertase Sự tạo thành C5 convertase kết thúc đường hoạt hóa cổ điển Đến bổ thể hoạt hoá theo đường cổ điển nhập vào đường hoạt hoá chung (dây chuyền hoạt hóa) a Sơ đồ hoạt hóa: a Đặc điểm giai đoạn hoạt hóa men - Khi thành phần bổ thể hoạt hóa trở thành men cắt protein hạn chế, cắt thành ph ần bổ thể thành mảnh: mảnh nhỏ nằm pha lỏng, mảnh lớn trở thành men tiếp tục tham gia dây chuyền hoạt hóa - Sự hoạt hóa có tính khuếch đại: phân tử bổ thể hoạt hóa gây hoạt hóa nhiều phân tử bổ thể - Tạo men chuyển C3, C5 *Chú ý: Cơ chế hoạt hóa bổ thể theo đường cổ điển hiểu kĩ sau: - Việc tạo thành phức hợp kháng nguyên với kháng thể gây nên biến đổi mặt hình thái phần Fc phân tử kháng thể, bộc lộ vị trí kết hợp dành cho thành phần bổ thể C1 C1 tồn huyết dạng phức hợp đại phân tử bao gồm C1q, hai phân tử C1r hai phân tử C1s gắn với dạng phức hợp (C1qr s ) Phức hợp giữ cho ổn định nhờ ion Ca 2+ Phân tử C1q cấu thành 18 chuỗi polypeptide liên kết với tạo nên cánh tay xoắn kiểu lò xo chập ba giống bó hoa tulip có bông, đỉnh cánh tay (là hoa) gắn vào vị trí kết hợp bộc lộ lãnh vực C2 phân tử kháng thể Hình C1q cần phải gắn với hai Fc vào đầu hình cầu để tạo liên kết bền vững - Ðể cho tương tác ổn định kháng thể C1q phân tử C1q phải gắn với hai Fc vào đầu hình cầu Khi phân tử IgM pentamer gắn vào kháng nguyên hoặ c vào bề mặt đích có vị trí kết hợp dành cho C1q bộc lộ Tuy nhiên hình dạng IgM máu lại hình phẳng dạng vị trí kết hợp với C1q lại không bộc lộ Vì tự IgM máu khả hoạt hoá chuỗi bổ thể Ngược lạ i, phân tử IgG chứa có vị trí kết hợp C1q phần Fc, hai phân tử IgG cách 30-40 nm bề mặt đích phức hợp cho hai vị trí gắ n C1q nên chúng tạ o liên kết vững với C1q Sự khác phương diện cấu trúc IgM IgG giải thích phân tử IgM gắn vào tế bào hồng cầu đủ để hoạ t hoá bổ thể theo đường cổ điển làm tan tế bào hồng cầu, phải cần tới 1.000 phân tử IgG phân bố cách ngẫu nhiên, để có hai phân tử đứng đủ gần mớ i có gắn C1q Các thành phần đường cổ điển tham gia hình thành C5 convertase tóm tắt sau: Thành phần C1 Protein hoạt động/ sản phẩm phân cắt C1q Chức miễn dịch Gắn vào vùng Fc IgM IgG C4 C2 C3 C1r Serine protease: enzyme hoạt hoá C1s C1s Serine protease: enzyme hoạt hoá C4 C2 C4a Peptide trung gian hoá học phản ứng viêm (độc tố phản vệ - anaphylatoxin) C4b Gắn tạo phức hợp với C2 sau phân cắt C1s tạo C4b2a C2a Serine protease: C4b2a hoạt động C3 convertase C2b Chưa rõ chức C3a Peptide trung gian hoá học phản ứng viêm (độc tố phản vệ - anaphylatoxin) C3b Gắn vào C4b2a tạo C5 convertase; chất opsonin Bảng Các thành phần đường cổ điển tham gia hình thành C5 convertase 1.2.3 Sự hình thành phức hợp công màng Những bước cuối trình hoạt hoá bổ thể có liên quan đến C5b, C6, C7, C8 C9 Các thành phần tương tác với để tạo cấu trúc đại phân tử gọi phức hợp công màng Phức hợp chiếm chỗ phospholipid màng, tạo thành kênh xuyên màng, gây rối loạn màng cho phép ion phân tử nhỏ khuếch tán vào qua màng cách tự Hình Quá trình hình thành phức hợp công màng Ở ba đường (cổ điển, đường tắt lectin), thành phần C5 gồm chuỗi protein (a b) bị enzyme C5 convertase phân cắt Sau C5 gắn vào cấu thành C3b tính enzyme C3 convertase, đầu tận amine chuỗi (bị phân cắt tạo mảnh nhỏ C5a khuếch tán mảnh lớn C5b Mảnh C5b cung cấp vị trí kết hợp cho cấu thành sau phức hợp công màng Cấu thành C5b ổn định bị bất hoạt vòng phút không thành phần C6 gắn vào làm ổn định hoạ t tính cho C ác tương tác bổ thể diễn mặt nước màng phức hợp miễn dịch pha dịch lỏng Trong phức hợp C5b6 gắn vào C7 trải qua trình chuyển đổi cấu trúc nước - lưỡng cực bộc lộ vùng kỵ nước, vùng đóng vai trò vị trí kết hợp với phospholipid màng Nếu tương tác diễn màng tế bào đích vị trí kết hợp kỵ nước cho phép phức hợ p C5b67 cài vào màng phospholipid kép Tuy nhiên tương tác x ả y phức hợp miễn dịch bề mặt hoạt hoá không thuộc tế bào khác vị trí kết hợp kỵ nước giữ cố định phức hợp bị giải phóng Phức hợp C5b67 giải phóng gắn vào tế bào lân cậ n làm tan tế bào “ngoại phạm” Trong số bệnh có tạo thành phức hợp miễn dịch tổn thương mô công nhầm, “tên bay đạn lạ c” làm tan tế bào “ngoại phạm” Sự gắn C8 vào C5b67 gắn trước màng tạo nên biến đổi hình thái C8 trải qua trình chuyển trạng thái cấu trúc nước-lưỡng cực bộc lộ vùng kỵ nước, vùng tương tác với màng nguyên sinh chất Phức hợp C5b678 tạo nên lỗ nhỏ có đường kính khoảng 10Å; lỗ hình thành dẫn tới tan tế bào hồng cầu không tan tế bào có nhân Bước cuối trình hình thành phức hợp công màng gắn polymer hoá C9 vào phức hợp C5b678 Cứ khoảng từ 10 đến 16 phân tử C9 gắn vào bị polymer hoá phức hợp C5b678 Trong trình polymer hoá, phân tử C9 trải qua trình chuyển đổi nước-lưỡng cực chúng cài cắm vào màng Phức hợp công màng hoàn chỉnh có dạng hình ống kích thước lỗ hoạt động chức từ 70 - 100 Å, bao gồm phức hợp C5b678 bao xung quanh phức hợp polymer C9 Vì ion phân tử nhỏ khuếch tán qua lại tự qua kênh trung tâm phức hợp công màng, tế bào trì tình trạng ổn định áp xuất thẩm thấu bị tan chứa nhiều nước yếu tố điện giải Hoạt hóa bổ thể theo đường tắt - Sự hoạt hóa bổ thể theo dường tắt không cần có tham gia kháng thể nên thành phần chế miễn dịch bẩm sinh bảo vệ thể, đặc biệt quan