ĐÁP ỨNG TẠO KHÁNG THỂ VÀ MIỄN DỊCH TRUNG GIAN TẾ BÀO
Mục tiêu bài học:
1. Hiểu được sự sắp xếp các gen qua các giai đoạn biệt hóa của tế bào lympho B và tính đa dạng của phân tử kháng thể
2. Trình bày được vai trị của tế bào lympho TCD4 trong đáp ứng miễn dịch trung gian tế bào và miễn dịch dịch thể
3. Hiểu được vai trò gây độc của lympho TCD8 và khả năng diệt của tế bào NK
Đáp ứng miễn dịch chủ yếu gồm hai phương thức là miễn dịch dịch thể trung gian với kháng thể là các globulin miễn dịch và miễn dịch tế bào trung gian với nhiệm vụ của các tế bào lympho T. Những tế bào lympho trưởng thành chỉ biệt hóa tiếp tục khi nó gặp được kháng nguyên, khi đó chúng sẽ tiếp tục tăng sinh thành một số lớn tế bào lympho đặc hiệu kháng nguyên với mục đích để loại bỏ chính kháng ngun đã gây nên đáp ứng đó. Tế bào lympho T có thể trực tiếp giết chết tế bào nhiễm hoặc hoạt hóa đại thực bào để đại thực bào tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong túi nội bào. Mặt khác tế bào lympho T cịn có vai trị quan trọng trong việc kích thích tế bào lympho B biệt hóa thành tương bào sản xuất kháng thể chống lại hầu hết các kháng ngun; ngồi ra đáp ứng này có vai trị quan trọng chống lại các tác nhân gây bệnh nội bào.
1. ĐÁP ỨNG TẠO KHÁNG THỂ
Đáp ứng miễn dịch dịch thể được thực hiện qua trung gian kháng thể là các globulin miễn dịch (immunoglobuline) gọi tắt là Ig, được sản xuất từ tế bào lympho B. Tất cả các immunglobulin được tổng hợp từ một clon tế bào B riêng biệt thì có tính đặc hiệu kháng ngun như nhau, nhưng tùy thuộc giai đoạn chín mà có thể có một isotype immunglobulin khác nhau. Những Ig nầy thể hiện như là cấu trúc nhận biết kháng nguyên của tế bào lympho B nhưng đồng thời nó cũng thể hiện như là những phân tử hiệu lực cơ bản.
1.1. Các giai đoạn biệt hóa của tế bào lympho B
Người ta phân biệt sự chín khơng phụ thuộc kháng nguyên trong tủy xương và gan ở thời kỳ bào thai và sự chín phụ thuộc kháng nguyên ở cơ quan lympho ngoại biên (các nang nguyên phát và thứ phát của hạch lympho, mảng Peyer, v.v ... )
119
- Tế bào mầm tạo máu (hematopoietic stem cell) phát triển thành tiền tế bào B (pre - B cell), có ở gan bào thai và tủy xương người. Tiền tế bào B chỉ tổng hợp những chuỗi nặng typ µ (muy), nhưng chưa tổng hợp được những chuỗi nhẹ và có thể chính vì vậy mà chưa có khả năng nhận dạng kháng nguyên (chưa có các thụ thể (chất tiếp nhận).
- Tiếp theo là giai đoạn phát triển thành tế bào lympho non (immature B lymphocyte), vẫn còn nằm trong tổ chức lympho bào thai và tủy xương người, đã có IgM trên bề mặt (chuỗi nhẹ κ - kappa hoặc λ - lamda) nhưng tiếp xúc với kháng ngun hình như vẫn cịn dẫn đến một sự dung thứ.
