HỆ THỐNG BỔ THỂ - Phần 1 Hệ thống bổ thể bao gồm ít nhất là 30 protein và glycoprotein trong máu và gắn trên các màng. Bổ thể đóng vai trò quan trọng trong cả đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và đáp ứng miễn dịch thích ứng do kháng thể thực hiện. Sau khi có sự hoạt hoá của một thành phần đầu tiên thì các thành phần bổ thể khác nhau tương tác với nhau dưới sự điều hoà chặt chẽ của một chuỗi các enzyme tạo ra các sản phẩm phản ứng có tác dụng thúc đẩy sự thanh lọc các kháng nguyên và sự tạo thành của một đáp ứng viêm. Có ba con đường hoạt hoá bổ thể: con đường cổ điển (classical pathway), con đường không cổ điển (còn gọi là con đường khác - alterlative pathway), và con đường thông qua lectin gọi tắt là con đường lectin (lectin pathway). Ba con đường này khác nhau ở cách khởi động nhưng đều có chung một chuỗi phản ứng cuối cùng tạo ra một đại phân tử được gọi là phức hợp tấn công màng (membrane attack complex - viết tắt là MAC) có tác dụng làm tan một số tế bào, vi khuẩn và virus khác nhau. Hoạt hoá bổ thể theo con đường cổ điển là một cơ chế phòng vệ của đáp ứng miễn dịch dịch thể (một nhánh của miễn dịch thích ứng) do các kháng thể thực hiện. Hoạt hoá bổ thể theo con đường không cổ điển và con đường lectin là các cơ chế phòng vệ của miễn dịch bẩm sinh. Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về các thành phần bổ thể, sự giống và khác nhau giữa ba con đường hoạt hoá bổ thể, sự điều hoà hệ thống bổ thể, các chức năng của các thành phần bổ thể khác nhau và hậu quả của việc thiếu hụt bẩm sinh một số thành phần bổ thể. Các thành phần bổ thể Các protein và glycoprotein tạo nên hệ thống bổ thể chủ yếu được tổng hợp bởi các tế bào gan, tuy nhiên cũng có một lượng đáng kể được tạo ra bởi các tế bào mono trong máu, các đại thực bào ở mô, các tế bào biểu mô của đường tiêu hoá và đường tiết niệu sinh dục. Các thành phần này chiếm khoảng 5% trọng lượng các globulin trong huyết thanh và lưu hành trong huyết thanh dưới các dạng không hoạt động về mặt chức năng. Rất nhiều trong số các dạng này là các tiền enzyme (proenzyme hay zymogen) trong đó vị trí hoạt động enzyme được che đậy lại. Sự hoạt hoá của tiền enzyme làm phân cắt phân tử loại đi mảnh ức chế và bộc lộ ra vị trí hoạt động enzyme. Sự hoạt hoá của hệ thống bổ thể liên quan đến một chuỗi các enzyme kế tiếp nhau trong đó sản phẩm tiền enzyme của bước này trở thành enzyme chuyển hoá của bước tiếp theo. Mỗi một thành phần ở dạng hoạt hoá có thời gian bán huỷ ngắn, nếu không tương tác với thành phần tiếp theo thì nó sẽ nhanh chóng bị bất hoạt. Mỗi thành phần bổ thể được ký hiệu bằng các chữ và số (ví dụ C1-C9), chữ (ví dụ B, D, H), hoặc bằng các tên thông thường. Chữ C viết tắt của chữ bổ thể trong Tiếng Anh là “complement”, còn kí hiệu từ 1 đến 9 phản ánh thứ tự phát hiện ra chúng chứ không phải trình tự của các thành phần này trong chuỗi phản ứng hoạt hoá bổ thể. Sau khi một thành phần được hoạt hoá thì các mảnh peptide được ký hiệu bằng các chữ viết