Bài giảng Miễn dịch học - Chương 4: Kháng thể dịch thể

9/18/2020 1 Chương 4. Kháng thể dịch thể  Kháng thể dịch thể đặc hiệu là các phân tử có bản chất là glycoprotein thường gọi là -globulin hay immunoglobulin (Ig).  Kháng thể do các tế bào B đã biệt hóa (tế bào plasma) tiết ra để hệ miễn dịch nhận biết và vô hiệu hóa tác nhân lạ.  Mỗi kháng thể chỉ có thể nhận diện một epitope duy nhất của kháng nguyên.  Trong huyết thanh, Ig chiếm khoảng 20% tổng lượng protein trong huyết thanh. Ở người trưởng thành ước tính có khoảng 1020 phân tử Ig, với trên 109 loại phân tử khác nhau.  Các Ig có nhiều lớp khác nhau: IgA, IgD, IgM, IgG, IgE, 9/18/2020 2 9/18/2020 3  Tất cả mọi phân tử kháng thể đều có chung một cấu trúc cơ bản giống nhau; cấu trúc lõi đối xứng được cấu tạo bởi hai chuỗi nặng (Heavy-H) và hai chuỗi nhẹ (Light-L) giống hệt nhau. Các chuỗi liên kết bằng cầu nối disunfua -S-S- . Chuỗi nhẹ (Light-L)  Chuỗi nhẹ có trọng lượng phân tử thấp; khoảng 24kDa với 214 amino acid. Có 02 loại chuỗi nhẹ là  và . Chia làm 02 vùng: • Vùng dễ biến đổi (Variable region light, VL) nằm ở đầu N với 107 amino acid, chứa một số đoạn trình tự sắp xếp amino acid rất dễ thay đổi được gọi là vùng siêu biến (Hypervariable region). • Vùng hằng định (Constant region light, CL) nằm ở đầu C cũng có 107 amino acid, trình tự sắp xếp amino acid ở vùng này ít thay đổi. Chuỗi nặng (Heavy-H)  Có trọng lượng phân tử khoảng 55-70kDa với 440-446 amino acid.  Vùng dễ biến đổi (Variable region heavy, VH) nằm ở đầu N với khoảng 116 amino acid, cũng chứa một số vùng siêu biến.  Vùng hằng định (Constant region heavy, CH) nằm ở đầu C gồm có 03 tiểu vùng CH1, CH2, CH3.  Vùng giáp ranh giữa CH1 và CH2 gọi là vùng bản lề, có cấu trúc linh hoạt giúp cho 02 cánh của phân tử Ig dễ dàng đóng mở từ 0-1800, nhờ đó nó dễ dàng kết hợp với kháng nguyên.  Vùng thay đổi của H và L nằm kề nhau, tham gia vào việc hình thành vị trí kết hợp kháng nguyên hay trung tâm hoạt động của kháng thể (paratop). Đây không phải là đoạn peptide liên tục mà là một hoặc một số amino acid nằm cách quãng, nơi tiếp xúc với epitop của kháng nguyên. 9/18/2020 4 Vùng bản lề của Ig dễ bị tác động bởi các loại protease khác nhau. Tác động bởi enzyme papain  Hai mảnh Fab (Antigen binding fragment) giống nhau, mỗi mảnh chứa toàn bộ 01 chuỗi nhẹ và một phần chuỗi nặng đoạn CH1, mảnh này chứa 01 vị trí liên kết kháng nguyên.  Một mảnh Fc (Crystallizable fragment) gồm 02 đoạn CH2 và CH3 của chuỗi nặng, mảnh này dễ kết tinh, không có hoạt tính kháng thể nhưng có một số tính chất sinh học; có tính kháng nguyên khi đưa vào cơ thể khác loài, có vị trí liên kết với bổ thể, có khả năng gắn với thụ thể của tế bào mast hay đại thực bào.. Tác động của enzyme pepsin  Mảnh lớn: gần giống 2 mảnh Fab, có 02 vị trí kết hợp kháng nguyên nên hoạt tính gần giống 01 kháng thể hoàn toàn.  Mảnh nhỏ: gồm phần còn lại của Fc 9/18/2020 5  Các phân tử kháng thể có thể được chia thành nhiều lớp khác nhau dựa trên sự khác biệt về cấu trúc vùng C của chuỗi nặng.  Các lớp kháng thể còn được gọi là isotyp và gồm có 5 lớp được đặt tên là: IgA, IgD, IgE, IgG, và IgM.  Ở người, các isotyp IgA và IgG có thể được chia thành các tiểu lớp và đặt tên là: IgA1, IgA2, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4.  