Đang tải... (xem toàn văn)
sinh lí bệnh miễn dịch cho y bài bổ thể cho y , kiến thức y học , lâm sàng , thực tiễn Trong cuộc sống, cơ thể luôn bị đe dọa bởi rất nhiều yếu tố gây bệnh, trong đó chủ yếu là các vi sinh vật (vi khuẩn, virus, ký sinh trùng) tuy nhiên chúng hiếm khi gây bệnh lý. Để tự bảo vệ, cơ thể đã sử dụng các nhiều hình thức để né tránh, để tồn tại và phát triển, hầu hết những vi sinh vật này đều được phát hiện và bị loại bỏ sau một vài giờ bởi nhiều cơ chế bảo vệ không đặc hiệu. Chỉ khi vi sinh vật vượt qua tuyến bảo vệ không đặc hiệu đầu tiên này thì một đáp ứng miễn dịch đặc hiệu sẽ được kích ứng để tạo ra các tế bào hiệu lực nhằm loại bỏ tác nhân gây bệnh và các tế bào T và B nhớ có tác dụng ngăn ngừa tái nhiễm nếu chính các vi sinh vật gây bệnh này tiếp tục xâm nhập vào cơ thể.
BỔ THỂ CHỨC NĂNG BỔ THỂ Trong lịch sử, từ bổ thể (viết tắt là C) được sử dụng để chỉ một thành phần trong huyết thanh không bền với nhiệt có thể ly giải vi khuẩn (hoạt tính của C bị tiêu hủy (bất hoạt) bằng cách đun nóng huyết thanh ở 560C trong 30 phút) Tuy nhiên, bổ thể hiện đang được biết là góp phần vào sự bảo vệ của cơ thể chủ bằng những con đường khác nhau Bổ thể có thể opsonin hóa vi khuẩn để làm tăng cường sự thực bào, tập trung và hoạt hóa các tế bào khác nhau bao gồm các tế bào bạch cầu đa nhân (PMN) và các đại thực bào, tham gia vào sự điều hòa các đáp ứng của kháng thể và hỗ trợ trong việc dọn dẹp phức hợp miễn dịch và các tế bào chết theo chương trình Bổ thể cũng có thể có tác động có hại cho cơ thể chủ như góp phần vào tình trạng viêm, làm tổn thương mô và có thể gây ra sốc phản vệ Bổ thể bao gồm hơn 20 protein huyết thanh khác nhau (xem Bảng 1) được sản xuất bởi một loạt các tế bào bao gồm: tế bào gan, đại thực bào và tế bào biểu mô ruột Một số protein bổ thể liên kết với globulin miễn dịch hoặc các thành phần của màng tế bào Nhiều thành phần khác ở dạng tiền enzym, khi hoạt hóa sẽ phân cắt một hoặc nhiều protein bổ thể khác Sau khi cắt một số các protein của bổ thể thì tạo ra các mảnh có khả năng hoạt hóa tế bào, tăng tính thấm thành mạch hoặc opsonin hóa vi khuẩn Bảng 1 Các protein của bổ thể Đường cổ điển Đường Lectin Đường cạnh Đường ly giải Protein hoạt hóa: Protein liên kết C3, yếu C5, C6, C7, C8, C9 C1qrs, C2, C3, C4 manose tố B & D*, Protein S (MBP), Properdin Protein điều hòa: Manose liên (P) C1-INH, C4-BP kết với serine của protease (MASP, MASP2) Yếu tố I* và H, yếu tố tăng phân hủy (DAF), 1 thụ thể 1của bổ thể (CR1), etc Các thành phần được gạch chân có hoạt tính enzym khi hoạt hóa Những thành phần được đánh dấu với một dấu sao có hoạt tính enzym ở dạng tự nhiên của chúng CÁC CON ĐƯỜNG HOẠT HÓA BỔ THỂ Hoạt hóa bổ thể có thể được chia thành bốn con đường (Hình 1): con đường cổ điển, con đường lectin, con đường cạnh và con đường tấn công màng (hoặc ly giải) Cả hai con đường cổ điển và đường cạnh dẫn đến hoạt hóa convertase C5 và kết quả là tạo ra C5b đó là yếu tố cần thiết để hoạt hóa con đường tấn công màng Con đường cổ điển (Hình 2) 2 Hoạt hóa C1 C1, một protein đa tiểu đơn vị có ba protein khác nhau (C1q, C1r và