Kháng thể (Antibody, Ab), còn được gọi là immunoglobulin (Ig),[1] là một protein lớn, hình chữ Y được hệ thống miễn dịch sử dụng để xác định và vô hiệu hóa các vật thể lạ như vi khuẩn và virus gây bệnh. Kháng thể nhận ra một phân tử đặc trưng duy nhất của mầm bệnh, được gọi là kháng nguyên.[2][3] Mỗi đầu chữ “Y” của kháng thể chứa một paratope (tương tự như một ổ khóa) đặc hiệu cho một epitope cụ thể (tương tự như một khóa) trên một kháng nguyên, cho phép hai cấu trúc này liên kết với nhau một cách chính xác. Sử dụng cơ chế liên kết này, kháng thể có thể gắn thẻ vào vi khuẩn hoặc tế bào bị nhiễm để các bộ phận khác của hệ thống miễn dịch tấn công hoặc có thể vô hiệu hóa trực tiếp chúng (ví dụ: bằng cách ngăn chặn một phần của virus mà cần thiết cho sự tấn công cơ thể của nó).
Để cho phép hệ thống miễn dịch nhận ra hàng triệu kháng nguyên khác nhau, các vị trí liên kết kháng nguyên ở cả hai đầu của kháng thể có rất nhiều loại. Ngược lại, phần còn lại của kháng thể tương đối cố định. Thay đổi ở phần còn lại chỉ xảy ra trong một số biến thể xác định lớp hoặc isotype của kháng thể: IgA, IgD, IgE, IgG hoặc IgM. Vùng không đổi ở thân của kháng thể bao gồm các vị trí liên quan đến tương tác với các thành phần khác của hệ thống miễn dịch. Do đó, lớp xác định chức năng được kích hoạt bởi kháng thể sau khi liên kết với kháng nguyên, ngoài một số đặc điểm cấu trúc. Các kháng thể từ các lớp khác nhau cũng khác nhau về nơi chúng được giải phóng trong cơ thể và chúng sẽ được giải phóng ở giai đoạn nào của phản ứng miễn dịch.
Cùng với những tế bào B và T, kháng thể gồm có phần quan trọng nhất của mạng lưới hệ thống miễn dịch thích ứng. Chúng xảy ra ở hai dạng : một dạng được gắn vào tế bào B và dạng còn lại, dạng hòa tan, không dính vào và được tìm thấy trong những chất lỏng ngoại bào như huyết tương. Ban đầu, toàn bộ những kháng thể ở dạng tiên phong, được gắn vào mặt phẳng của tế bào B – những kháng thể này sau đó được gọi là thụ thể tế bào B ( BCR ). Sau khi một kháng nguyên link với BCR, tế bào B sẽ kích hoạt để tăng sinh và biệt hóa thành một trong hai tế bào plasma, tế bào này tiết ra kháng thể hòa tan với cùng một paratope, hoặc tế bào B bộ nhớ, sống sót trong khung hình để được cho phép miễn dịch vĩnh viễn với kháng nguyên. [ 4 ] Các kháng thể hòa tan được giải phóng vào máu và dịch mô, cũng như nhiều chất tiết. Bởi vì những chất lỏng được truyền thống lịch sử gọi là humors, kháng thể miễn dịch qua trung gian đôi lúc được gọi là, hoặc được coi là một phần của, miễn dịch dịch thể. [ 5 ] Các đơn vị chức năng hình chữ Y hòa tan hoàn toàn có thể Open riêng không liên quan gì đến nhau dưới dạng monome, hoặc trong phức tạp từ hai đến năm đơn vị chức năng .
Kháng thể là các glycoprotein thuộc siêu họ globulin miễn dịch. Thuật ngữ kháng thể và globulin miễn dịch thường được sử dụng thay thế cho nhau,[1] mặc dù thuật ngữ ‘kháng thể’ đôi khi được dành cho dạng tiết ra, hòa tan, tức là loại trừ các thụ thể tế bào B.[6]
Sơ đồ cấu trúc của kháng thể : hai chuỗi nặng ( xanh lam, vàng ) và hai chuỗi nhẹ ( xanh lục, hồng ). Vị trí link kháng nguyên được khoanh tròn .
Bề mặt một phân tử IgGKháng thể là những protein khá nặng ( ~ 150 k Da ) có size khoảng chừng 10 nm [ 7 ] được sắp xếp thành ba vùng hình cầu gần như tạo thành hình chữ Y .