- Tiếp theo tế bào lympho B chưa chín biệt hóa thành tế bào lympho B chín (mature B lymphocyte) và cũng trình diện IgD lên bề mặt tế bào bên cạnh IgM và có cùng tính đặc hiệu kháng nguyên (có cùng vùng V do cùng sử dụng bộ gen V.D.J ). Nếu ở giai đoạn nầy nó khơng gặp kháng ngun thì nó cũng sớm bị hủy vì thời gian bán hủy khoảng tù 3 - 4 ngày. Mỗi tế bào lympho B có khoảng 105 phân tử IgM và IgD trên màng tế bào. Nó hoạt động như những chất tiếp nhận (receptor) kháng nguyên đặc hiệu và đóng vai trị quan trọng đối với sự kích thích cảm ứng kháng nguyên của tế bào lympho B. Song song với sự bộc lộ IgM, IgD lên màng tế bào thì những chất tiếp nhận đối với mảnh Fc của IgG, đối với mảnh bổ thể, lymphokin, vi rut Epstein Barr v.v ... cũng được bộc lộ.
1.1.2. Khi gặp kháng ngun
Tế bào lympho B chín có thể được kích thích qua sự liên kết của kháng nguyên lên IgM bề mặt hoặc IgD với sự phối hợp tế bào lympho T hổ trợ và những tế bào được kích thích này sẽ tăng sinh thành một clon tế tế bào lympho B với hai con đường sau:
- Hầu hết phát triển thành một clon tương bào sản xuất kháng thể có vai trị quyết định trong đáp ứng miễn dịch dịch thể.
- Một số ít tế bào lympho B được kích thích khác chuyển thành tế bào lympho B nhớ có đời sống lâu (có thể sống đến 6 năm). Những tế bào lympho này có vai trị quan trọng trong đáp ứng miễn dịch thứ phát.
1.2. Sự sắp xếp các gen mã cho kháng thê trên tế bào mầm
Sự tổng hợp các vùng thay đổi của chuối nặng và chuỗi nhẹ ở vị trí kết hợp kháng nguyên diễn ra qua sự phối hợp của những gene Immunglobulin của tế bào lympho trong khi phát triển từ tế bào mầm đến tế bào B chín.
Những gene cần cho sự sản xuất kháng thể được khu trú trên 3 nhiễm sắc thể khác nhau:
120
- Gene tổng hợp chuỗi nhẹ (L) typ kappa nằm trên nhiễm sắc thể số 2. - Gene tổng hợp chuỗi nhẹ (55 L) typ lamda nằm trên nhiễm sắc thể số 22.
Vùng thay đổi của chuỗi nhẹ L sẽ được mã qua 2 đoạn DNA tách biệt, hai đoạn nầy tập trung trong tế bào B qua sự sắp xếp DNA. Đoạn đầu tiên mã 95 hoặc 96 axit amin đầu tiên của chuỗi nhẹ và được coi là đoạn V (Variable). Đoạn DNA thứ 2 mã khoảng 12-14 axit amin cuối cùng của vùng thay đổi và có tên là đoạn gen J (Joining). Vùng thay đổi của chuỗi nặng được khóa trong 3 đoạn gene rời. Bổ sung vào những đoạn V và J có một đoạn gene thứ 3 mã các axit amin giữa những đoạn Vh và Jh, đoạn bổ sung nầy gọi là đoạn gen D (diversity ) . Có nhiều gene cho các đoạn thay đổi . Đối với chuỗi L kappa thì có khoảng 250 đoạn Vk và 4 đoạn Jk hoạt động. Đối với chuỗi nặng thì lớn hơn nhiều nhưng chưa xác định được chắc chắn , ước tính khoảng từ 200 - 1000 đoạn Vh, khoảng 12-15 đối với Dh và 4-6 đối với Jh. Mỗi gene V ln có chuỗi L (leader ) đi trước. Đối với phần hằng định của Immunglobulin cua mỗi lớp hoặc lớp phụ thì có một gene hằng định C (constant). Sự hình thành một gene hoạt động chịu trách nhiệm cho sự tổng hợp một kháng thể đặc hiệu diễn ra qua sự tái phối gene như H.1 và H.2.
