Nghiên cứu tác dụng của aslem lên khả năng chuyển dạng và chế tiết cytokin của tế bào lympho máu ngoại vi ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.33 MB, 81 trang )
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘÌV :.
----------------„„oOo------ ’---------NGUYỄN TIẾN THÀNH
NGHIÊN c ú u TÁC DỤNG CỦA ASLEM LÊN KHẢ
NẢNG CHUYỂN DẠNG VÀ CHẾ TIÊT CYTOKIN
CỦA TẾ BÀO LYMPHO MÁU NGOẠI VI ở
BỆNH
NHÂN UNG THƯ ĐẠI
TRựC
TRÀNG
•
•
•
(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Dược s ĩ KHÓA 1998-2003)
Giáo viên hướng dẫn
1. PGS.TS Đào Kim Chi
2. Ths
Nơi thực hiện
Nguyễn Hoàng Anh
1. Labo Trung tâm Y sinh học, Đại học Y Hà nội
2. Khoa Phẫu thuật Tiêu hóa, Bệnh viện Việt Đức
3. Khoa Huyết học và Truyền máu, Bệnh viện Việt Đức
Thcd gian thực hiện
Tháng 6 năm 2002 - Tháng 4 năm 2003
Hà nội tháng 6 - 2003
LỜI CẨM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu ỗắc tói PGS.T5 Đào Kim Chi, The
Nguyễn Hoàng Anh, những người thầy luôn tận tình hướng dẫn em thực
hiện luận văn nầy.
Em xin cảm ơn 5ự hướng dẩn, hấ trợ kỹ th uậ t của GS.T5KH Phan
Thị Phi Phi, TS Bạch Khánh Hòa cùng các cán bộ, kỹ th u ậ t viền tại
Labo Trung tâm y sinh học- Đại học Y Hà nội.
Em xin cảm ơn ỗự giúp đỡ của GS.TS Đẽ Đức Vằn, tập th ể các bác
õTvà y tá Khoa Phẫu th u ậ t tiêu hóa, cắc bác sĩ và y tá Khoa Huyết
học và Truyền máu E3ệnh viện Việt Đức.
Cuối cùng em xin cầm ơn I3an giám hiệu, cấc phòng ban, bộ môn
trường Đậ\ học Pược Hà nội ảã tạo mọi điểu kiện thuận lợi cho em
trong ơịuấ trình học tập và thực hiện khóa luận tạ i trường.
Hà Nội tháng 6 năm 2003
Nguyấn Tiấn Thành
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ADCC A. Phản ứng gây độc qua trung gian tế bào phụ thuộc kháng thể '1
/ j (Antibody-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity)
^
“
BCGF
Yếu tố phát triển tế bào B (B Cell Growth Factor)
CD
Cụm biệt hóa (cluster of differenciation)
CMI
Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào (Cell Mediated Immune
response)
CRP
Protein c Phản ứng (C Reactive Protein)
cs
cộng sự
ĐTB
Đại thực bào
ĐTT
Đại trực tràng
ICAM
Phân tử kết dính tế bào (Inter-Cellular Adhesion Molecule)
EL
Interleukin
LAK
Các tế bào diệt được hoạthóa bởi lymphokin (Lymphokin Activated
Killer cell)
LFA
Kháng nguyên chức năng của tế bào lympho (Lymphocyte Functional
Antigen)
ị
-l
NK
Phức hơp hòa hơp tổ chức (Major Histo-compatibility Complex)
fc Tế bào diệt tự nhiên (Natural Killer Cell)
PBMC
Tế bào đơn nhân máu ngoại vi (Peripheral blood mononuclear cell)
RPMI
Roswell Park Memorial Institute
TAA
Kháng nguyên liên kết vói khối u (Tumor Associated Antigen)
Tc
Tế bào lympho T gây độc (T Cytotoxic)
TCGF
Yếu tố phát triển tế bào T (T Cell Growth Factor)
TCR
Receptor của tế bào T (T cell receptor)
TGF
Yếu tố kích thích chuyển dạng và phát triển (Transform Growth Factor)
Th
Tế bào T trợ giúp (T Helper)
Ts
Tế bào T ức chế (T Suppressor)
TSA
Kháng nguyên đặc hiệu cho khối u (Tumor Specific Antigen)
MHC
MỤC LỤC
Trang
Danh mục các chữ viết tắt
ĐẬT VẤN ĐỀ
PHẦN 1. TỔNG
1.1.
Các tế bào tham gia vào đáp ứng miễn dịch.................................
1
1
1.1.1.
Tếbàolym phoT..................................................................
1
1.1.2.
Các tế bào trình diện khángnguyên.......................................
2
1.1.3.
Tế bào lympho B ..................................................................
4
1.1.4.
Các tế bào hiệu ứng của đápứng miễn dịch tế bào.................
5
Cytokin........................................................................................
5
1.2.
1.2.1.
Khái niệm về cytokin ..........................................................
6
1.2.2.
Cytokin receptor...................................................................
9
1.2.3.
Cytokin type I và cytokin type n ...........................................
12
1.2.4.
Interleukin-2 ........................................................................
14
1.2.5.
IFNy......................................................................................
15
1.2.6.
Interleukin-4 ........................................................................
16
1.2.7.