Các chuỗi nặng được đặt tên theo chữ cái Hy Lạp tương ứng với isotyp kháng thể: IgA chứa α, IgD chứa δ, IgE chứa ε, IgG chứa γ và IgM chứa μ.  IgG, IgD và IgE được tiết ra dưới dạng đơn phân tử tức ở dạng đơn vị kháng thể cơ bản (bao gồm 2 chuỗi nặng và 2 chuỗi nhẹ), IgM và IgA thì thường tạo nên những phức hợp đa phân tử.  IgM và IgA chứa một polypeptid phụ với trọng lượng phân tử 15 kD gọi là chuỗi J (liên kết), gắn với các phân tử kháng thể bởi các cầu nối disulphua và có chức năng làm bền vững các phức hợp đa phân tử này. 9/18/2020 6  Chiếm số lượng lớn nhất trong tổng sô các Ig (80% ở người), phẩn lớn kháng thể lưu động thuộc lớp này.  Đây là kháng thể duy nhất có thể xuyên qua nhau thai.  Căn cứ vào sự khác biệt tính kháng nguyên của mảnh Fc lớp IgG chia thành 04 dưới lớp: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4.  Vai trò chính của IgG là hoạt hóa bổ thể (trừ IgG4) theo con đường cổ điển và opsonine hóa.  Trên bề mặt tế bào đại thực bào, bạch cầu nhân đa hình, mast có thụ thể với Fc.  Là lớp kháng thể chủ yếu trong đáp ứng miễn dịch thứ phát. Lớp IgG Lớp IgM 9/18/2020 7  Chiếm 5-10% tổng số Ig huyết thanh, có trọng lượng phân tử lớn nhất.  IgM được tạo thành từ 05 đợn vị cơ bản, được nối với nhau bởi chuỗi J.  Chuỗi J là polypeptide gồm 118-125 amino acid, chuỗi này có tính kháng nguyên, trong phân tử IgM nó bị che lấp, chúng chỉ xuất hiện khi IgM bị biến đổi.  Đây là lớp kháng thể xuất hiện đầu tiên sau kích thích kháng nguyên, sau đó IgG sẽ thay thế.  Do cấu trúc của mình IgM dễ dàng kết hợp với kháng nguyên, chúng có khả năng hoạt hóa bổ thể mạnh nhất. Lớp IgA 9/18/2020 8  IgA huyết thanh chiếm 15-20% tổng số Ig trong huyết thanh, thường tồn tại dưới dạng monomer (>80%); số còn lại tồn tại dưới dạng polymer do 2-3 monomer nối với nhau bằng chuỗi J, tăng cao khi nhiễm trùng.  IgA trong dịch tiết có dạng dimer nối với nhau bằng 02 chuỗi phụ có trọng lượng 1,5kDa: chuỗi J là một polypeptide, chuỗi thứ 2 là “secretory component” cũng là polypeptide có chức năng nối 02 monomer và giúp IgA chống lại tác động của enzyme đường tiêu hóa. Có trong nước bọt, nước mắt, sữa, dịch tiết của phổi và ruột  IgA tiết kháng thể tại chỗ, ngăn cản sự xâm nhập của kháng nguyên vào cơ thể.  Trẻ em lấy một lượng lớn IgA từ sữa mẹ  chịu được pH thấp. Lớp IgE  Chiếm tỷ lệ thấp khoảng 0,04% tổng số Ig huyết thanh.  Dễ bị biến tính bởi nhiệt.  Đây là lớp kháng thể dễ gây dị ứng.  Trên bề mặt các tế bào ái kiềm, mast có thụ thể cho phần Fc của lớp kháng thể này. 9/18/2020 9 Lớp IgD  Chiếm tỷ lệ thấp khoảng 0,4-0,2% tổng số Ig huyết thanh.  Đây là lớp kháng thể dễ bị tác động bởi protease.  Chức năng của IgD chưa thực sự rõ ràng. Nó thường tăng trong bệnh nhiễm khuẩn mãn tính nhưng không đặc hiệu cho loại nào.  