Sự tái phối hợp ngẫu nhiên của những đoạn V với 15 đoạn Dh và 4 - 6 đoạn Jh cho ta một khả năng phối hợp theo tính tốn là khoảng 109 đến 1011
- Locus chuỗi nặng trên nhiễm sắc thể 14:
5’ - L1 - Vh1 - // - Ln - VHn - // - Dh1 - // - DHn - J 1, 2, 3 ,4 ,5 ,6 - Cµ - Cδ - Cγ3 - Cγ1 - Cε2 Cα1 - Cγ2 - Cγ4 - Cε1 - Cα2 - 3’
(trong đó có khoảng 200 -1000 gen mã cho Vh, 15 gen cho D và 4 gen J) - Locus chuỗi nhẹ typ kappa trên nhiễm sắc thể 2:
Sự tái phối hợp gen chuỗi L tương ứng với sự tái phối hợp chuỗi H, bắt đầu bằng sự sắp xếp locus chuỗi kappa qua sự tái phối hợp của một trong nhiều đoạn gen V với 1 trong 5 đoạn gen J .
5’ - L1 - Vκ1 - // - Ln - Vκn - // - Jκ1, 2 , 3 , 4 ,5 - Cκ - 3’ - Locus chuỗi nhẹ typ lamda trên nhiễm sắc thể số 22 :
5’ - L1 - Vλ1 - // - Ln - Vλn - // - Jλ1 Cλ1 - Jλ2 Cλ2 - Jλ3 Cλ3 - Jλ4 Cλ4 - Jλ5 Cλ5 - Jλ6 Cλ6 - 3’
(Trong đó khoảng 200 gen mã cho vùng V lamda)
1.3. Sự tái sắp xếp các gien qua các giai đoạn biệt hóa của tế bào lympho B 1.31. Sự sắp xếp gien ở tế bào mầm
121
5’ - L - V - D - J - CH - 3’ ( NST số 14 từ bố ) 5’ - L - V - D - J - CH - 3’ ( NST số 14 từ mẹ )
1.3.2. Sự sắp xếp gien ở tế bào tiền B sớm
5’ - L- V - DJ - CH - 3’
5’ - L - V - DJ - CH - 3’ ( Sắp xếp DJ trên cả 2 NST )
1.3.3. Sự sắp xếp gien ở tế bào tiền B muộn
5’ - L - VDJ - CH - 3’ 5’ - L - V - DJ - CH - 3’
Sự tái tổ hợp VDJ ở nhiễm sắc thể thứ nhất sẽ ức chế sự tái tổ hợp trong nhiễm sắc thể thứ hai; đó là sự loại trừ alen. Nếu sự tái tổ hợp VDJ trên nhiễm sắc thể thứ nhất khơng thành thì sẽ tiếp tục tái tổ hợp trên nhiễm sắc thể thứ hai. Nếu nhiễm sắc thể thứ hai cũng khơng thành thì tế bào sẽ bị hủy trong giai đoạn này. Nếu được thì ARN thơng tin sẽ mang V.D.J.C muy để tổng hợp chuỗi muy, do đó trong bào tương có chuỗi muy.