Interleukin-10......................................................................
17
1.3.
Miễn dịch trong ung thư ..............................................................
18
1.3.1.
Kháng nguyên ung thư ........................................................
18
1.3.2.
Đáp ứng miễn dịch chống lại khối u .....................................
19
1.3.3.
Suy giảm miễn dịch trong ung thư........................................
23
Miễn dịch trị liệu trong ung thư....................................................
25
1.4.
1.4.1.
Mục đích của miễn dịch trị liệu............................................
25
1.4.2.
Cơ chế chung của các thuốc kích thích miễn dịch..................
26
1.4.3.
Aslem...................................................................................
27
PHẦN 2. ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ú u
30
2.1.
Đối tượng nghiên cứu..................................................................
30
2.2.
Phương pháp nghiên cứu........................... ...................................
31
2.2.1.
Ghi nhận thông tin và lấy m ẫu..............................................
31
2.2.2.
Tách và nuôi cấy PBMC........................................................
32
2.2.3.
Thu hoạch môi trường và tế bào sau 48giờ nuôi cấy..............
34
2.2.4.
Xác định tỷ lệ tế bào chuyển dạng........................................
34
2.2.5.
Định lượng cytokin trong môi trường nuôi cấy......................
35
2.2.6.
Sử lý số liệu ..........................................................................
37
PHẦN 3. KẾT QUẢ NGHIÊN c ú u
38
3.1.
Đặc điểm nhóm bệnh nhân và nhóm chứng.................................
38
3.2.
Tỷ lệ chuyển dạng tế bào lympho sau 48 giờ nuôi cấy..................
40
3.3.
Nồng độ cytokin trong nước nổi nuôi cấy....................................
41
PHẦN 4. BÀN LUẬN
50
4.1.
50
Về suy giảm đáp ứng miễn dịch ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng
4.1.1.
Suy giảm đáp ứng chuyển dạng............................................
50
4.1.2.
Rối loạn cân bằng T hl-T h2...............................................
51
4.2.
Về tác dụng của thuốc...................................................................
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
54
59
ĐẶT VẤN ĐỂ
Ung thư là bệnh lý ác tính đang chiếm tỷ lệ khá cao và tử vong là chắc chắn
nếu không được điều tn tốt. Mặc dù có nhiều tiến bộ trong từng lĩnh vực điều trị:
phẫu thuật, tia xạ và hóa chất, song cho tới nay tiên lượng bệnh vẫn chưa được
cải thiện đáng kể. Vì vậy, xu hướng của thế giới hiện nay là sử dụng phác đồ đa
trị liệu để phối hợp và nâng cao hiệu quả cao nhất của mỗi phương pháp.
Kể từ khi Bumet đưa ra thuyết “cảnh giác miễn dịch” (1957), miễn dịch trị liệu
đã chính thức được công nhận là một trong những phương pháp bổ trợ chủ yếu
điều trị ung thư.
Với sự phát triển của sinh học phân tử và miễn dịch học, người ta đã hiểu biết
nhiều hơn về cấu tạo cũng như chức năng của hệ thống miễn dịch, cơ chế bệnh
sinh cũng như vai trò của miễn dịch trong sinh bệnh học ung thư. Đây cũng là cơ
sở để sử dụng các chất kích thích miễn dịch, đặc biệt là những chất kích thích
miễn dịch không đặc hiệu trong điều trị ung thư.
Ở Việt Nam, Aslem là một aminoacylsteroid tổng hợp đã được sử dụng trên
lâm sàng ung thư từ hơn 20 năm nay với tác dụng kích thích miễn dịch không đặc
hiệu, cho thấy những kết quả rất đáng khích lệ. Tuy nhiên, những nghiên cứu về
dược lý đặc biệt là miễn dịch còn rất khiêm tốn.
Vì vậy, với mong muốn nghiên cứu sâu thêm về dược lý miễn dịch lâm sàng
của Aslem trong ung thư đại trực tràng, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu
ảnh hưởng của Aslem lên khả năng chuyển dạng và chê tiết cytokine của tế
bào lympho máu ngoại vi ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng” vời hai mục tiêu
cụ thể như sau:
1. Nghiên cứu tình trạng suy giảm miễn dịch ở bệnh nhân ung thư đại trực
tràng thông qua khả năng chuyển dạng và chế tiết cytokin của tế bào lympho
máu ngoại vi.
2. Nghiên cứu in vitro khả năng phục hồi đáp ứng miễn dịch nói trên của
Aslem ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng.
PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1.
Các tê bào tham gia vào đáp ứng miễn dịch
Con người sống được và tồn tại được trong môi trường có rất nhiều tác nhân
gây bệnh chính là nhờ có hệ thống miễn dịch. Miễn dịch là khả năng nhận biết và
loại bỏ các tác nhân lạ đối với cơ thể để giúp cho cơ thể chống đỡ lại bệnh tật.
Có hai hình thức đáp ứng miễn dịch: đáp ứng miễn dịch đặc hiệu và đáp ứng
miễn dịch không đặc hiệu.
