miễn dich

ĐÁP ỨNG MIỄN DỊCH DỊCH THỂ

Miễn dịch dịch thể do các kháng thể thực hiện là một trong hai nhánh của đáp ứng miễn dịch thích ứng có chức năng trung hoà và loại bỏ các vi sinh vật ngoại bào và các độc tố của vi sinh vật. Miễn dịch dịch thể có vai trò quan trọng hơn miễn dịch qua trung gian tế bào trong đề kháng chống lại các vi sinh vật có vỏ giầu thành phần polysacchraride và lipid cũng như các độc tố có bản chất là polysacchraride và lipid. Lý do là vì các tế bào B có thể đáp ứng và sản xuất kháng thể đặc hiệu với nhiều loại phân tử khác nhau còn các tế bào T thì lại chỉ có thể nhận diện và đáp ứng với các kháng nguyên có bản chất là protein. Các kháng thể được tạo ra bởi các tế bào lympho B và tế bào con cháu của chúng. Các tế bào lympho B “trinh nữ” nhận diện kháng nguyên nhưng không chế tiết kháng thể. Sự hoạt hoá các tế bào lympho B này sẽ dẫn đến biệt hoá chúng thành các tế bào thực hiện chế tiết kháng thể. Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu diễn biến và cơ chế các quá trình hoạt hoá tế bào lympho B, quá trình sản xuất và các chức năng của kháng thể nhằm trả lời các câu hỏi sau:
· Các tế bào lympho B chỉ có các kháng thể có vai trò là thụ thể trên bề mặt được hoạt hoá và biệt hoá như thế nào thành các tế bào chế tiết kháng thể?
· Quá trình hoạt hoá tế bào lympho B được điều hoà như thế nào để tạo ra các loại kháng thể hiệu lực nhất chống lại các loại các vi sinh vật khác nhau?
· Các kháng thể thực hiện những chức năng gì để bảo vệ cơ thể chống vi sinh vật?
Các pha và các loại đáp ứng miễn dịch dịch thểCác tế bào lympho B “trinh nữ” bộc lộ hai lớp kháng thể trên bề mặt của chúng là IgM và IgD. Các kháng thể này đóng vai trò là các thụ thể dành cho kháng nguyên. Khi một tế bào B “trinh nữ” được hoạt hoá bởi kháng nguyên và các tín hiệu khác nó sẽ tăng sinh tạo ra một clone các tế bào đặc hiệu kháng nguyên và biệt thành các tế bào plasma chế tiết kháng thể (hình 10.1). Các kháng thể do tế bào plasma chế tiết có cùng tính đặc hiệu kháng nguyên giống như các kháng thể là thụ thể trên màng tế bào B “trinh nữ” ban đầu đã nhận diện kháng nguyên ấy. Trong quá trình biệt hoá, một số tế bào plasma chuyển sang sản xuất các kháng thể có chuỗi nặng thuộc các lớp khác nhau để tham gia vào các chức năng thực hiện khác nhau nhằm chống lại một cách hiệu quả nhất các loại vi sinh vật khác nhau. Quá trình này được gọi làchuyển lớp chuỗi nặng (heavy chain class switching). Nếu tiếp xúc lặp đi lặp lại với cùng một kháng nguyên sẽ dẫn đến việc tạo ra các kháng thể có ái lực cao hơn với kháng nguyên ấy. Quá trình này được gọi là thuần thục ái lực (affinity maturation) giúp tạo ra các kháng thể có khả năng bám và trung hoà các vi sinh vật và độc tố hiệu quả hơn.
Dựa theo yêu cầu cần có sự giúp đỡ của tế bào T hay không, người ta chia đáp ứng tạo kháng thể chống lại các kháng nguyên khác nhau thành hai loại là đáp ứng tạo kháng thể phụ thuộc tế bào T (T-dependent antibody response) và đáp ứng tạo kháng thể không phụ thuộc tế bào T (T-independent antibody response). Các tế bào lympho B nhận diện rồi sau đó được hoạt hoá bởi nhiều loại kháng nguyên khác nhau bao gồm các protein, polysaccharide, lipid và các hoá chất có kích thước nhỏ. Các kháng nguyên được xử lý‎ bởi các tế bào trình diện kháng nguyên và sau đó được nhận diện bởi các tế bào lympho T hỗ trợ là những tế bào có vai trò quan trọng trong việc hoạt hoá tế bào B và là tác nhân gây chuyển lớp chuỗi nặng và thuần thục ái lực rất mạnh. (Tên gọi tế bào T hỗ trợ xuất phát từ những quan sát cho thấy một số tế bào T kích thích hoặc hỗ trợ các tế bào lympho B sản xuất kháng thể). Nếu không có sự hỗ trợ của tế bào T thì các kháng nguyên protein chỉ có thể kích thích tạo ra các đáp ứng tạo kháng thể rất yếu hoặc không thể tạo ra được kháng thể. Vì thế các kháng nguyên protein ấy và các đáp ứng tạo kháng thể chống lại các protein ấy được gọi là “phụ thuộc tế bào T” (còn được gọi là “phụ thuộc tuyến ức” vì tuyến ức là nguồn cung cấp các tế bào T cho cơ thể). Các polysaccharide, lipid và các kháng nguyên khác không có bản chất là protein kích thích tạo kháng thể mà không cần có sự hỗ trợ của tế bào T, vì thế các kháng nguyên không phải protein này và các đáp ứng sinh kháng thể chống lại chúng được gọi là “không phụ thuộc tế bào T” (hay không phụ thuộc tuyến ức). Các kháng thể được tạo ra trong các đáp ứng không phụ tuộc tế bào T thường rất ít có hiện tượng chuyển lớp chuỗi nặng và thuần thục ái lực. Người ta đã hiểu rất rõ vai trò của các tế bào T hỗ trợ trong quá trình sản xuất kháng thể và chương này chủ yếu sẽ dành để trình bầy về các đáp ứng tạo kháng thể chống lại các kháng nguyên protein phụ thuộc tế bào T. Tuy nhiên các đáp ứng với kháng nguyên không phụ thuộc tế bào T sẽ được trình bầy sơ lược.