trọng thể chưa có kháng thể đặc hiệu - Con đường liên quan đến protein huyế t thanh: C3, yếu tố B, yếu tố D properdin Hoạt hóa bổ thể theo đường tắt, cần phải có kháng thể để hoạt hoá thành phần bề mặt tế bào khác ( thành phầ n coi lạ tế bào thể) Ví dụ , vi khuẩ n gram âm vi khuẩn gram dương có thành phần thành tế bào hoạt hoá đường tắt - Phức hợp C3bBb ổn định nhờ gắn vào properdin Sự chuyển đổi C5b cố định thành phức hợp công màng diễn theo trình tự phản ứng giống đường cổ điể n trình bày 2.1 Các yếu tố gây hoạt hoá bổ thể theo đường tắt - Nhiều chủng vi khuẩn gram âm gram dương - Thành tế bào nấm nấm men (zymosan) - Một số virus tế bào nhiễm virus, nấm, kí sinh trùng (các loài t rypanosoma ) - Một số tế bào ung thư ( r aji) - Phức hợp kháng nguyên - kháng thể (kháng thể thuộc lớp IgA : IgA1 IgA2) 2.2 Vòng hoạt hóa thường trực Bình thường thể luôn có lượng nhỏ C3b tạo ra, bị bất hoạt yếu tố gây hoạt hóa Vòng hoạt hóa C3 xảy theo sơ đồ: 2.3 Sự khuếch đại C3b hoạt hóa men Thành phần C3 huyết có liên kết thioester không bền chỗ dễ bị thuỷ phân tự nhiên cách từ từ thành C3a C3b C3b gắn vào kháng nguyên bề mặt lạ (ví dụ kháng nguyên tế bào vi khuẩn hạt virus) với tế bào củ a vật chủ Trong thành phần màng hầu hết động vật có vú có lượng acid sialic cao, góp phần làm bất hoạt nhanh phân tử C3b gắn tế bào thể Vì bề mặt tế bào thể có kháng nguyên lạ thành tế bào vi khuẩn, thành tế bào nấm men, vỏ số virus định có lượng acid sialic thấp D o , C3b gắn vào c ác màng giữ nguyên trạng thái hoạt động thời gian dài C3b cố định gắn vào protein huyết khác gọi yếu tố B bằ ng liên kết phụ thuộc Mg 2+ Sự gắn C3b làm bộc lộ vị trí yếu tố B đóng vai trò chất cho yếu tố D Yếu tố D protein huyết có hoạt động chuyển hoá enzyme, phân cắt yếu tố B gắn vào C3b giải phóng mảnh nhỏ (mảnh Ba), mảnh khuếch tán đi, tạo C3bBb Phức hợp C3bBb giống phức hợp C4b2a đường cổ điển có hoạt tính C3 C5 convertase Hoạt tính C3 convertase C3bBb có thời gian bán huỷ phút Nếu có protein huyế t khác (p roperdin ) gắn vào làm ổn đị nh kéo dài thời gian bán huỷ hoạ t tính enzyme convertase lên tới 30 phút Phức hợp C3bBb tạo đường tắt hoạt hoá C3 không bị thuỷ phân để tạo nhiề u C3b đường tự chuyển hoá Kết , vòng phút có 10 phân tử C3b lắng đọng bề mặt có kháng nguyên Giống phức hợp C4b2a3b đường cổ điển, hoạt động C3 convertase C3bBb tạo phức hợp C3bBb3b có hoạt tính C5 convertase Hoạt tính C5 convertase C3bBb3b sau thuỷ phân C5 gắn vào phức hợp để tạo C5a C5b, mảnh C5b gắn vào bề mặt có kháng nguyên 2.4 Bước hình thành phức hợp công màng Giống đường cổ điển, trình hình thành phức hợp công màng theo đường tắt diễn theo sơ đồ sau: 3 Hoạt hóa bổ thể theo đ ường lectin - Gần , ngườ i ta phát thêm đường hoạt hoá bổ thể khác không cần có tham gia kháng thể Con đường khởi động thông qua protein có khả bám vào carbohydrate gọi lectin V ì , đường hoạt hoá bổ thể gọi đường lectin (lectin pathway) - Giống đường tắt , không cần kháng thể nên đường lectin thành phần hệ thống đáp ứng miễn dịch bẩm sinh 3.1 Các yếu tố gây hoạt hóa - Nhiều chủng vi khuẩn gram âm gram dương - Thành phần glycoprotein phân tử carbohydrate bề mặt vi sinh vật 3.2 Bước nhận diện Con đường lectin khởi động protein huyết có tên gọi mannose-binding lectin (lectin gắn mannose, viết tắt MBL) gắn vào gốc mannose thành phần glycoprotein phân tử carbohydrate bề mặt vi sinh vật Vì gốc mannose có bề mặt vi sinh vậ t ( tế bào động vật có vú ) nên đường lectin coi biện pháp để hệ thống miễn dịch phân biệt “lạ-quen” MBL protein pha cấp tạo phản ứng viêm Về cấ u trúc, MBL có hình dạng tương tự phân tử C1q; V ề chức , protein hoạt động tương tự phân tử C1q trình hoạt hoá đường cổ điển 3.3 Bước hoạt hóa men - Phân tử MBL có hai phân tử enzyme protease có cấu trúc hoạt tính tương tự C1r C1s bám vào mannoseassociated serine protease (lần lượ t kí hiệu MASP1 MASP2) - Phức hợp MBP-MASP1-MASP2 hoạt hoá C4 C2 để tạo thành C4bC2a mang hoạt tính C3 convertase đường cổ điển Như đường lectin hoà vào với đường cổ điển từ bước hoạt hoá C3 Các cấu thành liên quan đến hình thành củ a C3, C5 convertase đường cổ điển, đường tắt đường lectin tóm tắt sau : Con đường cổ điển Con đường lectin Con đường tắt Các protein tiền thân C4 + C2 C4 + C2 C3 + yếu tố B Protease hoạt hoá C1s MASP Yếu tố D C3 convertase C4b2a C4b2a C3bBb C5 convertase C4b2a3b C4b2a3b C3bBb3b Cấu thành gắn C5 C3b C3b C3b Bảng Các thành phần liên quan đến hình thành C3 convertase C5 convertase Sự hình thành phức hợp công màng chung cho đường Mối quan hệ đường hoạt hóa cổ điển, đường tắt đường lectin Ở giai đoạn cuối trình hoạt hoá bổ thể có liên quan đến C5b, C6, C7, C8 C9 Các thành phần tương tác với để tạo cấu trúc đại phân tử gọi phức hợp công màng Phức hợp chiếm chỗ phospholipid màng, tạo thành kênh xuyên màng, gây rối loạn màng cho phép ion phân tử nhỏ khuếch tán vào qua màng cách tự Ở ba đường (cổ điển, tắt lectin), thành phần C5 gồm chuỗi protein (a b) bị enzyme C5 convertase phân cắt Sau C5 gắn vào cấu thành C3b tính enzyme C3 convertase, đầu tận amine chuỗ i bị phân cắt tạo mảnh nhỏ C5a khuếch tán mảnh lớn C5b Mảnh C5b cung cấp vị trí kết hợp phức hợp công