Bài giảng Miễn dịch học - Chương 3: Kháng nguyên

9/18/2020 1 1) Kích thích được cơ thể tạo ra đáp ứng miễn dịch  tính sinh miễn dịch. 2) Có khả năng kết hợp đặc hiệu với kháng thể tương ứng  tính đặc hiệu. Chương 3. Kháng nguyên Tính sinh miễn dịch Tính sinh miễn dịch của một kháng nguyên phụ thuộc vào các yếu tố sau:  Tính lạ của kháng nguyên: Kháng nguyên càng lạ bao nhiêu thì khả năng kích thích tạo kháng thể càng mạnh bấy nhiêu.  Cấu trúc hóa học của kháng nguyên: Các kháng nguyên có bản chất protein và polysaccharid có tính sinh miễn dịch cao. Kháng nguyên càng phức tạp về cấu trúc hóa học thì tính sinh miễn dịch càng mạnh. Những cấu trúc chịu trách nhiệm chính trong việc kích thích tạo kháng thể được gọi là các quyết định kháng nguyên hay epitop.  Cách gây miễn dịch và liều kháng nguyên: Hầu hết các kháng nguyên hữu hình (vi khuẩn, hồng cầu, các polymer lớn,) khi đưa vào cơ thể bằng đường tĩnh mạch đều dễ dàng gây đáp ứng tạo kháng thể.  Sự di truyền khả năng đáp ứng của cơ thể: cùng một kháng nguyên nhưng các cơ thể khác nhau thì tạo ra các đáp ứng miễn dịch ở mức độ khác nhau. Tính sinh miễn dịch = tính kháng nguyên + khả năng đáp ứng của cơ thể. 9/18/2020 2 Tính đặc hiệu Tính đặc hiệu của một kháng nguyên phụ thuộc vào các yếu tố sau:  Tính đặc hiệu của mỗi đáp ứng miễn dịch có được là do mỗi kháng nguyên có một cấu trúc riêng, và được quyết định bởi các epitop.  Epitop có hai chức năng; 1) kích thích cơ thể tạo ra đáp ứng miễn dịch đặc hiệu với kháng nguyên đó và 2) làm vị trí để kháng thể hoặc tế bào lympho mẫn cảm có thể gắn vào một cách đặc hiệu.  Một kháng nguyên protein phức tạp có thể có nhiều quyết định kháng nguyên khác nhau, do đó mà nó có thể kích thích tạo ra nhiều loại kháng thể khác nhau cùng một lúc. Tổng số loại epitop trên một phân tử kháng nguyên được gọi là hóa trị của kháng nguyên. 9/18/2020 3 Một số thuộc tính ảnh hưởng đến tính gây miễn dịch  Tính có thể phân hủy • Các chất không bị phân hủy bởi quá trình sinh học trong cơ thể thì không gây miễn dịch; polystyrene, amiang do các thực bào đơn nhân không xử lý được chúng để trình diện kháng nguyên. • Các polypeptide có cấu tạo toàn amino acid dạng D thì không có tính miễn dịch vì cơ thể không có enzyme phân giải chúng.  Tính dễ bị bắt giữ bởi các đại thực bào đơn nhân: khi tiêm globuline miễn dịch của bò cho thỏ nếu chúng ở dạng vón kết thì sẽ tạo đáp ứng miễn dịch mạnh, nếu ở dạng dịch thì sẽ gây đáp ứng miễn dịch yếu hoặc không có.  Tính gây dị ứng: Kháng nguyên kích hoạt quá mức các tế bào bạch cầu mast, IgE được sinh ra dẫn đến phản ứng viêm nặng. Di ứng gây ra do sự giải phóng các amin hoạt mạch; Histamin, seorotonin. Tính gây dị ứng phụ thuộc vào cơ địa của cơ thể.  Tính gây dung nạp: Một số kháng nguyên dễ tạo ra tình trạng dung nạp miễn dịch hơn các kháng nguyên khác. Ứng dụng trong ghép tạng.  Tính gây phân bào: Một số kháng nguyên có khả năng làm tăng lượng -globulin huyết thanh bằng cách kích thích sự phân bào của lympho B; Lypopolysaccharide (LPS) ở vi khuẩn G(-). 9/18/2020 4  Đường đưa vào cơ thể • Các kháng nguyên hòa tan khi tiêm trong da, dưới da hay bắp thịt gây đáp ứng miễn dịch cao hơn hi tiêm tĩnh mạch • Các kháng nguyên dạng hạt như vi khuẩn khi tiêm đường tĩnh mạch vẫn gây đáp ứng miễn dịch tốt.  