Hình 10.1: Các pha của đáp ứng miễn dịch dịch thể
Các đáp ứng tạo kháng thể sau lần tiếp xúc đầu tiên với kháng nguyên được gọi là đáp ứng kỳ đầu. Đáp ứng với những lần tiếp xúc sau đó được gọi là đáp ứng kỳ sau (kỳ hai, kỳ ba …). Các đáp ứng kỳ đầu và kỳ sau khác nhau hoàn toàn cả về lượng cũng như về chất (hình 10.2). Lượng kháng thể được tạo ra sau lần tiếp xúc đầu tiên với một kháng nguyên bất kỳ (đáp ứng kỳ đầu) nhỏ hơn lượng kháng thể được tạo ra sau những lần tiếp xúc lại (các đáp ứng kỳ sau) với cùng kháng nguyên ấy. Đối với các kháng nguyên có bản chất là protein thì ngoài tăng về số lượng kháng thể được tạo ra còn có thay đổi về chất lượng, đó là có sự tăng cường chuyển lớp chuỗi nặng và thuần thục ái lực do kích thích lặp đi lặp lại bởi kháng nguyên sẽ làm tăng số lượng các tế bào lympho T hỗ trợ.
Với những hiểu biết sơ bộ như vậy, sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết các yếu tố kích thích hoạt hoá các tế bào lympho B, các tế bào lympho B “trinh nữ” biệt hoá như thế nào để trở thành các tế bào plasma chế tiết kháng thể cũng như các quá trình chuyển lớp chuỗi nặng và thuần thục ái lực diễn ra như thế nào. Do sự hoạt hoá tế bào B “trinh nữ” được khởi đầu bằng sự kiện nhận diện kháng nguyên, vì thế chúng ta sẽ bắt đầu bằng việc tìm hiểu xem các tế bào lympho B nhận diện và đáp ứng với kháng nguyên như thế nào?




Hình 10.2: Đặc điểm của các đáp ứng tạo kháng thể kỳ đầu và kỳ hai
Kích thích các tế bào lympho B bởi kháng nguyênCác đáp ứng miễn dịch dịch thể được bắt đầu khi các tế bào lympho B đặc hiệu với kháng nguyên ở trong các nang lympho của lách, các hạch lympho, và các mô lympho của màng nhầy nhận diện các kháng nguyên. Người ta quan sát thấy một số kháng nguyên của vi sinh vật thâm nhập vào các mô hoặc trong máu được chuyển đến và tập trung trong các nang giầu tế bào B của các cơ quan lympho ngoại vi; tuy nhiên người ta vẫn chưa rõ những cơ chế nào giúp thâu tóm các kháng nguyên vào các nang lympho như vậy. Các tế bào lympho đặc hiệu với một kháng nguyên nào đó sử dụng các thụ thể có bản chất là các kháng thể trên màng của chúng để nhận diện các kháng nguyên ở dạng cấu hình không gian nguyên thuỷ (tức là không cần phải qua xử lý kháng nguyên). Sự nhận diện kháng nguyên sẽ châm ngòi cho các con đường dẫn truyền tín hiệu có tác dụng khởi động quá trình hoạt hoá tế bào B. Tương tự như các tế bào T, quá trình hoạt hoá tế bào B cũng cần có các “tín hiệu thứ hai”. Rất nhiều trong số các tín hiệu này được tạo ra trong các phản ứng của đáp ứng miễn dịch bẩm sinh chống vi sinh vật. Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu các tín hiệu hoạt hoá tế bào B và ảnh hưởng của các tín hiệu này lên các hoạt động chức năng của tế bào như thế nào.