- Miễn dịch không đặc hiệu là đáp ứng chung đối vói mọi kháng nguyên xâm
nhập vào cơ thể thông qua các cơ chế không đặc hiệu, trong đó có sự tham gia
của các yếu tố thể dịch (lysozome, protein c phản ứng, bổ thể, interferon...) và tế
bào (đại thực bào, bạch cầu đa nhân trung tính, bạch cầu ưa acid, bạch cầu ưa
bazơ, tế bào diệt tự nhiên..).
- Miễn dịch đặc hiệu là đáp ứng đặc hiệu với kháng nguyên, có sự tham gia và
tương tác giữa các tế bào có thẩm quyền miễn dịch, trong đó tế bào lympho T trợ
giúp (Th) đóng vai trò trung tâm điều khiển các đáp ứng.
1.1.1. Tế bào lympho T
Lympho T phát triển từ tế bào gốc ở tủy xương thành tiền tế bào T, được gọi là
tế bào tiền ức; sau đó được “huấn luyện”, chọn lọc và biệt hóa tại tuyến ức thành
các dưới nhóm tế bào T trưởng thành, đưa vào lưu hành trong máu ngoại vi.
Màng tế bào lympho T có các thụ thể gọi là TCR (T Cell Receptor) có chức
năng gắn kháng nguyên đã được bộc lộ trên bề mặt các tế bào trình diện kháng
nguyên. TCR đặc hiệu cho từng tế bào T, có nhiều dòng tế bào T trong máu
ngoại vi đủ để đáp ứng với sự đa dạng của kháng nguyên.
Dấu ấn kháng nguyên CD3+ (CD: Cluster of Differentiation) đặc trưng cho các
lympho T. Ngoài ra, các dưới nhóm lympho T có thêm những dấu ấn đặc trưng
riêng:
• TCD4+ là tế bào T trợ giúp (THelper- TH). Phân tử CD4 có chức năng nhân
diện kháng nguyên được trình diện bởi phức hợp hòa hợp tổ chức lớp II, (MHC n
- Major Histocompatibility Complex class n).
• TCD8+ biệt hóa thành tế bào T gây độc (Tcyt0t0xic-Tc) hoặc tế bào T ức chế
(Tsuppressor-Ts). Phân tử CD8 có chức năng nhận diện kháng nguyên được trình diện
bởi phức hợp hòa hợp tổ chức lớp I, (MHCI).
Sau khi trưởng thành từ tuyến ức, mỗi tế bào T chỉ mang một dấu ấn của dưới
nhóm CD4 hoặc CD8.
Quần thể tế bào T trợ giúp được phân chia thành hai dưới nhóm là Thl và Th2,
điều hòa đáp ứng miễn dịch đặc hiệu theo hai hướng khác nhau và điều biến lẫn
nhau: đáp ứng miễn dịch thể dịch (HI - Humoral Immune Response) và đáp ứng
miễn dịch qua trung gian tế bào (CMI - Cell Mediated Immune Response).
Ngoài các cụm biệt hóa, màng tế bào lympho T còn có các phân tử đồng kích
thích (Costimulator molecule), receptor của bổ thể, cytokin, hormon...
1.1.2. Các tế bào trình diện kháng nguyên (APC - Antigen Presenting Cell)
Đáp ứng miễn dịch đặc hiệu được khởi động bởi việc thâu tóm và trình diện
kháng nguyên của các tế bào trình diện kháng nguyên, quá trình này có thể đặc
hiệu hoặc không đặc hiệu.
APC là những tế bào có khả năng xử lý, trình diện kháng nguyên cho lympho
T bao gồm đại thực bào, lympho B, tế bào tua (dendritic cell),... Chức năng trình
diện kháng nguyên được thực hiện bởi các phức hợp hòa hợp tổ chức cùng với
các phân tử đồng kích thích trên màng tế bào. MHC n trình diện kháng nguyên
cho tế bào T CD4+, MHCI trình diện kháng nguyên cho tế bào T CD8+.
• Đại thực bào (ĐTB)
ĐTB thuộc loại đơn nhân thực bào (mononuclear phagocyte), phát triển từ tế
bào gốc ở tủy xương thành monoblast, promonocyte sau đó trở thành monocyte
lưu hành trong máu ngoại vi. Các monocyte di chuyển vào các mồ phát triển
thành đại thực bào. Tại các tổ chức, đại thực bào mang nhiều tên gọi khác nhau:
tế bào histocyte, tế bào Kuffer, tế bào microglia... Đại thực bào tham gia vào đáp
ứng miễn dịch không đặc hiệu, đổng thời trình diện kháng nguyên để khởi động
đáp ứng miễn dịch đặc hiệu.
Các kháng nguyên lạ bị đại thực bào nuốt vào nội bào, chứa trong phagosome.
Sau đó các lyzosome tiến tói hòa màng vói phagosome tạo thành phagolyzosome.
Lyzosome giải phóng ra enzym, các yếu tố gây độc với kháng nguyên để tiêu diệt
kháng nguyên, thủy phân kháng nguyên phức tạp thành các mảnh nhỏ.
Sau khi được thâu tóm và sử lý, các mẩu kháng nguyên đặc trưng cho tác nhân
gây bệnh sẽ được trình diện lên màng ĐTB tại nơi có MHC lớp n.