Liều lượng đưa vào cơ thê: tiêm 0,5mg polisaccharide tinh khiết từ vỏ của phế cầu khuẩn vào chuột thị không gây đáp ứng miễn dịch, nhưng tiêm 0,5µg thì lại sinh kháng thể đặc hiệu.  Chất tá dược miễn dịch: Là chất đưa vào cùng kháng nguyên sẽ làm tăng khả năng đáp ứng miễn dịch của kháng nguyên. Một số tính chất có trong tá dược miễn dịch: làm cho kháng nguyên giữ lại lâu và giải phóng từ từ, tăng phản ứng viêm tại nơi tiêm KN, hoạt hóa và tăng sinh các tế bào miễn dịch. Phản ứng chéo  Phân tử kháng thể có tính đặc hiệu rất cao, nhưng cũng có trường hợp kháng thể của kháng nguyên này lại tác dụng với kháng nguyên khác, ta gọi là phản ứng chéo. Nguyên nhân của phản ứng chéo có thể là do trên hai kháng nguyên này có hai epitop giống nhau hoặc ít nhất là cũng tương tự nhau.. Hapten  Hapten hay bán kháng nguyên là một kháng nguyên không toàn năng, có trọng lượng phân tử thấp, không có tính sinh miễn dịch nhưng có tính đặc hiệu kháng nguyên. Khi hapten được gắn với một chất protein tải thành một phức hợp thì phức hợp này có tính sinh miễn dịch. 9/18/2020 5 Một số thuốc thông thường có khả năng trở thành hapten và gây tình trang quá mẫn cảm: Penicillin, Asprin, Mathyldopa, Gentamycin Nhóm máu ABO 9/18/2020 6  Các kháng nguyên đều có chung một lõi sphingolipid- polysaccharid. Nếu lõi này được gắn thêm gốc fructose thì xuất hiện chất H. Chất này có trên bề mặt hồng cầu của hầu hết các cơ thể và là nền để suất hiện kháng nguyên A và kháng nguyên B.  Nếu tại vị trí galactose cuối cùng của chất H có gắn thêm N-acetyl galactosamin thì xuất hiện kháng nguyên A. Còn nếu gắn thêm một galactose nữa thì xuất hiện kháng nguyên B.  Đa số chúng ta có gen H, nhưng cũng có người không có (đồng hợp tử hh). Vì vậy dù có gen của hệ ABO nhưng trên hồng cầu vẫn không có kháng nguyên A hoặc B và được ghi nhận là nhóm O nhưng khi truyền máu O thực sự vào người này (tức đưa chất H vào cho người không có H) thì có thể gây tai biến truyền máu. Nhóm đặc biệt này được gọi là nhóm O Bombay. 9/18/2020 7 Nhóm máu Rh  Năm 1930, Landsteinner và Wiener đã phát hiện ra nhóm máu Rh. Họ gọi những người có hồng cầu ngưng kết với huyết thanh thỏ kháng hồng cầu của khỉ Rhessus là người Rh+, số người còn lại là Rh-.  Hệ Rh có nhiều kháng nguyên, phần lớn có tính sinh miễn dịch yếu và hay gây phản ứng chéo. Chỉ có kháng nguyên D là có tính sinh miễn dịch mạnh.  Khi hồng cầu có kháng nguyên D thì được gọi là Rh+ mà không cần để ý đến các kháng nguyên khác trong hệ này. 9/18/2020 8 Phân loại kháng nguyên  Dựa vào đặc tính kháng nguyên: Kháng nguyên hoàn toàn và kháng nguyên không hoàn toàn.  Dựa vào mối quan hệ giữa kháng nguyên với vật chủ có đáp ứng • Kháng nguyên khác loài: có nguồn gốc khác loài, có tính lạ cao nên tính kháng nguyên mạnh. • Kháng nguyên cùng loài: có trong cùng một loài nhưng ở những cá thể khác nhau có thể có, có thể không; kháng nguyên nhóm máu ở người. • Tự kháng nguyên: là những chất có sẵn trong cơ thể nhưng vì một lý do nào đó mà có khả năng kích thích gây miễn dịch chống lại bản thân  Tự miễn dịch.  