Ở người và hầu hết các loài động vật có vú, một đơn vị kháng thể bao gồm bốn chuỗi polypeptide; hai chuỗi nặng (H) giống hệt nhau và hai chuỗi nhẹ (L) giống hệt nhau được nối với nhau bằng liên kết disulfua.[8] Mỗi chuỗi là một chuỗi các miền: các trình tự hơi giống nhau của khoảng 110 axit amin mỗi chuỗi. Các miền này thường được biểu diễn trong các giản đồ đơn giản dưới dạng hình chữ nhật. Chuỗi nhẹ bao gồm một miền biến đổi VL và một miền không đổi CL, trong khi chuỗi nặng chứa một miền biến đổi VH và ba đến bốn miền không đổi CH1, CH2,…[9]
Về mặt cấu trúc, một kháng thể cũng được phân loại thành hai đoạn link kháng nguyên ( Fab ), chứa một vùng VL, VH, CL, và CH1 mỗi vùng, cũng như mảnh hoàn toàn có thể kết tinh ( Fc ), tạo nên thân của hình dạng chữ Y. [ 10 ] Ở giữa chúng là vùng bản lề của những chuỗi nặng, có tính linh động được cho phép những kháng thể link với những cặp epitop ở những khoảng cách khác nhau, để tạo thành phức tạp ( dimer, trimer, v.v. ) và link những phân tử kháng nguyên thuận tiện hơn. [ 11 ]Trong xét nghiệm điện di protein máu, những kháng thể đa phần chuyển dời đến phần gamma globulin ở đầu cuối. trái lại, hầu hết những gamma-globulin là kháng thể, đó là nguyên do tại sao hai thuật ngữ này trong lịch sử vẻ vang được sử dụng như những từ đồng nghĩa tương quan, cũng như những ký hiệu Ig và γ. Việc dùng lẫn lộn hai thuật ngữ này không còn được sử dụng do sự tương ứng không đúng chuẩn và do nhầm lẫn với chuỗi γ nặng đặc trưng cho lớp kháng thể IgG. [ 12 ] [ 13 ]
Vị trí link kháng nguyên[sửa|sửa mã nguồn]
Các miền biến đổi cũng có thể được gọi là miền FV. Đó là tiểu vùng Fab liên kết với một kháng nguyên. Cụ thể hơn, mỗi vùng biến đổi chứa ba vùng siêu biến thiên – các axit amin ở đó thay đổi nhiều nhất từ kháng thể này sang kháng thể khác. Khi protein gấp lại, các vùng này tạo ra ba vòng gấp nếp β, khu trú gần nhau trên bề mặt của kháng thể. Các vòng này được gọi là vùng xác định mức độ bổ sung (complementary determining region – CDR), vì hình dạng của chúng bổ sung cho hình dạng của một kháng nguyên. Ba CDR từ mỗi chuỗi nặng và chuỗi nhẹ cùng nhau tạo thành vị trí liên kết kháng thể mà hình dạng của nó có thể là bất cứ thứ gì, từ một túi để kháng nguyên nhỏ hơn liên kết vào, cho đến phần nhô ra tạo thành rãnh trên một kháng nguyên lớn. Tuy nhiên, thông thường, chỉ có một số dư lượng chiếm phần lớn năng lượng liên kết.[2]
Sự sống sót của hai vị trí link kháng thể giống hệt nhau được cho phép những phân tử kháng thể link can đảm và mạnh mẽ với kháng nguyên đa hóa trị ( những vị trí tái diễn như polysaccharide trong thành tế bào vi trùng, hoặc những vị trí khác cách xa nhau ), cũng như tạo thành phức tạp kháng thể và phức tạp kháng nguyên-kháng thể lớn hơn. [ 2 ] Kết quả link chéo đóng một vai trò trong việc kích hoạt những bộ phận khác của mạng lưới hệ thống miễn dịch .Cấu trúc của CDR đã được phân nhóm và phân loại bởi Chothia et al. [ 14 ] và gần đây hơn của North et al. [ 15 ] và Nikoloudis et al. [ 16 ] Trong khuôn khổ của kim chỉ nan mạng lưới miễn dịch, CDR còn được gọi là những idiotype. Theo kim chỉ nan mạng lưới miễn dịch, mạng lưới hệ thống miễn dịch thích ứng được kiểm soát và điều chỉnh bởi sự tương tác giữa những idiotype .
Vùng Fc ( thân của hình chữ Y ) gồm có những miền không đổi từ những chuỗi nặng. Vai trò của nó là kiểm soát và điều chỉnh hoạt động giải trí của tế bào miễn dịch : nó là nơi những phân tử phản ứng kích thích link với, gây ra những hiệu ứng khác nhau sau khi vùng Fab của kháng thể link với một kháng nguyên. [ 2 ] [ 11 ] Tế bào ảnh hưởng tác động ( ví dụ điển hình như đại thực bào hoặc tế bào tàn phá tự nhiên ) link trải qua những thụ thể Fc ( FcR ) của chúng với vùng Fc của kháng thể, trong khi mạng lưới hệ thống bổ thể được kích hoạt bằng cách link phức tạp protein C1q. IgG hoặc IgM hoàn toàn có thể link với C1q, nhưng IgA không hề, do đó IgA không hoạt hóa đường bổ thể cổ xưa. [ 17 ]Một vai trò khác của vùng Fc là phân phối có tinh lọc những lớp kháng thể khác nhau trên toàn khung hình. Đặc biệt, thụ thể Fc ở trẻ sơ sinh ( FcRn ) link với vùng Fc của kháng thể IgG để luân chuyển nó qua nhau thai, từ mẹ sang thai nhi .Các kháng thể là những glycoprotein, [ 18 ] có nghĩa là chúng có những carbohydrate ( glycans ) được thêm vào những gốc axit amin còn lại. [ 18 ] [ 19 ] Các vị trí glycosyl hóa được giữ lại này xảy ra trong vùng Fc và tác động ảnh hưởng đến tương tác với những phân tử tác động ảnh hưởng. [ 18 ] [ 20 ]
Cấu trúc protein[sửa|sửa mã nguồn]
Đầu cuối N của mỗi chuỗi nằm ở đầu. Mỗi miền immunoglobulin có cấu trúc tương tự như, đặc trưng của toàn bộ những thành viên của siêu họ immunoglobulin : nó gồm có từ 7 ( so với vùng không đổi ) đến 9 ( so với vùng biến hóa ) những gấp nếp β, tạo thành hai tấm beta theo mô-típ chính của Hy Lạp. Các tấm này tạo ra hình dạng ” bánh sandwich “, gấp nếp immunoglobulin, được giữ chặt với nhau bằng link disulfide .
