3.1.7.1. Kháng nguyên nhóm máu
Sự hiểu biết về kháng nguyên nhóm máu là rất cần thiết vì truyền máu là một phƣơng pháp điều trị đƣợc ứng dụng rộng rãi trên lâm sàng. Trƣớc đây, khi chƣa có những hiểu biết đầy đủ về kháng nguyên nhóm máu, rất nhiều trƣờng hợp truyền máu đã dẫn đến những tai biến nguy hiểm cho ngƣời nhận máu, mặc dù những ngƣời này lần đầu tiên đƣợc truyền máu. Ngày nay, chúng ta hiểu rằng nguyên nhân của các tai biến đó là do sự có mặt của kháng thể trong cơ thể nhận chống lại các kháng nguyên có tính sinh miễn dịch cao có mặt trên hồng cầu của ngƣời cho.
Trên bề mặt hồng cầu ngƣời có nhiều loại kháng nguyên khác nhau; các kháng nguyên này đƣợc sắp xếp thành các hệ kháng nguyên, chúng do các locus khác nhau kiểm soát và tồn tại độc lập với nhau trên cùng một tế bào hồng cầu. Hệ thống nhóm máu là một hoặc nhiều locus quy định cấu trúc của một số kháng nguyên nhất định trên bề mặt các tế bào hồng cầu. Nhƣ vậy, mỗi hệ thống nhóm máu có ít nhất là hai nhóm máu (phenotyp). Cho đến nay, ngƣời ta đã xác định đƣợc 20 hệ thống nhóm máu khác nhau, với khoảng trên 200 kháng nguyên trên bề mặt hồng cầu ngƣời. Một số hệ thống nhóm máu quan trọng gồm có hệ ABO, hệ Rh, hệ Lewis, hệ MNS, hệ P, hệ Kell, hệ Duffy, hệ Kidd. Trong số đó, hệ ABO và hệ Rh có tầm quan trọng hơn cả.
a) Hệ ABO:
Hệ này bao gồm 4 nhóm máu (phenotyp) khác nhau là nhóm A, nhóm B, nhóm AB và nhóm O. Ký hiệu nhóm máu biểu thị kháng nguyên trên bề mặt hồng cầu: cơ thể nhóm máu A có kháng nguyên A trên bề mặt hồng cầu; tƣơng tự nhƣ vậy cơ thể nhóm máu B có kháng nguyên B, cơ thể nhóm máu AB có cả hai kháng nguyên A và B, và cơ thể nhóm máu O không có kháng nguyên A lẫn B trên bề mặt hồng cầu. Kháng thể kháng các kháng nguyên hồng cầu hệ ABO là kháng thể tự
nhiên, nghĩa là chúng có mặt trong các cá thể ngƣời một cách bẩm sinh. Tuy nhiên, trong cơ thể mỗi ngƣời sẽ không có kháng thể chống kháng nguyên hồng cầu của chính bản thân mình (đây là trạng thái dung nạp miễn dịch). Nhƣ vậy, ở cơ thể nhóm máu A có kháng thể chống kháng nguyên B, cơ thể có nhóm máu B có kháng thể chống kháng nguyên A, cơ thể nhóm máu AB không có kháng thể chống A và chống B, còn cơ thể nhóm máu O có cả kháng thể chống A và chống B. Kháng thể chống A và B chủ yếu thuộc lớp IgM, có khả năng gây phản ứng ngƣng kết rất cao. Trên thực tế, ngƣời ta xác định nhóm máu hệ ABO bằng phản ứng ngƣng kết hồng cầu với các kháng thể kháng A và kháng B.