Các .nhóm quyết định kháng nguyên này được gắn đặc hiệu với TCR của tế
bào T thích hợp tạo thành liên kết KN-TCR giữa đại thực bào và tế bào T. Phân
tử CD4 trên màng tế bào T cũng đến gắn với MHC trến màng ĐTB, tạo thành
phức hợp bền vững. Tuy nhiên, phức hợp này chưa đủ để kích thích tế bào T mà
còn cần có thêm liên kết giữa các phân tử đồng kích thích với phối tử (ligand)
tương ứng trên màng hai tế bào như:
■
LFA1 (Lymphocyte Functional Antigen: kháng nguyên chức năng của tế
bào lympho) trên màng tề bào T gắn với ICAM 1 (Intercellular Adhesion
Molecule: phân tử liên kết tế bào) trên màng đại thực bào.
t-
■ CD2 trên màng tế bào T gắn với LFA3 trên màng đại thực bào.
Phức hợp tạo thành sẽ kích thích đại thực bào giải phóng IL-1 đồng thời kích
thích lympho T giải phóng IFNy và IL-2. IFNy hoạt hóa đại thực bào, làm tăng
độc tính của ĐTB vói kháng nguyên, tăng tổng hợp và biểu hiện MHC lớp n để
tăng cường trình diện kháng nguyên. IFNy cũng kích thích các đại thực bào khác
sẵn sàng tiêu diệt kháng nguyên. IL-2 được tế bào T chế tiết hoạt động theo kiểu
autocrin kích thích phát triển dòng tế bào T đặc hiệu với kháng nguyên đó. Quá
trình này được gọi là “nhân dòng tế bào” (colonal expansion). IL-2 cũng tác dụng
theo kiểu paracrin, kích thích đại thực bào, gây tăng độc tính sẵn sàng tiêu diệt
kháng nguyên.
1.1.3. Tế bào lympho B
Tế bào lympho B đóng vai trò trung tâm trong đáp ứng miễn dịch thể dịch. Tế
bào lympho B lưu hành trong máu chưa có khả năng sinh kháng thể, chỉ khi có
đáp ứng với sự kích thích của kháng nguyên thì mới phát triển và biệt hóa thành
các tương bào (plasma cell) có khả năng tổng hợp và tiết kháng thể đặc hiệu.
Màng tế bào lympho B có thụ thể của lympho B (BCR: B Cell Recetor), các phân
tử MHC lớp I và MHC lớp n. BCR là các globulin miễn dịch bề mặt (SIg-Surface
Immunoglobulin) hoạt động như các thụ thể tiếp nhận kháng nguyên đặc hiệu
với tế bào B.
Các kháng nguyên không phụ thuộc tuyến ức (thường là các polysaccarid có
các nhóm quyết định kháng nguyên lặp lại nhiều lần) có thể trực tiếp kích thích
lympho B biệt hóa và sinh kháng thể. Lympho B đáp ứng với các kháng nguyên
phụ thuộc tuyến ức qua trung gian của tế bào lympho TH.
KN vào cơ thể cũng bị thâu tóm bởi lympho B thích hợp do liên kết đặc hiệu
của kháng nguyên với BCR trên màng lympho B. Kháng nguyên bị nuốt vào nội
-4-
bào, xử lý và trình diện trên màng tế bào cùng với phân tử MHC lớp n. Quá trình
diễn ra như đối với ĐTB, nghĩa là cũng tạo ra phức hợp liên kết bền vững MHCKN-TCR và CD4. Tuy nhiên có sự khác biệt về các phân tử đồng kích thích và
cytokin tham gia vào đáp ứng, ví dụ :
■ LFA1 trên màng lympho T gắn với ICAM 1 trên màng lympho B
■ CD40 ligand trên màng lympho T gắn với CD40 trên màng lympho B
■ CD28 trên màng lympho T gắn vói CD80 trên màng lympho B
Phức hợp tạo thành có tác dụng kích thích lympho T tiết IL-4, IL-6 và IL-10.
Các cytokin này sẽ hoạt hóa lympho B, kích thích sự biệt hóa thành tương bào
sản xuất ra kháng thể đặc hiệu.
1.1.4. Các tế bào hiệu ứng (effector cell) của đáp ứng miễn dịch đặc hiệu
Các tế bào được coi là có tác dụng gây đáp ứng miễn dịch đặc hiệu bào gồm :
- Lympho B phát triển thành các tương bào sản xuất kháng thể đặc hiệu
chống lại kháng nguyên, gây ra đáp ứng miễn dịch thể dịch.
- Các tế bào như đại thực bào, NK, tế bào Tc gây ra đáp ứng miễn dịch qua
trung gian tế bào.
1.2. Cytokin
Khi nghiên cứu hiện tượng tế bào chống lại sự xâm nhập của virus lần thứ hai
sau lần nhiễm đầu tiên, hai nhà khoa học người Anh là Isaac và Lindenmann đã
phát hiện ra một protein có tác dụng kháng virus. Họ đã chứng minh rằng nếu
thêm vào mồi trường nuôi cấy tế bào các virus chết thì mồi trường nuôi cấy đó cố
khả năng kích thích các tế bào khác chống lại sự xâm nhập của virus đó. Sau đố,
năm 1957 họ đã tách được protein có tác dụng kháng virus nói trên và đặt tên là
interferon . Đó là Cytokin đẩu tiên được phát hiện [61].