Tín hiệu tạo ra bởi kháng nguyên trong các tế bào BKhi một kháng nguyên có khả năng gắn và làm cho các thụ thể có bản chất là các kháng thể trên màng tế bào B co cụm lại với nhau thì sẽ phát ra các tín hiệu hoá sinh được dẫn truyền bởi các phân tử làm nhiệm vụ dẫn truyền tín hiệu gắn với các thụ thể ấy vào bên trong tế bào B (Hình 10.3). Về cơ bản quá trình hoạt hoá các tế bào lympho B tương tự như quá trình hoạt hoá các tế bào T (xem chương 5). Ở các tế bào B thì việc dẫn truyền tín hiệu thông qua các thụ thể là kháng thể trên màng cần phải có ít nhất là hai phân tử thụ thể được kéo lại gần nhau (được liên kết chéo với nhau) thông qua cầu nối là kháng nguyên. Liên kết chéo xẩy ra khi hai hoặc nhiều hơn nữa các phân tử kháng nguyên ngưng tập lại với nhau, hoặc một phân tử kháng nguyên nhưng phân tử này có nhiều quyết định kháng nguyên giống nhau bám vào các phân tử thụ thể đứng cạnh nhau trên màng tế bào B. Các polysaccharide, lipid và các kháng nguyên không phải protein khác thường có nhiều quyết định kháng nguyên giống nhau trên cùng một phân tử nên chúng có khả năng cùng một lúc gắn vào nhiều thụ thể là kháng thể trên màng một tế bào B.



Hình 10.3: Dẫn truyền tín hiệu qua thụ thể dành cho kháng nguyên ở các tế bào lympho B
Các tín hiệu được kích hoạt do liên kết chéo của các thụ thể dành cho kháng nguyên sẽ được dẫn truyền bởi các protein làm nhiệm vụ dẫn truyền tín hiệu gắn với các thụ thể ấy. Các kháng thể IgM và IgD đóng vai trò làm thụ thể dành cho kháng nguyên trên bề mặt tế bào lympho B “trinh nữ” là các protein có cấu trúc biến đổi mạnh và có các lãnh vực nằm trong bào tương của tế bào này. Các thụ thể trên màng này có khả năng nhận diện được kháng nguyên nhưng tự chúng lại không dẫn truyền được tín hiệu. Các thụ thể này được gắn theo kiểu không đồng hoá trị vào hai protein có ký hiệu là Iga và Igb. Bộ ba bao gồm phân tử thụ thể và hai protein trên hình thành phức hợp thụ thể của tế bào B dành cho kháng nguyên (tương tự như phức hợp thụ thể của tế bào T dành cho kháng nguyên). Các lãnh vực nằm trong bào tương của Iga và Igb có chứa các motif hoạt hoá dựa vào tyrosine của thụ thể miễn dịch(immunoreceptor tyrosine-based activation motif - gọi tắt là motif ITAM). Các motif này có cấu trúc hằng định giống nhau và được tìm thấy trong các tiểu phần làm nhiệm vụ dẫn truyền tín hiệu của nhiều loại thụ thể hoạt hoá khác nhau trong hệ thống miễn dịch (ví dụ như CD3 và các protein z của phức hợp thụ thể của tế bào T dành cho kháng nguyên; xem chương 5). Khi hai hoặc nhiều hơn thụ thể trên cùng một tế bào B cụm lại với nhau thì các gốc tyrosine trong các motif ITAM của Iga và Igb được phosphoryl hoá bởi enzyme kinase có gắn với phức hợp thụ thể của tế bào B dành cho kháng nguyên. Các phosphotyrosine (tyrosine đã được phosphryl hoá) này trở thành vị trí tiếp cận cho các protein chuyển đổi (adaptor protein) là các protein tự chúng được phosphoryl hoá rồi lôi kéo một số phân tử làm nhiệm vụ dẫn truyền tín hiệu đến bên cạnh. Mặc dù ở các tế bào B thì người ta vẫn chưa biết nhiều về các thành phần trong chuỗi dẫn truyền các tín hiệu phát ra từ thụ thể như ở các tế bào T, nhưng về cơ bản thì các sự kiện của quá trình dẫn truyền tín hiệu này ở hai quần thể tế bào lympho là tương tự như nhau (xem chương 5, hình 5.14). Kết quả cuối cùng của việc dẫn truyền các tín hiệu phát ra từ thụ thể trong các tế bào B đó là sự hoạt hoá của các yếu tố phiên mã (transcription factor) có tác dụng bật mở các gene mà các sản phẩm protein do chúng mã hoá tham gia vào quá trình tăng sinh và biệt hoá của tế bào B. Một số protein quan trọng sẽ được đề cập trong phần tiếp theo.