1.3.4. Sự sắp xếp gien ở tế bào tiền lympho B đến tế bào lympho B non
5’ - L - VJ - Cκ- 3’ ( locus chuỗi L kappa trên NST thứ nhất bộ nhiễm sắc thể thứ hai) 5’ - L - V - J - Cκ - 3’ (locus chuỗi L kappa trên NST thứ hai)
Sự tái tổ hợp VJ trong nhiễm sắc thể thứ nhất sẽ ức chế sự tái tổ hợp trong nhiễm sắc thể thứ hai, đó là sự loại trừ isotyp chuỗi nhẹ. ARN thông tin sẽ mang V.J.Ck để tổng hợp chuỗi nhẹ kappa, do đó trên bề mặt tế bào lympho B non có IgM với chuỗi H là muy và chuỗi L là kappa. Nếu sự tái tổ hợp VJ trong NST thứ nhất của bộ NST số hai không thành thì sẽ được tái sắp xếp trên nhiễm sắc thể thứ hai; nếu sự tái tổ hợp VJ trong nhiễm sắc thể thứ hai cũng khơng thành thì locus chuỗi nhẹ lamda ở nhiễm sắc thể số 22 lại tái sắp xếp theo một cách tương tự. Nếu tổ hợp thành cơng thì sẽ có IgM bề mặt chuỗi nặng muy và chuỗi nhẹ lamda. Nếu một tái tổ hợp lần lượt khơng thành thì tế bào sẽ bị hủy.
1.3.5. Sự sắp xếp gene ở tế bào lympho B trưởng thành
Trên bề mặt tế bào lympho B trưởng thành có IgM bề mặt và cả IgD. Nếu không gặp kháng nguyên thì tế bào sẽ bị hủy. Nếu gặp kháng nguyên thì tế bào sẽ tăng sinh và biệt hóa thành nhiều tương bào sản xuất kháng thể. Đối với đáp ứng nguyên phát bộ gen VDJ sẽ được sao chép với một gene µ nên kháng thể được tạo thành là IgM. Sự chuyển đổi sang một lớp globulin khác diễn ra trong vùng S (switch), tại đây gene muy sẽ bị thất lạc do chuyển đổi và được thay gene gamma 3 để tổng hợp IgG3. Tiếp theo lại có sự chuyển đổi lớp, đó là sự thay đổi chuỗi µ, chuỗi delta bằng gamma, alpha và epsilon vv...
122
Lưu ý các gene mã cho vùng C khác nhau nằm theo thứ tự phía sau VDJ (phía 3’), đầu tiên là Cµ nên giải thích tại sao trong đáp ứng tiên phát lớp kháng thể chủ yếu IgM. Các lớp kháng thể này có cùng tính đặc hiệu kháng nguyên vì có cùng vùng V (do cùng sử dụng bộ gene VDJ )
Sự chuyển đổi từ Immunglobulin màng sang Immumglobulin tiết: Sự chuyển đổi diễn ra nếu các tế bào lympho B hoạt hóa thành tương bào. Những Immumglobulin tiết thì nhỏ hơn Immumglobulin thẩm xun màng vì nó khơng có những axit amin bổ sung ở phần tận cùng C cuối chuỗi nặng đẻ cắm phân tử nầy lên màng té bào do đó chúng tiết vào máu Sự sắp xếp các gien trên tế bào lympho B trưởng thành: Như đã nói những gien J cần cho chuỗi nhẹ , những gien D và J cần cho chuỗi nặng; mỗi gien V thì ln có chuỗi L đi trước, do đó:
Chi nặng : - L- VDJ - // - C Chuỗi nhẹ : - L - VJ - // - C
1.3.6. Tính đa dạng của kháng thể
Hầu như mối một chất đều có thể gây một đáp ứng tạo kháng thể và đáp ửng nầy cũng đa dạng trên một kháng nguyên và bao gồm nhiều phân tử kháng thể khác nhau. Tập hợp toàn bộ các đặc hiệu kháng thể trong một cá thể người ta gọi là danh mục kháng thể. Thường nó bao gồm khoảng 1011 các phân tử khác nhau.
Quá trình tái phối hợp thân có thể gắn mỗi đoạn gene V với mỗi đoạn gene J hoặc DJ. Do đó phần lớn tính đa dạng kháng thể xuất hiện là qua sự tuyển chọn các phối hợp khác nhau từ nhiều đoạn gen, từ đó mỗi lĩnh vực V sẽ được tạo nên.
Số lượng các vùng thay đổi khác nhau có thể có được là tùy thuộc vào số lượng các đoạn gien của mỗi typ .