Hình 1.1. Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào
1.2.1. Khái niệm về cytokin
- Định nghĩa, vai trò
Khi gặp một tín hiệu kích thích (các kháng nguyên vi khuẩn, virus, ung thư,..),
tế bào miễn dịch chế tiết ra các protein truyền tin đóng vai trò điều hòa đáp ứng
miễn dịch. Các protein đó được gọi là cytokin [20],[43],[61].
Cytokin là những glycoprotein có trọng lượng phân tử thấp (8-80 kDa), do
nhiều loại tế bào trong đó có tế bào lympho sản xuất khi có đáp ứng với một sự
trình diện kháng nguyên. Cytokin kích thích sự phát triển, biệt hóa và hoạt hóa
các tế bào có thẩm quyền miễn dịch, điều hòa (âm hay dương) các đáp ứng miễn
dịch thể dịch và đáp ứng miễn dịch tế bào.
-6-
- về danh pháp
Cytokin là từ ghép của “cyto” và “kin” (Kinin like), nghĩa là các chất có nguồn
gốc tế bào và có tác dụng kiểu kinin. Các cytokin được đặt tên dựa theo nguồn
gốc. Những cytokin được lymphocyte chế tiết gọi là lymphokin, được monocyte
chế tiết gọi là monokin. Song cũng có các cytokin do nhiều loại tế bào chế tiết, vì
vậy danh từ cytokin vẫn được ưa dùng hơn cả. Mặt khác, do được sản xuất chủ
yếu bởi bạch cầu (leucocyte) và có tác dụng lên các bạch cầu khác trong hệ thống
miễn dịch nên một số cytokin được gọi là Interleukin (EL) (yếu tố trung gian giữa
các bạch cầu). Tuy nhiên cũng có những cytokin có nguồn gốc và tác dụng tương
tự nhưng không được gọi là Interleukin (ví dụ các interferon, các yếu tố hoại tử
khôi u TNF,..), ngược lại có các cytokin được gọi là interleukin nhưng lại có
nguồn gốc và tác dụng lên các tế bào khác chứ không phải bạch cầu. Vì vậy
Interleukin không thể thay thế hoàn toàn thuật ngữ cytokin.
Để tạo thuận lợi trong thông tin và cho các nghiên cứu sau này, hội nghị quốc
tế về Miễn dịch học lần thứ 6 (1986) đã qui định giữ nguyên danh pháp ban đầu
của các cytokin (thường được đặt theo tác dụng sinh học khi mói phát hiện), sau
khi đã xác định được cấu trúc phân tử và trình tự acid amin thì các cytokin đó sẽ
được đặt thêm một tên gồm hai thành phần kiểu IL-X trong đó X là chữ số chỉ
thứ tự của các cytokin mới được phát hiện.
Hiện nay, cytokin được sử dụng ngày càng nhiều trong các nghiên cứu cũng
như ứng dụng trên lâm sàng với tác dụng kích thích hoặc ức chế miễn dịch. Vì
vậy chúng còn được xếp vào nhóm các chất điều biến sinh học (biological
response modifiers).
- Đặc điểm của cytokin
• Sản xuất và chế tiết : Trong cơ thể các cytokin thường được sản xuất vói
lượng nhỏ, hơn nữa lại có thời gian bán hủy ngắn nên nồng độ trong máu ngoại
vi thường rất thấp, nhiều khi không thể phát hiện được. Chỉ khi có tín hiệu kích
thích tới tế bào thì gen mã hóa cho cytokin mới được hoạt hóa, sao mã và giải
mã. Cytokin được tổng hợp trong khoảng thòi gian rất ngắn và nhanh chóng giải
phóng ra ngoại bào để có những đáp ứng thích hợp.
• Nguồn gốc và tác dung: Cytokin có thể tác dụng lên nhiều loại tế bào, gây
ra các đáp ứng sinh học khác nhau. Đây là một trở ngại lớn khi đưa cytokin vào
trị liệu bởi để có được một tác dụng mong muốn thì thuốc có bản chất cytokin sẽ
gây ra nhiều tác dụng không mong muốn. Ngược lại, có nhiều cytokin có thể
cùng thể hiện một tác dụng lên một loại tế bào. Do đó nếu phát triển một thuốc
đối kháng đặc hiệu với một cytokin nào đó thì sẽ khó thu được tác dụng mong
muốn vì sẽ có tác dụng bù trừ của các cytokin khác.
• Mốt cvtokin thường cổ ảnh hưỏng tới sư tổng hơp và tác dung của các
cvtokin khác. Nó. có thể kích thích hoặc ức chế tổng hợp các cytokin khác, gây ra
“dòng thác” các đáp ứng sinh học (cascade of biological effects). Các cytokin
chế tiết sau có thể điều hòa (âm hoặc dương) tác dụng của cytokin được chế tiết
trước đó. Hai cytokin có thể có tác dụng đối lập (antagonize) hoặc hiệp đồng
cộng (additive effect) hoặc hiệp đồng tăng cường (synergistic effect)
• Cvtokin tác dung lẽn tế bào đích thống qua các receptor đăc hiẽu. Receptor
của cytokin gắn ligand với ái lực cao, hằng số phân ly Kd khoảng 10'12 đến 10'10
M (thấp hơn nhiều so với hằng số phân ly của phức hợp KN-KT khoảng 10'11 10-7M). Vì vậy chỉ cần có một lượng nhỏ cytokin gắn vào receptor là đã gây ra
tác dụng sinh học. Thông thường mỗi tế bào có khoảng 100 đến 1000 receptor
của cytokin.
