HÓA SINH MIỄN DỊCH I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HIỆN TƯỢNG MIỄN DỊCH Mỗi SV ln có nguy bị SV khác cơng → SV có nhiều chế bảo vệ ĐV có trang bị tinh vi h/hảo, h/thống miễn dịch (immune system) Các pathogen có k/năng qua ph/tuyến bảo vệ thứ (da, niêm mạc), bị ph/hiện vật lạ bị tiêu diệt - Miễn dịch (immunity) = tượng thể sống chống đối lại xâm nhập yếu tố để bảo vệ tồn vẹn thân - H/thống MD có nhiều nét tương đồng với hệ TK: kh/năng ph/biệt, nhận biết k/thích, ph/ứng với k/thích ghi nhớ II CÁC DẠNG MIỄN DỊCH • MD bẩm sinh • MD thu Miễn dịch bẩm sinh - Gồm nhiều th/phần tạo thành sức đ/kháng cho thể, đặc biệt gi/đoạn khởi đầu qt MD (hay qt đề kháng), chưa tiếp cận lần nào, chưa ch/bị đầy đủ y/tố gây hại - Tuyến phòng ngự thể, có t/dụng tức nhiều đv → MDBS có tầm q/trọng lớn • Hệ thống da: da lành lặn, khoẻ mạnh lớp thượng bì khơng bị tổn thương Lớp thượng bì thay đề đặn để loại TB chết vi khuẩn Trong th/phần thượng bì biểu bì có mồ hơi, có NaCl, lactic acid (2 yếu tố mt chỗ có t/dụng diệt khuẩn • Lysozyme: thuộc nhóm glycosidase có k/năng th/phân lk β1,4-glycoside màng peptidoglycan làm phá vỡ vách TB VK Lysozyme có nhiều h/thống ph/vệ thể (trong dịch thể: nước bọt, nước mắt, máu, …), yếu tố phòng vệ tự nhiên quan trọng • H/thống bổ thể (complement): v/trị kh/thể đánh dấu, cịn bổ thể giữ vai trị tiêu diệt • Nhiều loại bạch cầu: • Các loại bạch cầu có hạt: BC trung tính: chiếm số lượng lớn, nhân thường chia thuỳ, có hiệu lực diệt khuẩn mạnh số Trong túi chứa nhiều loại enzyme có hoạt tính cao (trong có myeloperoxidase th/gia vào qt bùng nổ OXH Có cách xử lý thể thực bào phagosome (VK khuẩn, vật lạ bao bọc lại phần màng TB): - Gắn với lysosome: hệ thống enzyme hydrolase thuỷ phân mạnh, có cathepsin, nuclease, glycanase, esterase, … (chỉ h/động mt pH 4,5-5) Khi phagosome lysosome tiếp xúc nhau, xảy hoà hợp màng tạo lysosome cấp II Đồng thời với qt này, bơm proton màng túi lysosome h/động mạnh H + bơm từ bào tương vào lysosome cấp II, làm cho pH từ gần trung tính hạ xuống 4,5-5, tạo đk cho enzyme nói hđ → vật lạ bị tiêu hố Các s/phẩm t/hố TB s/dụng hay thải nhờ qt xuất bào - Bùng nổ OXH: đường (phagosome gắn với lysosome), số túi lysome hoạt hố đặc biệt, xảy qt OXH mạnh, tạo ôxy hoạt động (gốc tự do) O2-, tác động vào mạch C nối đôi, chuyển dạng OH hay O- tạo phản ứng dây chuyền, làm bùng nổ OXH Qt diễn mạnh, ngồi cịn tạo HClO dẫn xuất OXH cực mạnh Do đó, vật lạ xâm nhập nhanh chóng bị tiêu diệt (Sau qt trên, bạch cầu bị chết Th/gian sống b/thường BC tr/tính khoảng 3-8 ngày Bạch cầi toan: số lượng không nhiều Trong tr/hợp nhiễm KST (tiêu mao trùng, giun, sán, …), số lượng BCAT máu tăng Bạch cầu kiềm: thường gặp