Các loại kháng nguyên được nghiên cứu nhiều nhất là protein nhân (Nucleoprotein, NP), protein đệm (matrix protein, M1), protein gây ngưng kết hồng cầu (Hemagglutinin, HA) và protein enzym cắt thụ thể (Neuraminidase, NA). NP và M1 là protein thuộc loại hình kháng nguyên đặc hiệu nhĩm (genus - specific antigen), ký hiệu là gs kháng nguyên; HA và NA là protein thuộc loại hình kháng nguyên đặc hiệu type và dưới type (type - specific antigen), ký hiệu là ts kháng nguyên.
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ... 18
(A) (B)
HA1
HA2
Hình 2.4 : Mơ hình cấu trúc kháng nguyên HA của vi rút cúm A
(A: Cấu trúc khơng gian một đơn phân của phân tử HA, hai dưới đơn vị HA1 và HA2.
B: Cấu trúc phân tử kháng nguyên HA gắn trên bề mặt vỏ vi rút. Lipid bilayer of envelope: lớp lipid kép của vỏ vi rút, Receptor site: Vị trí gắn kháng nguyên HA với thụ thể bề mặt tế bào nhiễm, 4 major antigenic variable regions: 4 vùng biến đổi kháng nguyên chính của một đơn phân HA).
Vi rút cúm type A cĩ đặc điểm đặc trưng là chúng thường cĩ đột biến gen dẫn đến sự biến đổi liên tục về tính kháng nguyên.
Theo Ito, T and Y. Kawaoka (1998) [46]; Horimoto T and Kawaoka Y (2001) [44], sự phức tạp trong diễn biến kháng nguyên của vi rút cúm là sự biến đổi và trao đổi trong nội bộ gen dẫn đến sự biến đổi liên tục về tính kháng. Cĩ 2 cách biến đổi kháng nguyên của vi rút cúm:
+ ðột biến điểm (đột biến ngẫu nhiên hay hiện tượng trơi trượt, lệch lạc
về kháng nguyên - Antigenic drift). Trong nhiều trường hợp, các phân tử kháng nguyên này vẫn cĩ chức năng của kháng nguyên, nhưng chúng cĩ thể
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ... 19
thay đổi đến mức hệ thống miễn dịch của cơ thể khơng nhận ra chúng trong một thời gian nhất định. Vi rút lợi dụng thời gian này để lây nhiễm (Kida, H.,Y. Kawaoka, 1987 [50]. ðây là kiểu đột biến xảy ra liên tục thường xuyên trong quá trình tồn tại của vi rút mà bản chất là do cĩ sự thay đổi nhỏ về trình tự nucleotit của gen mã hĩa, đặc biệt đối với kháng nguyên H và kháng nguyên N. Kết quả là tạo ra các phân type cúm hồn tồn mới cĩ tính thích ứng lồi vật chủ khác nhau và mức độ độc lực gây bệnh khác nhau. Chính nhờ sự biến đổi này mà vi rút cúm A tạo nên 16 biến thể gen HA (H1- H16) và 9 kháng nguyên N (N1 - N9) (Cục thú y, 2005) [9]. Chu kỳ của bệnh cúm hàng năm phụ thuộc vào sự kết hợp của tốc độ biến đổi, thời gian ủ bệnh và sự biến đổi theo mùa của khí hậu.
+ ðột biến tái tổ hợp di truyền (hiện tượng thay ca- antigenic Shift).
Hiện tượng tái tổ hợp gen ít xảy ra hơn so với hiện tượng đột biến điểm. Một số chủng vi rút chỉ gây bệnh cho gia cầm mà khơng gây bệnh cho người (Franklin, R.M.and E. Wecker, 1950) [42]; (Hinshaw, V. S, 1981) [43]; (Kawaoka.Y, 1991) [49]; (Katz JM, Lu X, 2000) [48]. Một số chủng khác lại chỉ gây bệnh cho người mà khơng gây bệnh cho gia cầm. Trong một số trường hợp, cả vi rút cúm người và vi rút cúm gia cầm cĩ thể cùng nhiễm vào động vật thứ 3, như lợn chẳng hạn. Hiện tượng tái tổ hợp gen chỉ xảy ra khi 2 hoặc nhiều loại vi rút cúm khác nhau cùng nhiễm vào một tế bào chủ do sự trộn lẫn 2 bộ gen của vi rút. ðột biến này là sự tái tổ hợp di truyền xảy ra định kỳ trong đĩ cĩ sự sắp xếp lại các nucleotit do sự trộn lẫn 2 bộ gen của vi rút cúm khác nhau. ðiều đĩ đã tạo nên những sai khác cơ bản về bộ gen của vi rút đời con so với vi rút bố mẹ. Khi nhiều vi rút khác nhau cùng xâm nhiễm vào một tế bào chủ, các thế hệ vi rút được sinh ra sau đĩ cĩ thể được sinh ra từ sự tái tổ hợp của các gen bố mẹ xuất phát từ nhiều vi rút khác nhau. Do hạt vi rút cúm A cĩ cấu trúc là 8 đoạn gen nên về lý thuyết từ 2 vi rút cĩ thể xuất
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ... 20
hiện 256 kiểu tổ hợp của vi rút thế hệ sau (Trần Hữu Cổn và Bùi Quang Anh, 2004) [7].