màng Cấu thành C5b ổn định bị bất hoạt vòng phút không thành phần C6 gắn vào làm ổn định hoạt tính cho T ất tương tác bổ thể diễn mặt nước màng phức hợp miễn dịch pha dịch lỏng Trong phức hợp C5b6 gắn vào C7 trải qua trình chuyển đổi cấu trúc nước - lưỡng cực bộc lộ vùng kỵ nướ c N hững vùng đóng vai trò vị trí kết hợp với phospholipid màng Nếu tương tác diễn màng tế bào đích vị trí kết hợp kỵ nước cho phép phức hợp C5b67 cài vào màng phospholipid kép Tuy nhiên tương tác x ả y phức hợp miễn dịch bề mặt hoạt hoá không thuộc tế bào khác phức hợp hình thành, vị trí kết hợp kỵ nước giữ cố định phức hợp bị giải phóng Phức hợp C5b67 giải phóng gắn vào tế bào lân cận dẫn đến làm tan tế bào “ngoại phạm” Ở số bệnh có tạo thành phức hợp miễn dịch , tổn thương mô trình công nhầ m ( “tên bay đạn lạ c”) tế bào “ngoại phạm” Sự gắn C8 vào C5b67 gắn trước màng tạo nên biến đổi hình thái củ a C8 V ì , trải qua trình chuyển trạng thái cấu trúc nước-lưỡng cực bộc lộ vùng kỵ nước, vùng tương tác với màng nguyên sinh chất Phức hợp C5b678 tạo nên lỗ nhỏ có đường kính khoảng 10Å; lỗ dẫn tới tan tế bào hồng cầu không tan tế bào có nhân Bước cuối trình hình thành phức hợp công màng gắn polymer hoá C9 vào phức hợp C5b678 Cứ khoảng từ 10 đến 16 phân tử C9 gắn vào bị polymer hoá phức hợp C5b678 Trong trình polymer hoá, phân tử C9 trải qua trình chuyển đổi nước-lưỡng cực ; V ì , chúng cài cắm đượ c vào màng Phức hợp công màng hoàn chỉnh có dạng hình ống kích thước lỗ hoạt động chức từ 70 - 100 Å, bao gồm phức hợp C5b678 bao xung quanh phức hợp polymer C9 Vì ion phân tử nhỏ khuếch tán qua lại tự qua kênh trung tâm phức hợp công màng, tế bào trì tình trạng ổn định áp xuất thẩm thấu bị tan chứa nhiều nước yếu tố điện giải Quá trình hoạt hóa bổ thể theo đường: đường cổ điển, đường tắt, đường lectin tóm tắc theo sơ đồ sau: Hình Tổng quan ba đường hoạt hoá bổ thể + Con đường cổ điển khởi động C1 gắn vào phức hợp kháng nguyên-kháng thể + Con đường tắt khởi động C3b gắn vào bề mặt hoạt hoá thành tế bào vi khuẩn + Con đường lectin khởi động lectin gắn mannose (MBL) gắn vào bề mặt vật lạ Cả ba đường tạo enzyme C3 convertase, C5 convertase C5b Thành phần sau lại chuyển thành phức hợp công màng theo trình tự chung tương tác cuối giống ba đường Hình Mối quan hệ đường hoạt hóa cổ điển, đường tắt đường lectin IV Ðiều hoà hệ thống bổ thể Quá trình điều hòa bổ thể kiểm soát protein điều hòa Các yếu tố ức chế hoạt hóa Yếu tố ức chế hoạt hóa Vị trí Chức C1 INH Huyết Cắt đứt liên kết C1 hoạt hóa C4 binding protein (C4BP) Huyết Cắt đứt liên kết C3 convertase đường cổ điển Cofactor cho yếu tố I Factor H Huyết Cắt đứt liên kết C3 convertase đường nhánh Cofactor cho yếu tố I Factor I (inactivator) Huyết Làm thóai biến C4b C3b có hỗ trợ H t hụ thể CR1 Serum proteases Huyết Bất hoạt độc tố phản vệ (C3a, C4a) S protein (vitronectin) Huyết Ngăn cản gắn kết lên màng C567 CR1 Màng Cắt đứt liên kết C3 convertase Cofactor cho yếu tố I Decay Accelerating Factor (DAF, CD55) Màng Cắt đứt C3, C5 convertase Cofactor cho yếu tố I Membrane Cofactor Protein (MCP, CD46) Màng Cofactor cho yếu tố I Homologous RestrictionFactor (HRF, C8BP, MIP) Màng Ức chế hình thành MAC MIRL (protectin, CD59) Màng Ức chế hình thành MAC 1.2 Các yếu tố tăng cường hoạt hóa Quá trình hoạt hóa bổ thể không nhằm công tế bào thể - Vì hệ thống bổ thể không mang tính đặc hiệu, công vi sinh vật tế bào thể D o , tế bào thể có yếu tố tham gia hủy thành phần bổ thể tránh công MAC để giới hạn cho phản ứng tập trung vào tế bào định Quá trình phụ thuộc vào yếu tố: + CR1 (complement receptor) MCP : lọai protein màng tế bào máu ngoại vi Khi C3b C4b đến bám vào tế bào CR1 gắn kết C3b C4b đồng thời cofactor cho yếu tố I T ạo điều kiện cho yếu tố I bất hoạt C3b C4b Thành tế bào vi khuẩn t hiếu protein bảo vệ tăng cường phá hủy C3b C4b Thay vào protein hoạt động vị trí gắn kết cho yếu tố B C2, tăng cường hoạt hóa bổ thể + DAF ( Decay Accelerating Factor ) : DAF yếu tố điều hòa cần thiết cho đường tắt ngăn cản hoạt hóa tự động C3b cách ngăn cản gắn kết yếu tố B vào C3b Cơ chế hoạt động DAF: Khi C3b gắn kết vào thụ thể CR1 màng tế bào vật chủ, đồng thời gắn kết vào DAF màng làm hoạt hóa DAF DAF hoạt hóa có chức môt tường gạch ngăn cản kết hợp C 3b yếu tố B Thêm vào đó, C3b gắn kết với Bb trước đến gắn kết với CR1 màng tế bào vật chủ làm cho DAF có tác dụng tách Bb khỏi C3b, dẫn đến phá vỡ phức hợp C3bBb C4b2a - Nhờ chế mà hoạt hóa bổ thể xảy cườ ng độ thích hợp Nếu yếu thể dễ b ị nhiễm trùng, tái tái lại ( trường hợp thiếu C2) Nếu mạnh th ì tế bào thể bị tổn thương ( trường hợp thiếu C1 INH) Các thụ thể dành cho bổ thể Mỗi tế bào hồng cầu bạch cầu lưu hành máu bộc lộ thụ thể dành cho mảnh bổ thể Các thụ thể dành cho bổ thể tham gia vào nhiều hoạt động sinh học hệ thống bổ thể Hơn số thụ thể dành cho bổ thể đóng vai trò việc điều hoà hoạt động bổ thể cách gắn thành phần bổ thể có hoạt động sinh học thoái hoá chúng thành sản phẩm bất hoạt Bả ng Các thụ thể dành cho bổ thể phối tử tương ứng V Vai trò sinh học bổ thể Bổ thể có vai trò thành phần trung gian quan trọng đáp ứng thể dịch cách khuếch đại đáp ứng lên chuyển thành chế