HÓA SINH MIỄN DỊCH (hóa SINH ĐỘNG vật)

HÓA SINH MIỄN DỊCH


I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HIỆN TƯỢNG MIỄN DỊCH
Mỗi SV ln có nguy cơ bị các SV khác tấn cơng → SV có
nhiều cơ chế bảo vệ. ĐV có 1 sự trang bị rất tinh vi và h/hảo,
đó là h/thống miễn dịch (immune system). Các pathogen có
k/năng qua được ph/tuyến bảo vệ thứ nhất (da, niêm mạc),
nhưng sẽ bị ph/hiện là vật lạ và bị tiêu diệt.
- Miễn dịch (immunity) = hiện tượng một cơ thể sống chống đối
lại sự xâm nhập của các yếu tố khơng phải của mình để bảo vệ
sự toàn vẹn của bản 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 và ghi nhớ nó.


II. CÁC DẠNG MIỄN DỊCH
• MD bẩm sinh
• MD thu được
1. Miễn dịch bẩm sinh
- Gồm nhiều th/phần tạo thành sức đ/kháng cho cơ thể, đặc
biệt ở gi/đoạn khởi đầu của qt MD (hay qt đề kháng), khi chưa
tiếp cận lần nào, chưa ch/bị đầy đủ đối với y/tố gây hại.
- Tuyến phịng ngự đầu tiên của cơ thể, có t/dụng tức thì đối
với nhiều đv → MDBS có tầm q/trọng rất lớn.


• Hệ thống da: da lành lặn, khoẻ mạnh khi lớp thượng bì
khơng bị tổn thương. Lớp thượng bì được thay đề đặn để loại
các TB chết và vi khuẩn.
Trong th/phần của thượng bì và biểu bì có mồ hơi, trong đó có

NaCl, lactic acid (2 yếu tố mt tại chỗ có t/dụng diệt khuẩn.
• Lysozyme: thuộc nhóm glycosidase có k/năng th/phân lk β1,4-glycoside trên màng peptidoglycan làm phá vỡ vách TB
VK. Lysozyme có nhiều trong các h/thống ph/vệ của cơ thể
(trong các dịch thể: nước bọt, nước mắt, trong máu, …), là yếu
tố phịng vệ tự nhiên quan trọng.
• H/thống bổ thể (complement): v/trị chính của kh/thể là 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 một. Trong các túi chứa nhiều loại enzyme có hoạt tính
cao (trong đó có myeloperoxidase th/gia vào qt bùng nổ OXH.
Có 2 cách xử lý trong các thể thực bào phagosome (VK khuẩn, vật lạ
được bao bọc lại bởi một phần màng TB):
- Gắn với lysosome: hệ thống enzyme hydrolase thuỷ phân rất mạnh,
trong đó có cathepsin, nuclease, glycanase, esterase, … (chỉ h/động trong
mt pH 4,5-5). Khi phagosome và lysosome tiếp xúc nhau, xảy ra sự hoà
hợp màng và tạo ra lysosome cấp II. Đồng thời với qt này, các bơm proton
trên màng túi lysosome h/động mạnh. H + được bơm từ bào tương vào
lysosome cấp II, làm cho pH từ gần trung tính hạ xuống 4,5-5, tạo đk cho
các enzyme nói trên hđ → vật lạ bị tiêu hố. Các s/phẩm t/hố này có thể
được TB s/dụng hay được thải ra ngoài nhờ qt xuất bào.
- Bùng nổ OXH: ngoài con đường trên (phagosome gắn với lysosome),
một số túi lysome được hoạt hoá đặc biệt, do đó xảy ra qt OXH mạnh, tạo
ơxy hoạt động (gốc tự do) O2-, tác động vào những mạch C nối đôi,
chuyển về dạng OH hay O- tạo phản ứng dây chuyền, làm bùng nổ OXH.
Qt diễn ra rất mạnh, ngoài ra còn tạo ra HClO là dẫn xuất OXH cực mạnh.
Do đó, các vật lạ xâm nhập nhanh chóng bị tiêu diệt. (Sau qt trên, bạch

cầu cũng bị chết. Th/gian sống b/thường của BC tr/tính khoảng 3-8 ngày.