Vai trò của bổ thể trong hoạt hoá tế bào BCác tế bào lympho B có một thụ thể dành cho một protein của hệ thống bổ thể có tác dụng cung cấp các tín hiệu hoạt hoá tế bào B (Hình 10.4). Hệ thống bổ thể là một tập hợp các protein trong huyết tương khi được hoạt hoá bởi các vi sinh vật hoặc bởi kháng thể đã bám vào vi sinh vật thì bổ thể sẽ có tác dụng là các cơ chế thực hiện tạo nên sức đề kháng cho cơ thể (xem chương 8). Khi hệ thống bổ thể được hoạt hoá bởi một vi sinh vật nào đó thì vi sinh vật ấy sẽ bị phủ bởi các mảnh là sản phẩm phân cắt của protein bổ thể có nồng độ cao nhất đó là C3. Một trong những sản phẩm phân cắt của C3 là mảnh C3d. Trên bề mặt các tế bào B có thụ thể type 2 dành cho bổ thể (ký hiệu là CR2 hoặc CD21), thụ thể này sẽ gắn vào C3d. Các tế bào B đặc hiệu với các kháng nguyên của một vi sinh vật nào đó sẽ nhận diện các kháng nguyên này bằng thụ thể có bản chất là kháng thể trên bề mặt đặc hiệu với kháng nguyên đó nhưng đồng thời cũng nhận diện cả C3d đã bám vào vi sinh vật đó thông qua thụ thể CR2 dành cho bổ thể. Khi thụ thể CR2 được gắn với bổ thể sẽ làm tăng mạnh các đáp ứng hoạt hoá tế bào B bởi kháng nguyên. Vì thế các protein bổ thể đã cung cấp các tín hiệu thứ hai để hoạt hoá tế bào B, cùng với kháng nguyên (đóng vai trò là tín hiệu thứ nhất), để khởi động quá trình tăng sinh và biệt hoá của tế bào B. Vai trò này của bổ thể trong các đáp ứng miễn dịch dịch thể, một lần nữa lại minh hoạ cho thấy các vi sinh vật hoặc các đáp ứng miễn dịch bẩm sinh chống vi sinh vật đã cùng với kháng nguyên cung cấp các tín hiệu cần thiết để hoạt hoá các tế bào lympho. Trong miễn dịch dịch thể thì hoạt hoá bổ thể có thể coi là yếu tố đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và thành phần C3d có thể được coi là tín hiệu thứ hai cung cấp cho các tế bào lympho B, tương tự như các đồng kích thích tố mà các tế bào trình diện kháng nguyên cung cấp cho các tế bào lympho T trong các đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào.



Hình 10.4: Vai trò hoạt hoá tế bào lympho B của protein bổ thể C3d
Các biến đổi chức năng của tế bào B sau khi được hoạt hoá bởi kháng nguyênCác biến đổi sau khi tế bào B được hoạt hoá bởi kháng nguyên (và các tín hiệu thứ hai) đó là các tế bào B bắt đầu tăng sinh và biệt hoá và chuẩn bị cho các tương tác với các tế bào lympho T hỗ trợ (nếu như kháng nguyên đó có bản chất là protein) (Hình 10.5). Các tế bào B đã hoạt hoá bước vào chu trình tế bào và bắt đầu tăng sinh làm tăng số lượng tế bào trong các clone đặc hiệu với kháng nguyên. Các tế bào cũng có thể bắt đầu tổng hợp nhiều IgM hơn và một số IgM dạng chế tiết (dạng có cấu trúc pentamer) cũng được tạo ra. Như vậy kích thích của kháng nguyên đã tạo ra pha sớm của đáp ứng miễn dịch dịch thể. Đáp ứng ở pha sớm này sẽ mạnh hơn nếu kháng nguyên có cấu trúc là kháng nguyên đa giá, có nghĩa là kháng nguyên có nhiều quyết định kháng nguyên giống nhau trên cùng một phân tử kháng nguyên. Lý do là vì kháng nguyên như vậy sẽ tạo ra được liên kết chéo của nhiều thụ thể dành cho kháng nguyên hơn, hoạt hoá bổ thể cũng mạnh hơn. Các tính chất này thường thấy ở các polysaccharide và các kháng nguyên không phụ thuộc tế bào T khác. Hầu hết các kháng nguyên hoà tan có bản chất là protein thì thường lại không có nhiều quyết định kháng nguyên giống nhau trên cùng một phân tử kháng nguyên và vì thế chúng không có khả năng tạo ra được các liên kết chéo giữa các thụ thể của tế bào B dành cho kháng nguyên, kết quả là tự chúng chỉ có thể thích thích tạo ra được các đáp ứng miễn dịch yếu. Khích thích bởi kháng nguyên lên các tế bào B sẽ tạo ra được ít nhất là ba biến đổi ở các tế bào này để làm tăng khả năng tương tác của chúng với các tế bào T hỗ trợ: Hoạt hoá tế bào B sẽ làm tăng biểu lộ các phân tử đồng kích thích B7, là phân tử có chức năng cung cấp các tín hiệu thứ hai để hoạt hoá các tế bào lympho T; Hoạt hoá tế bào B sẽ làm tăng biểu lộ của các thụ thể dành cho các cytokine là những chất trung gian hoá học do tế bào T tiết ra; Hoạt hoá tế bào B cũng sẽ làm giảm số lượng thụ thể dành cho các chemokine là những chất được tạo ra ở trong các nang lympho có tác dụng giữ các tế bào lympho B ở lại trong các nang lympho. Kết quả là các tế bào B hoạt hoá có thể đi ra vùng rìa nang lympho để tiến về phía đang tập trung các tế bào lympho T.



Hình 10.5: Các biến đổi chức năng sau khi tế bào lympho B được hoạt hoá thông qua thụ thể là phân tử kháng thể trên bề mặt tế bào
Như vậy chúng ta đã biết bằng cách nào các tế bào lympho B nhận diện các kháng nguyên và tiếp nhận các tín hiệu khởi động các đáp ứng miễn dịch dịch thể. Như đã được đề cập, các đáp ứng tạo kháng thể chống lại các kháng nguyên protein cần phải có sự tham gia của các tế bào T hỗ trợ. Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu về các tương tác giữa các tế bào T hỗ trợ với các tế bào lympho B.