tr/hợp viêm, dị ứng Tóm lại, MDBS MD có sẵn có tác dụng tức thời Nếu MD t/nhiên có h/quả khơng cần đến v/trị hệ MD thứ hai Tuy nhiên, th/tế, có nhiều loại vật lạ khiến cho hệ MD thứ hai phải h/động Miễn dịch đặc hiệu (Miễn dịch thu được) MDĐH đặc trưng cho loại vật lạ thiết phải qua tiếp xúc với vật lạ (Đặc hiệu: có t/dụng với loại đ/tượng định Thu được: phải qua lần t/tác với đ/tượng sinh MD) MDĐH có v/trị q/trọng đ/sống SV Đây h/thống ph/tạp, ln có nhiều t/tác th/phần để giúp cho hđ MD hoàn chỉnh Ở đv có xương sống, ĐƯMD số loại lympho bào đảm trách Chúng h/thành t/xương TB máu khác Tuy nhiên, khác với HC, lympho bào rời mạch quản tuần tra phần gi/bào (intercellular spaces), len lỏi TB để chống lại vật lạ Sau đó, chúng lại theo hệ l/ba trở m/quản sau t/tác với m/bào ĐƯMD ch/biệt tuyến ức, hạch lâm ba lách Phân biệt hai loại ĐƯMD: - ĐƯMD tế bào - ĐƯMD dịch thể MD tế bào (cellular immunity): - Bảo vệ thể chống lại tế bào nhiễm virus, loại nấm, ký sinh trùng mô bào lạ - Được th/hiện tr/gian qua lympho T (còn gọi t/bào T) Gọi tên (tế bào T), TB ph/triển t/ức Thymus) MD dịch thể (humoral immunity): - Bảo vệ hiệu chống lại nhiễm khuẩn virus; - Được th/hiện kháng thể (antibody) hay gọi globulin miễn dịch (immunoglobulin) lympho B (t/bào B) s/sinh - Ở đ/v có vú, lympho B th/thục tủy xương (Bone marrow); loài chim, TB th/thục túi huyệt (Bursa Fabricius) Hệ thống MD tế bào (cellular immune system) ĐƯMD gây có mặt đại ph/tử ngoại lai (foreign macromolecules), gọi chung kháng nguyên (antigens) KN protein, nucleic acid, polysaccharide, … có kh/năng gây x/hiện tính đề kháng sinh KT Một hợp chất s/học để trở thành KN phải: có c/trúc ph/tạp, kh/lượng lớn phải dị loại (lạ) c/thể tiếp nhận ĐƯMD diễn qua hệ thống tương tác dạng lympho T B khác gắn đặc hiệu với KN Các Ig khác có ch/năng s/lý khác nhau: IgM: phần lớn x/h máu, loại có h/quả việc chống lại VSV; KT sinh thể tạo để chống lại KN; sinh sau 2-3 ngày t/xúc với KN IgG: KT thường gặp nhất, ph/bố máu dịch kẽ (interstitial fluid); KT chủ lực tất loại pứ MD; KT qua thai tạo MD cho phôi; bắt đầu tạo 2-3 ngày sau x/hiện IgM IgA: x/h chủ yếu đường TH dịch tiết (nước bọt, m/hơi nước mắt); có nh/vụ chống lại pathogen, ngăn cản không cho chúng gắn vào bề mặt niêm mạc IgA KT sữa sữa đầu, giúp trẻ (thú) s/sinh chống lại nhiễm khuẩn đường t/h IgE: x/h máu với n/độ thấp, giúp thể chống lại KST th/gia vào pứ dị ứng IgD: có máu, vai trò chưa rõ Các mảnh chức Ig (functional segments) tách nhờ enzyme phân giải protein: Theo Porter (1959), IgG, lớp Ig thường gặp bị papain thuỷ phân thành mảnh có k/thước khoảng 50 kD: mảnh Fab giống mảnh Fc - Hai mảnh Fab (hai cạnh chữ Y ph/tử IgG) tạo thành từ chuỗi L phần đầu N