Ban đầu, ngƣời ta cho rằng các kháng nguyên thuộc hệ ABO do một locus với 3 allen A, B và O kiểm soát, trong đó A và B trội hơn O. Bảng dƣới đây trình bày các genotype và phenotype cùng với kháng thể trong huyết thanh ở các cơ thể khác nhau: Genotype Phenotype Kháng thể A/A, A/O A Chống B B/B, B/O B Chống A O/O O Chống A và chống B A/B AB Không có kháng thể chống A và B
Dùng các protease cắt dần các acid amine trong cấu trúc kháng nguyên, ngƣời ta thấy tính đặc hiệu của kháng nguyên không thay đổi, nhƣng khi dùng các enzyme để cắt các gốc -oza ra khỏi phần polysaccharide trong cấu trúc kháng nguyên thì tính đặc hiệu của kháng nguyên bị thay đổi. Do đó có thể kết luận rằng tính đặc hiệu của kháng nguyên hồng cầu hệ ABO đƣợc quyết định bởi sự có mặt của một số gốc -oza trong phần polysaccharide.
Ngày nay, ngƣời ta thấy tất cả các kháng nguyên này đều có chung một “lõi” sphingolipit polysaccharide. Nếu lõi này đƣợc gắn thêm gốc fucoza (nhờ sự xúc tác của enzyme fucosyl transferaza) thì tạo thành chất H, chất này có trên bề mặt hồng cầu của hầu hết các cơ thể, và đóng vai trò là chất nền để tạo nên kháng nguyên A và kháng nguyên B. Nếu tại vị trí galactoza cuối cùng của chất H có gắn thêm gốc n-acetyl galactozamin (nhờ sự xúc tác của enzyme n-acetyl galactozamin transferaza) thì tạo thành kháng nguyên A, còn nếu cũng tại vị trí galactoza cuối cùng đó có gắn thêm một gốc galactoza nữa (với sự xúc tác của enzyme galactozyl transferaza) thì tạo thành kháng nguyên B. Hình mô tả sự khác nhau về cấu trúc giữa chất H với kháng nguyên A và B.
Với việc phát hiện ra bản chất các kháng nguyên nhóm máu hệ ABO, có thể hiểu về chúng nhƣ sau: sự hình thành các kháng nguyên nhóm máu hệ ABO có sự tham gia của hai hệ thống gien, hệ thống gene ABO và hệ thống gene Hh. Các hệ thống này di truyền một cách độc lập với nhau, và sản phẩm trực tiếp của chúng là
các enzyme xúc tác việc gắn một gốc -oza lên chất nền: enzyme fucozyl transferaza là sản phẩm trực tiếp của gene H, enzyme n-axetyl galactozamin transferaza là sản phẩm trực tiếp của gene A, và enzyme galactozyl transferaza là sản phẩm trực tiếp của gene B. Ngƣời có nhóm máu A có cả gene A lẫn gene H, do đó trên bề mặt hồng cầu có chất H, đồng thời do có enzyme n-axetyl galactozamin transferaza (là sản phẩm của gene A) nên có khả năng chuyển chất H thành kháng nguyên A, do đó có ở những ngƣời này có kháng nguyên A trên bề mặt hồng cầu. Tƣơng tự nhƣ vậy, ngƣời nhóm máu B có cả chất H và kháng nguyên B trên bề mặt hồng cầu, và ngƣời nhóm máu AB có cả chất H lẫn kháng nguyên A và B trên bề mặt hồng cầu. Tuy nhiên, với những ngƣời nhóm máu O theo cách xác định nhóm máu ABO truyền thống (phản ứng ngƣng kết hồng cầu sử dụng kháng huyết thanh mẫu chống A và chống B), vấn đề trở nên phức tạp hơn. Đại đa số những ngƣời này có gene H (genotype HH hoặc Hh), và do đó có chất H trên bề mặt hồng cầu, song vì họ không có gene A và/hoặc gene B nên không có kháng nguyên A và/hoặc B trên bề mặt hồng cầu, khi làm xét nghiệm nhóm máu đƣợc ghi nhận là nhóm O (song trên bề mặt hồng cầu của họ có chất H). Còn lại một số ít ngƣời không có gene H (genotype hh) nên không có chất H trên bề mặt hồng cầu, và do đó cũng không thể có kháng nguyên A và/hoặc B trên bề mặt hồng cầu; khi làm phản ứng xác định nhóm máu, họ cũng đƣợc ghi nhận là nhóm O, song trong huyết thanh những ngƣời này có thể có kháng thể chống chất H. Khi truyền máu của ngƣời nhóm máu O mà bề mặt hồng cầu có chất H cho ngƣời nhóm máu O không có chất H, có thể xảy ra tai biến truyền nhầm nhóm máu. Nhóm máu đặc biệt này có tên gọi là nhóm O Bombay.