Chức năng của các tế bào T hỗ trợ trong các đáp ứng miễn dịch dịch thể chống lại các kháng nguyên proteinĐể cho một kháng nguyên protein có thể kích thích sinh đáp ứng tạo kháng thể thì các tế bào lympho B và lympho T hỗ trợ đặc hiệu với kháng nguyên ấy phải tiến lại gần nhau, tương tác với nhau trong các cơ quan lympho để kích thích các tế bào lympho B tăng sinh và biệt hoá. Đây là một quá trình hết sức hiệu quả vì các kháng nguyên protein có thể kích thích tạo ra kháng thể rất mạnh trong vòng 3 đến 7 ngày sau khi tiếp xúc với kháng nguyên. Tính hiệu quả của quá trình này đặt ra rất nhiều câu hỏi. Làm thế nào để các tế bào lympho T và B đặc hiệu với các quyết định kháng nguyên của cùng một kháng nguyên có thể tìm ra nhau, vì ước tính lượng tế bào đặc hiệu với mỗi kháng nguyên ở cả hai loại tế bào này rất hiếm, chỉ khoảng dưới mức 1 trên 100.000 tế bào lympho trong cơ thể? Làm thế nào để các tế bào T đặc hiệu với một kháng nguyên tương tác với các tế bào B cũng đặc hiệu với cùng kháng nguyên ấy chứ không phải là các tế bào B không liên quan gì đến kháng nguyên đó? Những tín hiệu nào được các tế bào T hỗ trợ phát ra tác động lên tế bào B làm cho các tế bào này không chỉ chế tiết các kháng thể mà còn tạo nên những đặc điểm chuyên biệt của đáp ứng tạo kháng thể chống lại các protein đó là sự chuyển lớp chuỗi nặng và sự thuần thục ái lực của kháng thể được chế tiết ra? Những câu hỏi này sẽ được giải đáp trong phần dưới đây.
Hoạt hoá và di chuyển của các tế bào T hỗ trợCác tế bào T hỗ trợ đã được hoạt hoá để biệt hoá thành các tế bào thực hiện tương tác với các lympho B đã được kích thích bởi kháng nguyên tại vùng rìa của các nang lympho trong các cơ quan lympho ngoại vi (Hình 10.6). Sau khi nhận diện kháng nguyên do các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp trình diện trong các cơ quan lympho, các tế bào lympho T hỗ trợ CD4⁺ được kích thích tăng sinh và biệt hoá thành các tế bào thực hiện chế tiết các cytokine. Quá trình hoạt hoá tế bào T đã được trình bầy trong chương 5, trong đó có một số điểm quan trọng là sự hoạt hoá ban đầu của các tế bào T cần có sự nhận diện kháng nguyên và các yếu tố đồng kích thích. Vì thế hoạt hoá tế bào T được diễn ra tốt nhất nếu các kháng nguyên đó có nguồn gốc từ các vi sinh vật và các kháng nguyên protein được đưa vào cơ thể cùng với các tá chất có tác dụng kích thích sự biểu lộ của các đồng kích thích tố trên các tế bào trình diện kháng nguyên chuyên nghiệp. Ngoài ra các kháng nguyên kích thích các tế bào T hỗ trợ CD4⁺đó có nguồn gốc từ các vi sinh vật ngoại bào và các protein đã được xử lý và trình diện bởi các phân tử MHC lớp II của các tế bào trình diện kháng nguyên trong vùng giầu tế bào T của các cơ quan lympho ngoại vi. Tại đây các tế bào TCD4⁺ nhận diện kháng nguyên có thể biệt hoá thành các tế bào thực hiện có khả năng tạo ra các cytokine khác nhau. Các tiểu quần thể T_H1 và T_H2 là những ví dụ về dạng các tế bào thực hiện đã biệt hoá này. Các tế bào T thực hiện đã biệt hoá bắt đầu di chuyển ra khỏi nơi cư trú thường xuyên của chúng. Như đã trình bầy trong chương 6, một số tế bào T này sẽ đi vào vòng tuần hoàn, tìm kiếm các kháng nguyên của vi sinh vật tại những vị trí cách xa vị trí ban đầu của chúng, loại bỏ các vi sinh vật bằng đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào. Một số tế bào T hỗ trợ đã biệt hoá thì di chuyển về phía rìa của các nang lympho cùng với thời diểm các tế bào lympho B được kích thích bởi kháng nguyên ở trong các nang lympho cũng di chuyển đến vị trí ấy. Sự di chuyển có định hướng này của các tế bào T và B về phía của nhau phụ thuộc vào những thay đổi trong sự biểu lộ của các thụ thể dành cho các chemokine nhất định trên các tế bào lympho đã hoạt hoá và việc tạo ra các chemokine bám vào các thụ thể này trong các nang lympho và trong vùng giầu tế bào T của hạch lympho. Các tế bào T và B gặp nhau ở vùng rìa của các nang lympho và bước tương tác tiếp theo giữa các tế bào này diễn ra tại đây.