Phức hợp kháng nguyên[sửa|sửa mã nguồn]
Một số kháng thể tạo thành phức chất link với nhiều phân tử kháng nguyên .Các kháng thể tiết ra hoàn toàn có thể Open dưới dạng một đơn vị chức năng hình chữ Y, một monomer. Tuy nhiên, một số ít lớp kháng thể cũng tạo ra dimer với hai đơn vị chức năng Ig ( như với IgA ), tetramer với bốn đơn vị chức năng Ig ( như IgM của cá teleost ), hoặc pentamer với năm đơn vị chức năng Ig ( như IgM động vật hoang dã có vú, mà đôi lúc tạo ra cả hexamer, với sáu đơn vị chức năng ). [ 21 ]
Các kháng thể cũng tạo thành phức chất bằng cách liên kết với kháng nguyên: đây được gọi là phức hợp kháng nguyên-kháng thể hoặc phức hợp miễn dịch. Các kháng nguyên nhỏ có thể liên kết chéo hai kháng thể, cũng dẫn đến sự hình thành các chất dimers, trimers, tetrame, v.v. của kháng thể. Các kháng nguyên đa lượng (ví dụ, tế bào có nhiều biểu mô) có thể tạo phức hợp lớn hơn với kháng thể. Một ví dụ điển hình là sự kết tụ hoặc ngưng kết của các tế bào hồng cầu với kháng thể trong xét nghiệm Coombs để xác định nhóm máu: các khối lớn trở nên không hòa tan, dẫn đến kết tủa rõ ràng.
Thụ thể tế bào B[sửa|sửa mã nguồn]
Dạng liên kết màng của kháng thể có thể được gọi là globulin miễn dịch bề mặt (sIg) hoặc globulin miễn dịch màng (mIg). Nó là một phần của thụ thể tế bào B (BCR), cho phép tế bào B phát hiện khi nào có kháng nguyên cụ thể trong cơ thể và kích hoạt tế bào B.[22] BCR bao gồm các kháng thể IgD hoặc IgM gắn trên bề mặt và các dị thể Ig-α và Ig-β liên kết, có khả năng truyền tín hiệu.[23] Một tế bào B điển hình của con người sẽ có 50.000 đến 100.000 kháng thể gắn trên bề mặt của nó.[23] Sau khi liên kết với kháng nguyên, chúng tụ lại thành các mảng lớn, đường kính có thể vượt quá 1 micromet, trên các bè lipid giúp cô lập BCR với hầu hết các thụ thể tín hiệu tế bào khác.[23] Những mảng này có thể cải thiện hiệu quả của phản ứng miễn dịch tế bào.[24] Ở người, bề mặt tế bào để trống xung quanh các thụ thể tế bào B trong phạm vi vài trăm nanomet,[23], điều này càng giúp cô lập BCR khỏi các ảnh hưởng cạnh tranh.
Tính đặc hiệu của phản ứng kháng thể-kháng nguyên[sửa|sửa mã nguồn]
Phân biệt giữa cái “ta” và cái “không ta” là tính chất cơ bản của hệ miễn dịch và do đó, là đối tượng nghiên cứu cơ bản của miễn dịch học. Hệ miễn dịch giúp cơ thể chống lại bệnh tật, điều này có vẻ không cần phải nhắc lại, nhưng điều đáng lưu ý là một chất không cần phải có khả năng gây bệnh, chỉ cần nó lạ đối với cơ thể là có thể kích thích hệ miễn dịch. Tính lạ này có khi vô hại nhưng cũng đôi khi lắm phiền hà, bởi lẽ để duy trì sự sống, sinh vật cần phải trao đổi vật chất (và năng lượng) với môi trường, phải tiếp xúc với những cái “lạ”, “không ta” rồi thông qua quá trình đồng hóa để biến chúng thành cái “ta”, “của ta”. Cũng chính vì lý do này, chuột có thể sản xuất kháng thể chống lại sữa bò hay albumine người…
Điều gây chú ý là khi gây đáp ứng miễn dịch ở chuột bằng albumine của 1 người, kháng thể sinh ra có tính đặc hiệu đối với albumine của bất cứ người nào, chứ không riêng gì của cá nhân người nói trên. Như vậy có một cái gì đó chung cho cả một loài. Nhà miễn dịch học người Pháp Jacques Oudin đã đề ra khái niệm isotype để chỉ đặc tính kháng nguyên chung của loài.
Isotype đã là trở ngại lớn cho huyết thanh liệu pháp ( thí dụ dùng huyết thanh ngựa có chứa kháng thể kháng độc tố uốn ván để chữa bệnh uốn ván cho người ), cách khắc phục là dùng công nghệ tiên tiến sản xuất những kháng thể đơn dòng .Immunoglobulin người chia làm 5 isotype, sẽ được trình diễn ở một phần sau. Đặc tính isotype kháng thể được pháp luật bởi cấu trúc thuộc phần hằng định của đại phân tử kháng thể ( đơn cử là trên những domain CH ) .
Không hẳn là immunoglobulin khi nào cũng được dung nạp ở một thành viên khác cùng loài, Oudin đề ra khái niệm allotype khi quan sát thấy một số ít thỏ lại sinh kháng thể chống chính những immunoglobulin thỏ. Allotype cũng thuộc phần hằng định của immunoglobulin .Tuy nhiên, sự không tương hợp do allotype được biết đến nhiều nhất không phải là những immunoglobulin mà là những nhóm máu và hệ HLA .