thường. Mảnh nhỏ hơn được ký hiệu bằng chữ “a”, mảnh lớn hơn được ký hiệu bằng chữ “b” ví dụ như C3a, C3b (ngoại trừ trường hợp C2 thì kí hiệu C2a là mảnh lớn, C2b là mảnh nhỏ - tuy nhiên vẫn có tài liệu kí hiệu C2a là mảnh nhỏ). Các mảnh lớn “b” gắn vào đích gần với vị trí hoạt hoá còn các mảnh nhỏ “a” thì khuếch tán ra khỏi vị trí này và đóng vai trò trong việc hình thành một đáp ứng viêm cục bộ. Các mảnh bổ thể tương tác với một mảnh khác để tạo thành các phức hợp chức năng. Những phức hợp nào có hoạt tính enzyme thì được ký hiệu bằng gạch ngang phía trên các kí tự chữ hoặc số ví dụ như C4b2b, C3bBb. Các bước hoạt hoá bổ thể Các bước đầu tiên trong quá trình hoạt hoá bổ thể kết thúc bằng việc hình thành của C5b có thể diễn ra thông qua ba con đường: cổ điển, không cổ điển và lectin. Các bước cuối cùng dẫn đến hình thành một phức hợp tấn công màng thì giống nhau ở cả ba con đường. Các thành phần bổ thể trong mỗi con đường và trình tự mà chúng tham gia vào được trình bầy trong hình 6.1. Hình 6.1: Tổng quan về ba con đường hoạt hoá bổ thể. Con đường cổ điển được khởi động khi C1 gắn vào phức hợp kháng nguyên-kháng thể. Con đường không cổ điển được khởi động khi C3b gắn vào các bề mặt hoạt hoá như thành của tế bào vi khuẩn. Con đường lectin được khởi động khi lectin gắn mannose (MBL) gắn vào bề mặt vật lạ. Cả ba con đường đều tạo ra enzyme C3 convertase, C5 convertase và C5b. Thành phần này sau đó lại được chuyển thành một phức hợp tấn công màng theo trình tự chung của các tương tác cuối giống nhau ở cả ba con đường Con đường cổ điển Sự hoạt hoá bổ thể theo con đường cổ điển thường được bắt đầu bằng sự hình thành của các phức hợp kháng nguyên-kháng thể hoà tan hoặc bằng sự gắn của kháng thể vào kháng nguyên trên một đích thích hợp ví dụ như một tế bào vi khuẩn. IgM và một số phân lớp IgG nhất định (IgG1, IgG2 và IgG3) có thể hoạt hoá con đường cổ điển giống như một số yếu tố hoạt hoá không có bản chất miễn dịch. Giai đoạn đầu tiên của quá trình hoạt hoá liên quan đến một chuỗi liên tiếp các enzyme của C1, C4, C2 và C3 có mặt trong huyết tương dưới các dạng không hoạt động chức năng. Việc tạo thành phức hợp giữa kháng nguyên với kháng thể đã gây nên những biến đổi về mặt hình thái ở phần Fc của phân tử kháng thể, bộc lộ một vị trí kết hợp dành cho thành phần bổ thể C1. C1 tồn tại trong huyết thanh dưới dạng phức hợp đại phân tử bao gồm C1q, hai phân tử C1r và hai phân tử C1s gắn với nhau dưới dạng phức hợp (C1qr2s2). Phức hợp này được giữ cho ổn định nhờ ion Ca2+. Phân tử C1q được cấu thành bởi 18 chuỗi polypeptide liên kết với nhau tạo nên 6 cánh tay xoắn kiểu lò xo chập ba giống như một bó hoa tulip có 6 bông, đỉnh của các cánh tay này (là các bông hoa) gắn vào các vị trí kết hợp đã được bộc lộ ở lãnh vực CH2 của phân tử kháng thể (hình 6.1). Phức hợp C1r2s2 có thể tồn tại dưới hai dạng. Ở dạng tự do không gắn vào C1q nó có hình chữ S còn khi đã gắn vào C1q thì C1r2s2 có hình số 8. Mỗi đơn phân tử C1r và C1s có chứa một lãnh vực