Hình 10.6: Tương tác giữa tế bào T hỗ trợ với tế bào B trong các mô lympho
Sự trình diện kháng nguyên của tế bào lympho B cho các tế bào T hỗ trợKhi kháng nguyên protein gắn vào các thụ thể trên bề mặt tế bào lympho B thì kháng nguyên sẽ bị tế bào lympho B thâu tóm vào bên trong tế bào thông qua quá trình nhập nội bào (endocytose), sau đó xử lý chúng trong các bọng chứa trong bào tương rồi trình diện các peptide kháng nguyên cùng các phân tử MHC lớp II để cho các tế bào T hỗ trợ CD4⁺ nhận diện (Hình 10.7). Kháng thể trên màng tế bào B là một thụ thể có ái lực cao giúp cho tế bào B có thể gắn đặc hiệu vào một kháng nguyên ngay cả khi nồng độ kháng nguyên này rất thấp. Ngoài ra kháng nguyên khi đã bám vào thụ thể trên màng tế bào B sẽ bị nhập nội bào rất hiệu quả rồi được chuyển vào các bọng endosome trong bào tương. Tại đây kháng nguyên protein sẽ bị xử lý thành các peptide rồi được gắn vào các phân tử MHC lớp II (xem chương 3). Vì thế các tế bào lympho B là các tế bào trình diện kháng nguyên rất hiệu quả đối với các kháng nguyên đặc hiệu mà chúng nhận diện. Lưu ý là mỗi tế bào B bất kỳ có thể gắn vào một quyết định kháng nguyên có cấu trúc lập thể của một kháng nguyên protein, nhập kháng nguyên đó vào trong tế bào rồi xử lý kháng nguyên và trình diện nhiều peptide của kháng nguyên đó cho các tế bào T nhận diện. Vì thế các tế bào B và tế bào T nhận diện các quyết định kháng nguyên khác nhau của cùng một kháng nguyên. Do các tế bào B trình diện kháng nguyên mà chúng có thụ thể đặc hiệu với kháng nguyên ấy còn các tế bào T lại nhận diện các các peptide kháng nguyên có nguồn gốc từ cùng một kháng nguyên mà tế bào B đã nhận diện nên tương tác giữa các tế bào B và T vẫn được bảo đảm là tương tác có tính đặc hiệu với cùng kháng nguyên. Như đã trình bầy, các tế bào lympho đã được hoạt hoá bởi kháng nguyên còn biểu lộ các yếu tố đồng kích thích, ví dụ như các phân tử B7, có tác dụng kích thích các tế bào T hỗ trợ nhận diện các peptide kháng nguyên mà tế bào B trình diện cho chúng.




Hình 10.7: Tế bào B trình diện kháng nguyên cho tế bào T hỗ trợ
Các cơ chế tế bào T hỗ trợ hoạt hoá tế bào lympho BCác tế bào lympho T hỗ trợ nhận diện kháng nguyên do tế bào B trình diện có khả năng hoạt hoá các tế bào B bằng cách biểu lộ các phân tử phối tử của CD40 và chế tiết ra các cytokine (Hình 10.8). Quá trình tế bào T hỗ trợ hoạt hoá tế bào B cũng tương tự như quá trình tế bào T hỗ trợ hoạt hoá đại thực bào trong đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào (xem chương 6). Phân tử phối tử của CD40 trên bề mặt tế bào T hỗ trợ gắn vào phân tử CD40 trên bề mặt tế bào B. Khi hai phân tử này kết hợp với nhau sẽ phát ra các tín hiệu kích thích tế bào B tăng sinh (nhân rộng clone) đồng thời tổng hợp và chế tiết các kháng thể. Cùng lúc đó thì các cytokine do tế bào T hỗ trợ tạo ra bám vào các thụ thể dành cho cytokine trên các tế bào B và kích thích tăng sinh mạnh hơn nữa và sản xuất nhiều kháng thể hơn. Yêu cầu cần có tương tác giữa phân tử CD40 và phối tử của nó để bảo đảm cho chỉ có các tế bào lympho B và T có tiếp xúc trực tiếp với nhau mới tham gia vào tương tác để tăng sinh này. Như đã trình bầy, các tế bào lympho đặc hiệu kháng nguyên là các tế bào có tương tác trực tiếp vào nhau để bảo đảm cho các tế bào B cũng là những tế bào sẽ được hoạt hoá. Các tín hiệu từ tế bào T hỗ trợ còn kích thích các quá trình chuyển lớp chuỗi nặng và thuần thục ái lực, là hai quá trình đặc biệt chỉ thấy trong các đáp ứng tạo kháng thể chống lại các kháng nguyên protein phụ thuộc tế bào T.