Bạch cầi ái toan: số lượng không nhiều. Trong các tr/hợp
nhiễm KST (tiêu mao trùng, giun, sán, …), số lượng BCAT
trong máu sẽ tăng.
Bạch cầu ái kiềm: thường gặp trong các tr/hợp viêm, dị ứng.

Tóm lại, MDBS là MD có sẵn và có tác dụng tức thời.
Nếu MD t/nhiên có h/quả thì khơng cần đến v/trị của hệ MD
thứ hai nữa. Tuy nhiên, trong th/tế, có rất nhiều loại vật lạ
khiến cho hệ MD thứ hai phải h/động.


2. Miễn dịch đặc hiệu (Miễn dịch thu được)
MDĐH chỉ đặc trưng cho một loại vật lạ và nhất thiết phải qua
tiếp xúc với vật lạ ấy.
(Đặc hiệu: chỉ có t/dụng với một loại đ/tượng nhất định. Thu
được: phải qua một lần t/tác với đ/tượng mới sinh ra MD).

MDĐH có v/trò rất q/trọng đối với đ/sống SV. Đây là h/thống
rất ph/tạp, trong đó ln có nhiều sự t/tác giữa các th/phần
để giúp cho hđ MD được hoàn chỉnh.


Ở đv có xương sống, ĐƯMD được một số loại lympho bào
đảm trách. Chúng được h/thành ở t/xương như mọi TB máu
khác. Tuy nhiên, khác với HC, các lympho bào có thể rời mạch
quản và tuần tra phần gi/bào (intercellular spaces), len lỏi giữa
các TB để chống lại các vật lạ. Sau đó, chúng lại theo hệ l/ba

trở về m/quản sau khi đã t/tác với những m/bào ĐƯMD ch/biệt
như tuyến ức, hạch lâm ba và lách.

Phân biệt hai loại ĐƯMD:
- ĐƯMD tế bào
- ĐƯMD dịch thể


MD tế bào (cellular immunity):
- Bảo vệ cơ thể chống lại các tế bào nhiễm virus, các loại nấm,
ký sinh trùng và mô bào lạ.
- Được th/hiện tr/gian qua các lympho T (còn gọi là t/bào T).
Gọi tên như vậy (tế bào T), vì TB này ph/triển trong t/ức Thymus).
MD dịch thể (humoral immunity):
- Bảo vệ hiệu quả nhất chống lại sự nhiễm khuẩn và virus;
- Được th/hiện bởi các kháng thể (antibody) hay còn gọi là
các globulin miễn dịch (immunoglobulin) do các lympho B
(t/bào B) s/sinh ra.
- Ở đ/v có vú, lympho B th/thục ở tủy xương (Bone marrow);
ở các loài chim, TB này th/thục ở túi huyệt (Bursa Fabricius).


1. Hệ thống MD tế bào (cellular immune system)
ĐƯMD được gây ra bởi sự có mặt của các đại ph/tử ngoại lai
(foreign macromolecules), gọi chung là các kháng nguyên
(antigens).
KN có thể là protein, nucleic acid, các polysaccharide, … có
kh/năng gây ra sự x/hiện tính đề kháng và sinh KT.
Một hợp chất s/học để trở thành KN phải: có c/trúc ph/tạp,
kh/lượng lớn và phải dị loại (lạ) đối với c/thể tiếp nhận.

ĐƯMD diễn ra qua một hệ thống những tương tác giữa các
dạng lympho T và B khác nhau gắn đặc hiệu với KN.