Dựa vào bản chất hóa học • Kháng nguyên là protein: Là những kháng nguyên hoàn toàn, tính kháng nguyên phụ thuộc vào cấu trúc và trọng lượng phân tử. • Kháng nguyên là gluxit: Thường có tính kháng nguyên yếu • Kháng nguyên là lipit và axit nucleic: Thường là những kháng nguyên không hoàn toàn 9/18/2020 9  Dựa theo kiểu đáp ứng miễn dịch • Kháng nguyên phụ thuộc tuyến ức: Là những kháng nguyên mà bản chất là protein như protein huyết thanh, chúng đòi hỏi phải có mặt của tế bào lympho T mới sinh kháng thể. • Kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức: Là những kháng nguyên có khả năng tạo kháng thể mà không cần sự có mặt của tuyến ức hay không cần sự có mặt của lympho T; lipopolisacharide, kháng nguyên lông.  Dựa vào đối tượng miễn dịch • Kháng nguyên là vi khuẩn: Là những kháng nguyên hoàn toàn, tính kháng nguyên phụ thuộc vào cấu trúc và trọng lượng phân tử. • Kháng nguyên là virus: Thường có tính kháng nguyên yếu Kháng nguyên là vi khuẩn 9/18/2020 10 Kháng nguyên thân (O antigen) 9/18/2020 11  Là kháng nguyên nằm trên màng tế bào, thành phần chủ yếu là polysaccharide.  Kháng nguyên này khu trú ở bề mặt vi khuẩn nên liên hệ trực tiếp với hệ thống miễn dịch cơ thể.  Khi vào cơ thể chúng kích thích sinh kháng thể kháng O.  Kháng thể đặc hiệu kết hợp với kháng nguyên O sẽ tạo ra phức hợp kết tủa, đây là hiện tượng ngưng kết của thân vi khuẩn nhờ sự kết dính của kháng thể.  Kháng nguyên này rất độc và là yếu tố gây bệnh chính.  Nó có thể chịu được nhiệt độ cao (bị phá hủy sau 2h ở 1000C) nhưng không chịu được formol (bị phá hủy bởi formol 5%). Kháng nguyên tiên mao (H antigen) 9/18/2020 12 Kháng nguyên màng nhày (K antigen) Thường có bản chất là polysacharide, một số ngoại lệ là polypeptide Kháng nguyên tiêm mao (F antigen)  Là kháng nguyên nằm trên tiêm mao, thường có bản chất là protein.  Phát hiện nhiều ở vi khuẩn đường ruột như; E. coli, Salmonella... 9/18/2020 13 Kháng nguyên là độc tố của vi khuẩn  Thường có bản chất là protein, có mặt ở những vi khuẩn sinh ngoại độc tố, có tính kháng nguyên mạnh.  Dưới một số điều kiên như nhiệt độ cao, xử lý fomol độc tố mất tính độc nhưng vẫn giữ được tính kháng nguyên  Vacxin Corynebacterium diphtheriae Vibrio cholerae Clostridium tetani Kháng nguyên là virut 9/18/2020 14  Kháng nguyên nguyên vẹn • Kháng nguyên là những hạt virut hoàn chỉnh, khi bị kích thích cơ thể sinh ra kháng thể có khả năng trung hòa virut.  Kháng nguyên hòa tan • Kháng nguyên là những protein capsid được tách ra, có khả năng hòa tan vào dung dịch.  Kháng nguyên gây ngưng kết hồng cầu • Kháng nguyên này có trên bề mặt capsid của một sô loại virut, chúng có khả năng gắn lên thụ thể hồng cầu của một số loại động vật làm chúng dính lại với nhau; virut cúm Mô ghép được nhận Mô ghép bị đào thải Phức hệ phù hợp mô chính (MHC) 9/18/2020 15  Phức hệ hòa hợp mô chính (Major Histocompatibility Complex, MHC) lần đầu tiên được phát hiện nhờ vai trò của nó trong thải ghép.  Các protein sản phẩm của đoạn gen này ngoài vai trò là kháng nguyên tham gia vào việc thải ghép còn tham gia vào nhiều công đoạn trong nhận diện miễn dịch bao gồm tương tác giữa các tế bào lympho khác nhau cũng như các lympho bào với tế bào trình diện kháng nguyên.  