Khi hiện tượng tái tổ hợp gen xuất hiện cĩ thể sẽ gây ra các vụ dịch lớn cho người và động vật với mức độ nguy hiểm khơng thể lường trước được. Vụ dịch năm 1918 - 1920 làm chết 40 - 50 triệu người mà tác nhân gây bệnh là vi rút H1N1 từ lợn lây sang người kết hợp với vi rút cúm người tạo ra chủng vi rút mới cĩ độc lực rất mạnh (Phạm Sỹ Lăng, 2004) [23].
Khi nghiên cứu về đặc tính kháng nguyên của vi rút cúm thấy giữa các biến thể tái tổ hợp và biến chủng subtyp về huyết thanh học khơng hoặc rất ít cĩ phản ứng chéo. ðây là điểm trở ngại lớn cho việc nghiên cứu nhằm tạo ra vacxin cúm để phịng bệnh cho người và động vật (Ito. T, J. N. Couceiro, 1998) [47]; (Kawaoka. Y, 1991) [49].
Khi phân tích 156 chủng vi rút cúm A lưu hành trong thời kỳ 1999 - 2004 tại New York, các nhà khoa học đã phát hiện một số chủng thay đổi ít nhất 4 lần trong một thời gian ngắn. ðiều đĩ cho thấy các chủng vi rút cúm cĩ thể biến đổi lớn trong mỗi mùa, gây khĩ khăn lớn cho cơng tác phịng chống. Khi nghiên cứu di truyền học của vi rút H5N1 các nhà khoa học của Việt Nam cũng nhận thấy chúng cĩ nhiều thay đổi. Trong các đàn vịt nuơi của Việt Nam khơng chỉ cĩ H5N1 mà cịn cĩ nhiều loại vi rút cúm gia cầm khác như H3, H4, H7, H8, H9 và H11 (Nguyễn Tiến Dũngg và cs, 2005) [14]; (Nguyễn Tiến Dũng và cs, 2005) [15].
Khi xâm nhập vào cơ thể động vật, vi rút cúm A kích thích cơ thể sản sinh ra kháng thểđặc hiệu, trong đĩ quan trọng hơn cả là kháng thể kháng HA, chỉ cĩ kháng thể này mới cĩ vai trị trung hịa vi rút cho bảo hộ miễn dịch. Một số kháng thể khác cĩ tác dụng kìm hãm sự nhân lên của vi rút, kháng thể kháng M2 ngăn cản chức năng M2 khơng cho quá trình bao gĩi vi rút xảy ra (Lu. X, T. M. Tumpey, 1999) [53]; (Seo. S and R. G Webter, 2001) [60].
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ... 21
Kháng thể đặc hiệu của kháng nguyên HA cĩ khả năng trung hịa các loại vi rút tương ứng, chúng là kháng thể trung hịa cĩ khả năng triệt tiêu vi rút gây bệnh. Nĩ cĩ thể phong tỏa sự ngưng kết bằng cách kết hợp với kháng nguyên HA. Do vậy thụ thể của hồng cầu khơng bám vào được để liên kết tạo thành mạng ngưng kết. Người ta gọi phản ứng đặc hiệu KN - KT cĩ hồng cầu tham gia là phản ứng ngăn cản ngưng kết hồng cầu (HI - Hemagglutination inhibition test).
Phản ứng ngưng kết hồng cầu (HA) và phản ứng huyết thanh ngăn cản ngưng kết hồng cầu (HI) được sử dụng trong chẩn đốn cúm gia cầm.