Allotype là ranh giới giữa hai thành viên cùng loài. Đem một kháng thể thỏ kháng albumine người ( sau đây gọi là anti-albumine hay Ig1 ) tiêm cho một con thỏ khác cùng nhóm allotype, người ta thấy con thỏ thứ 2 này lại sản xuất kháng thể Ig1 nói trên. Do những độc lạ về isotype và allotype đã được loại trừ ( cùng loài, cùng loại ), đối tượng người dùng của việc sinh miễn dịch này được Kết luận là vùng đặc hiệu của kháng thể 1 kể trên. Cấu trúc tạo nên tính đặc hiệu với kháng nguyên đó được gọi là ” đặc tính idiotype “. Kháng thể anti-albumine gọi là idiotype, cũng chính Oudin đề xuất thuật ngữ này. Tuy nhiên idiotype đích danh chính là vùng biến thiên trên kháng thể ( cũng như trên TCR ) đặc hiệu với một kháng nguyên, còn vị trí link với kháng nguyên gọi là paratope. Người ta đã thành công xuất sắc trong việc cắt những idiotype ra khỏi kháng thể, Giao hàng nghiên cứu và điều tra và phát hiện ra khái niệm ” dãy ( hay dòng thác ) idiotype ” :
- Đem một kháng nguyên X gây miễn dịch ở chuột A, người ta thu được kháng thể (idiotype) anti-X (tạm gọi là Ig1).
- Lấy Ig1 tiêm cho chuột B (giống hệt về di truyền với chuột 1), kháng thể anti-anti-X được tạo ra (Ig2).
- Người ta đã chứng minh được rằng trong cùng một cơ thể, khi tiếp xúc với 1 kháng nguyên X, không phải chỉ có 1 Ig1 (anti-X) được sản xuất, mà là một dãy những Ig như sau:
- Kháng nguyên (X) → Ig1 (anti-X) → Ig2 (anti-anti-X) → Ig3 (anti-anti-anti-X)…
- Ít nhất trong một số trường hợp, Ig3 rất giống (nếu không nói là giống hệt) Ig1 về khả năng nhận diện kháng nguyên X ở đầu dãy, như vậy, Ig2 có những cấu trúc gây đáp ứng tạo Ig3 đặc hiệu với X, người ta nói Ig2 hoạt động như một hình ảnh nội tại của kháng nguyên. Ig2 được ứng dụng như một vắc-xin (vắc-xin anti-idiotype).
Suy rộng ra, khi một trong muôn vàn những kháng nguyên ” tiềm năng ” của quốc tế xung quanh xâm nhập khung hình, hệ miễn dịch tạo ra một dãy, hay ” mạng lưới ” idiotype như cách dùng của Niels Jerne. Sự phân biệt giữa ” ta ” và ” không ta ” rất tinh xảo, không phải là một sự phân biệt trắng đen hai nửa một cách đơn thuần, mà là một mạng lưới hệ thống cân đối động trường kỳ, vai trò gây cung ứng miễn dịch của kháng nguyên là làm trộn lẫn sự cân đối đó .
- Mẹo nhớ (không chính thức): idio=riêng, tự mình → idiotype: cấu trúc riêng biệt trên phần biến thiên của mỗi immunoglobuline hay TCR, đặc hiệu cho một epitope kháng nguyên nhất định.
Tự kháng thể[sửa|sửa mã nguồn]
Đầu thế kỷ 20, Paul Ehrlich đưa ra khái niệm horror autotoxicus (tạm dịch “tính tự độc đáng sợ”), cho rằng hệ miễn dịch không tạo ra kháng thể chống lại các thành phần của chính cơ thể, vì điều này sẽ dẫn đến tự hủy diệt. Quan niệm này được chấp nhận rộng rãi suốt gần trọn thế kỷ cho đến khi khái niệm “mạng lưới kháng thể” ra đời. Đầu thập niên 1980, người ta khám phá ra các tự kháng thể hình thành tự phát với số lượng ít, thường đặc hiệu với nhiều kháng nguyên của cơ thể nên gọi là đa đặc hiệu. Các tự kháng thể này khá lành, không gây phản ứng hủy diệt như các tự kháng thể trong các bệnh tự miễn, khi cơ chế điều hòa miễn dịch bị qua mặt.
Tính đặc hiệu của phản ứng kháng thể-kháng nguyên[sửa|sửa mã nguồn]
Cũng chính Erhlich, vào đầu thế kỷ 20, đã đề xuất kiến nghị rằng những kháng thể được sản xuất sẵn trong khung hình, độc lập với mọi kích thích từ bên ngoài. Vai trò của kháng nguyên là tăng cường sự sản xuất kháng thể đặc hiệu tương ứng .Mô hình của Erhlich đã được chứng tỏ là đúng mặc dầu ở thời của ông người ta chưa phân biệt được hai loại lympho B và lympho T. Cơ thể đã sẵn sàng chuẩn bị sẵn kháng thể cho hầu hết mọi ” kẻ xâm nhập ” tiềm năng .Trong quy trình tăng trưởng và biệt hóa những tế bào lympho B, có sự tái tổng hợp những gene mã hóa immunoglobulin. Trong mỗi tế bào lympho B, tổng hợp gene của phần biến thiên chỉ xảy ra 1 lần sẽ giữ nguyên đến hết đời sống của tế bào đó. Nếu vượt qua được những chính sách tinh lọc, lympho B sẽ liên tục sống :
- Lympho B sẽ tồn tại ở dạng naive cho đến khi gặp kháng nguyên tương ứng.
