VÀ SỰ HOẠT HÓA MỘT SỐ LOẠI TẾ BÀO
III. SỰ NHẬN BIẾT KHÁNG NGUYÊN CỦA HỆ THỐNG MIỄN DỊCH ĐẶC HIỆU
3.4. Sơ lược về kháng thể
Kháng thể (antibody, viết tắt là Ab) về mặt nguồn gốc được phân loại là một lớp của các prôtêin có mặt trong huyết thanh được sản sinh ra trong quá trình bị nhiễm trùng, có khả năng kết gắn đặc hiệu với một kháng nguyên đã kích thích sự sản sinh ra chúng. Nếu như chạy điện di đối với huyết thanh (Hình 9), các prôtêin sẽ di chuyển theo tính điện của nó. Các phân tử Ig sẽ di chuyển tới cực âm và dàn trải thành các tiểu phần từ g tới a. Các kháng thể do tương bào sản xuất và xuất tiết ra ngoài. Tương bào là dạng biệt hóa tận cùng của lâm ba cầu B. Kháng thể là dạng xuất tiết của phân tử Ig. Các dạng kháng thể bám với màng tế bào được tế bào sử dụng làm thụ cảm quan và được gọi là thụ cảm quan kháng nguyên của tế bào B như đã nói ở trên. Các phân tử kháng thể có cấu trúc là bốn chuỗi polypeptide cơ bản gồm hai chuỗi nhẹ giống nhau (L, Light chain) và hai chuỗi nặng giống nhau (H, heavy chain) được gắn với nhau bằng các cầu nối disulphide giữa hai chuỗi và giữa hai loại chuỗi (Hình 10). Có 5 loại chuỗi nặng chính (a, m, g, d và e). Mỗi loại xác định một lớp kháng thể thứ tự là IgA, IgM, IgG, IgD và IgE. Tất cả các phân tử Ig đều là glycoprôtêin và chúng có các gốc carbonhydrate gắn với cấu trúc prôtêin cơ bản. Các chuỗi nhẹ gồm hai loại chính là k và l và mỗi loại có thể kết hợp với bất kỳ loại chuỗi nặng nào. Cả chuỗi nặng và chuỗi nhẹ đều được gấp nếp tạo thành các lĩnh vực (có người gọi là miền). Kháng nguyên kết gắn với vùng Fab của kháng thể mà mỗi phân tử kháng thể có hai vùng như vậy. Vùng Fc có khả năng kết gắn với các thụ cảm quan đặc hiệu có mặt trên một số loại tế bào bạch cầu.
Hình 9. Phân bố các phân tử immunoglobulin chính của người sau
khi điện di huyết thanh.
Hình 10. Cấu trúc cơ bản của một phân tử immunoglobulin.
Hãy lưu ý vị trí tận cùng amino-(N) và carboxy-(C) của các chuỗi polypeptide. In đậm là các cầu nối disulphide),
Ig ở màng và Ig xuất tiết. Kháng thể có thể được tạo ra như là prôtêin gắn với màng của tế bào B có tác dụng như một thụ cảm quan kháng nguyên của tế bào đó hoặc ở thể xuất tiết. Các phân tử Ig về cấu trúc là giống hệt với các prôtêin xuyên màng ngoại trừ rằng chúng thiếu tiểu phần xuyên màng và một phần nhỏ nằm trong tế bào chất của axit amin có C- tận cùng. Các tế bào B nguyên thuỷ sản xuất Ig màng nhưng sau khi được hoạt hoá bằng kháng nguyên và được biệt hoá thành tương bào, chúng sẽ chuyển sang sản xuất các Ig xuất tiết. Ig màng sẽ kết hợp với các phân tử truyền tín hiệu Ig- alpha và Ig- beta (Hình 11).
Hình 11. Kháng thể, thụ cảm quan kháng nguyên của tế bào B
Hình 12. Mô hình của IgG1 với các cấu trúc lĩnh vực.
