Kháng thể
Kháng thể (tiếng Anh: antibody) là các phân tử
immunoglobulin (có bản chất glycoprotein), do các
tế bào lympho B cũng như các tương bào (biệt hóa
từ lympho B) tiết ra để hệ miễn dịch nhận biết và vô
hiệu hóa các tác nhân lạ, chẳng hạn các vi khuẩn
hoặc virus. Mỗi kháng thể chỉ có thể nhận diện một
epitope kháng nguyên duy nhất.
Hình 1: Bề mặt một phân tử IgG
Mục lục
1 Cấu trúc điển hình
o 1.1 Các domain hằng định
o 1.2 Các domain biến thiên
2 Giới hạn giữa cái "ta" và cái "không ta" - Tính
đặc hiệu của phản ứng kháng thể-kháng nguyên
o 2.1 Isotype
o 2.2 Allotype
o 2.3 Idiotype
o 2.4 Tự kháng thể
o 2.5 Tính đặc hiệu của phản ứng kháng thể-
kháng nguyên
3 Ái lực của kháng thể với kháng nguyên
4 Các lớp kháng thể (hay isotype)
o 4.1 IgG
o 4.2 IgA
o 4.3 IgM
o 4.4 IgE
o 4.5 IgD
5 Vai trò của kháng thể
o 5.1 Liên kết với kháng nguyên
o 5.2 Hoạt hóa bổ thể
o 5.3 Hoạt hóa các tế bào miễn dịch
6 Sự tổng hợp immunoglobulin
o 6.1 Đại cương
6.1.1 Tổ chức, tái tổ hợp và giải mã các
gene chuỗi nặng
6.1.2 Tổ chức, tái tổ hợp và giải mã các
gene chuỗi nhẹ kappa
6.1.3 Tổ chức, tái tổ hợp và giải mã các
gene chuỗi nhẹ lambda
6.1.4 Điều hòa sản xuất kháng thể
o 6.2 Sự chuyển lớp isotype
7 Kháng thể đơn dòng và đa dòng
o 7.1 Kháng thể đơn dòng
o 7.2 Kháng thể đa dòng
8 Tài liệu tham khảo
9 Xem thêm
10 Liên kết ngoài
Cấu trúc điển hình
Hình 2: Cấu trúc của một phân tử kháng thể.
Phân tử kháng thể cấu tạo từ 4 chuỗi polypeptide,
gồm hai chuỗi nặng (H, heavy, tiếng Anh, màu tím
trong hình 3) giống hệt nhau và hai chuỗi nhẹ (L,
light, tiếng Anh, màu xanh lá trong hình 3) cũng
giống hệt nhau. Có hai loại chuỗi nhẹ κ (kappa) và λ
(lambda), do đó hai chuỗi nhẹ của mỗi phân tử
immunoglobulin chỉ có thể cùng là κ hoặc cùng là λ.
Các chuỗi của immunoglobulin liên kết với nhau bởi
các cầu nối disulfide và có độ đàn hồi nhất định
(hình 2 và 3). Một phần cấu trúc của các chuỗi thì cố
định nhưng phần đầu của hai "cánh tay" chữ Y thì
rất biến thiên giữa các kháng thể khác nhau, để tạo
nên các vị trí kết hợp có khả năng phản ứng đặc hiệu
với các kháng nguyên tương ứng, điều này tương tự
như một enzyme tiếp xúc với cơ chất của nó. Có thể
tạm so sánh sự đặc hiệu của phản ứng kháng thể-
kháng nguyên với ổ khóa và chìa khóa.
Thông tin trong bài (hay đoạn) này không
thể kiểm chứng được do không được chú
giải từ bất kỳ nguồn tham khảo nào.