xúc tác và một lãnh vực phản ứng có tác dụng thúc đẩy sự tương tác với C1q hoặc tương tác lẫn nhau giữa các C1r hoặc C1s. Hình 6.2: Phức hợp C1qr2s2 gắn vào kháng thể đã tạo phức hợp với kháng nguyên trên bề mặt vi sinh vật Hình 6.3: C1q cần phải gắn với ít nhất là hai Fc vào các đầu hình cầu để tạo ra liên kết bền vững Ðể cho tương tác ổn định giữa kháng thể và C1q xuất hiện thì mỗi phân tử C1q phải gắn với ít nhất là hai Fc vào các đầu hình cầu của nó. Khi một phân tử IgM pentamer gắn vào kháng nguyên hoặc vào một bề mặt đích sẽ có ít nhất là 3 vị trí kết hợp dành cho C1q được bộc lộ. Tuy nhiên hình dạng của IgM trong máu lại là hình phẳng và ở dạng này thì các vị trí kết hợp với C1q lại không được bộc lộ (hình 6.3). Vì thế tự IgM trong máu không có khả năng hoạt hoá chuỗi bổ thể. Ngược lại thì phân tử IgG chỉ chứa có 1 vị trí kết hợp C1q ở phần Fc, khi hai phân tử IgG ở cách nhau 30-40 nm ở trên một bề mặt đích hoặc ở trong một phức hợp sẽ cho ra hai vị trí gắn C1q và do vậy có thể tạo ra được liên kết vững chắc với C1q. Sự khác nhau về phương diện cấu trúc giữa IgM và IgG cắt nghĩa tại sao chỉ một phân tử IgM gắn vào một tế bào hồng cầu là đủ để hoạt hoá được bổ thể theo con đường cổ điển và làm tan tế bào hồng cầu, trong khi đó phải cần tới 1.000 phân tử IgG, phân bố một cách ngẫu nhiên, để có hai phân tử đứng đủ gần nhau mới bắt đầu có được sự gắn C1q. Bảng 6.1: Các thành phần của con đường cổ điển tham gia hình thành C5 convertase Thành phần Protein hoạt động/ sản phẩm phân cắt Chức năng miễn dịch C1 C1q Gắn vào vùng Fc của IgM và IgG C1r Serine protease: enzyme hoạt hoá C1s C1s Serine protease: enzyme hoạt hoá C4 và C2 C4 C4a Peptide trung gian hoá học của phản ứng viêm (độc tố phản vệ - anaphylatoxin) C4b Gắn và tạo phức hợp với C2 sau đó được phân cắt bởi C1s tạo ra C4b2a C2 C2a Serine protease: C4b2a hoạt động như C3 convertase C2b Chưa rõ chức năng C3 C3a Peptide trung gian hoá học của phản ứng viêm (độc tố phản vệ - anaphylatoxin) C3b Gắn vào C4b2a tạo ra C5 convertase; chất opsonin chính Sự gắn của C1q vào vị trí liên kết của nó ở phần Fc của phân tử kháng thể tạo ra một biến đổi về hình thái của C1r làm chuyển đổi C1r thành một enzyme serine protease là C1r hoạt động. Sau đó C1r phân cắt C1s thành một enzyme hoạt động tương tự đó là C1s. C1s có hai cơ chất là C4 và C2 (xem hình 6.1). Thành phần C4 là một glycoprotein có 3 chuỗi polypeptide là a, b, và g. C4 được hoạt hoá khi C1s thuỷ phân một mảnh nhỏ (C4a) khỏi các đầu tận cùng amine của chuỗi a, bộc lộ ra một vị rí kết hợp ở mảnh lớn (C4b). Mảnh C4b dính vào bề mặt đích xung quanh C1 và sau đó tiền enzyme C2 gắn vào vị trí kết hợp đã được bộc lộ ra trên C4b. Tại đây C2 cũng bị enzyme lân cận là C1s phân cắt, mảnh nhỏ (C2a) vừa được tạo ra sẽ khuếch tán đi chỗ khác. Phức hợp C4b2b tạo thành được gọi là C3 convertase để nói lên vai trò của nó trong việc làm chuyển đổi cả tiền enzyme C3 thành dạng enzyme hoạt động. Mảnh nhỏ C4a được tạo ra do phân cắt C4 là