- Nếu không gặp kháng nguyên, lympho B hoạt động cầm chừng dưới dạng naive đến hết đời của nó.
- Khi gặp kháng nguyên đặc hiệu, với sự trợ giúp của lympho TH1 qua các cytokine, lympho B sẽ phân chia thành dòng, một số biệt hóa thành tương bào nhằm sản xuất kháng thể hàng loạt, một số lympho B khác sẽ trở thành tế bào lympho B ghi nhớ và tiếp tục phân bào, duy trì sự tồn tại của dòng tế bào đó trong cơ thể. Nếu nhiễm kháng nguyên đó một lần nữa, các tế bào B ghi nhớ sẽ đáp ứng nhanh hơn dạng näive. Ưu điểm này của đáp ứng miễn dịch đặc hiệu là nguyên tắc của việc ngừa bệnh bằng vắc-xin.
Trong những immunoglobulin mà khung hình hoàn toàn có thể tạo ra, có những phân tử rất giống với nhau. Khi một kháng nguyên tiếp xúc với hệ miễn dịch, những dòng kháng thể tương tự như đều được kích thích với những mức độ khác nhau, trong đó dòng đặc hiệu chính danh là phân phối mạnh nhất, điển hình nổi bật nhất .
Ái lực của kháng thể với kháng nguyên[sửa|sửa mã nguồn]
Liên kết giữa kháng thể và kháng nguyên, tương tự như như giữa enzyme và cơ chất, có tính thuận nghịch. Liên kết mạnh hay yếu tùy vào số lượng link và độ đặc hiệu giữa vùng nhận diện kháng nguyên trên kháng thể và cấu trúc epitope tương ứng .Ái lực của kháng thể so với kháng nguyên là hợp lực của những lực link yếu không đồng hóa trị ( link hydro, lực van der Waals và những link ion … ). Các lực link yếu này chỉ có công dụng trong một nửa đường kính nhỏ, do đó sự đặc hiệu ( hay đặc thù bổ trợ ) trong cấu trúc khoảng trống 3 chiều của 2 vùng phân tử có vai trò quyết định hành động so với ái lực của kháng thể với kháng nguyên .Như vậy, một kháng nguyên hoàn toàn có thể được nhận diện bởi nhiều kháng thể với độ đặc hiệu khác nhau, dòng kháng thể nào tương thích nhất về cấu trúc 3 chiều với epitope sẽ được khuếch trương mạnh nhất .
Các lớp kháng thể ( hay isotype )[sửa|sửa mã nguồn]
Các kháng thể được phân thành 5 lớp hay isotype, tùy theo cấu tạo của các domain hằng định của các chuỗi nặng: các chuỗi γ, α, μ, ε và δ lần lượt tương ứng với các immunoglobulin (Ig) thuộc các lớp IgG, IgA, IgM, IgE et IgD (xem bảng 1).
Ngoài ra, những dị biệt tinh xảo hơn cũng sống sót bên trong một số ít lớp immunoglobulin. Ở người, có bốn loại IgG ( IgG1, IgG2, IgG3 và IgG4 ) và hai loại IgA ( IgA1 và IgA2 ) .
Để tiêu diệt tác nhân gây bệnh bị gắn kháng thể, nhiều bạch cầu sử dụng các FcR (thụ thể của Fc, R: receptor) bề mặt tương ứng với từng lớp IgG, IgA, IgM, IgE và IgD.
Thông thường một tế bào B sản xuất đồng thời nhiều lớp kháng thể : chúng khác nhau ở phần C những chuỗi nặng nhưng giống hệt nhau ở tính đặc hiệu với một kháng nguyên .Các tác nhân gây bệnh là muôn hình vạn trạng, do đó số lượng những kháng nguyên mà khung hình hoàn toàn có thể gặp phải là rất lớn. Mỗi lympho B lại chỉ hoàn toàn có thể sản xuất một loại kháng thể đặc hiệu so với 1 epitope kháng nguyên nhất định, do đó cần phải có hàng nhiều triệu lympho B khác nhau. Số lượng này vượt quá số lượng gene của con người. Vậy cách hiểu cổ xưa về một gene sản xuất một kháng thể không còn đứng vững. Năm 1976, Susumu Tonegawa đã mày mò rằng khung hình dùng chính sách tái tổng hợp gene để tạo ra số kháng thể đặc hiệu khổng lồ nói trên. Tonegawa đã được trao giải Nobel về Y học và Sinh lý học năm 1987 cho mày mò này. Quá trình tái tổng hợp gene để sản xuất kháng thể sẽ được trình diễn ở một phần sau .
IgG là loại immunoglobulin monomer ( mono = 1 ), là kháng thể thông dụng nhất trong máu, sữa non và những dịch mô. Đây là isotype duy nhất hoàn toàn có thể xuyên qua nhau thai, qua đó bảo vệ con trong những tuần lễ đầu đời sau khi sinh khi hệ miễn dịch của trẻ chưa tăng trưởng. Vai trò chính của IgG là hoạt hóa bổ thể và opsonine hóa. Có 4 thứ lớp : IgG1 ( 66 % ), IgG2 ( 23 % ), IgG3 ( 7 % ) và IgG4 ( 4 % ) trong đó IgG4 không có công dụng hoạt hóa bổ thể .