- ĐTB nuốt (1a; 1b) và ph/giải KN (2a; 2b),
- Trình diện mảnh KN cịn sót lại trên bề mặt (3a; 3b).
- Receptor của T gắn đặc hiệu với KN tr/diện trên MHC (4a).

Khi t/xúc, T độc
tiết perforin (có
k/n ph/giải TB
bằng cách tập
hợp trên màng
và tạo ra những
lỗ hổng trên
màng).

- Sau khi gắn với T, ĐTB tiết interleukin -1 (5a, 5b) k/thích T t/sinh và b/hố (6a, 6b).
T tự tiết interleukin-2; T chỉ tạo ra receptor cho interleukin-2 sau thời gian gắn với
ĐTB (7a, 7b), một số ngày sau khi t/xúc với KN, sẽ sinh ra nhiều T độc th/thục (8a)
còn gọi là T sát thủ, gắn với TB vật chủ mang KN (9),



Hệ thống miễn dịch dịch thể (humoral immune system)
Các t/bào B tr/diện cả Ig và MHC- protein lớp 2 trên bề mặt.
Nếu t/bào B gặp KN mà KN này gắn đ/hiệu với Ig của mình,
nó sẽ nuốt ln cả ph/hợp này (12) và ph/giải một phần KN
(13), rồi trình diện mảnh KN sót lại được gắn với MHC-protein
lớp 2 trên bề mặt (14). Các t/bào T hỗ trợ (TH) thành thục (8b)

có các receptor đ/hiệu với phức hợp này sẽ gắn vào các t/bào
B (15) và gi/phóng interleukin để k/thích các t/bào B tăng sinh
và biệt hoá (16). Sự ph/chia TB cứ tiếp tục chừng nào các TB
B còn bị k/thích bởi các T hỗ trợ (TH). TH là TB, ngược lại, ln
phụ thuộc vào sự có mặt liên tục của KN.


T/bào B tr/diện cả Ig và MHC- protein lớp 2 trên bề mặt. Nếu gặp KN mà KN này gắn đ/hiệu với
Ig của mình nó sẽ nuốt ln cả phức hợp này (12) và ph/giải một phần KN (13), rồi tr/diện mảnh
KN sót lại được gắn với MHC-protein lớp 2 trên bề mặt (14). T hỗ trợ th/thục (8b) có các
receptor đặc hiệu với phức hợp này sẽ gắn vào các t/bào B (15) và gi/phóng interleukin để
k/thích các t/bào B t/sinh và b/hoá (16). Sự ph/chia TB bào cứ tiếp tục chừng nào các t/bào B
cịn bị k/thích bởi T hỗ trợ.

Phần lớn th/hệ sau của t/bào B là TB plasma (TB ch/biệt tạo ra các Ig đ/hiệu). Các
KT này gắn các KN và đánh dấu các KN, để bạch cầu tiêu diệt (thực bào) hoặc bổ
thể phân giải


Phần lớn các t/bào T và B chỉ sống ít ngày nếu khơng được
KN k/thích. Hơn nữa, sự tăng sinh của các t/bào B bị hạn chế
bởi những t/tác của chúng với tế bào T ức chế – TS
(suppressor T). TS có ch/năng ngược hẳn với TH.
Đặc tính của h/thống MD là giúp động vật không bị nhiễm lại
pathogen cùng loại lần thứ hai (Sau khi đã vượt qua sự xâm
nhiễm của một loại pathogen nhất định thì cơ thể MD với
pathogen đó).
ĐƯMD thứ cấp (sec. im. respone) được th/hiện nhờ các t/bào
T nhớ, và B nhớ; có kh/năng sống rất lâu. Hàng chục năm
sau, nếu tình cờ các TB này gặp lại KN đã được nhận diện,

chúng sẽ s/sản nhanh và nhiều hơn rất nhiều so với các t/bào
T và B chinh nguyên chưa từng tiếp xúc KN.