đề kháng hữu hiệu để phá huỷ vi sinh vật virus xâm nhập vào thể Chống nhiễm trùng - MAC: có tác dụng đục thủng lỗ nhỏ (100A ) tế bào đích tế bào đích bị trương nước vỡ - Đại thực bào có CRI (thụ thể C3b) CR3 (thụ thể C3bi) Khi C3 C3bi bám vào vi khuẩn gây tượng opsonin hóa đại thực bào qua trung gian thụ thể này, giúp cho đại thực bào dễ tiếp cận tiêu diệt vi khuẩn Sự tăng cường đáp ứng viêm Trong trình hoạt hóa hệ thống bổ thể, hoạt động phân cắt C4 ,C3 hay C5 (C3a C5a anaphylatoxin mạnh) nhờ phức hợp xúc tác tạo mảnh : nhỏ lớn Mảnh lớn giữ lại phức hợp để tiếp tục tham gia tạo MAC ( membrane attack complex ) chọc thủng màng tế bào, tạo lỗ màng làm tan tế bào, gây chết tế bào Còn mảnh nhỏ giải phóng ngòai thể dịch thực chức riêng Các mảnh nhỏ đề cập C3a,C4a C5a, hoạt động receptor riêng biệt để gây nên đáp ứng viêm cục Trong chất C5a có hoạt tính cao Cả C3a,C4a,C5a gây triệu chứng co thắt trơn, tăng tính thấm thành mạch, tăng cường liên kết bạch cầu lên thành mạch nơi bị viêm Dẫn đến: + Rò rỉ chất dịch từ mạch máu + Sự thóat khỏi mạch máu phân tử miễn dịch bổ thể + Tăng di chuyển đại thực bào , lympho hay PMNs đến vùng mô có xâm nhiễm mầm bệnh Đồng thời hoạt động tế bào tăng cường Đặc biệt C5a : + H oạt hóa tế bào Mast giải phóng chất hóa học trung gian histamine (từ dưỡng bào bạch cầu kiềm) TNF-α gây đáp ứng viêm + C5a có tính hóa hướng động hấp dẫn bạch cầu (đơn nhân, đa nhân) trung tính , đại thực bào đến tiếp cận , thực bào tiêu diệt vật ngọai lai tăng cường phản ứng viêm Hình Sự tăng cường đáp ứng viêm Sự opsonin hó a - Một mầm bệnh lạ xâm nhập vào thể, xảy trình tiếp xúc kháng nguyên bổ thể Khi , hệ thống bổ thể đựợc hoạt hóa để chống lại mầm bệnh Đặc biệt , C5a có tính hóa hướng động , xem tác nhân hấp dẫn, mời gọi bạch cầu trung tính, đại thực bào đến vây bắt tiêu diệt vật lạ (tiêu diệt mầm bệnh) xâm nhập thể Tuy nhiên, cần yếu tố để giúp bạch cầu dễ dàng nhận diện, vai trò C3b chế opsonin : • + Nếu kháng nguyên lạ xâm nhập thể lần kháng nguyên đượ c bao phủ yếu tố bổ thể C3b; Đ ây điều quan trọng giúp cho tế bào thực bào, đặc biệt đại thực bào nhận diện “ăn” kháng nguyên lạ đó.Vì tế bào có receptor cho yếu tố C3b, nên tạo điều kiện thuận lợi cho thực bào • + Nếu kháng nguyên lạ xâm nhập vào thể, thể vừa có kháng thể chống lại bệnh, vừa có bổ thể gắn lên bề mặt Điều tạo dễ dàng cho việc gắn kháng nguyên vào tế bào thực bào Chính gắn kết thúc đẩy cho tiến trình phá hủy kháng nguyên Hình Tác dụng opsonin hóa bổ thể Tóm lại: Trong thể vật chủ, hệ thống bổ thể có vai trò: chống nhiễm trùng, tăng cường phản ứng viêm, opsonin hóa tiêu diệt mầm bệnh đảm bảo cho thể bước đầu chóng lại mầm bệnh Hình Các tác dụng sinh học hoạt hóa bổ thể Hình Vai trò sinh học bổ thể B CYTOKINE I Sơ lược lịch sử Cytokine Một số nhà nghiên cứu cho cytokine phát vào năm 1957 Cytokine interferon, xác định có hoạt tính chống virus (tế bào nhiễm virus phát thông tin đến tế bào lân cận để tế bào có khả phòng chống nhiễm virus gây bệnh) Tuy nhiên , người ta xem chất gây sốt nội sinh ( phát năm 1948 ) Chất sinh trình nhiễm trùng kích thích thể sinh nhiệt gây sốt lâm sàng Thuật ngữ cytokine Stanley Cohen sử dụng lần đầu t iên vào năm 1974 Thuật ngữ gồm hai phần : cyto (tế bào) kine (tiếng Hy lạp kīnein : làm chuyển động, kích thích, hoạt hóa) Trong thập niên vừa qua, nghiên cứu hiểu biết vai trò sinh lý , sinh lý bệnh cytokine đạt thành tựu đáng kể Cytokine tham gia vào nhiều trình sinh học thể tạo phôi , sinh sản , tạo máu , đáp ứng miễn dịch , viêm Ngoài ra, phân tử đóng vai trò quan trọng bệnh l í : bệnh tự miễn , nhiễm trùng huyết , ung thư , bệnh lý viêm mạn tính (viêm đại tràng mạn, bệnh Crohn, viêm đa khớp dạng thấp, bệnh vảy nến ), viêm gan siêu vi, nhiễm HIV Các cytokine tác nhân trị liệu (yếu tố tạo khóm tế bào hạt sử dụng huyết học) đích điều trị (như TNF bệnh Crohn, viêm đa khớp dạng thấp ) I I Khái niệm Cytokin e Cytokine protein hay glycoprotein kháng thể sản xuất phóng thích tế bào bạch cầu viêm số tế bào khác bạch cầu Cytokine protein có trọng lượng phân tử thấp, thường từ đến 30 kDa, trung bình khoảng 25 kDa Các protein hoạt động vai trò chất trung gian điều hòa tế bào thể Cytokine khác với hormone kinh điển chúng sản xuất nhiều loại tổ chức khác tuyến biệt hóa III Những đặc tính chung Cytokine Cytokin polypeptid sản xuất có kích thích vi sinh vật hay kháng nguyên khác nhằm trung gian điều hòa phản ứng miễn dịch viêm Mặc dù cytokin có cấu trúc khác chúng có nhiều tính chất chung: - Cytokin tiết với lượng nhỏ tự hạn chế - Các phản ứng cytokin thường đa hướng trùng lặp - Cytokin thường ảnh hưởng đến sinh tổng hợp tác động cytokin khác Hình Các chức cytokin sức đề kháng thể chủ (A) Trong miễn dịch bẩm sinh, cytokin sản xuất đại thực bào tế bào NK làm trung gian cho đáp ứng viêm chống lại vi sinh vật (B) Trong miễn dịch thu được, cytokin kích thích tăng sinh biệt hóa lymphô bào tiếp xúc kháng nguyên hoạt hóa tế bào hiệu đặc biệt, ví dụ đại thực bào - Tác động cytokin mang tính cục hệ thống - Cytok in bắt đầu gắn vào thụ thể đặc hiệu màng tế bào đích - Những tín hiệu bên điều hòa bộc lộ thụ thể cytokin điều hòa đáp ứng cytokin - Tác động đa số cytokin tế bào tạo biến đổi biểu gen, làm xuất chức gây tăng sinh tế bào đích Hìn 10 Các tính chất cytokin Đây ví dụ tính chất cytokin: tính tác động đa hướng: cytokin cho tác dụng lên nhiều tế bào khác nhau, tính tác động trùng lặp: nhiều cytokin có tác dụng loại tế bào, tính hiệp lực: hai hay nhiều cytokin tạo tác dụng mạnh loại, tính đối kháng: cytokin ức chế tác động cytokin khác IV Thụ thể tín hiệu cytokine Tất thụ thể cytokin có nhiều protein xuyên màng phần nằm bên tế bào phần gắn với phân tử cytokin để tạo luồng tín hiệu truyền vào bên tế bào Các thụ thể cytokin phân loại dựa tính tương đồng cấu trúc domain gắn kết cytokin bên tế bào Có họ thụ thể cytokin : Thụ thể cytokin typ I: gọi thụ thể tạo máu, chứa nhiều domain có cặp phân tử cố định cystein trình tự cận màng tryptophanserin- X- tryptophan- serin (WSXWS), X acid amin Loại thụ thể tiếp nhận cytokin có cấu tạo cuộn thành chuỗi xoắn α Những thụ thể có chuỗi liên kết ligand đặc biệt nhiều chuỗi truyền tín hiệu có cấu trúc giống tiếp nhận cytokin khác (Hình 7.3B) Thụ thể cytokin typ II: loại giống typ I có domain ngoại bào mang phân tử cố định cystein, typ II trình tự cận màng WSXWS Thụ thể loại có chuỗi polypeptid liên kết ligand chuỗi truyền tín hiệu Một số thụ thể cytokin có domain Ig ngoại bào xếp vào siêu họ Ig Nhóm thụ thể liên kết với cytokin khác truyền tín hiệu theo chế khác Thụ thể TNF thuộc họ thụ thể (trong có nhiều thụ thể cytokin) có mang domain ngoại bào chứa nhiều phân tử cố định cystein Khi liên kết với ligand, thụ thể hoạt hóa số protein nội bào để tạo nên tượng chết lập trình (apoptosis) kích thích biểu gen, hai Hình 12 A B Cấu trúc thụ thể cytokin A Thụ thể cytokin xếp thành nhiều họ dựa cấu tạo cố định ngoại bào B Các thụ thể cytokin cấu tạo chuỗi liên kết ligand đặc hiệu cytokin (thường chuỗi α) liên kết không đồng hóa trị với tiểu đơn vị truyền tín hiệu cấu tạo giống Thụ thể bảy vòng xoán xuyên màng hay gọi thụ thể hình rắn domain xuyên màng chúng có hình dạng giống rắn chạy qua chạy hai bên màng Trong hệ miễn dịch, thụ thể loại làm trung gian cho phản ứng nhanh thoáng qua họ cytokin có tên chemokin V Các cytokin vai trò cytokine Interferol Một số Cytokin khác Chú thích: a.a= axit amin; ĐTB= đại thực bào; R = receptor; Tc = tế bào độc Hinh 13 Cấu trúc siêu hiển vi mộts ố loại interlukine * Hoạt tính sinh học số Cytokine 5.1 TNF (tumor necrosis factor) TNF chất trung gian phản ứng viêm cấp chống vi khuẩn gram âm số vi sinh vật khác TNF đồng thời chất chịu trách nhiệm nhiều biến chứng toàn thân nhiễm trùng nặng TNF lần tìm thấy huyết động vật xử lý với nội độc tố vi khuẩn (LPS) có tác dụng gây hoại tử khối u thể diện với lượng lớn 1.1 Nguồn gốc, thụ thể Nguồn sản xuất TNF chủ yếu thực bào đơn nhân, nhiên số tế bào khác lymphô T, NK, dưỡng bào tiết chất Kích thích mạnh đại thực bào để dẫn đến sản xuất TNF LPS Ngoài , lượng lớn cytokin sản xuất vi khuẩn gram âm Các interferon γ tế bào T NK sản xuất có tác dụng khuyếch đại sinh tổng hợp TNF đại thực bào LPS kích thích Có loại thụ thể TNF, loại có trọng lượng phân tử 55 kD có tên THF- RI loại có trọng lượng phân tử 75 kD có tên TNF- RII Các thụ thể có mặt hầu hết loại tế bào thể 5.1 Hoạt tính sinh học - Chức sinh lý TNF kích thích tập trung tế bào trung tính tế bào mono đến nơi nhiễm trùng hoạt hóa tế bào để tiêu diệt vi khuẩn (Hình 7.4) TNF làm bộc lộ phân tử kết dính tế bào nội mô làm dính lại tế bào bạch cầu, trung tính mônô Hai phân tử kết dính quan trọng selectin ligand dành cho integrin bạch cầu TNF kích thích tế bào nội mô đại thực bào tiết chemokin nhằm tăng cường lực integrin bạch cầu ligand chúng tạo nên tập trung bạch cầu TNF kích thích thực bào đơn nhân tiết IL- chất có tác dụng giống TNF Ngoài vai trò viêm, TNF khởi động chết lập trình số tế bào - Trong nhiễm trùng trầm trọng, TNF sản xuất với lượng lớn gây nên triệu chứng lâm sàng toàn thân với tổn thương giải phẫu bệnh Nếu kích thích sản xuất TNF đủ mạnh gây sản xuất thừa TNF lượng tràn vào máu để đến gây tác động xa vị trí nhiễm trùng hooc- môn Các tác động toàn thân TNF bao gồm: + TNF tác động lên vùng đồi để gây sốt, người ta gọi chất gây sốt nội sinh (để phân biệt với LPS chất gây sốt ngoại sinh) Sốt xảy TNF (và IL- 1) thực qua trung gian sinh tổng hợp prostaglandin Do vậy, chất kháng prostaglandin giảm sốt TNF IL- + TNF tác động lên tế bào gan làm tăng tổng hợp protein huyết Những protein huyết + TNF tác động lên tế bào gan làm tăng tổng hợp protein huyết Những protein huyết tương gan sản xuất tác động TNF, IL- IL- tạo nên đáp ứng pha cấp phản ứng viêm + Sự sản xuất TNF kéo dài gây tiêu hao tế bào mỡ cuối dẫn đến suy kiệt + Khi lượng lớn TNF sản xuất khả co tim trơn thành mạch bị ức chế gây tụt huyết áp sốc Hình14 Các hoạt tính sinh học TNF Với nồng độ thấp, TNF tác động lên bạch cầu nội mô để khởi động phản ứng viêm Ở nồng độ trung bình, TNF làm trung gian tác động toàn thân phản ứng viêm Và với nồng độ cao, TNF gây bất thường bệnh lý sốc nhiễm trùng + TNF gây huyết khối nội mạch tế bào nội mô tính chất chống đông bình thường TNF kích thích tế bào nội mô bộc lộ yếu tố mô chất hoạt hóa đông máu mạnh