IgA chiếm khoảng chừng 15 – 20 % những immunoglobulin trong máu, nó hầu hết được tiết tại những mô niêm nhầy ( ví dụ điển hình trong ống tiêu hóa và hệ hô hấp ). Nó còn được tiết trong sữa non, nước mắt và nước miếng nước bọt. Lớp immunoglobulin này chống lại ( bằng cách trung hòa ) những tác nhân gây bệnh tại những nơi chúng được tiết ra. Nó không hoạt hóa bổ thể, năng lực opsonise hóa cũng rất yếu. Có hai dạng IgA là IgA1 ( 90 % ) và IgA2 ( 10 % ). Khác với IgA1, những chuỗi nặng và nhẹ của IgA2 không nối với nhau bằng những cầu disulfide mà bằng những link không đồng điệu trị. IgA2 có ít trong huyết thanh, nhưng nhiều trong những dịch tiết .
Trong các dịch tiết, IgA có dạng dimer (di=2), nối với nhau bằng hai chuỗi phụ. Thứ nhất là một chuỗi J (join – nối; không phải là các gene J của immunoglobulin), một polypeptide có khối lượng phân tử 1,5 kDa, giàu cysteine và khác biệt hoàn toàn với các chuỗi immunoglobulin khác. Thứ hai là một chuỗi polypeptide có tên secretory component cùng có khối lượng phân tử 1,5 kDa, do các tế bào biểu mô tiết ra. IgA còn tồn tại dưới dạng trimer (tri = 3) và tetramer (tetra = 4).
IgM tạo nên những polymer ( poly = đa, nhiều ) do những immunoglobulin link với nhau bằng những cầu nối đồng hóa trị disulfide, thường là với dạng pentamer ( penta = 5 ) hoặc hexamer ( hexa = 6 ). Khối lượng phân tử của nó khá lớn, giao động 900 kDa. Chuỗi J thường thấy gắn với nhiều pentamer, trong khi những hexamer lại không chứa chuỗi J do cấu trúc khoảng trống không tương thích. Do mỗi monomer có hai vị trí gắn kháng nguyên, một pentamer IgM có 10 vị trí gắn kháng nguyên, tuy nhiên nó không hề gắn cùng lúc 10 antigen vì chúng cản trở lẫn nhau. Vì là một phân tử lớn, IgM không có năng lực xuyên thấm, nó chỉ sống sót với lượng rất nhỏ trong dịch kẽ. IgM đa phần ở trong huyết tương, chuỗi J rất cần cho dạng xuất tiết. Nhờ đặc thù polymer, IgM rất ” háu ” kháng nguyên và rất hiệu suất cao trong việc hoạt hóa bổ thể. Nó còn được gọi là những ” kháng thể tự nhiên ” vì lưu hành trong máu ngay cả khi không có vật chứng về sự tiếp xúc với kháng nguyên .Ở những tế bào dòng mầm, segment gene mã hóa vùng μ hằng định của chuỗi nặng được giải thuật trước những segment khác. Do đó, IgM là immunoglobulin tiên phong được sản xuất bởi tế bào B trưởng thành .
IgE là loại immunoglobulin monomer trong đó carbonhydrate chiếm tỷ suất khá lớn. Khối lượng phân tử của IgE là 190 kDa. IgE có trên màng bào tương của bạch cầu ái kiềm và tế bào mast ở mô link. IgE giữ một vai trò trong phản ứng quá mẫn cấp cũng như trong chính sách miễn dịch chống ký sinh trùng. Kháng thể loại IgE cũng có trong những dịch tiết, không hoạt hóa bổ thể và là loại immunoglobulin dễ bị hủy bởi nhiệt .
IgD là loại immunoglobulin monomer chiếm chưa đầy 1% trên màng tế bào lympho B. Chức năng của IgD chưa được hiểu biết đầy đủ, nó thường biểu hiện đồng thời với IgM và được xem như một chỉ dấu (marker) của tế bào B trưởng thành nhưng chưa tiếp xúc kháng nguyên. Có lẽ nó tham gia vào cơ chế biệt hóa của tế bào B thành tương bào và tế bào B ghi nhớ.
Vai trò của kháng thể[sửa|sửa mã nguồn]
Trong một cung ứng miễn dịch, kháng thể có 3 tính năng chính : gắn với kháng nguyên, kích hoạt mạng lưới hệ thống bổ thể và kêu gọi những tế bào miễn dịch .
Liên kết với kháng nguyên[sửa|sửa mã nguồn]
Hình 4 : Các độc tố của vi trùng bên cạnh một tế bào khung hình .Các immunoglobulin có năng lực nhận diện và gắn một cách đặc hiệu với 1 kháng nguyên tương ứng nhờ những domain biến thiên. Một thí dụ để miêu tả quyền lợi của kháng thể là trong phản ứng chống độc tố vi trùng. Kháng thể gắn với và qua đó trung hòa độc tố, ngăn ngừa sự bám dính của những độc tố trên lên những thụ thể tế bào. Như vậy, những tế bào khung hình tránh được những rối loạn do những độc tố đó gây ra ( hình 4 và 5 ) .Tương tự như vậy, nhiều virus và vi trùng chỉ gây bệnh khi bám được vào những tế bào khung hình. Vi khuẩn sử dụng những phân tử bám dính là adhesine, còn virus chiếm hữu những protein cố định và thắt chặt trên lớp vỏ ngoài. Các kháng thể kháng-adhesine và kháng-proteine capside virus sẽ ngăn ngừa những vi sinh vật này gắn vào những tế bào đích của chúng .
