Các kháng thể miễn dịch đƣợc phân thành 5 lớp hay isotype, tùy theo trình tự amino acid ở trong vùng cố định của các chuỗi nặng: các chuỗi nặng γ, α, μ, ε và δ lần lƣợt tƣơng ứng với các immunoglobulin (Ig) thuộc các lớp IgG, IgA, IgM, IgE hoặc IgD.
Ngoài ra, các dị biệt tinh tế hơn cũng tồn tại bên trong một số lớp immunoglobulin. Ở ngƣời, có 4 loại IgG (IgG1, IgG2, IgG3 và IgG4) và 2 loại IgA (IgA1 và IgA2).
Để tiêu diệt tác nhân gây bệnh bị gắn kháng thể, nhiều bạch cầu sử dụng các FcR (thụ thể của Fc, R: receptor) bề mặt tƣơng ứng với từng lớp IgG, IgA, IgM, IgE và IgD.
3.2.4.1 IgG
IgG là loại immunoglobulin monomer (7S), là kháng thể phổ biến nhất trong máu và các dịch mô, chiếm khoảng 75%- 80% (10-16mg/ml) kháng thể miễn dịch có trong huyết thanh ngƣời bình thƣờng. Có 4 phân lớp lớp ở ngƣời đƣợc đánh dấu theo nồng độ giảm dần của chúng trong huyết thanh: IgG1 (9 mg/ml), IgG2 (3 mg/ml) IgG3 (1 mg/ml), và IgG4 (0,5 mg/ml). 4 phân lớp khác nhau ở số lƣợng cầu nối disulfide và chiều dài của paratope.
Chức năng
- Đây là isotype duy nhất có thể xuyên qua nhau thai, qua đó bảo vệ con trong những tuần lễ đầu đời sau khi sinh khi hệ miễn dịch của trẻ chƣa phát triển.
- Vai trò chính của IgG là hoạt hóa bổ thể và opsonine hóa, trong đó IgG4 không có chức năng hoạt hóa bổ thể.
- Liên kết với tế bào nhƣ đại thực bào, thực bào đơn nhân, thực bào đa nhân, và tế bào lympho có thụ thể Fc cho vùng Fc của IgG. Tuy nhiên IgG2 và IgG4 không liên kết với các thụ thể Fc. Việc liên kết với vùng Fc của kháng thể sẽ giúp cho các tế bào này “nuốt” kháng nguyên dễ dàng hơn. Kháng thể đóng vai trò nhƣ một chất trung gian chuẩn bị thức ăn (kháng thể) cho các tế bào thực bào. Thuật ngữ
opsonin đƣợc sử dụng để mô tả các chất kích thích quá trình thực bào. IgG là một opsonin tốt. Liên kết của IgG với thụ thể Fc trên các loại tế bào khác nhau cũng dẫn đến sự hóa hóa các chức năng khác.
3.2.4.2 IgA
IgA là kháng thể có nồng độ lớn thứ 2 trong huyết thanh, chiếm khoảng 15 - 20% (1- 4 mg/ml) các immunoglobulin trong máu, nó chủ yếu đƣợc tiết tại các mô niêm nhầy (chẳng hạn trong ống tiêu hóa và hệ hô hấp). Nó còn đƣợc tiết trong sữa, nƣớc mắt, nƣớc bọt và chất nhầy. Có hai dạng IgA là IgA1 (90%) và IgA2 (10%). Khác với IgA1, các chuỗi nặng và nhẹ của IgA2 không nối với nhau bằng các cầu disulfide mà bằng các liên kết không đồng hóa trị. IgA2 có ít trong huyết thanh, nhƣng nhiều trong các dịch tiết.
Trong các dịch tiết, IgA có dạng dimer (di=2), nối với nhau bằng hai chuỗi phụ. Chuỗi phụ thứ nhất là một chuỗi J (join - nối; không phải là các gene J của immunoglobulin), một polypeptide có khối lƣợng phân tử 1,5 kDa, giàu cysteine và khác biệt hoàn toàn với các chuỗi immunoglobulin khác. Chuỗi phụ thứ hai là một chuỗi polypeptide có tên secretory piece hoặc T piece cùng có khối lƣợng phân tử 1,5 kDa, do các tế bào biểu mô tạo ra và gắn vào phân tử IgA khi nó đi qua các tế bào này và đƣợc thải ra ngoài trong các dịch tiết. Secretory piece giúp cho IgA có thể vận chuyển qua niêm mạc và bảo vệ chúng khỏi bị phân hủy bởi các chất có trong dịch tiết.
Hình 3.6: Cấu trúc của phân tử IgA. Nguồn: 2010, Đại học South Carolina, American
Chức năng
- Lớp immunoglobulin này chống lại (bằng cách trung hòa) các tác nhân gây bệnh tại những nơi chúng đƣợc tiết ra.
- Nó có thể liên kết với một vài loại tế bào nhƣ thực bào đa nhân và tế bào lympho.
- Nó không hoạt hóa bổ thể, khả năng opsonise hóa cũng rất yếu.