Xin bạn hãy cải thiện bài viết này bằng cách bổ
sung chú thích tới các nguồn uy tín. Nếu bài
được dịch từ Wikipedia ngôn ngữ khác thì hãy
chuyển nguồn tham khảo từ phiên bản đó cho
bài này. Nếu không, những câu hay đoạn văn
không có chú giải nguồn gốc có thể bị thay thế
hoặc xóa đi bất cứ lúc nào.
Các domain hằng định
Hình 3: Sơ đồ các chuỗi của một kháng thể.
Các domain hằng định (C, constant, tiếng Anh) đặc
trưng bởi các chuỗi amino acide khá giống nhau
giữa các kháng thể. Domain hằng định của chuỗi nhẹ
ký hiệu là C
L
. Các chuỗi nặng chứa 3 hoặc 4 domain
hằng định, tùy theo lớp kháng thể C
H
1, C
H
2, C
H
3 và
C
H
4.
Các domain hằng định không có vai trò nhận diện
kháng nguyên, chúng làm nhiệm vụ cầu nối với các
tế bào miễn dịch cũng như các bổ thể. Do đó, phần
"chân" của chữ Y còn được gọi là Fc (tức là phần
hoạt động sinh học của kháng thể F: fragment, c:
cristallisable)
Các domain biến thiên
Mỗi immunoglobulin có 4 domain biến thiên (V,
variable, tiếng Anh) ở đầu tận hai "cánh tay" của
chữ Y. Sự kết hợp giữa 1 domain biến thiên trên
chuỗi nặng (V
H
) và 1 domain biến thiên trên chuỗi
nhẹ (V
L
) tạo nên vị trí nhận diện kháng nguyên (còn
gọi là paratope). Như vậy, mỗi immunoglobulin có
hai vị trí gắn kháng nguyên. Hai vị trí này giống
nhau như đúc, qua đó một kháng thể có thể gắn được
với 2 kháng nguyên giống nhau. Hai "cánh tay" của
chữ Y còn gọi là Fab (tức là phần nhận biết kháng
nguyên, F: fragment, ab: antigen binding). Domain
kháng nguyên nơi gắn vào kháng thể gọi là epitope.
Các domain sở dĩ gọi là biến thiên vì chúng khác
nhau rất nhiều giữa các kháng thể. Chính sự biến
thiên đa dạng này giúp cho hệ thống các kháng thể
nhận biết được nhiều loại tác nhân gây bệnh khác
nhau. Cơ chế tạo nên sự biến thiên này sẽ được đề
cập ở những phần sau.
Giới hạn giữa cái "ta" và cái "không ta" - Tính
đặc hiệu của phản ứng kháng thể-kháng nguyên
Bài chi tiết: Hệ miễn dịch
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
Isotype
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 sản xuất
các kháng thể đơn dòng.
Immunoglobulin người chia làm 5 isotype, sẽ được
trình bày ở một phần sau. Đặc tính isotype kháng thể
được quy định bởi cấu trúc thuộc phần hằng định
của đại phân tử kháng thể (cụ thể là trên các domain
C
H
).
Mẹo nhớ (không chính thức): iso=đồng, cùng →
isotype: kháng nguyên chung của 1 loài.
Allotype
Không hẳn là immunoglobulin lúc nào cũng được
dung nạp ở một cá thể khác cùng loài, Oudin đề ra
khái niệm allotype khi quan sát thấy một số thỏ lại
sinh kháng thể chống chính các 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 các
immunoglobulin mà là các nhóm máu và hệ HLA.
Mẹo nhớ (không chính thức): allo=từ chữ allele
→ allotype: kháng nguyên của các cá thể cùng
loài mang allele khác nhau.
Idiotype
Allotype là ranh giới giữa hai cá thể 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
khác biệt về isotype và allotype đã được loại trừ
(cùng loài, cùng allotype), đối tượng 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 nghị 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 liên kết với kháng nguyên gọi là
paratope. Người ta đã thành công trong việc cắt các
idiotype ra khỏi kháng thể, phục vụ nghiên cứu và
phát hiện ra khái niệm "dãy (hay dòng thác)
idiotype":
1. Đem một kháng nguyên X gây miễn dịch ở
chuột A, người ta thu được kháng thể (idiotype)
anti-X (tạm gọi là Ig1).