1.3.7. Sự hợp tác giữa tế bào lympho T và tế bào lympho B a. Đối với kháng nguyên phụ thuộc tế bào lympho T
Đối với kháng nguyên phụ thuộc tế bào lympho T thì sự kích thích tế bào lympho B cần có sự hổ trợ của tế bào lympho T.
Qua sự hoạt hóa địng thời của tế bào lympho T những cytokin sẽ được giải phóng. Một số cytokin hoạt động như là yếu tố hoạt hóa và / hoặc tăng trưởng đối với sư chín của tế bào B nếu sự tiếp xúc giữa tế bào lympho B và tế bào lympho T được bảo đảm nhờ vào phân tử CD40 của tế bào lympho B với chất gắn CD40 của tế bào lympho T hổ trợ.
Để biệt hóa thành tương bào sản xuất kháng thể đặc hiệu tế bào lympho B phải nhận được 2 tín hiệu đồng thời:
123
+ Sự liên kết của kháng nguyên lên Immumglobulin bề mặt của tế bào lympho B (Tín hiệu 1)
+ Thụ thể của tế bào lympho Th nhận diện phức hợp kháng nguyên- MHC lớp II được vận chuyển lên màng tế bào B, đòng thời chất gắn CD40 trên bề mặt tế bào Th sẽ gắn lên CD40 trên tế bào lympho B; qua đó cytokin mới được giải phóng (IL4) và tác động lên chất tiếp nhận của cytokin trên tế bào lympho B (Tín hiệu 2) . Đủ 2 tín hiệu đó tế bào lympho B mới biệt hóa thành tương bào sản xuất kháng thể. Một số cytokin khác có thể gây chuyển đổi isotyp như:
IL2, IFN-γ: Tác dụng chuyển đơíi IgM sang IgG1 , IgG3 IL4, IL13: Tác dụng chuyển đổi IgM sang IgE , IgD IL5, IL2: Tác dụng chuyển đổi IgM sang IgA v.v...
b. Đối với kháng nguyên không phụ thuộc tế bào T
Đối với kháng nguyên khơng phụ thuộc tuyến ức thì sự hổ trợ của tế bào lympho T là khơng cần thiết, tế bào lympho B có thể hoạt hóa trực tiếp. Những kháng nguyên nầy thường là những kháng nguyên có cấu trúc QĐKN lập lại nhiều lần. Ví dụ: Đáp ứng miễn dịch IgM chống lipopolysaccarid của màng vi khuẩn hoặc kháng nguyên nhóm máu hay đáp ứng IgG2 chống polysaccarid vỏ phế cầu vv... (có lẽ được hỗ trợ từ những cytokin khơng phải từ tế bào lympho T) .
2. ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH QUA TRUNG GIAN TẾ BÀO
Miễn dịch trung gian tế bào thuộc phạm vi nhiệm vụ của tế bào lympho T. Sau khi tế bào lympho T chấm dứt sự phát triển của mình ở tuyến ức, nó đi vào máu rồi đến cơ quan lympho ngoại biên. Sau đó nó lại quay vào máu trở lại cho đến khi gặp kháng nguyên. Để tham gia vào đáp ứng miễn dịch, các tế bào lympho T non phải được kích thích để tăng sinh và biệt hóa thành những tế bào có thể tham gia vào việc loại bỏ các tác nhân gây bệnh và lúc đó người ta gọi là tế bào lympho T hiệu lực.
Có ba dạng hoạt động của tế bào lympho T hiệu lực: Nó phát hiện các kháng nguyên bắt nguồn từ các yếu tố gây bệnh khác nhau và được trình diện bởi 2 loại phân tử MHC khác nhau thông qua thụ thể của tế bào lympho T (TCR ). Thụ thể của tế bào T được tổng hợp cũng tương tự quá trình hình thành phần lớn kháng thể bởi tế bào lympho