3.2.4.3 IgM
IgM thông thƣờng tồn tại ở dạng pentamer (penta = 5, 19S) hoặc hexamer (hexa = 6). Khối lƣợng phân tử của nó khá lớn, xấp xỉ 900 kDa. Trong dạng pentamer tất cả các chuỗi nặng và chuỗi nhẹ đều giống nhau. Chuỗi J thƣờng thấy gắn với nhiều pentamer, trong khi các hexamer lại không chứa chuỗi J do cấu trúc không gian không phù hợp.
Trong máu, nồng độ IgM là lớn thứ ba. IgM là immunoglobulin đầu tiên đƣợc sản xuất bởi phôi thai và tế bào B trinh nữ khi nó bị kích thích bởi kháng nguyên. Nó còn đƣợc gọi là các "kháng thể tự nhiên" vì lƣu hành trong máu ngay cả khi không có bằng chứng về sự tiếp xúc với kháng nguyên.
Ở trẻ mới sinh, nồng độ của IgM trên 20ng./dl là một chỉ thị cho thấy sự kích thích của hệ thống miễn dịch diễn ra ở tử cung ngƣời mẹ hoặc sự kích thích gây ra bởi virus rubella, virus cytomegalo, giang mai hoặc nhiễm ký sinh trùng gây bệnh toxoplasma.
Do mỗi monomer có hai vị trí gắn kháng nguyên, một pentamer IgM có 10 vị trí gắn kháng nguyên, tuy vậy nó không thể gắn cùng lúc 10 antigen vì chúng cản trở lẫn nhau.
IgM có thể liên kết với một vài loại tế bào thông qua thụ thể dành cho Fc.
Hình 3.7: Cấu trúc của phân tử IgM Nguồn: 2010, Đại học South Carolina, American
Chức năng
- Vì là một phân tử lớn, IgM không có khả năng xuyên thấm, nó chỉ tồn tại với lƣợng rất nhỏ trong dịch tiết. IgM chủ yếu ở trong huyết tƣơng, chuỗi J rất cần cho dạng xuất tiết.
- Nhờ tính chất polymer, IgM rất "háu" kháng nguyên và rất hiệu quả trong việc hoạt hóa bổ thể. Vì vậy, kháng thể IgM rất hiệu quả trong việc dung giải tế bào vi sinh vật.
-.Nhờ vào cấu trúc của mình IgM là một kháng thể kết dính tốt. Kháng thể IgM có thể kết dính các tế bào vi sinh vật gây bệnh lại để thải ra ngoài cơ thể.
- IgM đính trên bề mặt tế bào B làm nhiệm vụ nhƣ một thụ thể nhận biết kháng nguyên của tế bào B. IgM bề mặt tồn tại ở dạng monomer và thiếu chuỗi J nhƣng có thêm 20 amino acid tại đầu C để đính lên bề mặt tế bào.
3.2.4.4 IgE
IgE là loại immunoglobulin monomer trong đó carbonhydrate chiếm tỷ lệ khá lớn. IgE có thêm một domain tại vùng cố định của phân tử immunoglobulin. Khối lƣợng phân tử của IgE là 190 kDa.
IgE là kháng thể miễn dịch ít phổ biến trong huyết tƣơng. IgE liên kết rất chặt với màng bào tƣơng của bạch cầu ái kiềm và tế bào mast ở mô liên kết trƣớc khi liên kết với kháng nguyên.
IgE dễ bị phân hủy bởi nhiệt độ.
Hình 3.8: Cấu trúc của phân tử IgE Nguồn: 2010, Đại học South Carolina, American
Chức năng
- Nhờ vào khả năng liên kết với các bạch cầu ái kiềm và tế bào mast, mà IgE liên quan đến phản ứng dị ứng. Các tác nhân gây dị ứng liên kết với IgE có trên bề mặt các tế bào này dẫn đến sự giải phóng ra các chất trung gian dƣợc lý khác nhau mà gây ra triệu chứng dị ứng.
- IgE còn đóng vai trò quan trọng trong cơ chế miễn dịch chống ký sinh trùng. Vì nồng độ của IgE huyết thanh tăng trong các bệnh nhiễm ký sinh trùng, sự đo nồng độ IgE là một biện pháp hữu ích để chuẩn đoán bệnh. Bạch cầu ƣa acid là có thụ thể dành cho vùng cố định của IgE và sự liên kết của các bạch cầu ƣa acid và các kháng nguyên đƣợc phủ IgE dẫn đến sự tiêu diệt các ký sinh trùng.
- IgE không hoạt hóa bổ thể.
3.2.4.5 IgD
IgD là loại immunoglobulin monomer chiếm hàm lƣợng rất nhỏ trong huyết thanh. Nó đƣợc tìm thấy chủ yếu trên màng tế bào lympho B đóng vai trò nhƣ một thụ thể dành cho tế bào B.
Chức năng của IgD chƣa đƣợc hiểu biết đầy đủ, nó thƣờng biểu hiện đồng thời với IgM và đƣợc xem nhƣ một dấu ấn (marker) của tế bào B trƣởng thành nhƣng chƣa tiếp xúc kháng nguyên. Có lẽ nó tham gia vào cơ chế biệt hóa của tế bào B thành tế bào plasma và tế bào B ghi nhớ.