a) Hệ Rh
Landsteiner và Wiener (1930) đã nhận thấy nhƣ sau: nếu lấy hồng cầu khỉ Rhesus gây miễn dịch cho thỏ, thì huyết thanh thỏ không những có khả năng gây ngƣng kết hồng cầu khỉ mà còn có thể gây ngƣng kết hồng cầu của một số ngƣời. Ban đầu, những ngƣời có hồng cầu bị ngƣng kết bởi huyết thanh thỏ nhƣ mô tả ở trên đƣợc xếp vào nhóm Rh+, và những ngƣời có hồng cầu không bị ngƣng kết đƣợc xếp vào nhóm Rh-, hình thành một hệ thống nhóm máu gọi là hệ thống nhóm máu Rh. Trong hệ thống nhóm máu Rh có nhiều kháng nguyên, phần lớn trong số chúng có tính phản ứng chéo và có tính sinh miễn dịch yếu, trừ kháng nguyên D có tính sinh miễn dịch mạnh. Khi trên bề mặt hồng cầu của một cơ thể có kháng nguyên D thì cơ thể đó đƣợc gọi là Rh+ mà không cần để ý đến các kháng nguyên khác trong hệ Rh nhƣ thế nào.
Kháng thể kháng D không xuất hiện tự nhiên trong huyết thanh, mà chúng chỉ đƣợc hình thành ở cơ thể Rh- khi cơ thể Rh- đƣợc gây miễn dịch bằng hồng cầu có kháng nguyên D (Rh+), chẳng hạn trong trƣờng hợp truyền máu của ngƣời Rh+ cho ngƣời Rh-, hoặc trƣờng hợp ngƣời mẹ Rh- mang thai Rh+; trong các trƣờng hợp này, kháng thể chủ yếu thuộc lớp IgG.
Việc xác định nhóm máu hệ Rh rất phức tạp do tính phản ứng chéo của kháng nguyên, do kháng nguyên yếu và do huyết thanh không gây ngƣng kết mạnh nhƣ đối với hệ ABO. Trong thực tế, để phát hiện các kháng nguyên trong hệ Rh hoặc phát hiện kháng thể kháng D trong huyết thanh, ngƣời ta thƣờng làm phản ứng Coombs trực tiếp hoặc gián tiếp. Chẳng hạn, để phát hiện kháng thể kháng D trong một mẫu huyết thanh, trƣớc tiên ngƣời ta trộn huyết thanh đó với một hỗn dịch hồng cầu có kháng nguyên D, sau đó rửa hồng cầu rồi cho thêm huyết thanh thỏ kháng globulin ngƣời; nếu xảy ra hiện tƣợng ngƣng kết hồng cầu thì có thể kết luận rằng trong mẫu huyết thanh đƣợc xét nghiệm có mặt kháng thể kháng D. Vấn đề này sẽ đƣợc bàn kỹ hơn trong phần “Các phản ứng kháng nguyên - kháng thể”.
3.1.7.2 Các kháng nguyên vi sinh vật
Một tế bào vi khuẩn có cấu trúc kháng nguyên khá phức tạp: chúng có thể là các kháng nguyên vỏ (kháng nguyên bề mặt), kháng nguyên vách, kháng nguyên lông, kháng nguyên ngoại tế bào (ngoại độc tố, enzyme …)
Các kháng nguyên vỏ vi khuẩn thƣờng có bản chất là polysaccharide, và có thể dựa vào tính đặc hiệu của các polysaccharide này để định type vi khuẩn trong một loài vi khuẩn nào đó. Chẳng hạn, dựa vào kháng nguyên vỏ, có thể phân định đƣợc tới khoảng 80 type huyết thanh khác nhau của vi khuẩn Diplococcus pneumoniae.