Cấu trúc và chức năng của các immunoglobulin
Một trong những c/n cơ bản của h/thống MD là sinh ra các KT.
KT được các t/bào B ở g/đoạn ph/triển cuối cùng (tương bào B
- plasmatic B cells) tạo ra.
KT là những glycoprotein (khác nhau về TLPT, độ lớn của
th/phần glucid và th/phần aa) được sinh ra bởi những TB có
thẩm quyền MD khi t/xúc với những KN khác nhau.
Các globulin MD (Ig) được chia thành các lớp khác nhau.


Có 5 lớp Ig: IgA, IgD, IgE, IgG và IgM.
- Khác nhau bởi chuỗi nặng (H) tương ứng: α, δ, ε, γ và µ (muy).
- Hai loại chuỗi nhẹ (L): κ và λ (kapa và lamda), x/hiện ở tất cả các lớp Ig.


Vị trí
papain
tác
động

Các Ig cấu tạo từ 4
chuỗi:
-2 chuỗi nhẹ L (light)
giống nhau, k/thước
khoảng 23 kD,
- 2 chuỗi nặng H (heavy)

giống nhau, k/thước 5375 kD.

C = vùng hằng định; V = vùng biến đổi
C = vùng hằng định, V = vùng biến đổi
H, L = chuỗi nặng, chuỗi nhẹ
H, L = chuỗi nặng, chuỗi nhẹ

- Các chuỗi gắn với nhau
bằng các cầu disulfide và
các lk phụ, tạo một cấu
trúc cân đối dạng chữ Y:
(L-H)2.
- Mỗi chuỗi H có gắn một
đoạn oligosaccharide


Các Ig khác nhau có những ch/năng s/lý khác nhau:
IgM: phần lớn x/h trong máu, là loại có h/quả nhất trong việc
chống lại VSV; là KT đầu tiên được sinh thể tạo ra để chống lại
KN; được sinh ra sau 2-3 ngày t/xúc với KN.
IgG: KT thường gặp nhất, ph/bố đều giữa máu và dịch kẽ
(interstitial fluid); là KT chủ lực trong tất cả các loại pứ MD; là
KT duy nhất có thể qua nhau thai và tạo MD cho phôi; bắt đầu
được tạo ra 2-3 ngày sau khi x/hiện IgM.
IgA: x/h chủ yếu trong đường TH và các dịch tiết (nước bọt,
m/hơi và nước mắt); có nh/vụ chống lại các pathogen, ngăn
cản không cho chúng gắn vào bề mặt niêm mạc. IgA cũng là
KT chính trong sữa và sữa đầu, giúp trẻ (thú) s/sinh chống lại
sự nhiễm khuẩn đường t/h.
IgE: x/h trong máu với n/độ rất thấp, giúp cơ thể chống lại

KST và th/gia vào các pứ dị ứng.
IgD: cũng có ít trong máu, vai trị chưa rõ.


Các mảnh chức năng của Ig (functional segments) có thể
được tách ra nhờ enzyme phân giải protein:
Theo Porter (1959), IgG, lớp Ig thường gặp nhất bị papain thuỷ phân thành
3 mảnh có k/thước khoảng 50 kD: 2 mảnh Fab giống nhau và 1 mảnh Fc.

- Hai mảnh Fab (hai cạnh chữ Y của ph/tử IgG) tạo thành từ 1
chuỗi L và phần đầu N của 1 chuỗi H, chứa chỗ gắn KN (“ab”:
antigen – binding). Sự gắn hai (ở IgA) hay nhiều (ở IgM) KN
tạo cơ sở cho ph/ứ ngưng kết đã được dùng để x/định sự hiện
diện của KN: hỗn hợp KN và KT kết hợp thành mạng và tạo
kết tủa. Việc hình thành các mạng lưới kết tủa này làm tăng
cường liên kết KN- KT (nhờ các tương tác lẫn nhau) và điều
này cần thiết để các t/bào B bắt đầu biệt hoá.
- Mảnh Fc tạo thành từ 2 đoạn đầu C của 2 chuỗi H, có tên
như vậy vì mảnh này dễ kết tinh (crystallizes). Fc chứa những
chỗ gây hiệu ứng th/hiện ch/năng đ/trưng cho từng lớp Ig (VD
cảm ứng thực bào, kh/động ph/ứ của bổ thể và định hướng
vận chuyển Ig tới nơi ph/ứ).