Khả chất việc hoại tử u tên gọi kết huyết khối mạch máu u + Lượng TNF lớn lưu thông máu gây rối loạn chuyển hóa, cụ thể hạ đường huyết tăng tiêu thụ đường gan không bù lại Có biến chứng nặng nhiễm trùng gram âm sốc nhiễm trùng (còn gọi sốc nội độc tố) Bệnh cảnh sốc bao gồm trụy tim mạch, đông máu nội mạch rải rác rối loạn chuyển hóa Hội chứng TNF số cytokin khác IL- 12, INF- γ IL- sản xuất nhiều tác động LPS vi khuẩn Đo nồng độ TNF huyết dự báo bệnh cảnh sốc Các chất đối kháng TNF ngăn ngừa tử vong mô hình thực nghiệm lâm sàng không, mà lý có lẽ TNF cytokin có tác động TNF mạnh không Interleukin- (IL- 1) Chức IL- 1, giống TNF, làm trung gian cho đáp ứng viêm thể chủ chống lại nhiễm trùng kích thích viêm khác IL- hoạt động với TNF hệ miễn dịch bẩm sinh 2.1 Nguồn gốc, thụ thể Nguồn sản xuất chủ yếu IL- 1, giống TNF , thực bào đơn nhân hoạt hóa Nhưng khác với TNF, IL- sản xuất số tế bào khác tế bào trung tính, tế bào biểu mô, tế bào nội mô Có hai dạng IL- gọi IL- 1α IL- 1β, hai gắn vào loại thụ thể tế bào có hoạt tính sinh học Cả hai sản xuất dạng tiền chất 33 kD mảnh cắt 17 kD Dạng hoạt động IL- 1β mảnh cắt dạng hoạt động IL- 1α tiền chất lẫn mảnh cắt Đa số IL- tìm thấy tuần hoàn IL- 1β Có hai thụ thể màng cho IL- gọi thụ thể typ I thụ thể typ II Cả hai thuộc siêu họ Ig Thụ thể typ I có hầu hết tế bào thụ thể typ II thấy chủ yếu tế bào B, nhiên kích thích tạo số tế bào khác 2.2 Hoạt tính sinh học Hoạt tính sinh học IL- giống TNF phụ thuộc vào số lượng sản xuất Khi tiết với nồng độ thấp, IL- tác động chất trung gian phản ứng viêm chỗ Nó tác động lên tế bào nội mô để tăng bộc lộ phân tử bề mặt kết dính bạch cầu ligand integrin Khi tiết với lượng lớn, IL- vào máu có tác dụng nội tiết tố Tác dụng toàn thân IL- giống với TNF gây sốt, kích thích gan sản xuất protein huyết tương pha cấp, tạo suy kiệt Sự giống tác động IL- TNF đáng ngạc nhiên Tuy chúng có khác như: IL- không trung gian trình chết lập trình (apoptosis) tế bào có nồng độ cao thân không gây sốc nhiễm trùng Thực bào đơn nhân có sản xuất chất ức chế tự nhiên IL- Chất có chung thụ thể với IL- hoạt động chất ức chế tương tranh với IL- gọi chất đối kháng thụ thể IL- (IL- receptor antagonist, IL- 1ra) IL- 1ra chất điều hòa nội sinh IL- Chemokin Chemokin họ gồm nhiều cytokin có khả kích thích bạch cầu di chuyển điều hòa di chuyển chúng từ máu đến mô Từ chemokin viết tắt chemotactic cytokin có nghĩa cytokin hóa hướng động Một số chemokin sản xuất nhiều loại tế bào khác để đối phó với kích thích viêm thu hút bạch cầu đến chỗ viêm Một số chemokin khác sản xuất nhiều mô khác viêm thu hút bạch cầu (chủ yếu lymphô) đến mô 3.1 Cấu tạo, nguồn gốc, thụ thể Tất chemokin polypeptid có trọng lượng phân tử 8- 12 kD chứa cầu di- sulfua bên Người ta xác định khoảng 50 chemokin tương lai phát thêm Chemokin chia thành nhiều họ dựa số lượng phân tử cystein có đầu tận N Hai họ chủ yếu họ chemokin CC có phân tử cystein tận nằm cạnh họ CXC có phân tử cystein tận nằm cách acid amin Khi có phản ứng viêm chemokin CXC tác động chủ yếu lên tế bào trung tính, CC tác động lên tế bào mono, lymphô toan Chemokin có họ C tức có phân tử cystein họ CX3C tức có phân tử Cystein cách acid amin Về nguồn gốc, chemokin liên quan đến phản ứng viêm sản xuất tế bào bạch cầu có kích thích đến từ bên Còn chemokin điều hòa lưu thông tế bào qua mô sản xuất tế bào khác mô Người ta xác định 11 loại thụ thể dành cho chemokin CC đặt tên từ CCR1 đến CCR11, thụ thể dành cho CXC đặt tên từ CXC1 đến CXC6 chưa phải hết Thụ thể chemokin thể tế bào bạch cầu, đặc biệt tế bào T người ta thấy có nhiều thụ thể chemokin Tất thụ thể chemokin có chung cấu trúc đặc trưng bao gồm domain có cấu tạo vòng xoắn α xuyên màng Có số thụ thể chemokin CCR5 CXCR4 có tác động đồng thụ thể HIV Một số lymphô bào T hoạt hóa tiết chemokin liên kết với CCR5 cạnh tranh với virus qua phong bế nhiễm trùng HIV .3.2 Hoạt tính sinh học Chemokin phát nhờ vào chức hóa hướng động chúng thật chúng có nhiều chức quan trọng khác hệ miễn dịch hệ thống khác - Chemokin tập trung loại tế bào thể chủ đến vị trí nhiễm trùng Chemokin diện tế bào nội mô tác động lên bạch cầu qua làm cho integrin bạch cầu tăng lực kết gắn với ligand chúng Điều quan trọng để giữ bạch cầu lại nội mô mao mạch vùng tổn thương Ngoài ra, chemokin kích thích di chuyển bạch cầu đến nơi có tổn thương sở độ chênh nồng độ chemokin nơi tổn thương nơi khác Các chemokin khác kích thích tế bào khác nhờ mà kiểm soát thành phần tế bào ổ viêm Ví dụ, chemokin IL- huy động chủ yếu tế bào trung tính, chemokin eotaxin tập trung tế bào toan - Chemokin điều hòa lưu thông tế bào lymphô bạch cầu khác mô lymphô ngoại biên Đây phát miễn dịch học Các chemokin có khả thúc đẩy tế bào hiệu hoạt hóa tế bào T nhớ di chuyển đến mô thuộc hệ lymphô bao gồm da niêm mạc Sự chọn lựa tế bào khác để đưa đến mô khác phụ thuộc vào số lượng thụ thể tế bào loại chemokin Interferon (IFN) typ I Interferon typ I chất làm trung gian đáp ứng sớm miễn dịch bẩm sinh chống lại nhiễm trùng virus Cấu tạo, nguồn gốc thụ thể IFN typ I gồm có nhóm protein có tên IFN- α IFN- β IFN- α họ gồm có 20 polypeptid có cấu trúc liên quan với polypeptid