Các kháng nguyên lông vi khuẩn có bản chất là protein. Kháng nguyên lông cũng mang tính đặc hiệu với các type vi khuẩn; với Salmonella chẳng hạn, ngƣời ta có thể phân định đƣợc trên 1000 type huyết thanh khác nhau dựa vào tính đặc hiệu của kháng nguyên lông.
Các kháng nguyên ngoại tế bào của vi khuẩn (ngoại độc tố, enzyme …) cũng có bản chất là protein. Các kháng nguyên này có tính đặc hiệu với type vi khuẩn, và do đó có thể đƣợc ứng dụng để chẩn đoán huyết thanh học nhiễm khuẩn. Một ví dụ điển hình là kháng nguyên ngoại tế bào của Streptococcus, streptolyzin O, đƣợc ứng dụng trong chẩn đoán huyết thanh học nhiễm Streptococcus (phản ứng ASLO - phát hiện kháng thể kháng streptolyzin O trong huyết thanh bệnh nhân nghi ngờ nhiễm Streptococcus). Ngoài ra, một số vi khuẩn nhƣ vi khuẩn uốn ván, bạch hầu … giải phóng ngoại độc tố gây bệnh, độc tố này có tính sinh miễn dịch đáng kể. Nếu làm bất hoạt các ngoại độc tố này (nghĩa là làm mất hoạt tính gây độc của ngoại độc tố nhƣng vẫn giữ đƣợc tính sinh miễn dịch của chúng), chúng ta thu đƣợc giải độc tố (toxoid), và có thể sử dụng các giải độc tố làm vaccine phòng bệnh. Mặt khác, có thể sử dụng giải độc tố để gây miễn dịch tạo huyết thanh chống ngoại độc tố (còn gọi là kháng độc tố - antitoxin) sử dụng trong điều trị (chẳng hạn huyết thanh kháng uốn ván - SAT).
Các kháng nguyên virus có thể ở bề mặt (capsid) hoặc ở bên trong. Tuỳ theo tính đặc hiệu của các kháng nguyên này, có thể phân định đƣợc các nhóm virus, các type virus và các type phụ của virus. Ví dụ, kháng nguyên nucleoproteic (NPA) là kháng nguyên chung cho tất cả các virus pox. Một số virus có khả năng thay đổi kháng nguyên bề mặt, tạo ra các type phụ.
3.1.7.3. Kháng nguyên phù hợp tổ chức (Kháng nguyên hoà hợp mô):
Khi ghép một cơ quan hay một bộ phận (chẳng hạn một mảnh da) từ một cá thể này sang một cá thể khác, nếu hai cơ thể giống nhau hoàn toàn về mặt di truyền (ví dụ hai anh em sinh đôi cùng trứng, hoặc hai động vật trong cùng dòng thuần chủng) thì mảnh ghép sẽ phát triển bình thƣờng trên cơ thể nhận ghép. Trong các trƣờng hợp còn lại, mảnh ghép là một vật lạ đối với cơ thể nhận, và do đó sẽ kích thích cơ thể nhận sinh đáp ứng miễn dịch chống lại mảnh ghép, đó là phản ứng thải ghép. Các kháng nguyên trong mảnh ghép có khả năng kích thích cơ thể nhận ghép sinh ra phản ứng thải ghép đƣợc gọi là kháng nguyên ghép, hay kháng nguyên phù hợp tổ chức (histocompatibility antigen). Các kháng nguyên phù hợp tổ chức đƣợc mã hoá bởi các gene phù hợp tổ chức, còn gọi là gene H (histocompatibility gene). Vấn đề này sẽ đƣợc bàn đến kỹ hơn trong phần “Miễn dịch ghép”.