Năm 1960, Bergdoll và cộng sự là những ngƣời đầu tiên đã phát hiện đƣợc hoạt tính siêu kháng nguyên ở vi khuẩn [Trích theo35]. Dựa vào các đặc tính của độc tố ruột gồm hoạt tính siêu kháng nguyên và hoạt tính gây nôn, họ đã phân lập đƣợc một độc tố tiết ra bởi S. aureus và gọi là độc tố ruột tụ cầu A (SEA) [35]. Tuy nhiên, thuật ngữ siêu kháng nguyên chỉ đƣợc sử dụng từ năm 1989, khi Marrack và cộng sự quan sát, các tế bào T phát triển tràn lan khi các độc tố này đƣợc nhận diện bởi các chuỗi Vß chuyên biệt của thụ thể thuộc tế bào T [63]. Các siêu kháng nguyên là những chất gây phân bào, nhất là đối với tế bào T [86]. Với các kháng nguyên thông thƣờng, sự xuất hiện phức hợp MHC II (major histocompatibility complex- II) trên các tế bào trình diện kháng nguyên (antigen presenting cell - APC) cần đƣợc tạo ra bởi 5 yếu tố khác nhau của thụ thể tế bào T (T- cell receptor- TCR) là Vβ, Dβ, Jβ, Vα và Jα [10, 104]. Ngƣợc lại, các siêu kháng nguyên đƣợc nhận ra chủ yếu bởi phần Vβ của TCR. Các SE liên kết trực tiếp với các phân tử MHC II ở các rãnh liên kết kháng nguyên peptit bên ngoài các APC (Hình 1.5). Các SE liên kết với các MHC II, sau đó chúng có thể liên kết với các tế bào T thông qua TCR một cách "không đặc hiệu", chỉ qua vùng biến đổi Vβ trên TCR, chúng tạo một liên kết chéo giữa vùng biến đổi Vβ và protein MHC- II. Phức hợp này không phụ thuộc vào liên kết peptit với thụ thể tế bào T. Sự tƣơng tác giữa ba phân tử: MHCII - SE - TCR dẫn đến một sự giải phóng không kiểm soát các chất cytokine nhƣ: IFN- γ, TNF-α, IL-1ß, IL-6 và IL-8, là nguyên nhân chính gây viêm cấp tính và sốc [19, 104]. Thông thƣờng, các tế bào T chỉ đƣợc hoạt hóa một cách đặc hiệu với kháng nguyên nhƣng khi các tế bào này tƣơng tác với các SE thì đã xảy ra sự phát triển quá độ, chủ yếu là Th1 và Th17 [21, 102], cả hai đều có liên quan đến phản ứng viêm cấp tính. Thêm vào đó là sự chết tế bào và thiếu hụt các đáp ứng từ
26
tế bào T [43], hệ quả là có một phản ứng miễn dịch yếu đối với độc tố. Sự ức chế miễn dịch của tế bào T và tế bào B dẫn tới sự suy giảm đáp ứng miễn dịch với các tác nhân xâm nhập khác [18, 104]. Do đó, cơ thể có thể sẽ không phản ứng với một chất hoặc yếu tố gây bệnh mà cơ thể đã có đáp ứng miễn dịch trƣớc đó. Các siêu kháng nguyên có thể kích thích khoảng 20% tổng số các tế bào lympho T, trong khi kháng nguyên thông thƣờng chỉ hoạt hóa 0,1% các tế bào này [13]. Mặt khác, sự tổng hợp và giải phóng quá mức cytokin là phản ứng gây ra các hậu quả nghiêm trọng nhất của các siêu kháng nguyên, dẫn đến sốc, hạ huyết áp, ngừng hoạt động của các cơ quan khác nhau và có thể dẫn đến tử vong [66, 67]. Tử vong ở ngƣời lớn khỏe mạnh là hiếm (0,03%) nhƣng tỷ lệ tử vong là cao hơn ở trẻ em, ngƣời già và ngƣời lớn suy giảm miễn dịch và cũng có thể phụ thuộc vào nồng độ của các độc tố tiêu hóa [36].
Hình 1.5. Mô hình tương tác của SE với thụ thể tế bào T và với phân tử MHC II Ghi chú: SE một mặt gắn với Vβ của TCR, một mặt gắn với MHC-II nên có thể
kích hoạt cả tế bào APC và tế bào T, dẫn tới việc sản xuất các cytokine của cả hai loại tế bào [104].