mã hóa gen riêng IFN- α sản xuất chủ yếu thực bào đơn nhân gọi interferon bạch cầu IFN- β protein sản xuất nhiều loại tế bào nguyên bào sợi mà gọi interferon nguyên bào sợi Kích thích hiệu tổng hợp interferon nhiễm trùng virus, virus RNA chuỗi kép virus tạo trình nhân lên chúng tế bào chủ Trong phòng thí nghiệm , việc sản xuất IFN typ I kích thích RNA chuỗi kép nhân tạo có tín hiệu giống với nhiễm trùng virus Tế bào T kháng nguyên hoạt hóa kích thích thực bào đơn nhân tổng hợp IFN typ I Mặc dầu IFN- α IFN- β khác cấu tạo chúng lại gắn vào thụ thể tạo đáp ứng sinh học giống 4.2 Hoạt tính sinh học Hoạt tính IFN typ I bảo vệ thể chống lại nhiễm trùng virus thúc đẩy đáp ứng miễn dịch tế bào chống lại vi sinh vật nội bào (Hình 7.5) - IFN typ I ức chế nhân lên virus IFN kích thích tế bào sản xuất nhiều loại enzym 2’5’synthetase oligoadenylate có tác dụng ngăn cản chép virus DNA RNA ức chế nhân lên chúng Tác dụng chống virus IFN typ I vừa mang tính tự thân (autocrine) tức ức chế nhân lên virus thân vừa có tác động kế cận (paracrine) nghĩa có tác dụng bảo vệ tế bào chưa nhiễm bên cạnh - IFN typ I có tác dụng gia tăng bộc lộ phân tử MHC lớp I Tế bào T CD8+ có khả nhận diện kháng nguyên lạ liên kết với MHC lớp I, IFN typ I thúc đẩy nhận diện phức hợp gồm lớp I kháng nguyên virus tế bào nhiễm, qua tế bào gây độc dễ dàng nhận tế bào chứa virus tiêu diệt chúng - IFN typ I kích thích phát triển tế bào Th1ở người Hiệu ứng có nhờ IFN typ I thúc đẩy bộc lộ thụ thể chức tế bào T cytokin khởi động Th1 IL- 12 IFN typ I có khả gia tăng hoạt tính ly giải tế bào tế bào NK Hình 14 Hoạt tính sinh học interferon typ I IFN typ I (IFN- α IFN- β ) sản xuất tế bào nhiễm virus đại thực bào IFN typ I ức chế nhiễm trùng virus thúc đẩy hoạt tính CTL chống lại tế bào nhiễm virus - Trong phòng thí nghiệm, IFN typ I ức chế tăng sinh nhiều loại tế bào, kể lymphô Cơ chế ức chế tăng sinh IFN typ I chưa rõ Tóm lại, chức chủ yếu IFN typ I ức chế loại bỏ nhiễm trùng virus Trong lâm sàng người ta dùng IFN- α thuốc chống virus để điều trị số thể viêm gan Còn IFN- β dùng để điều trị đa xơ hóa ( multiple sclerosis), chế tác động chưa rõ Ngoài ra, đáp ứng miễn dịch bẩm sinh có số cytokin khác tham gia IL10, IL- 6, IL- 5, IL- 15, IL- 18, IL- 19, IL- 20, IL- 21, IL- 22, IL- 23, IL- 24 chế tác động chúng chưa hoàn toàn sáng tỏ nên phạm vi sách chưa có điều kiện để trình bày Các cytokin trung gian điều hòa miễn dịch thu Đây cytokin làm trung gian cho tăng sinh biệt hóa lymphô bào sau nhận diện kháng nguyên giai đoạn hoạt hóa; đồng thời chúng trung gian cho hoạt hóa tế bào hiệu chuyên môn hóa giai đoạn hiệu đáp ứng miễn dịch thu Việc sản xuất cytokin đáp ứng tế bào lymphô T kháng nguyên Nhiều loại vi sinh vật kháng nguyên tiếp xúc với thể khởi động tế bào T giúp đỡ CD4+ để chuyển chúng thành tiểu quần thể tế bào hiệu khác Th1 Th2 Các tiểu quần thể sản xuất loại cytokin khác thực chức khác Trong phần đề cập đến cytokin chủ yếu IL- interferon- γ (IFN- γ) 5.4 IL- IL- yếu tố phát triển lymphô T chịu trách nhiệm phát triển clôn tế bào T sau nhận diện kháng nguyên Vì lý này, IL- lúc đầu có tên yếu tố phát triển tế bào T IL- sản xuất chủ yếu tác động lên thân tế bào 5.4 1.1 Nguồn gốc, cấu trúc, thụ thể IL- sản xuất phần lớn tế bào T CD4+ tế bào T CD8+ Sự hoạt hóa tế bào T kháng nguyên đồng kích thích tạo chép gen IL- tổng hợp tiết cytokin IL- sản xuất thời gian ngắn với số lượng sau 6- hoạt hóa IL- tiết glycoprotein có trọng lượng 14 - 17 kD, cuộn thành cấu trúc có vòng xoắn α Sự bộc lộ thụ thể chức IL- thúc đẩy kích thích kháng nguyên, tế bào T nhận diện kháng nguyên tăng sinh ưu tiên đáp ứng với IL- sản xuất đáp ứng miễn dịch thu Thụ thể IL- (IL- 2R) cấu tạo protein không đồng hóa trị có tên α, β, γ Các chuỗi α β tham gia vào liên kết với cytokin; chuỗi β γ tham gia vào dẫn truyền tín hiệu; thân IL- gắn với chuỗi α đơn có lực thấp không dẫn đến hiệu sinh học rõ ràng 5.4 1.2 Hoạt tính sinh học Mặc dù lúc đầu người ta phát IL- yếu tố phát triển tế bào T, thật IL- có nhiều chức đáp ứng miễn dịch thu - IL- tế bào T tiết nhận diện kháng nguyên chịu trách nhiệm việc tăng sinh tế bào đặc hiệu kháng nguyên Khi tiếp xúc với IL- 2, tế bào T cho thấy có tăng vọt nồng độ cyclin dẫn đến hoạt hóa nhiều loại kinase Các kinase phosphoryl hóa hoạt hóa nhiều protein tế bào để protein kích thích tế bào chuyển từ dạng G1 sang dạng S chu kỳ phân bào Ngoài ra, IL- làm giảm p27 chất ức chế hoạt động phức hợp cyclin- kinase thúc đẩy trình tổng hợp cyclin IL- làm tăng thời gian sống tế bào cách khởi động protein Bcl- chất chống kiểu chết tế bào tự nhiên (apoptosis) Tác dụng IL- chủ yếu lên tế bào tiết nó, có phần tác động vào tế bào bên cạnh Hình 7.6 Hoạt tính sinh học IL- IL- kích thích tăng sinh biệt hóa lymphô bào T B tế bào NK IL- có chức ức chế đáp ứng miễn dịch (ví dụ chống lại tự kháng nguyên) cách tạo tựơng chết lập trình tế bào T qua trung gian Fas kích thích hoạt tính tế bào T điều hòa - IL- tăng cường tăng sinh biệt hóa tế bào Nó kích thích phát triển tế bào NK tạo gọi giết tế bào lymphô bào hoạt hóa (Lymphokine- activated killer, LAK) IL- tác động lên tế bào B hai khía cạnh: kích