2. Lấy Ig1 tiêm cho chuột B (giống hệt về di truyền
với chuột 1), kháng thể anti-anti-X được tạo ra
(Ig2).
3. 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:
o Kháng nguyên (X) → Ig1 (anti-X) → Ig2
(anti-anti-X) → Ig3 (anti-anti-anti-X)
o 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 thế giới xung quanh xâm
nhập cơ thể, 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 tế, không
phải là một sự phân biệt trắng đen hai nửa một cách
đơn giản, mà là một hệ thống cân bằng động trường
kỳ, vai trò gây đáp ứng miễn dịch của kháng nguyên
là làm xáo trộn sự cân bằng 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
Bài chi tiết: Dung nạp miễn dịch
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
Cũng chính Erhlich, vào đầu thế kỷ 20, đã đề xuất
rằng các kháng thể được sản xuất sẵn trong cơ thể,
độc lập với mọi kích thích từ bên ngoài. Vai trò của
kháng nguyên là đẩy mạnh sự sản xuất kháng thể
đặc hiệu tương ứng.
Mô hình của Erhlich đã được chứng minh là đúng
mặc dù ở thời của ông người ta chưa phân biệt được
2 loại lympho B và lympho T. Cơ thể đã chuẩn bị
sẵn kháng thể cho hầu như mọi "kẻ xâm nhập" tiềm
năng.
Trong quá trình phát triển và biệt hóa các tế bào
lympho B, có sự tái tổ hợp các gene mã hóa
immunoglobulin. Trong mỗi tế bào lympho B, tổ
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 các cơ chế chọn lọc, lympho B sẽ tiếp 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 các immunoglobulin mà cơ thể có thể tạo ra,
có những phân tử rất giống với nhau. Khi một kháng
nguyên tiếp xúc với hệ miễn dịch, các dòng kháng
thể tương tự đều được kích thích với những mức độ
khác nhau, trong đó dòng đặc hiệu chính danh là đáp
ứng mạnh nhất, nổi bậc nhất.
Ái lực của kháng thể với kháng nguyên
Liên kết giữa kháng thể và kháng nguyên, tương tự
như giữa enzyme và cơ chất, có tính thuận nghịch.
Liên kết mạnh hay yếu tùy vào số lượng liên kết và
độ đặc hiệu giữa vùng nhận diện kháng nguyên trên
kháng thể và cấu trúc epitope tương ứng.
Ái lực của kháng thể đối với kháng nguyên là hợp
lực của các lực liên kết yếu không đồng hóa trị (liên
kết hydro, lực van der Waals và các liên kết ion ).
Các lực liên kết yếu này chỉ có tác dụng trong một
bán kính nhỏ, do đó sự đặc hiệu (hay tính chất bổ
sung) trong cấu trúc không gian 3 chiều của 2 vùng
phân tử có vai trò quyết định đối với ái lực của
kháng thể với kháng nguyên.
Như vậy, một kháng nguyên có thể được nhận diện
bởi nhiều kháng thể với độ đặc hiệu khác nhau, dòng
kháng thể nào phù hợp nhất về cấu trúc 3 chiều với
epitope sẽ được khuếch trương mạnh nhất.
Các lớp kháng thể (hay isotype)
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, các dị biệt tinh tế hơn cũng tồn tại bên
trong một số lớp immunoglobulin. Ở người, có 4
loại IgG (IgG1, IgG2, IgG3 và IgG4) và 2 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 các 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 các kháng nguyên mà cơ thể có thể gặp
phải là rất lớn. Mỗi lympho B lại chỉ có thể sản xuất
1 loại kháng thể đặc hiệu đối 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 khám phá
rằng cơ thể dùng cơ chế tái tổ 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 khám phá này. Quá trình tái tổ hợp gene để
sản xuất kháng thể sẽ được trình bày ở một phần sau.