Hoạt hóa bổ thể[sửa|sửa mã nguồn]
Hình 5 : Các độc tố trên bị trung hòa bởi kháng thể .Một trong những chính sách bảo vệ khung hình của kháng thể là việc hoạt hóa dòng thác bổ thể. Bổ thể là tập hợp những protein huyết tương khi được hoạt hóa sẽ hủy hoại những vi trùng xâm hại bằng cách ( 1 ) đục những lỗ thủng trên vi trùng, ( 2 ) tạo điều kiện kèm theo cho hiện tượng kỳ lạ thực bào, ( 3 ) thanh lọc những phức tạp miễn dịch và ( 4 ) phóng thích những phân tử hóa hướng động .
Hoạt hóa những tế bào miễn dịch[sửa|sửa mã nguồn]
Sau khi gắn vào kháng nguyên ở đầu biến thiên (Fab), kháng thể có thể liên kết với các tế bào miễn dịch ở đầu hằng định (Fc). Những tương tác này có tầm quan trọng đặc biệt trong đáp ứng miễn dịch. Như vậy, các kháng thể gắn với một vi khuẩn có thể liên kết với một đại thực bào và khởi động hiện tượng thực bào. Các tế bào lympho NK (Natural Killer) có thể thực hiện chức năng độc tế bào và ly giải các vi khuẩn bị opsonine hóa bởi các kháng thể.
Sự tổng hợp immunoglobulin[sửa|sửa mã nguồn]
Hệ miễn dịch người có năng lực sản xuất ra trên 1012 loại kháng thể đặc hiệu khác nhau. Trong khi những hiệu quả điều tra và nghiên cứu mới nhất cho thấy genome người chỉ có khoảng chừng 3 * 105 gene, như vậy một kháng thể không hề chỉ là mẫu sản phẩm của một gene duy nhất .
Có nhiều gene mã hóa cho phần biến thiên ( V ) của immunoglobulin, chúng tái tổng hợp với nhau một cách ngẫu nhiên để tạo ra số mẫu sản phẩm lớn hơn nhiều so với số gen vốn có. Trong mỗi tế bào lympho B, chỉ một tổng hợp duy nhất của mỗi chuỗi ( nặng và nhẹ ) được xây dựng và không đổi khác suốt cuộc sống nó .
Tổ chức, tái tổng hợp và giải thuật những gene chuỗi nặng[sửa|sửa mã nguồn]
Phần hằng định ( C ) của chuỗi nặng được mã hóa bởi một trong số 9 gene tùy theo lớp ( isotype ) kháng thể : µ cho IgM ; γ1 – 4 cho IgG1 – IgG4 ; α1 và α2 cho IgA1 và IgA2 ; δ cho IgD và ε cho IgE .
Các gene mã hóa chuỗi nặng của immunoglobulin nằm trên nhiễm sắc thể 14. Ở những tế bào mầm (non), chúng sắp xếp thành 4 vùng tách biệt: các amino acide (aa) 1 – 95 của phần biến thiên (V) được mã hóa bởi chừng 51 gene V; tiếp theo, các aa 96 – 101 do khoảng 27 gene D mã hóa (D:diversity – “phong phú”); cuối cùng, các aa 102 – 110 được mã hóa bởi 6 gene J (J: junction – “chỗ nối”).
Mỗi gene V đều có một chuỗi L (leader – dẫn lối). Trong quá trình trưởng thành của tế bào lympho B, một gene D sẽ liên kết với một gen J bằng cách cắt bỏ đoạn DNA trung gian giữa chúng. Đoạn DJ mới thành lập cùng với gene Cμ (hằng định) được dịch mã thành mRNA, cho ra một protein DJ-Cμ tạm thời.
Sau đó, một gene V cùng với đoạn L tương ứng của nó được gắn vào đoạn DJ kể trên ( tái tổng hợp VDJ ). Gen VDJ mới tổng hợp và gene Cμ được giải thuật tạo ra protein VDJ-Cμ. Chuỗi L sau đó được cắt ra, protein lúc này chính là chuỗi nặng của immunoglobulin IgM .Vậy riêng những gene trên NST 14 đã có năng lực tạo ra 8262 chuỗi nặng khác nhau ( 51V × 27D × 6J ) .
Tổ chức, tái tổng hợp và giải thuật những gene chuỗi nhẹ kappa[sửa|sửa mã nguồn]
Các gene của chuỗi nhẹ κ (kappa) thuộc nhiễm sắc thể 2. Tại phần biến thiên (V), các amino acide (aa) 1 – 95 được mã hóa bởi 40 gene VL và các aa từ 96 – 110 bởi 5 gene JL. Chỉ 1 gene Cκ mã hóa cho phần hằng định của chuỗi nhẹ này. Như vậy, sự tổ hợp ngẫu nhiên của một gene VLκ với một gene JLκ có thể tạo ra 200 chuỗi nhẹ κ khác nhau (40 × 5).
Tổ chức, tái tổng hợp và giải thuật những gene chuỗi nhẹ lambda[sửa|sửa mã nguồn]
Các gene của chuỗi nhẹ λ (lambda) thuộc nhiễm sắc thể 22. Tương tự chuỗi nhẹ κ, phần biến thiên (V) của chuỗi nhẹ λ cũng được mã hóa bởi các gene VL và các gene JL. Số lượng các gene chưa được thống kê đầy đủ, ngoài ra còn có nhiều gene Cλ có đoạn gene L đi trước. Ước tính, tổ hợp các gene λ có thể tạo ra 116 chuỗi nhẹ λ khác nhau.