Các chuỗi H và L chứa những vùng hằng
định C và vùng biến đổi V:
Các chuỗi L chứa vùng b/đổi VL (ở nửa
đầu N) từ aa 1 đến aa108 và vùng h/định
CL (từ aa109 đến aa 214). Các chuỗi H
chứa vùng b/đổi VH và vùng h/định CH.

Vùng CH được tạo thành từ các đoạn CH1,
CH2 và CH3 kích thước khoảng 110 aa. Các
đoạn này đồng nhất với nhau.
Các vùng VL và VH không b/đổi giống nhau,
phần lớn t/trung vào 3 đoạn siêu biến ngắn.
Các đoạn siêu biến này tạo chỗ gắn KN và
chính các aa của chúng qui định ái lực lk.
Nơi gắn KN luôn phối hợp bổ sung với KN
t/ứng:
K/thước và h/dáng của rãnh gắn ph/thuộc vào
th/phần aa của VL và VH. Ph/hợp KN-KT gần
giống như phức hợp E- S, cả 2 dạng kết gắn
này đều chứa các tương tác Van der Waals,
kỵ nước, hydro và ion.


Tại sao KT đa dạng, mặc dù chỉ x/phát từ số lượng gen
không lớn (t/số gen tạo KT chỉ hàng trăm đến hàng nghìn)?
Do: khơng có gen c/trúc tạo KT mà chỉ có những đoạn
gen biệt lập.
VD: Một đoạn gen của chuỗi L nằm rải rác trong phơi
ADN

L

V

L

V

J J J

C

Bình thường, các TB bạch cầu ở dạng chưa h/hoá (native cell). Nó chỉ biến đổi khi
gặp KN → Các lâm ba cầu được sắp xếp lại và trở thành LBC hoạt hố
ADN

Tái tổ hợp

L

V

J J

C

Sao chép
L

Pre-mARN

V

J J

C

Hồn thiện
mARN

L

V

J C

Poli (A)

Poli (A)

Qt xlý, loại bỏ
những phần
không cần
thiết, nối các
phần mang mã
lại →hình ảnh
tương lai của
KT


Như vậy, từ những mảng gen rời rạc, s/xếp thành gen h/chỉnh
để tạo KT tương lai.
C/chế tạo ra sự đa dạng của KT là sự s/xếp các tổ hợp, trong
đó các đoạn gen được chọn lọc và gắn kết thông qua nhiều
bước để cuối cùng có một gen h/chỉnh
VD: Ở chuột nhắt, đoạn V của chuỗi nhẹ K có 100 -300 đoạn gen
đoạn J của chuỗi nhẹ λ có 4 đoạn gen

→ tạo tổ hợp giữa V và J có 300 x 4 = 1 200 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 4 chuỗi = 14 400
chuỗi H

Đoạn JH : 4 đoạn gen
Nếu tổ hợp cả chuỗi L và H, có thể cho ra 1200 x 14 400 = 1,8 x 10 7
loại KT có thể được hình thành


Sau khi s/xếp gen để tạo ra 1 loại KT t/ứng 1KN, TB sẽ “khoá”
các h/thống s/xếp khác để chỉ tạo ra 1 loại KT t/ứng, chuyên biệt
cho 1 loại KN nào đó.
Ngồi ra trong đoạn V, J, C cịn xảy ra sự biến đổi trình tự, số
lượng các nucleotid trên đoạn gen đó → tạo KT mới