IgG
IgA
IgM
IgE
IgD
Vị trí
chủ
yếu
Máu
Niêm
nhầy
Các
dịch tiết
Lympho B
Máu
Bạch
c
ầu ái
kiềm
Tế
bào
mast
Lympho
B
Tỷ lệ
70% 15% 10% < 1%
< 1%
đến
75%
đến
20% các
kháng
thể
trong
huyết
thanh
"Hóa
trị"
1
2 2 - 4 2 - 10 2 2
Vai
trò
Trung
hòa các
độc tố,
vi
khuẩn
và virus
Ngưng
t
ụ, trung
hòa
các vi
khuẩn,
virus
Ngưng tụ,
con đư
ờng
cổ điển
của bổ thể
Dị
ứng,
trung
hòa
các
ký
sinh
trùng
Ho
ạt hóa
các
tế bào
lympho
B
Bảng 1: Tóm tắt tính chất của các lớp (isotype)
immunoglobulin khác nhau.
IgG
IgG là loại immunoglobulin monomer (mono=1), là
kháng thể phổ biến nhất trong máu và các dịch mô.
Đây là isotype duy nhất 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 phát triển. 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 chức
năng hoạt hóa bổ thể.
IgA
IgA chiếm khoảng 15 - 20% các immunoglobulin
trong máu, nó chủ yếu được tiết tại các mô niêm
nhầy (chẳng hạn trong ống tiêu hóa và hệ hô hấp).
Nó còn được tiết trong sữa, nước mắt và nước bọt.
Lớp immunoglobulin này chống lại (bằng cách trung
hòa) các tác nhân gây bệnh tại những nơi chúng
được tiết ra. Nó không hoạt hóa bổ thể, khả năng
opsonise hóa cũng rất yếu. Có hai dạng IgA là IgA1
(90%) và IgA2 (10%). Khác với IgA1, các chuỗi
nặng và nhẹ của IgA2 không nối với nhau bằng các
cầu disulfide mà bằng các liên kết không đồng hóa
trị. IgA2 có ít trong huyết thanh, nhưng nhiều trong
các 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
IgM tạo nên các polymer (poly = đa, nhiều) do các
immunoglobulin liên kết với nhau bằng các 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, xấp xỉ 900 kDa. Chuỗi J
thường thấy gắn với nhiều pentamer, trong khi các
hexamer lại không chứa chuỗi J do cấu trúc không
gian không phù hợp. Do mỗi monomer có hai vị trí
gắn kháng nguyên, một pentamer IgM có 10 vị trí
gắn kháng nguyên, tuy vậy nó không thể gắn cùng
lúc 10 antigen vì chúng cản trở lẫn nhau. Vì là một
phân tử lớn, IgM không có khả năng xuyên thấm, nó
chỉ tồn tại với lượng rất nhỏ trong dịch kẽ. IgM chủ
yếu ở trong huyết tương, chuỗi J rất cần cho dạng
xuất tiết. Nhờ tính chất polymer, IgM rất "háu"
kháng nguyên và rất hiệu quả trong việc hoạt hóa bổ
thể. Nó còn được gọi là các "kháng thể tự nhiên" vì
lưu hành trong máu ngay cả khi không có bằng
chứng về sự tiếp xúc với kháng nguyên.
Ở các tế bào dòng mầm, segment gene mã hóa vùng
µ hằng định của chuỗi nặng được giải mã trước các
segment khác. Do đó, IgM là immunoglobulin đầu
tiên được sản xuất bởi tế bào B trưởng thành.
IgE
IgE là loại immunoglobulin monomer trong đó
carbonhydrate chiếm tỷ lệ 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 liên kết.