chuỗi H, chứa chỗ gắn KN (“ab”: antigen – binding) Sự gắn hai (ở IgA) hay nhiều (ở IgM) KN tạo sở cho ph/ứ ngưng kết dùng để x/định diện KN: hỗn hợp KN KT kết hợp thành mạng tạo kết tủa Việc hình thành mạng lưới kết tủa làm tăng cường liên kết KN- KT (nhờ tương tác lẫn nhau) điều cần thiết để t/bào B bắt đầu biệt hoá - Mảnh Fc tạo thành từ đoạn đầu C chuỗi H, có tên mảnh dễ kết tinh (crystallizes) Fc chứa chỗ gây hiệu ứng th/hiện ch/năng đ/trưng cho lớp Ig (VD cảm ứng thực bào, kh/động ph/ứ bổ thể định hướng vận chuyển Ig tới nơi ph/ứ) Các chuỗi H L chứa vùng định C vùng biến đổi V: Các chuỗi L chứa vùng b/đổi VL (ở nửa đầu N) từ aa đến aa108 vùng h/định CL (từ aa109 đến aa 214) Các chuỗi H chứa vùng b/đổi VH vùng h/định CH Vùng CH tạo thành từ đoạn CH1, CH2 CH3 kích thước khoảng 110 aa Các đoạn đồng với Các vùng VL VH không b/đổi giống nhau, phần lớn t/trung vào đoạn siêu biến ngắn Các đoạn siêu biến tạo chỗ gắn KN aa chúng qui định lực lk Nơi gắn KN phối hợp bổ sung với KN t/ứng: K/thước h/dáng rãnh gắn ph/thuộc vào th/phần aa VL VH Ph/hợp KN-KT gần giống phức hợp E- S, dạng kết gắn chứa tương tác Van der Waals, kỵ nước, hydro ion Tại KT đa dạng, x/phát từ số lượng gen không lớn (t/số gen tạo KT hàng trăm đến hàng nghìn)? Do: khơng có gen c/trúc tạo KT mà có đoạn gen biệt lập VD: Một đoạn gen chuỗi L nằm rải rác phôi ADN L V L V J J J C Bình thường, TB bạch cầu dạng chưa h/hố (native cell) Nó biến đổi gặp KN → Các lâm ba cầu xếp lại trở thành LBC hoạt hoá ADN Tái tổ hợp L V J J C Sao chép L Pre-mARN V J J C Hoàn thiện mARN L V J C Poli (A) Poli (A) Qt xlý, loại bỏ phần không cần thiết, nối phần mang mã lại →hình ảnh tương lai KT Như vậy, từ mảng gen rời rạc, s/xếp thành gen h/chỉnh để tạo KT tương lai C/chế tạo đa dạng KT s/xếp tổ hợp, đoạn gen chọn lọc gắn kết thông qua nhiều bước để cuối có gen h/chỉnh VD: Ở chuột nhắt, đoạn V chuỗi nhẹ K có 100 -300 đoạn gen đoạn J chuỗi nhẹ λ có đoạn gen → tạo tổ hợp V J có 300 x = 200 cách (tức 1200 chuỗi tổ hợp) Đoạn VH: 100-300 đoạn gen Đoạn DH có > 12 đoạn gen Có thể tạo 300 x 12 x chuỗi = 14 400 chuỗi H Đoạn JH : đoạn gen Nếu tổ hợp chuỗi L H, cho 1200 x 14 400 = 1,8 x 10 loại KT hình thành Sau s/xếp gen để tạo loại KT t/ứng 1KN, TB “khoá” h/thống s/xếp khác để tạo loại KT t/ứng, chuyên biệt cho loại KN Ngồi đoạn V, J, C xảy biến đổi trình tự, số lượng nucleotid đoạn gen → tạo KT DNA Rearrangements Assemble an L-Chain Gene by Combining Three Separate Genes The organization of mouse immunoglobulin gene segments The organization in germline cells is shown on the left, and the rearranged organization characteristic of mature B lymphocytes is shown to the right of the arrows The rearranged states