Có trên bề mặt lympho B, hoạt động như một kháng nguyên bề mặt của B IgG IgA IgM IgE IgD Vị trí chủ yếu Máu Dịch tiết, niêm mạc nhày Lympho B, máu Bạch cầu ái kiềm, tế bào mast Lympho B Nồng độ trong huyết thanh (mg/100ml) 800-1700 ♂: 100-400 ♀: 85-450 ♂: 50-250 ♀: 60-270 <0,03 <10 Hóa trị 2 2-4 2-10 2 2 Chức năng sinh học Trung hòa độc tố, vi khuẩn và virus. Hoạt hóa bổ thể. Liên kết với thụ thể Fc. Qua màng nhau thai Ngưng tụ, trung hòa vi khuẩn, virus, động vật nguyên sinh ở tuyến nhày. Hoạt hóa bổ thể theo con đường xen kẽ. Tham giá opsonin hóa. Xuất hiện đầu tiên sau kích thích. Ngưng kết hồng cầu, vi khuẩn, vius. Liên kết kháng nguyên. hoạt hóa bổ thể theo con đường cổ điển Tham gia phản ứng viêm, dị ứng, quá mẫn khi liên kết với tế bào mast Hoạt hóa các lympho B 9/18/2020 10  Kháng thể sẽ sinh ra sau một thời gian từ khi kháng nguyên xâm nhập (phụ thuộc vào bản chất và số lần xâm nhập của kháng nguyên).  Lượng kháng thể đạt mức cao nhất sau 2-3 tuần, sau đó giảm dần và có thể biến mất.  Kháng nguyên vào cơ thể lần đầu, đáp ứng miễn dịch gọi là đáp ứng miễn dịch sơ cấp hay miễn dịch tiên phát. Từ lần thứ 02 gọi là đáp ứng miễn dịch thứ cấp hay miễn dịch thứ phát. Sự khác biệt giữa 02 loại miễn dịch là do tế bào nhớ miễn dịch. Quy luật hình thành kháng thể dịch thể đặc hiệu  Ảnh hưởng của kháng nguyên: Bản chất và cấu trúc kháng nguyên, đường xâm nhập vào cơ thể của kháng nguyên, liều lường kháng nguyên  Ảnh hưởng của các lần đưa kháng nguyên: Kháng thể xuất hiện sớm hơn với số lượng lớn hơn nếu đưa kháng nguyên nhắc lại.  Ảnh hưởng của việc dùng nhiều loại kháng nguyên: Đưa vào cớ thể nhiều loại kháng nguyên với liều lượng phù hợp sẽ làm tăng hiệu quả sinh kháng thể  sự cộng lực kháng nguyên  Ảnh hưởng của chất bổ trợ: bổ trợ vô cơ, hữu cơ và vi sinh vật  Ảnh hưởng của cơ thể và điều kiện ngoại cảnh Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành kháng thể dịch thể 9/18/2020 11 Kháng thể đa dòng (polyclonal Ab) và kháng thể đơn dòng (monoclonal Ab) Sản xuất kháng thể đa dòng 9/18/2020 12 Sản xuất kháng thể đơn dòng  Phương pháp sản xuất kháng thể đơn dòng được đưa ra bởi Milstein và Kohler vào năm 1975 bằng kỹ thuật dung hợp (Fusion) hai loại tế bào • Tế bào u tủy (Myeloma) • Tế bào lympho B đã hoạt hóa bởi kháng nguyên của chuột 9/18/2020 13  Khi môi trường nuôi tế bào có chứa Aminopterin (A), A ức chế sinh tổng hợp base nito cần thiết cho tổng hợp ADN  Tế bào không sống được trong môi trường này.  Khi bổ sung vào môi trường Hypoxanthin (H) và Thymidin (T) thì các tế bào sống do có enzyme Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase (HGPRT) chuyển hóa H và T thành các basenito cần thiết.  Tế bào Myeloma không có khả năng tổng hợp HPRT nên không sống được trên môi trường có bổ sung HAT  Tế bào lympho B có khả năng tổng hợp HGPRT nên sống được trong môi trường chứa HAT, nhưng nó lại không nhân lên được.  Tế bào lai Hybridoma sinh HGPRT nên phát triển được trong môi trường HAT và có khả năng tiết kháng thể đặc hiệu. Nguyên lý của phương pháp 9/18/2020 14 Một số phương pháp miễn dịch sử dụng phản ứng kháng nguyên - kháng thể (Ag-Ab) Ngưng kết tế bào: Ngưng kết hồng cầu 9/18/2020 15 Ngưng kết tế bào: Ngưng kết tế bào trong xác định nhóm vi khuẩn Thường sử dụng để phát hiện một số vi khuẩn mang kháng nguyên F hoặc H: E. coli, Samonella, Vibrio 9/18/2020 16 Ngưng kết miễn dịch Khuếch tán miễn dịch (Immunodiffusion) 9/18/2020 17 Kỹ thuật Western Blot 9/18/2020 18 Kỹ thuật ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) 9/18/2020 19 9/18/2020 20 Kỹ thuật ChIP (Chromatin ImmunoPrecipitation) 9/18/2020 21 Kỹ thuật Co-IP(Co-ImmunoPrecipitation)