IgE giữ một vai trò trong phản ứng quá mẫn cấp
cũng như trong cơ chế miễn dịch chống ký sinh
trùng. Kháng thể loại IgE cũng có trong các dịch tiết,
không hoạt hóa bổ thể và là loại immunoglobulin dễ
bị hủy bởi nhiệt.
IgD
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
Trong một đáp ứng miễn dịch, kháng thể có 3 chức
năng chính: gắn với kháng nguyên, kích hoạt hệ
thống bổ thể và huy động các tế bào miễn dịch.
Liên kết với kháng nguyên
Bài chi tiết: Phản ứng kháng nguyên - kháng thể
Hình 4: Các độc tố của vi khuẩn bên cạnh một tế bào
cơ thể.
Các immunoglobulin có khả năng nhận diện và gắn
một cách đặc hiệu với 1 kháng nguyên tương ứng
nhờ các domain biến thiên. Một thí dụ để miêu tả lợi
ích của kháng thể là trong phản ứng chống độc tố vi
khuẩn. Kháng thể gắn với và qua đó trung hòa độc
tố, ngăn ngừa sự bám dính của các độc tố trên lên
các thụ thể tế bào. Như vậy, các tế bào cơ thể tránh
được các rối loạn do các độc tố đó gây ra (hình 4 và
5).
Tương tự như vậy, nhiều virus và vi khuẩn chỉ gây
bệnh khi bám được vào các tế bào cơ thể. Vi khuẩn
sử dụng các phân tử bám dính là adhesine, còn virus
sở hữu các protein cố định trên lớp vỏ ngoài. Các
kháng thể kháng-adhesine và kháng-proteine capside
virus sẽ ngăn chặn các vi sinh vật này gắn vào các tế
bào đích của chúng.
Hoạt hóa bổ thể
Hình 5: Các độc tố trên bị trung hòa bởi kháng thể.
Một trong những cơ chế bảo vệ cơ thể của kháng thể
là việc hoạt hóa dòng thác bổ thể. Bổ thể là tập hợp
các protein huyết tương khi được hoạt hóa sẽ tiêu
diệt các vi khuẩn xâm hại bằng cách (1) đục các lỗ
thủng trên vi khuẩn, (2) tạo điều kiện cho hiện tượng
thực bào, (3) thanh lọc các phức hợp miễn dịch và
(4) phóng thích các phân tử hóa hướng động.
Hoạt hóa các tế bào miễn dịch
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
Hệ miễn dịch người có khả năng sản xuất ra trên
10
12
loại kháng thể đặc hiệu khác nhau. Trong khi
những kết quả nghiên cứu mới nhất cho thấy
genome người chỉ có khoảng 3*10
5
gene, như vậy
một kháng thể không thể chỉ là sản phẩm của một
gene duy nhất.
Đại cương
Có nhiều gene mã hóa cho phần biến thiên (V) của
immunoglobulin, chúng tái tổ hợp với nhau một
cách ngẫu nhiên để tạo ra số sản phẩm lớn hơn nhiều
so với số gen vốn có. Trong mỗi tế bào lympho B,
chỉ một tổ hợp duy nhất của mỗi chuỗi (nặng và nhẹ)
được thành lập và không thay đổi suốt cuộc đời nó.
Tổ chức, tái tổ hợp và giải mã các gene chuỗi
nặng
Phần hằng định (C) của chuỗi nặng được mã hóa bởi
1 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 tổ hợp VDJ).
Gen VDJ mới tổ hợp và gene Cµ được giải mã tạo ra
protein VDJ-Cµ. Chuỗi L sau đó được cắt ra, protein
lúc này chính là chuỗi nặng của immunoglobulin
IgM.
Vậy riêng các gene trên NST 14 đã có khả năng tạo
ra 8262 chuỗi nặng khác nhau (51V × 27D × 6J).
Tổ chức, tái tổ hợp và giải mã các gene chuỗi nhẹ
kappa
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 V
L
và các aa từ 96 -