Bên ngoài cùng thành tế bào vi khuẩn S. Typhi (là vi khuẩn Gram âm) có lớp bao nhầy gọi là vỏ. Lớp vỏ nhầy này sền sệt dạng keo có độ dày bất định và đƣợc tiết trên bề mặt tế bào trong quá trình sinh trƣởng và phát triển, nó dễ tróc ra nhƣ chất nhớt với thành phần chủ yếu là PS. Bao nhầy PS chiếm tỷ lệ lớn ở các loài vi khuẩn Gram âm có vỏ nên còn gọi là PS vỏ (Hình 1.9) [77,115].
Hình 1.9. Cấu tạo thành tế bào vi khuẩn Gram âm [115]
Kháng nguyên Vi PS là carbohydrate có trọng lƣợng phân tử cao và hydrat hóa cao với trên 95% là nƣớc đƣợc cấu tạo từ những đơn vị monosaccharide (MS) lặp lại nối với nhau bởi liên kết glycoside (1 4) mạch thẳng. Hai MS nối với nhau bằng liên kết glycoside tạo bởi nhóm -OH trên MS này tại nguyên tử carbon
16
anomer của MS kia với việc loại nƣớc giữa nhóm -OH tại C-1 của một MS và nhóm -OH của MS khác. Khi nguyên tử carbon tham gia liên kết glycoside thì không có khả năng oxi hóa nên đầu tận cùng của PS chứa nguyên tử carbon anomer tự do gọi là đầu khử. Liên kết glycoside dễ bị thủy giải bởi acid nhƣng không bị thủy giải bởi kiềm (Hình 1.10) [77,113].
Hình 1.10. Liên kết glycoside [113].
Kháng nguyên Vi PS là chất đồng trùng hợp, mạch thẳng α(1 4)-D- acid galactopyranosyluronic (2 deoxy-2 N-acetyl acid galacturonic) N-acetyl hóa ở C-2, O-acetyl hóa tại vị trí C-3 và có thể thay đổi 60% – 70% với những đơn vị lặp lại có trọng lƣợng phân tử trên 200 kDa [60,74,92]. Kháng nguyên Vi PS có cấu trúc xoắn ốc cân đối 2 lần hoặc 3 lần với vòng đƣờng và carboxyl của nó tạo dãy sắp xếp ngay ngắn xen kẽ quanh liên kết glycoside. PS vỏ có đặc tính anion (ion mang điện tích âm) do các phân tử MS có tính acid (acid uronic). Kháng nguyên Vi PS hòa tan trong nƣớc muối và không tạo gel khi có ion đa trị hiện diện. Kháng nguyên Vi PS có ít nhất 2 quyết định kháng nguyên (epitop), một là nhóm O-acetyl có vai trò là quyết định kháng nguyên, hai là nhóm N-acetyl và carboxyl cần thiết cho phản ứng kháng nguyên – kháng thể ở vùng ƣu thế miễn dịch. Tuy nhiên, nhóm carboxyl có hiệu quả miễn dịch ít hơn (Hình 1.9 và 1.10) [37,67,81].
17
Nhóm O-acetyl là quyết định kháng nguyên trong liên kết kháng nguyên Vi PS với kháng thể và cần cho kháng nguyên Vi PS trong sự khởi đầu hoạt hóa tế bào lympho B và tổng hợp kháng thể [81]. Nhóm O-acetyl phủ hầu hết bề mặt kháng nguyên Vi PS và nhô ra một nửa không cực ở hàng hai bên kháng nguyên Vi PS. Khả năng sinh miễn dịch liên quan mức độ O-acetyl hóa và hàm lƣợng nhóm O-acetyl của cấu trúc kháng nguyên Vi PS. Kháng nguyên Vi PS đƣợc O-acetyl hóa không hoàn toàn tại C-3 (có 60% đến 90% nhóm OH đƣợc O-acetyl hóa). Nếu O-acetyl hóa một phần làm tăng khả năng sinh miễn dịch, nhƣng O-acetyl hóa hoàn toàn hoặc loại bỏ nhóm O-acetyl tạo những nhóm có cực ở dƣới làm mất khả năng sinh miễn dịch và mất tính kháng nguyên. Khi giảm hàm lƣợng O-acetyl đến ~ 1% thì không kích thích tạo kháng thể (Hình 1.11) [70,74,91,92].
Hình 1.11. Cấu trúc kháng nguyên Vi PS của vi khuẩn Thƣơng hàn S. Typhi [92] Nhóm carboxyl bị khử thì đặc tính sinh miễn dịch thay đổi rất nhỏ hoặc không thay đổi do nhóm O-acetyl và N-acetyl hiện diện trên bề mặt kháng nguyên Vi PS che nhóm carboxyl tƣơng tác với những phân tử khác nhƣ ion trung hòa trong dung môi hoặc thụ thể trên bề mặt tế bào. Nhóm O-acetyl và N-acetyl làm ổn định kháng nguyên Vi PS về hƣớng thủy phân acid và phần quyết định ƣu thế miễn dịch [106]. Cấu trúc kháng nguyên ở S. Typhi Ty2 có mức O-acetyl hóa thấp hơn so với chủng khác trong họ vi khuẩn đƣờng ruột. N- và O-acetyl tạo phần chủ yếu của bề mặt, nhóm COOH gần với trục của PS và không xa hơn từ trục phân tử nhƣ nhóm O-acetyl. N-acetyl liền kề với nhóm COOH của đƣờng bên cạnh. Khoảng cách
18
mạch thẳng giữa các nhóm COOH là 0,43 nm. PS đƣợc dùng nhƣ yếu tố gel và quá trình tạo thành gel bởi PS là đơn trị, hai hóa trị hoặc ba hóa trị [78,92,95,99].
Kháng nguyên Vi PS làm trung gian tƣơng tác giữa vi khuẩn và môi trƣờng, ngăn kháng thể liên kết với kháng nguyên O qua liên kết cộng hóa trị với phospholipid hoặc phân tử lipit A, đó là liên kết phosphodiester giữa PS và màng phospholipid. Kháng nguyên Vi PS ức chế sự hoạt hóa bổ thể cũng nhƣ đề kháng sự ly giải và thực bào qua trung gian bổ thể. Kháng nguyên Vi PS giúp cho S. Typhi sống sót trong máu dẫn đến nhiễm trùng máu. Kháng thể Vi đặc hiệu cần cho sự hoạt hóa bổ thể chống lại S. Typhi [49,77,85].