Hình 10.8: Các cơ chế tế bào T hỗ trợ hoạt hoá tế bào B
Chuyển lớp chuỗi nặngCác tế bào T hỗ trợ kích thích các tế bào thuộc các thế hệ sau (các tế bào con cháu) của tế bào lympho B chín sản xuất ra các kháng thể có các chuỗi nặng khác không phải là chuỗi m hay d của IgM và IgD như của các kháng thể IgM và IgD trên bề mặt tế bào B ban đầu đã nhận diện kháng nguyên (Hình 10.9). Tầm quan trọng của quá trình chuyển lớp chuỗi nặng này là để giúp cho các đáp ứng miễn dịch dịch thể chống lại các vi sinh vật khác nhau có thể tác chiến chống lại một cách hiệu quả nhất các vi sinh vật này. Ví dụ như một trong các cơ chế đề kháng quan trọng chống lại các vi khuẩn và virus khi chúng còn đang ở giai đoạn ngoại bào đó là cơ chế phủ lên các vi sinh vật này bằng các kháng thể (opsonin hoá bởi kháng thể) làm cho chúng dễ bị các bạch cầu trung tính và các đại thực bào thâu tóm và ăn chúng. Ở người quá trình này được thực hiện rất hiệu quả nhờ các lớp kháng thể như IgG1 và IgG3. Các kháng thể này gắn với ái lực cao vào các thụ thể trên bề mặt các tế bào làm nhiệm vụ thực bào dành cho phần Fc của chuỗi nặng g (xem chương 8). Ngược lại thì các bạch cầu ái toan lại là các tế bào có tác dụng loại bỏ các gium sán mạnh nhất, do vậy đáp ứng miễn dịch chống giun sán lại tạo ra các kháng thể có khả năng bám được vào các bạch cầu ái toan. Lớp kháng thể có khả năng này là IgE vì trên bề mặt các bạch cầu ái toan có các thụ thể với ái lực cao dành cho phần Fc của chuỗi nặng e của kháng thể IgE. Như vậy để có được khả năng đề kháng hữu hiệu nhất thì đòi hỏi hệ thống miễn dịch phải có khả năng tạo ra được các lớp kháng thể khác nhau chống lại các vi sinh vật khác nhau mặc dù tất cả các tế bào lympho B “trinh nữ” đặc hiệu với các vi sinh vật này đều có cùng loại thụ thể trên bề mặt dành cho kháng nguyên đó là các kháng thể IgM và IgD. Quá trình chuyển lớp chuỗi nặng này đã tạo ra tính uyển chuyển cho các đáp ứng miễn dịch dịch thể.
Quá trình chuyển lớp chuỗi nặng được châm ngòi nhờ các tín hiệu do phối tử của CD40 mang đến còn việc chuyển thành phân lớp chuỗi nặng gì thì lại tuỳ vào các cytokine khác nhau quyết định. Các tín hiệu do phối tử của CD40 mang đến cùng với các cytokine tác động lên các tế bào B hoạt hoá làm chuyển lớp chuỗi nặng trong một số tế bào con cháu của tế bào ban đầu. Nếu thiếu phân tử CD40 hoặc phối tử của CD40 thì các tế bào B chỉ có thể chế tiết được kháng thể IgM mà không thể chế tiết được các kháng thể thuộc các lớp khác, chứng tỏ vai trò thiết yếu của cặp thụ thể-phối tử này. Trong hội chứng tăng IgM liên quan tới nhiễm sắc thể X (X-linked hyper-IgM syndrome) có nguyên nhân do bất hoạt các đột biến ở gene mã hoá phối tử của CD40 là gene nằm trên nhiễm sắc thể X. Trong bệnh này thì nồng độ IgM trong huyết thanh của bệnh nhân rất cao do quá trình chuyển sang sản xuất các các lớp kháng thể khác bị khiếm khuyết. Bệnh nhân còn bị suy giảm đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào chống các vi sinh vật nội bào do phối tử của CD40 cũng có vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào do các tế bào T đảm nhiệm (xem chương 6). Các cytokine có ảnh hưởng lên loại chuỗi nặng gì (m, g, e, hay a) mà một tế bào B và các tế bào con cháu của tế bào ấy sẽ chuyển hướng sản xuất sang để tạo ra các lớp kháng thể khác nhau.