thích phát triển tăng tổng hợp kháng thể - IL- tạo chết lập trình tế bào T kháng nguyên hoạt hóa Sự kích thích lặp lặp lại tế bào T CD4+ với diện IL- làm cho tế bào nhạy cảm với chết lập trình qua đường Fas Điều thú vị cytokin vừa kích thích tế bào T sống tăng sinh đồng thời gây chết cho tế bào Hình đáp ứng miễn dịch có xu hướng tồn lâu dài tế bào T tiếp xúc với lượng IL- ngày tăng có khả chết theo kiểu lập trình dẫn đến chấm dứt đáp ứng IL- kích thích phát triển tế bào T điều hòa để làm dừng đáp ứng 5.4 Interferon- γ (IFN- γ) IFN- γ cytokin hoạt hóa đại thực bào đóng vai trò quan trọng miễn dịch bẩm sinh miễn dịch thu IFN- γ gọi IFN miễn dịch hay IFN typ II Nó có phần chức chống virus chủ yếu cytokin hiệu đáp ứng miễn dịch 5.4 2.1 Cấu trúc, nguồn gốc, thụ thể IFN- γ protein dimer tế bào NK, tế bào Th1 CD4+ CD8+ sản xuất Nó cytokin đặc trưng Th1 Tế bào NK sản xuất IFN- γ có kích thích thành phần vi sinh vật IL- 2, trường hợp IFN- γ tác động chất trung gian đáp ứng miễn dịch bẩm sinh Trong đáp ứng miễn dịch thu được, tế bào T sản xuất IFN- γ nhận diện kháng nguyên điều thúc đẩy IL- IL- 18 Thụ thể IFN- γ bao gồm hai chuỗi polypeptid thuộc họ thụ thể cytokin typ II Trong hai chuỗi chuỗi có chức gắn với cytokin chuỗi truyền tín hiệu 5.4 2.2 Hoạt tính sinh học Chức IFN – γ quan trọng miễn dịch tế bào chốn g lại vi khuẩn nội bào - IFN- γ cytokin hoạt hóa đại thực bào, giúp tế bào T NK hoạt hóa đại thực bào để giết vi sinh vật thực bào IFN- γ thực điều nhờ kích thích tổng hợp chất trung gian oxy phản ứng oxid nitric - IFN- γ kích thích bộc lộ MHC lớp I lớp II chất đồng kích thích tế bào trình diện kháng nguyên IFN – γ kích thích sản xuất nhiều protein tham gia vào trình xử lý kháng nguyên chất vận chuyển (TAP), hai thành phần LMP – 2, LMP – proteasom HLA – DM Như IFN – γ thúc đẩy trình diện kháng nguyên phối hợp với MHC khuyếch đại nhận diện đáp ứng miễn dịch IFN- γ chất hoạt hóa tế bào nội mạc thành mạch tăng cường khả tác động TNF tế bào nội mạch, tạo kết dính tế bào lymphô vào thành mạch xuyên mạch đến vị trí nhiễm trùng - IFN- γ kích thích biệt hóa tế bào T CD4+ nguyên vẹn thành tiểu nhóm Th1 ức chế tăng sinh tế bào Th2 Tác động IFN- γ lên Th1 phần trung gian IL- 12 Ngoài ra, IFN- γ kích thích sản xuất yếu tố chép để tạo biệt hóa Th1 - IFN- γ tác động lên tế bào B để chuyển mạch tiểu lớp IgG, IgG2 chuột nhắt ức chế chuyển mạch sang isotyp phụ thuộc IL- IgE IgG1 chuột Như vậy, IFN- γ tạo đáp ứng kháng thể tham gia vào trình loại bỏ vi sinh vật qua trung gian trình thực bào - IFN- γ hoạt hóa tế bào trung tính kích thích hoạt tính tế bào NK Hình 15 Hoạt tính sinh học interferon- γ IFN- γ hoạt hóa đại thực bào tế bào trình diện kháng nguyên khởi động chuyển mạch số isotyp Ig tế bào B Tác động khởi động Th1 IFN- γ gián tiếp qua trung gian tăng sản xuất IL- bộc lộ thụ thể 5.5 Cytokin kích thích tạo máu Đáp ứng miễn dịch bẩm sinh thu tạo nhiều cytokin tham gia vào trình tạo máu tức tham gia tạo nguồn tế bào cho đáp ứng miễn dịch Tuy nhiên, phạm vi sách không đề cập chi tiết mà trình bày sơ đồ để độc giả tham khảo Hình 16 Vai trò cytokin tạo máu Các cytokin khác kích thích phát triển trưởng thành nhiều dòng tế bào máu khác VI 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 Cytokin có chức chính: Làm chất trung gian điều hòa miễn dịch bẩm sinh : cytokin sản xuất thực bào đơn nhân Việc sản xuất cytokin kích thích sản phẩm vi khuẩn lipopolysaccharid (LPS) virus RNA chuỗi kép chúng hoạt động phận hệ miễn dịch bẩm sinh Cũng có cytokin sản xuất kích thích tế bào T đặc hiệu kháng nguyên, lúc chúng hoạt động với tư cách phận hệ miễn dịch thu Tác động nhóm cytokin tế bào nội mô loại bạch cầu để tạo phản ứng viêm sớm Tế bào NK sản xuất số cytokin Làm chất trung gian điều hòa miễn dịch thu : cytokin sản xuất chủ yếu tế bào lymphô T nhằm chống lại kháng nguyên lạ Một số cytokin có tác dụng chủ yếu điều hòa trưởng thành biệt hóa quần thể lymphô bào khác chúng đóng vai trò quan trọng giai đoạn hoạt hóa đáp ứng phụ thuộc tế bào T Một số cytokin khác có xuất xứ từ tế bào T lại quan trọng giai đoạn hiệu chúng có chức điều hòa loại tế bào hiệu thực bào, tế bào trung tính, toan, … Làm chất kích thích tạo máu: cytokin tế bào đệm, bạch cầu vài tế bào khác tủy xương sản xuất Chúng kích thích phát triển biệt hóa bạch cầu non Tóm lại, cytokin hệ miễn dịch bẩm sinh thu thường nhiều loại tế bào khác sản xuất tác động lên nhiều lọai tế bào đích khác Tuy nhiên, phân biệt tính tuyệt đối cytokin sản xuất đáp ứng bẩm sinh lẫn thu được, cytokin khác tạo số tác dụng giống ... Hoạt hóa bổ thể theo đường tắt - Sự hoạt hóa bổ thể theo dường tắt không cần có tham gia kháng thể nên thành phần chế miễn dịch bẩm sinh bảo vệ thể, đặc biệt quan trọng thể chưa có kháng thể đặc... lộ thụ thể dành cho mảnh bổ thể Các thụ thể dành cho bổ thể tham gia vào nhiều hoạt động sinh học hệ thống bổ thể Hơn số thụ thể dành cho bổ thể đóng vai trò việc điều hoà hoạt động bổ thể cách... vi khuẩn virus khác Hoạt hoá bổ thể theo đường cổ điển chế phòng vệ đáp ứng miễn dịch dịch thể (một nhánh miễn dịch thích ứng) kháng thể thực Hoạt hoá bổ thể theo đườ ng tắt đường lectin chế