Cấu trúc lĩnh vực của Ig. Lĩnh vực là các vùng hình cầu của phân tử prôtêin. Các lĩnh vực của kháng thể bao gồm 3 hoặc 4 vòng polypeptide được ổn định bằng các lớp gấp bêta (b-pleated sheet) và một cầu nối disulphide giữa các chuỗi (Hình 12). Cấu trúc được tạo ra như thế đôi khi được gọi là vòng beta (beta- barrel). Chuỗi nhẹ có 2 lĩnh vực và chuỗi nặng có 4 hoặc 5 lĩnh vực. Vùng bản lề là vùng của chuỗi nặng nằm giữa vùng
Fc và vùng Fab có chứa các cầu nối disulphide giữa các chuỗi nặng và tạo nên độ dẻo cho từng đoạn trên phân tử kháng thể.
Mô hình của phân tử IgG. Prôtêin IgG1 của người đã bị loại bỏ phần bản lề thì sẽ mất đi tính uyển chuyển của các phân tử IgG bình thường. Sự cứng nhắc của chúng cho phép xác định cấu trúc ở độ phân giải cao hơn. Cấu trúc của phân tử Ig được Davies và cs xác định năm 1977.
Hình 13. Mô hình của phân tử IgG Hình 14. Họ siêu gene immunoglobulin Họ siêu gene immunoglobulin. Một số lượng lớn các phân tử có các lĩnh vực mà chúng đồng nhất với những lĩnh vực đã được xác định trên phân tử Ig. Cấu trúc này bao gồm một nếp gấp của hai lớp b (b -pleated sheet). Các phân tử có cấu trúc như thế thuộc họ siêu gene Ig. Trên hình 14 là hai lĩnh vực của một chuỗi nhẹ của một phân tử Ig. Các phân tử tương tự cũng có trên các thụ cảm quan của tế bào T, CD2, CD4, CD8, ICAM- 1, VCAM-1, các chuỗi g, d và e của CD3 và các lĩnh vực tiếp súc với màng tế bào của các phân tử MHC loại I và II.
Chức năng của kháng thể. Kháng thể là các phân tử đầu tiên tham gia vào quá trình nhận biết miễn dịch đặc hiệu. Phân tử kháng thể có hai chức năng hoàn toàn riêng biệt:
chức năng thứ nhất là kết gắn đặc hiệu với các phân tử của mầm bệnh đã kích thích sinh đáp ứng miễn dịch; chức năng thứ hai là “kêu gọi” các tế bào và các phân tử khác tiêu diệt mầm bệnh một khi kháng thể đã gắn với mầm bệnh. Ví dụ, sự kết gắn của kháng thể sẽ trung hòa virus và “đánh dấu” mầm bệnh để các tế bào thực bào và bổ thể đến tiêu diệt mầm bệnh đó. Các chức năng này là hoàn toàn tách biệt về mặt cấu trúc trong một phân tử kháng thể, một phần của nó nhận biết một cách đặc hiệu và gắn với mầm bệnh hoặc kháng nguyên trong khi đó các phần khác tham gia vào các cơ chế thực hiện khác nhau. Vùng kết gắn với kháng nguyên thay đổi rất nhiều khi so sánh các phân tử kháng thể với nhau và vì thế chúng được gọi là vùng biến đổi hoặc vùng V. Tính chất có thể thay đổi của các phân tử kháng thể cho phép mỗi kháng thể có khả năng kết gắn với các kháng nguyên có tính đặc hiệu khác nhau và tổng số kháng thể trong “kho” của một cá thể là đủ lớn để đảm bảo rằng bất kỳ một cấu trúc kháng nguyên nào cũng có thể được nhận biết. Vùng của phân tử kháng thể tham gia vào các chức năng thực hiện của hệ thống miễn dịch không thay đổi theo cách như vừa nói trên và vì thế được gọi là
vùng hằng định hoặc vùng C. Vùng C có năm dạng chính, mỗi dạng chuyên trách việc hoạt hóa các cơ chế thực hiện khác nhau. Các thụ cảm quan của tế bào B gắn với màng tế bào không có các chức năng thực hiện này vì vùng C được cắm vào trong màng tế bào B. Chức năng của kháng thể như là một thụ cảm quan để nhận biết và kết gắn với kháng nguyên bởi vùng V được phơi ra phía bên ngoài màng tế bào vì thế truyền dẫn tín hiệu kích ứng sự hoạt hóa của tế bào B dẫn đến việc tăng sinh dòng tế bào và sản xuất các kháng thể đặc hiệu (Hình 11).