một độc tố phản vệ (anaphylatoxin) hay một chất trung gian hoá học của phản ứng viêm. Mảnh này không trực tiếp tham gia vào chuỗi hoạt hoá bổ thể. Các mảnh nhỏ của C4, C3 và C5 là các độc tố phản vệ sẽ được trình bầy trong phần tiếp theo. Cấu thành C3 nguyên thuỷ bao gồm 2 chuỗi polypeptide là a và b. Enzyme C3 convertase thuỷ phân mảnh ngắn (C3a) khỏi các đầu tận cùng amine của chuỗi a tạo ra C3b. Một phân tử C3 convertase có thể tạo ra trên 200 phân tử C3b, kết quả là quá trình được khuếch đại một cách mạnh mẽ ở bước này. Một số C3b gắn vào C4b2a để tạo thành phức hợp gồm 3 phân tử là C4b2a3b được gọi là C5 convertase. Cấu thành C3b của phức hợp này gắn vào C5 làm thay đổi cấu hình không gian của C5 do vậy cấu thành C4b2a có thể phân cắt được C5 thành C5a và C5b. C5a khuếch tán đi còn C5b thì gắn vào C6 để châm ngòi cho sự hình thành của phức hợp tấn công màng theo một trình tự sẽ được mô tả sau. Một số C3b được tạo ra bởi C3 convertase không kết hợp với C4b2a mà khuếch tán đi rồi phủ lên các phức hợp miễn dịch hoặc các kháng nguyên hữu hình. Chức năng opsonin hoá này giúp của C3b sẽ được trình bầy chi tiết trong phần sau. Con đường không cổ điển Thành phần C5b cố định cũng có thể tạo ra được bằng con đường hoạt hoá thứ hai mà không cần phải có kháng thể. Do con đường này được tìm ra sau con đường cổ [...]... MBL có hình dạng tương tự như phân tử C1q và về chức năng thì protein này cũng hoạt động tương tự như phân tử C1q trong quá trình hoạt hoá con đường cổ điển Phân tử MBL có hai phân tử enzyme protease có cấu trúc và hoạt tính tương tự như C1r và C1s bám vào là mannoseassociated serine protease 1 và 2 (lần lượt được kí hiệu là MASP1 và MASP2) Phức hợp MBP-MASP1-MASP2 hoạt hoá C4 và C2 để tạo thành C4bC2a... hiện thêm một con đường hoạt hoá bổ thể khác mà cũng không cần có sự tham gia của kháng thể Con đường này được khởi động thông qua các protein có khả năng bám vào carbohydrate được gọi là các lectin, vì thế con đường hoạt hoá bổ thể này được gọi là con đường lectin (lectin pathway) Giống như con đường không cổ điển, do không cần kháng thể nên con đường lectin cũng là thành phần của đáp ứng miễn dịch bẩm... tế bào khác nhau mà các thành phần này được coi là lạ đối với túc chủ (bảng 15 .2) Ví dụ cả vi khuẩn gram âm lẫn vi khuẩn gram dương đều có các thành phần của thành tế bào có thể hoạt hoá con đường không cổ điển Các thành phần trung gian của con đường không cổ điển được minh hoạ trong hình 15 .6 Hình 15 .6 Hình minh hoạ các thành phần trung gian dẫn đến hình thành C5b cố định theo con đường không cổ điển... khoảng 10 Å; lỗ được hình thành có thể dẫn tới tan các tế bào hồng cầu nhưng không tan các tế bào có nhân Bước cuối cùng trong quá trình hình thành phức hợp tấn công màng đó là sự gắn và polymer hoá C9 vào phức hợp C5b678 Cứ khoảng từ 10 đến 16 phân tử C9 có thể gắn vào và bị polymer hoá bởi 1 phức hợp C5b678 Trong quá trình polymer hoá, các phân tử C9 cũng trải qua quá trình chuyển đổi ái nước-lưỡng... cực và vì