Độc tố Cholera và độc tố ruột LT có nguồn gốc từ một số chủng Escherichia coli
được xem là hai chất hỗ trợ vaccine theo đường niêm mạc hiệu quả nhất cho tời thời điểm hiện nay [30]. Hai loại độc tố này có rất nhiều điểm tương đồng trong cấu trúc,
đều gồm 2 tiểu đơn vị A và B có vai trò như đã trình bày ở phần trên, nhưng độc tố ruột LT thể hiện một số điểm khác biệt về cấu trúc phân tử cũng như hoạt tính hỗ trợ so với độc tố Cholera. Sựkhác nhau đó thể hiện qua các điểm sau :
Hai loại độc tố giống nhau về số lượng và cách sắp xếp của hai tiểu đơn vị, và
trong một vài thử nghiệm in vitro hai loại độc tốc này cũng cho một số điểm tương đồng về cơ chế tác dụng. Tuy nhiên, có sự khác biệt rõ ràng giữa hai phân tử này ảnh hưởng lớn đến tính chất thể hiện của độc tố cũng như hoạt tính hỗ trợ. Cụ thể, độc tố Cholera được sản xuất bởi V. choleravà được tiết ra ngoài môi trường ngoại bào ngay sau khi được tổng hợp, đồng thời độc tố Cholera cũng thể hiện đầy đủ độc tính khi được tiết ra ngoài. Trong khi đó, độc tố ruột LT là một loại nội độc tố, duy trì sự tồn tại trong dịch nội bào và chỉ được tiết ra ngoài khi tế bào vi khuẩn E. coli bị phân giải.
Khi được tiết ra ngoài, độc tố ruột LT cũng chưa thể hiện đầy đủ hoạt tính sinh học mà đòi hỏi phải có hoạt động thủy phân protein bởi các enzyme protease trong ruột động vật chủ và sự khử cầu nối disulfide để được kích hoạt hoàn toàn. Và khi LT được xử lý với enzyme protease thích hợp, phân tử độc tố ruột và độc tố Cholera sẽ thể hiện tính chất không thể phân biệt trong hầu hết các mô hình phân tích sinh học [14].
Một điểm khác biệt là độc tố ruột LT có ái lực nhất định đối với những chất kết dính có cấu trúc bao gồm một số loại carbohydrate. Điều này được phát hiện khi nhận thấy có sự giảm khối lượng của độc tố từ 90000 còn lại 45000 khi tách rửa qua cột
Sephadex (glucose), và giá trị này giảm về 0 khi cho qua cột Agarose (galactose). Các
nhà nghiên cứu nhận thấy, phân tử LT không chỉ bám trên cột Agarose trong quá trình
36
chứa gốc galactose như glycoprotein và lipopolysaccharide [14]. Đây là một ưu điểm của độc tố ruột LT so với độc tố Cholera, bởiphổ các thụ thể đặc hiệu trên màng các tế bào động vật sẽ rộng hơn so với một thụ thể duy nhất của độc tố Cholera là GM1. Bên
cạnh đó, chính sự khác biệt về thụ thể này dẫn đếnsự khác nhau trong khả năng cảm ứng các tế bào T hỗ trợ.
Ngoài ra, trong những thí nghiệm đánh giá tính chất dung nạp của độc tố ruột LT,
kết quả đã được đút kết lại như sau [29]:
Việc chủng ngừa cùng lúc LT với OVA cho kết quả ngăn chặn cảm ứng sự dung nạp miễn dịch đối với OVA và tăng đáp ứng kháng thể IgG đặc hiệu OVA trong máu lên từ 30 đến 90 lần so với việc chủng ngừa riêng lẻ OVA theo đường miệng. Tác động này được xác định là do hoạt tính enzyme của tiểu đơn vị A của độc tố, vì tiểu đơn vị B một mình không cho kết quả thấy có sự ảnh hưởng đến việc cảm ứng dung nạp.
Động vật được chủng ngừa LT với OVA sau khi đã được cho ăn OVA cho kết quả kháng thể IgG trong máu và kháng thể IgA ở mô niêm mạc thấp hơn so với kết quả đã ghi nhận thí nghiêm trên. Điều này cho thấy việc tiếp xúc với kháng nguyên ở mô niêm mạc làm giảm tác dụng của độc tố ruột LT lên sự dung nạp và hoạt tính hỗ trợ của LT LT không có khả năng loại trừ dung nạp miễn dịch một khi nó đã được
hình thành. Điều này cũng được ghi nhận đối với độc tố Cholera.
Mức độ đáp ứng kháng thể IgG trong máu và IgA ở niêm mạc ở lần chủng ngừa đầu tiên tương đương với ba lần chủng ngừa tiếp theo. Có thể kết luận rằng đáp ứng kháng thể với OVA/LT ở thời điểm sớm trong lần tiếp xúc kháng nguyên đầu tiên.
Đồng thời chủng ngừa độc tố ruột LT với hai kháng nguyên protein hòa tan cho kết quả hình thành đáp ứng kháng thể trong máu và ở niêm mạc đối với cả hai loại
kháng nguyên, nếu cơ thể động vật chưa tiếp xúc trước với cả hai loại kháng nguyên đó.
Có thể tóm tắt cơ chế hoạt động của phân tử độc tố như sau : độc tố được tổng hợp với 2 tiểu đơn vị A và B, tiểu đơn vị A lại gồm 2 phần A1 và A2 nối với nhau bằng cầu nối disulfide và mạch peptide, khi độc tố tiến đến và tương tác với màng của tế bào biểu mô ruột ở cơ thể động vật chủ, tiểu đơn vị B sẽ tạo thuận lợi cho sự xâm nhập của tiểu đơn vị A để phần này được tiếp nhận vào bên trong tế bào, nhờ phản ứng khử
thiol, tiểu đơn vị A phân thành 2 phần, và phần A1 sẽ đóng vai trò xúc tác phản ứng
ribosyl hóa (ADP-ribosylation) với cơ chất là protein nằm trong phức hợp enzyme
adenylate cyclase, kết quả của phản ứng trên là sự tăng lượng cAMP khiến cho việc
tiết nước và chất điện giải vào ruột non thông qua hai cơ chế vận chuyển ion nhạy cảm với cAMP (cAMP sensitive ion transport) gồm (i) sự vận chuyển NaCl thông qua hệ thống lông nhung (ii) sự tiết ion Cl-phụ thuộc vào ion Na+. Nhiều nhận định cho rằng hoạt tính hỗ trợ của độc tố phụ thuộc chủ yếu vào hoạt tính của enzyme ADP- ribosyltransferase, những đột biến ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme sẽ làm thay
37
đổi sự hình thành cAMP nội bào cũng như ngăn chặn chức năng hoạt động hỗ trợ của phân tử độc tố [14]. Độc tố ruột LT và Cholera được tổng hợp với một mạch peptide nhạy với trypsin (trypsin sensitive peptide) nối hai tiểu đơn vị A1-A2 và mạch peptide này đòi hỏi phải được cắt đứt để phân tử được hoạt độc, nếu không thì phần A1 không
thể tiến đến phức hợp enzyme để gặp cơ chất. So với độc tố Cholera, LT đòi hỏi cần thiết phải được cắt đứt mạch peptide này mới thể hiện độc tính, một số thử nghiệm tạo đột biến điểm trên mạch peptide này để cản trở sự phân cắt của enzyme cho thấy đã giảm được độc lực nhưng vẫn duy trì được hoạt tính của một chất hỗ trợ [30].