Điều hòa sản xuất kháng thể[sửa|sửa mã nguồn]
Sự tái tổ hợp các gene V, D và J trong các chuỗi nặng và chuỗi nhẹ chịu sự điều hòa của các gene chức năng khác trong nhân tế bào, trong đó đặc biệt quan trọng là các gene RAG1 và 2 (recombinatioin activating gene) trên nhiễm sắc thể 11 [1]. Nếu các gene này bị rối loạn, các immunoglobulin cũng như các thụ thể kháng nguyên tế bào T (TCR) bị rối loạn trầm trọng (bệnh suy giảm miễn dịch trầm trọng bẩm sinh SCID – severe congenital immunodeficiency disease).
Trong trường hợp thông thường, sự tái tổng hợp gene những chuỗi nặng hoàn toàn có thể tạo ra 2,6 × 106 immunoglobulin khác nhau ( 8262H × ( 200L κ + 116L λ ) ) .Tuy nhiên, số loại kháng thể hoàn toàn có thể tạo ra theo kim chỉ nan hoàn toàn có thể cao hơn 1012 [ 2 ], nhờ những chính sách bổ trợ sau :
-
- Các đột biến sinh dưỡng trong quá trình trưởng thành (trước khi có sự tổ hợp gene) của tế bào lympho.
- Những lỗi trong quá trình tổ hợp gene V, D, J.
- Các đột biến sinh dưỡng xảy ra trong quá trình tổ hợp gene.
Sự chuyển lớp isotype[sửa|sửa mã nguồn]
Nếu như sự đặc hiệu so với kháng nguyên được lao lý trên Fab của kháng thể một khi đã hình thành sẽ không biến hóa suốt đời sống của tế bào lympho thì phần Fc lại có năng lực biến hóa để thích ứng với công dụng của phân tử immunoglobulin. Sự biến hóa này bắt nguồn từ những gene CL và được gọi là sự chuyển lớp isotype .
Các kháng thể (immunoglobulin) đầu tiên do lymphocyte B sản xuất thuộc lớp IgM. Trong quá trình trưởng thành, chuỗi VDJ tổ hợp có thể liên kết với các gene C khác. Trước mỗi gene C đều có 1 chuỗi S (switch – chuyển) có chức năng điều khiển sự tái tổ hợp giữa VDJ và C thông qua việc liên kết
với các chuỗi S tương đồng khác. Những chuỗi C nằm giữa chuỗi VDJ và gene C mới gắn sẽ bị cắt bỏ.
Kháng thể đơn dòng và đa dòng[sửa|sửa mã nguồn]
Hình 6 : Kháng thể đơn dòng, link với một epitope đặc hiệu .
Hình 7 : Các kháng thể đa dòng, mỗi kháng thể link với một epitope khác nhau .Một tác nhân gây bệnh ( vi trùng, virus, v.v. ) được hệ miễn dịch nhận diện như thể những kháng nguyên. Thông thường, một kháng nguyên hoàn toàn có thể gồm nhiều epitope khác nhau .
Kháng thể đơn dòng[sửa|sửa mã nguồn]
Các kháng thể đơn dòng chỉ nhận ra một epitope trên một kháng nguyên cho sẵn ( hình 6 ). Theo định nghĩa, tổng thể những kháng thể đơn dòng cùng một dòng thì giống hệt nhau và được sản xuất bởi cùng một dòng tương bào .Kháng thể đơn dòng được sử dụng thoáng đãng trong sinh học và y học, chúng vừa là phương tiện đi lại chẩn đoán, vừa là công cụ điều trị. Thí dụ, chúng được ứng dụng trong một chiêu thức phát hiện có thai được sử dụng phổ cập lúc bấy giờ .
Trước đây, việc sản xuất kháng thể đơn dòng in vitro rất khó khăn do đời sống ngắn ngủi của các tương bào. Kháng thể chỉ thu được in vivo bằng cách tiêm một kháng nguyên cụ thể vào một động vật rồi chiết lấy kháng thể trong máu. Phương pháp này rất tốn kém nhưng chỉ thu được lượng kháng thể rất ít, không thuần nhất và bị ô nhiễm.
Một tiến bộ to lớn đã đạt được cuối những năm 1970 bởi Cesar Milstein và Georges Köhler với kỹ thuật hybridoma (tế bào lai giữa 1 lympho B có khả năng sản xuất kháng thể với 1 tế bào ung thư có đời sống khá dài).
Kháng thể đa dòng[sửa|sửa mã nguồn]
Các kháng thể đa dòng là một tập hợp những kháng thể đặc hiệu với những epitope khác nhau trên một kháng nguyên cho trước ( xem hình 7 ). Trong cung ứng miễn dịch, khung hình tổng hợp nhiều kháng thể tương ứng với những epitope của cùng một kháng nguyên : cung ứng như vậy gọi là đa dòng .
- Jeremy Berg, John Tymocsko, Lubert Stryer, Biochemistry, W.H. Freeman and Company, New York, 2002. ISBN 0-7167-4684-0
- Neil Campbell, Jane Reece, Biologie, De Boeck, 1995. ISBN 2-8041-2084-8
- Charles Janeway, Paul Travers, Immunobiology, Garland Publishing, New York and London, 2001. ISBN 0-8153-3642-X
Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
Tiếng Anh :
Tiếng Pháp :