Kháng nguyên MHC nằm trên tế bào của đa số động vật có xương sống, có bản chất là protein. Sự sắp xếp các gen trên Locus MHC 9/18/2020 16 9/18/2020 17 Gắn CD4 Gắn CD8 Gắn kháng nguyên Cấu trúc cơ bản của tất cả các phân tử MHC là giống nhau: vùng gắn kháng nguyên, vùng nhận dạng và gắn thụ thể lympho T (CD4 và CD8) 9/18/2020 18 Y T MHC kích hoạt tế bào T đáp trả tín hiệu từ các kháng nguyên lạ Y T Ag Y T Ag Anti response No anti response MHC antigens PRESENT foreign antigens to T cells Cells that present antigen are ANTIGEN PRESENTING CELLS Y T Y T Y T Y T Y Blocking anti-MHC antibody Y Y Y Cell surface peptides of Ag Sự nhận diện kháng nguyên của tế bào T đòi hỏi kháng nguyên peptide và các tế bào trình diện có mặt trên phân tử MHC Y T T cell response No T cell response No T cell response No T cell response No T cell response Soluble native Ag Cell surface native Ag Soluble peptides of Ag Cell surface peptides of Ag presented by cells that express MHC antigens 9/18/2020 19 Sự phân bố của MHC mở một số loại tế bào Loại tế bào MHC lớp I MHC lớp II Tế bào T +++ +/- Tế bào B +++ +++ Đại thực bào +++ ++ Other APC +++ +++ Biểu mô tuyến ức + +++ Neutrophils +++ - Gan + - Thận + - Thần kinh + - Hồng cầu - - MHC lớp 1 (MHC-I)  Tạo thành từ 02 chuỗi • Chuỗi nặng xuyên màng ( chain) có khối lượng khoảng 45 kDa. Phần ngoại bào gồm 03 domain (1, 2, 3), mỗi domain khoảng 90 axit amin. Phần xuyên màng gồm 25 axit amin, còn phần nội bào 30 Aa. • Chuỗi nhẹ (2-microglobulin), ngoài màng có khối lượng khoảng 12 kDa • Hai chuỗi liên kết nhau thông qua liên kết không cộng hóa trị  Liên kết chuỗi  và 2 là cần thiết cho sự biểu hiện bề mặt  1 và 2 hình thành cấu trúc gắn peptide (Peptide Binding Cleft) khoảng 8-10 axit amin.  3 có tính bảo thủ cao trong phân tử MHC I, vùng này sẽ tương tác với phân tử CD8 (TC). 9/18/2020 20 1 3 2 2m  MHC-1 có mặt trên hầu hết bề mặt của các tế bào có nhân của các cơ quan, tổ chức nhưng không có trên tế bào hồng cầu  MHC-1 có vai trò gắn với các siêu kháng nguyên nội sinh, đây là một peptide có 9 amino acid.  Peptide kháng nguyên nhờ bộ máy golgi của tế bào chuyển ra ngoài màng tế bào để kháng nguyên được trình diện với TCD8.  Tế bào TCD8 có TCR tương ứng với kháng nguyên sẽ tới nhận biết kháng nguyên nằm trên phân tử MHC-1.  TCD8 sẽ mẫn cảm trở thành kháng thể tế bào và tiêu diệt các tế bào đích có phức hợp kháng nguyên + MHC-1. 9/18/2020 21  MHC-2 được tạo thành từ chuỗi  và , chúng liên kết với nhau bởi liên kết không tĩnh điện  Mỗi chuỗi  và  được tổ chức bởi 02 vùng (domain)  1 and 2 (): 33-35 kDa  1 and 2 (): 26-28 kDa  1và 1 hình thành cấu trúc gắn peptide (Peptide Binding Cleft)  CD4 sẽ gắn vào vùng 2/2 2 1 2 1 MHC lớp 2 (MHC-II)  MHC-2 chỉ có mặt trên một số loại tế bào của hệ miễn dịch; đại thực bào, lympho B đã hoạt hóa. Các tế bào này “thực bào” các kháng nguyên, rồi biến đổi nó thành các đoạn peptide trước khi gắn với MHC-2 và “trình diện” chúng trên màng tế bào.  MHC-2 có vai trò gắn với các siêu kháng nguyên ngoại sinh, đó là các epitop của các phân tử kháng nguyên lạ xâm nhập từ bên ngoài, chúng là các peptide có 12-24 amino acid.  MHC-2 đưa siêu kháng nguyên biểu lộ trên bề mặt tế bào trình diện cho TCD4.  Tế bào TCD4 thông qua TCR của mình mà tương tác với tế bào trình diện. Được hoạt hóa sẽ tiết lymphokin hỗ trợ cho các tế bào miễn dịch như; đại thực bào, lympho B 9/18/2020 22 Protein antigen in cytosol (cytoplasm) --> class I MHC pathway Protein antigen in vesicles --> class II MHC pathway Các con đường trình diện kháng nguyên nhờ MHC 9/18/2020 23 Cross presentation of microbial antigens from infected cells to CD8+ T cells