Người ta đã hiểu rất đầy đủ về cơ chế phân tử của quá trình chuyển lớp chuỗi nặng (Hình 10.10). Trong locus mã hoá chuỗi nặng của kháng thể ở các tế bào B đang sản xuất IgM và chưa thực hiện việc chuyển lớp chuỗi nặng có chứa gene VDJ đã tái sắp xếp nằm bên cạnh gene thứ nhất của cụm các gene mã hoá vùng hằng định đó là gene Cm. Khi phiên mã thì ARN thông tin mã hoá chuỗi nặng được tạo ra bằng cách kết nối ARN phiên mã từ gene VDJ (mã hoá vùng biến đổi của chuỗi nặng) với ARN phiên mã từ gene Cm (mã hoá vùng hằng định). Như vậy khi được dịch mã sẽ tạo ra chuỗi nặng m. Chuỗi này khi kết hợp với một trong hai loại chuỗi nhẹ sẽ tạo thành kháng thể IgM. Vì lẽ đó mà lớp kháng thể đầu tiên do tế bào B tạo ra và cũng là lớp kháng thể đầu tiên được tạo ra trong một đáp ứng miễn dịch chính là kháng thể IgM. Các tín hiệu từ phân tử CD40 và các thụ thể dành cho cytokine sẽ kích thích quá trình phiên mã nhẩy cóc ở một trong những gene mã hoá vùng hằng định nằm phía dưới gene Cm theo chiều phiên mã gene. Ở đầu 5’ của mỗi gene mã hoá vùng hằng định (ngoại trừ gene Cd) đều có một đoạn nucleotide có trình tự được bảo tồn không thay đổi được gọi là vùng chuyển đổi (switching region) ký hiệu là vùng S. Khi một gene mã hoá vùng hằng định ở phía dưới được phiên mã thì vùng chuyển đổi ở đầu 3’ của gene Cm sẽ tái tổ hợp với vùng chuyển đổi ở đầu 5’ của gene mã hoá vùng hằng định bên dưới ấy và toàn bộ đoạn ADN lẫn vào giữa bị loại bỏ. Enzyme đóng vai trò chính trong các hiện tượng này là enzyme deaminase do quá trình hoạt hoá tạo ra. Quá trình này được gọi là tái tổ hợp vùng chuyển đổi (switching recombination). Quá trình tái tổ hợp vùng chuyển đổi như vậy đã nối gene VDJ đã tái sắp xếp từ trước với một trong các gene mã hoá vùng hằng định phía dưới. Kết quả là tế bào B bắt đầu tạo ra các chuỗi nặng thuộc một lớp mới (lớp của chuỗi nặng này được quyết định bởi gene vùng hằng định nào được phiên mã) và như vậy là tạo ra các lớp kháng thể mới có cùng tính đặc hiệu với kháng nguyên như tính đặc hiệu của tế bào B ban đầu (vì tính đặc hiệu được xác định bởi sự tái sắp xếp của gen VDJ mà gene này lại không thay đổi trong quá trình chuyển lớp chuỗi nặng).
Các cytokine do các tế bào T hỗ trợ tạo ra sẽ quyết định lớp chuỗi nặng nào được tạo ra bằng cách tác động cho gene mã hoá vùng hằng định nào sẽ được phiên mã nhẩy cóc và tham gia vào tái tổ hợp vùng chuyển đổi (Hình 10.9). Ví dụ như IFN-g là cytokine chính của các tế bào T_H1 kích thích tạo ra các kháng thể có tác dụng opsonin hoá, có khả năng bám vào các thụ thể dành cho Fc trên bề mặt các tế bào làm nhiệm vụ thực bào. Các kháng thể có khả năng opsonin hoá này có tác dụng thúc đẩy quá trình thực bào, là bước đầu tiên để cho các tế bào làm nhiệm vụ thực bào có thể tiêu diện được vi sinh vật. IFN-g còn là một cytokine có tác dụng hoạt hoá các tế bào làm nhiệm vụ thực bào và kích thích hoạt tính tiêu diệt vi sinh vật của các tế bào này. Như vậy các tác động của IFN-g lên các tế bào B có tác dụng bổ trợ cho các tác dụng của cytokine này lên các tế bào làm nhiệm vụ thực bào. Rất nhiều vi khuẩn và virus kích thích đáp ứng của các tế bào T_H1 là các đáp ứng tạo ra được các cơ chế thực hiện tốt nhất nhằm loại bỏ các vi sinh vật này. Ngược lại thì IL-4 là cytokine chính của các tế bào T_H2 có tác dụng kích thích chuyển lớp chuỗi nặng sang chuỗi e và như vậy là tạo ra kháng thể IgE. Kháng thể IgE có chức năng phối hợp cùng với các bạch cầu ái toan khi các tế bào này được hoạt hoá bởi IL-5 (cũng là một cytokine của các tế bào T_H2) để loại bỏ giun sán. Người ta cho rằng giun sán là các tác nhân tạo ra các đáp ứng của tế bào T_H2 rất mạnh. Như vậy bản chất của đáp ứng của tế bào T hỗ trợ đáp ứng với một vi sinh vật đã định hướng đáp ứng tạo kháng thể diễn ra sau đó để tối ưu hoá đáp ứng này nhằm chống lại vi sinh vật đó. Đây là những ví dụ sinh động nhất về cách thức các thành phần khác nhau của hệ thống miễn dịch được điều phối để vận hành cùng nhau nhằm chống lại các loại vi sinh vật khác nhau cũng như ví dụ minh hoạ vai trò “nhạc trưởng” của tế bào T hỗ trợ trong việc kiểm soát các đáp ứng miễn dịch.



Hình 10.9: Chuyển lớp chuỗi nặng của kháng thể
Bản chất lớp kháng thể được tạo ra còn chịu ảnh hưởng của vị trí diễn ra các đáp ứng miễn dịch. Ví dụ như kháng thể IgA là lớp kháng thể chủ yếu được tạo ra ở trong các mô lympho của các màng nhầy. Nguyên nhân có thể là do tại các mô màng nhầy có nhiều tế bào B có khả năng chuyển lớp chuỗi nặng sang sản xuất IgA cũng như các tế bào T hỗ trợ chế tiết các cytokine có tác dụng kích thích chuyển lớp sang sản xuất IgA. IgA là lớp kháng thể chính được chế tiết một cách chủ động qua các biểu mô có màng nhầy tre phủ (xem chương 8) và cũng có thể đây là lý do tại sao các mô lympho của màng nhầy là vị trí chính sản xuất ra IgA.