Các túi hiệu ngoại bào điều hòa sự biểu hiện receptor của cytokin sẽ làm thay
đổi đáp ứng của tế bào với cytokin.
Phần lớn cytokin gây tác dụng thông qua thay cách đổi biểu hiện gen của các
tế bào đích, dẫn đến thay đổi chức năng, kích thích hoặc ức chế sự phát triển tế
bào đích. Tuy nhiên cũng có hai trường hợp ngoại lệ : các chemokin có tác dụng
hóa ứng động bạch cầu, gây di chuyển các tế bào mà không cần sao mã gen và
tổng hợp protein; các yếu tố hoại tử khối u (TNF: Tumor Necrosis Factor) gây
chết tế bào mà không làm thay đổi biểu hiện gen.
•
Vé pham vi tác dung: Các cytokin thể hiện tác dụng lên những tế bào lân
cận (tác dụng kiểu paracrine), tác dụng lên chính tế bào tiết ra cytokin đó (tác
dụng kiểu autocrine), ít khi gây tác dụng toàn thân (systemic) nghĩa là tác dụng
lên những tế bào của các cơ quan ở xa (tác dụng kiểu telecrine như các hormon).
1.2.2. Cytokin receptor
Để gây tác dụng, các cytokin phải gắn vào receptor trên màng tế bào đích. Các
cytokin receptor đều có cấu tạo chung là các proteine xuyên màng vói hai vùng
chức năng (functional domain) ở ngoại bào và nội bào. Vùng ngoại bào gồm có
hai tiểu đơn vị chức năng (functional subunit), một liên kết với ligand, một để
truyền túi hiệu vào nội bào. Vùng nội bào làm nhiệm vụ truyền tin vào tới nhân
tế bào.
Đã có nhiều cách phân loại ra đời để hộ thống hóa các cytokin và các cytokin
receptor. Nhưng cách phân loại dựa vào cấu trúc phần ngoại bào được sử dụng
rộng rãi nhất, trong đó cytokin receptor được chia thành 5 nhóm chính (bảng 1.1
trang 11) [20].
Việc phân loại các cytokin receptor theo cấu trúc của vùng ngoại bào thuận
tiện cho việc nghiên cứu tương tác giữa cytokin receptor và ligand, nhưng không
nêu lên được các con đường truyền tin vì nhiệm vụ truyền tin vào tận nhân tế bào
là do vùng nội bào đảm nhiệm.
Các cytokin gắn receptor và truyền tin theo nhiều cách khác nhau, trong đó
con đường JAK/STAT được biết đến nhiều nhất [18],[19]. Có thể tóm tắt như
sau: Cytokin gắn vào receptor sẽ hoạt hóa các tyrosine kinase liên kết với
receptor JAK (Janus Kinase), sau đó dẫn đến hoạt hóa các yếu tố truyền tin và
I
kích thích sao mã STAT (Signal Transducer and Activator of Transcription). Các
protein STAT đi qua màng nhân gắn trên ADN kích thích sao mã, tổng hợp các
protein đáp ứng [18],[19].
Các cytokin liên kết với receptor loại 1 và loại 2 truyền tin qua con đường này.
Hình 1.2. Cytokin Receptor
Bảng 1.1. Phân loại cytokin receptor theo cấu tạo phần ngoại bào (theo Abul
K.A.(2000). Cellular and Molecular Immunology [20])
Tên
Cytokin
receptor
loại 1
Cytokin
receptor
loại 2
Cấu tạo
Một receptor có thể cấu tạo bởi một hoặc nhiều tiểu
đơn vị. Mỗi tiểu đơn vị gồm 2 thành phần:
Ligand
IL-2, IL-3,
• Phần thứ nhất có hai cặp cystein ở hai đầu tận
EL-4, EL-5,
• Phần thứ hai nằm ở phía gần màng tế bào, là đoạn
IL-6, IL-7,
peptid gồm tryptophan-serin-X-tryptophan-serin
IL-9, IL-11,
(WSXWS) trong đó X là một acid amin nào đó.
IL-12, IL-13,
IL-15,
Receptor loại này thường gắn với những cytokin có
cấu trúc 4 chuỗi xoắn a helix, sự gắn đặc hiệu phụ GM-CSF,
G-CSF
thuộc acid amin X của chuỗi peptid phía gần màng tế
bào.
Giống các receptor type I ở chuỗi peptid gồm hai cặp
cystein ở hai đầu tận, tuy nhiên không có chuỗi peptid
WSXWS như type I.
Một receptor chỉ cấu tạo bởi một tiểu đơn vị gắn
ligand và một tiểu đơn vị truyền tin.
Receptor
Có cấu trúc như Ig
kiểu Ig
IFNa/p
IFNy
IL-10.
EL-1, M-CSF
Receptor
Có rất nhiều phân tử cysteine ở phần ngoại bào.
của TNF
Cấu tạo bởi 7 chuỗi xoắn a helix xuyên màng có các
Serpentin đoạn xoắn từ trong ra ngoài và ngoài vào trong màng
Receptor tế bào. Các receptor thuộc nhóm này gắn và truyền
các tín hiệu ngắn và nhanh từ các chemokin.