shown are but single examples of the many possibilities for each gene family. (Adapted from Tonewaga, S., 1983 Somatic generation of antibody diversity. Nature 302:575.) HỆ THỐNG BỔ THỂ - BT h/thống ph/vệ quan trọng có k/năng tiêu diệt TB chất lạ - Bao gồm toàn protein h/tương protein màng có kh/năng tiêu diệt VSV, làm th/lợi cho qt thực bào, cảm ứng chất gây viêm - Các TB h/thống MD có receptor đ/hiệu cho thành phần BT hay mảnh chúng Đây loạt protein h/động ph/hợp với Được gọi tên vậy, chúng hỗ trợ (complement) KT việc loại trừ KN H/thống BTcó danh pháp riêng: k/hiệu chữ C, sau chữ số chữ nhỏ protein tiểu phần hay mảnh (fragment) protein lớn Protease hđ có gạch ngang bên chữ số hay chữ nhỏ; ví dụ: C4 protease h/ hoá, C4 ph/giải Bổ thể hoạt động theo cách: - Giết TB lạ cách gắn với màng ph/giải màng TB - Kích thích thực bào vật lạ - Gây pứ viêm cục nhằm khoanh vùng thu hút thực bào (phagocytotic cells) H/thống BT gồm ≈ 20 loại protein tạo thành,có thể coi hệ thống enzyme, phần lớn thuộc nhóm endoprotease Qt t/tác BT qt h/hố liên hồn với nhau, tương tự qt h/hố y/tố đơng máu Sau qt h/hoá qt phá vỡ màng VK, virus Phân biệt nhóm BT: C1→C9 Khi có KN, KT nhận biết bám vào; C1 đến nhận diện Đ/vị h/hoá: C2, C3 C4; h/hoá nhau:C2→ C3→C4 Đơn vị phá màng TB: C5 →C9 Có hai đường hoạt hố BT: - Cổ điển (clasical pathway) ph/thuộc KN - Thay (alternative pathway) không phụ thuộc KN (Trong hai đường này, loạt protease hoạt hoá) Phức hợp KN- KT khởi động đường cổ điển (khi hình thành lk KN-KT BT h/hố): Trong cách cổ điển, protein BT tạo liên tiếp tổ hợp h/hoá gắn với màng: - Đơn vị nhận biết (recognition unit) hình thành phức hợp KN– KT gắn bề mặt TB - Đơn vị hoạt hoá (activation unit) khuếch đại nhận biết - Tổ hợp công màng MAC (membrane attack complex) đục thủng màng sinh chất TB KT đánh dấu, phân giải giết chết TB Đơn vị nhận biết (C1) mở đầu đường cổ điển Khi gắn đặc hiệu với phức hợp KN – KT bề mặt TB, C1 hoạt hoá (C1 ⇒ ) KHUẾCH ĐẠI Có nghề, bụi phấn dính đầy tay Người ta bảo, nghề Có nghề, không trồng hoa đất Lại nở cho đời đóa hoa thơm ... kh/năng ph/biệt, nhận biết k/thích, ph/ứng với k/thích ghi nhớ II CÁC DẠNG MIỄN DỊCH • MD bẩm sinh • MD thu Miễn dịch bẩm sinh - Gồm nhiều th/phần tạo thành sức đ/kháng cho thể, đặc biệt gi/đoạn... MD thứ hai Tuy nhiên, th/tế, có nhiều loại vật lạ khiến cho hệ MD thứ hai phải h /động 2 Miễn dịch đặc hiệu (Miễn dịch thu được) MDĐH đặc trưng cho loại vật lạ thiết phải qua tiếp xúc với vật lạ...I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HIỆN TƯỢNG MIỄN DỊCH Mỗi SV ln có nguy bị SV khác cơng → SV có nhiều chế bảo vệ ĐV có trang bị tinh vi h/hảo, h/thống miễn dịch (immune system) Các pathogen có k/năng