thế chúng cũng có thể cài cắm được vào màng (xem hình 15 .4f) Phức hợp tấn công màng hoàn chỉnh sẽ có dạng hình ống và kích thước lỗ hoạt động chức năng từ 70 - 10 0 Å, bao gồm 1 phức hợp C5b678 bao xung quanh là một phức hợp polymer của C9 Vì thế các ion và các phân tử nhỏ có thể khuếch tán qua lại tự do qua kênh trung tâm của phức hợp tấn công màng, tế bào không thể duy trì được tình trạng... có tên gọi là mannose-binding lectin (lectin gắn mannose, viết tắt là MBL) gắn vào các gốc mannose là thành phần của các glycoprotein hoặc các phân tử carbohydrate trên bề mặt của các vi sinh vật Vì các gốc mannose chỉ có trên bề mặt các vi sinh vật chứ không có trên các tế bào của động vật có vú nên con đường lectin được coi là một biện pháp để hệ thống miễn dịch phân biệt “lạ-quen” Tuy nhiên về cơ... tham gia của kháng thể nên nó là một thành phần của cơ chế miễn dịch bẩm sinh Con đường này liên quan đến 4 protein huyết thanh đó là C3, yếu tố B, yếu tố D và properdin Khác với con đường cổ điển là đầu tiên cần phải có kháng thể để hoạt hoá thì trong hầu hết các trường hợp con đường không cổ điển đầu tiên lại được hoạt hoá bởi các thành phần của bề mặt tế bào khác nhau mà các thành phần này được coi... ổn định và bị bất hoạt trong vòng 2 phút nếu không được thành phần C6 gắn vào và làm ổn định hoạt tính cho nó Không ít thì nhiều tất cả các tương tác của bổ thể đều diễn ra trên mặt ái nước của các màng hoặc trên các phức hợp miễn dịch trong pha dịch lỏng Trong khi phức hợp C5b6 gắn vào C7 nó trải qua quá trình chuyển đổi cấu trúc ái nước - lưỡng cực bộc lộ ra những vùng kỵ nước, những vùng này đóng... tế bào đích thì vị trí kết hợp kỵ nước có thể cho phép phức hợp C5b67 cài vào được màng phospholipid kép (xem hình 15 .4e) Tuy nhiên nếu tương tác xẩy ra trên một phức hợp miễn dịch hoặc trên một bề mặt hoạt hoá không thuộc tế bào khác thì sau đó vị trí kết hợp kỵ nước không thể giữ cố định được phức hợp và nó bị giải phóng Phức hợp C5b67 được giải phóng ra có thể gắn vào các tế bào lân cận dẫn đến làm... carbohydrate tinh khiết (agarose, inulin) Thành phần C3 trong huyết thanh có một liên kết thioester không bền là chỗ dễ bị thuỷ phân tự nhiên một cách từ từ thành C3a và C3b C3b có thể gắn vào các kháng nguyên trên bề mặt lạ (ví dụ như các kháng nguyên trên các tế bào vi khuẩn hoặc các hạt virus) hoặc với ngay cả các tế bào của bản thân túc chủ (xem hình 15 .5c) Trong thành phần của màng ở hầu hết các động vật . hoạt hoá bổ thể, sự điều hoà hệ thống bổ thể, các chức năng của các thành phần bổ thể khác nhau và hậu quả của việc thiếu hụt bẩm sinh một số thành phần bổ thể. Các thành phần bổ thể Các. HỆ THỐNG BỔ THỂ - Phần 1 Hệ thống bổ thể bao gồm ít nhất là 30 protein và glycoprotein trong máu và gắn trên các màng. Bổ thể đóng vai trò quan trọng trong. phân tử kháng thể, bộc lộ một vị trí kết hợp dành cho thành phần bổ thể C1. C1 tồn tại trong huyết thanh dưới dạng phức hợp đại phân tử bao gồm C1q, hai phân tử C1r và hai phân tử C1s gắn với