- 11 -
TNFa,
Fas Ligand.
chemokin
1.2.3.Các cytokin type I và cytokin type II
Như đã nói ở trên, hai dưới nhóm của tế bào T trợ giúp có tác dụng thúc đẩy
đáp ứng miễn dịch theo hai hướng khác nhau và điều hòa lẫn nhau: Thl đẩy
mạnh đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào, còn Th2 thì lại đẩy mạnh đáp ứng
miễn dịch thể dịch là chủ yếu. Sự tương tác giữa Thl và Th2 được thực hiện
thông qua các cytokin chức năng của hai dòng là cytokin type I và cytokin type n
• Các cytokin type I gồm có: IL-2, IFNy, IL-12, TNFỊ3,..
• Các cytokin type n gồm có: IL-4, IL-5, IL6, LL-10, IL-13
Tương tác giữa cytokin type I và n được tóm tắt trong hình 1.3
Các tế bào đơn nhân máu
ngoại vi (PBMC)
Clone tế bào T trợ giúp
Thl/Th2 '
IFNy, DL-12 (-)
IFNy (-)
(-)
IFNy
n:-2
(+)
Ỷ
Đáp ứng miễn
dịch qua trung
gian tế bào
Th2
Thl
Th2
Thl
IL-4
(-) IL-4, IL-10
IL-4
EL-5
IL-6
11-10
(+) ìr
IFNy
BL-2
IL-12
^'
Đáp ứng miễn
dịch thể dịch
(+)
Đáp ứng miễn
dịch qua trung
gian tế bào
Hình 1.3. Cytokin type I và type n (Theo Daniel R.L [27])
- 12-
EL-4
IL-5
EL-6
11-10
IL-13
(+)
1
Đáp ứng miễn
dich thể dich
Các cytokin type I và n điều hòa tương hỗ sự chế tiết và tác dụng của nhau,
nhóm nào chiếm ưu thế thì đáp ứng miễn dịch sẽ phát triển chủ yếu theo xu
hướng nhóm đó. Kết quả tương tác giữa Thl và Th2 không chỉ phụ thuộc vào
những cytokin hai dòng tế bào này tự chế tiết ra mà thực tế phụ thuộc vào các
cytokin của mỗi nhóm trong môi trường xảy ra tương tác, có thể các tế bào khác
của cơ thể tiết ra hoặc cũng có thể do chính bệnh nguyên tiết ra (khối u, vi khuẩn,
virus...). Bảng 1.2 tóm tắt nguồn gốc của một số cytokin type I và n.
Bảng 1.2. Các bạch cầu tiết cytokin type I và n (Theo Daniel R.L [27])
Cytokin
Nguồn gốc
Type I
Type n
IL-2, IFNy, IL-12,
IL-4, IL-5, IL6,
TNFp
EL-10, IL-13
TCD8+
IL-2, IFNỵ
EL-4, IL-5, EL-10
Tế bào diệt tự nhiên (NK)
IFNy, TNFỊ3
Tế bào Mono/ Đại thực bào
IL-12
IL6, EL-10
Lympho B
EL-12, TNFị3
IL6, IL-10
Tế bào tua (Dendritic Cell)
IL-12
Bạch cầu đa nhân trung tính
IL-12
T CD4+
Bạch cầu ưa acid
IL-4, EL-5, DL6
Tế bào Mast
IL-4, EL-5, BL6
-13-
Tóm lại, sự tương tác giữa Thl-Th2 giúp cho cơ thể có hình thức đáp ứng thích
hợp vói từng loại kháng nguyên, đồng thời điều hòa ngăn chặn những đáp ứng
xảy ra quá mức có thể gây tổn thương cho cơ thể.
1.2.4. Interleukin-2 (IL-2)
Interleukin-2 được mô tả đầu tiên bởi Morgan, Ruscetti và Gallo (1976), được
gọi là yếu tố phát triển tế bào Lympho T (TCGF-T Cell Growth Factor).
IL-2 là một proteine hình cầu có phân tử lượng 15-17,5 kDa, cấu tạo bởi 133
acid amin cuộn thành 4 chuỗi xoắn a helices, về mặt phân tử, receptor của EL-2
gồm có 3 chuỗi polypeptid a,p,y, mỗi chuỗi đều có phần nằm ngoài tế bào gồm
25 acid amin. Các chuỗi oc,ị3,Ỵcó trọng lượng phân tử 55, 75, 64 kDa và phần nội
bào là các đoạn peptid gồm 13, 186, 64 acid amin. Sự kết hợp các đoạn peptiđ a,
p, Ỵtạo nên 3 loại receptor của IL-2 (IL-2R) khác nhau về ái lực với IL-2 và khả
năng truyền tín hiệu vào nội bào. ctIL-2R là recetor có ái lực với JL-2 thấp nhất
(lOnM), và không có khả năng truyền túi hiệu vào nội bào. P+Ỵ IL-2R có ái lực
trung bình (lnM) và phức hợp a+ị3+Y BL-2R có ái lực mạnh nhất (10 pM); chỉ có
hai loại recetor này mới có khả năng truyền túi hiệu vào nội bào, trong đó chuỗi y
có tác dụng truyền tin.
Trong đáp ứng miễn dịch, IL-2 đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình
phát triển và biệt hóa các dòng tế bào lympho T đặc hiệu vói kháng nguyên.
Ngoài tác dụng autocrine lên chính tế bào tiết ra nó, DL-2 còn có tác dụng lên các
tế bào lân cận (paracrine), kích thích gây độc tế bào (cytotoxicity) của các tế bào
T gây độc và tế bào NK, kích thích sự phát triển và biệt hóa của tế bào lympho B,
kích thích tế bào PBMC (Peripheral Blood Mononuclear Cell) tổng hợp và chế
tiết các cytokin khác như : IL-1, IL6, TNF, IFNy.
- 14-
IL-2 có tác dụng kích thích đáp ứng miễn dịch chống lại vi khuẩn, virus, cảm
ứng kích thích sự thải loại trên mô hình ghép da và ghép tim ở chuột. Người ta
thấy nồng độ IL-2 tăng cao trong huyết tương ở các bệnh tự miễn như lupus ban
đỏ hệ thống, xơ cứng bì, viêm khớp dạng thấp. IL-2 cũng làm thoái triển một số
khối u thực nghiệm trên chuột.
JL-2 được tổng hợp và chế tiết chủ yếu bởi tế bào lympho T trợ giúp (THelper),
ngoài ra cũng được chế tiết phần lớn bởi các tế bào T ung thư [19]. Khi có sự
kích thích của kháng nguyên cùng vói tín hiệu từ các phân tử đồng kích thích
khác như : MHC n, ICAMI-LFA I, LFA m-CD2,..., gen mã hóa IL-2 sẽ sao mã,
tổng hợp và tiết IL-2.
Sự tổng hợp IL-2 được kích thích bcd một số chất như: phytohemaglutinin
(PHA), anti-CD2, anti-CD3, các hợp chất có cấu trúc tương tự như diacyl
glycerol (DAG). Các chất như hydrocortison, các prostaglandine, cyclosporin A ,
AMP vòng ức chế sự tổng hợp IL-2.
Do làm tăng độc tính của các tế bào lympho thâm nhiễm khối u (TĨL-Tumor
Infiltrating Lymphocyte), LAK (Lymphokin Activated Killer), NK với khối u,
IL-2 đã và đang được nghiên cứu để điều trị một số bệnh ung thư như ung thư
biểu mô thận (renal adenocarcinoma), u hắc tố (melanoma) , u lympho không
Hodgkin và ung thư đại trực tràng.
1.2.5. Interferon gamma (IFN y)
IFNy là cytokin hoạt hóa chính của đại thực bào, có chức năng quan trọng
trong đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu cũng như miễn dịch đặc hiệu qua trung
gian tế bào.
EFNy còn được gọi là interferon miễn dịch (immune interferon) hay interferon
type II trong họ các interferon được phát hiện vào năm 1957 bởi Alic Isaac [20].
-15-
IFNy là một homodimer protein có trọng lượng phân tử khoảng 18 kDa, có
receptor trên nhiều loại tế bào. Receptor của IFNy gồm hai chuỗi peptid giống
nhau về cấu trúc, thuộc nhóm cytokin receptor loại 2, một chuỗi gắn phối tử và
một chuỗi truyền tín hiệu vào nội bào.
IFNy được chế tiết chủ yếu từ Thl, TCD8+, tế bào NK. IFNỵ hoạt hóa đại thực
bào, tăng cường biểu hiện các phân tử MHC I, MHC n, các phân tử đồng kích
thích trên màng tế bào trình diện kháng nguyên (APC), kích thích biệt hóa
TCD4+ thành Thl, ức chế sự phát triển của Th2, hoạt hóa bạch cầu trung tính,
tăng cường độc tính của tế bào NK.
1.2.6. Interleukin-4 (IL-4)
Lần đầu tiên năm 1982 người ta phân lập được yếu tố tăng trưởng tế bào B,
BCGF (B Cell Growth Factor), sau đó giải mã được gen mã hóa cho cytokin này
và đặt tên là interleukin 4.
IL-4 là một glycoprotein có trọng lượng phân tử 20 kDa, được chế tiết bởi tế
bào Th2 hoạt hoá, hoạt động như một cytokin cảm ứng theo kiểu autocrine cũng
như là một cytokin chức năng của tế bào Th2. IL-4 receptor có cấu tạo gồm một
chuỗi ec thuộc nhóm receptor loại 1 có chức năng gắn phối tử và một chuỗi y
giống receptor Ỵcủa IL-2 có chức năng truyền tín hiệu vào nội bào. IL-4 truyền
tin qua con đường JAK/STAT.
IL-4 tác dụng lên nhiều loại tế bào như lympho T, lympho B, đại thực bào, tế
bào Mast; kích thích TCD4+ biệt hóa thành Th2 đồng thời kìm hãm sự phát triển
của tế bào Thl, kích thích tế bào lympho B phát triển, biệt hoá và chế tiết Ig, chủ
yếu là IgE ; ức chế độc tính của đại thực bào, ức chế sự hoạt hóa đại thực bào của
IFNy. IL-4 đối kháng tác dụng của phần lớn các cytokin type I.
-
16
-