C1s), liên kết với vùng Fc của các phân tử kháng thể IgG và IgM đã kết hợp với kháng nguyên Sự liên kết đó của C1 không xảy ra nếu kháng thể không kết hợp với kháng nguyên và không có mặt của các ion Canxi và Magiê (lưu ý, trong một số trường hợp C1 có thể liên kết với globulin miễn dịch vón tụ [ví dụ như vón tụ IgG] hay trên bề mặt tác nhân gây bệnh nhất định khi không có kháng thể) Sự liên kết của C1 với kháng thể thông qua C1q và C1q phải có ít nhất hai liên kết với phân tử kháng thể trước khi nó được cố định vững chắc Sự liên kết của C1q làm cho hoạt hóa C1r rồi sau đó hoạt hóa C1s Kết quả là hình thành "C1qrs” hoạt hóa, một loại enzym mà sẽ cắt C4 thành hai mảnh C4a và C4b Hoạt hóa C4 và C2 (tạo ra convertase C3) Mảnh C4b liên kết với màng và mảnh C4a được giải phóng ra môi trường xung quanh "C1qrs" hoạt hóa cũng cắt C2 thành C2a và C2b C2a gắn lên màng tế bào cùng với C4b còn C2b được giải phóng ra môi trường Phức hợp C4bC2a là một convertase C3, enzym này sẽ cắt C3 thành C3a và C3b Hoạt hóa C3 (tạo ra convertase C5) C3b gắn vào màng tế bào trong phức hợp với C4b và C2a, còn C3a được đưa ra môi trường xung quanh Kết quả là tạo ra C4bC2aC3b, là một convertase C5 Sự hình thành convertase C5 là phần cuối của con đường cổ điển Một số sản phẩm của con đường cổ điển có những hoạt tính sinh học mạnh góp phần vào bảo vệ cơ thể chủ Các sản phẩm này cũng có thể tác động có hại nếu được sản xuất mà không có kiểm soát Bảng 2 tóm tắt các hoạt tính sinh học của các thành phần trong con đường cổ điển 3 Bảng 2 Hoạt tính sinh học của các thành phần con đường cố điển Thàn Hoạt tính sinh học h phần Prokinin; phân cắt bởi plasmin tạo ra nhiều kinin, dẫn đến phù C2b Phản vệ; có thể hoạt hóa các tế bào mast và tế bào bạch cầu ái kiềm để giải phóng hạt dẫn đến tăng tính thấm thành mạch và co thắt cơ trơn, có C3a thể dẫn đến sốc phản vệ Opsonin; thúc đẩy thực bào bằng cách gắn vào thụ thể của bổ thể C3b Hoạt hóa tế bào thực bào C4a Phản vệ; (yếu hơn C3a) C4b Opsonin; thúc đẩy thực bào bằng cách gắn vào thụ thể của bổ thể Nếu con đường cổ điển không được điều hòa thì C2b, C3a, và C4a vẫn được tiếp tục sản xuất.Vì vậy, phải có một số cách để điều hòa hoạt động của con đường cổ điển Bảng 3 tóm tắt các cách thức mà con đường cổ điển được điều hòa Bảng 3 Điều hòa con đường cổ điển Thành phần Điều hòa Tất cả C1-INH; C1r và C1s tách ra từ C1q C3a Bất hoạt C3a (C3a-INA;Carboxypeptidase B); Bất hoạt C3a Yếu tố H và I; Yếu tố H tạo điều kiện cho sự tiêu hủy C3b C3b bởi yếu tố Iactor H facilitates the degradation of C3b by Factor I C4a C3-INA Protein in gắn C4 (C4-BP) và yếu tố I; C4-BP tạo điều kiện C4b cho tiêu hủy C4b bởi yếu tố I; C4-BP cũng ngăn ngừa kết hợp của C2a với C4b do đó ngăn chặn sự hình thành convertase C3 4 Tầm quan trọng của INH-C1 trong điều hòa con đường cổ điển được thể hiện bằng kết quả của sự thiếu hụt chất ức chế này Sự suy giảm INH-C1 liên quan đến sự phát triển Con đường lectin Con đường lectin (Hình 3) rất giống với con đường cổ điển Nó được khởi đầu bằng cách lectin liên kết với mannose (MBL) nằm ở phân tử polysaccharid của bề mặt vi khuẩn Sự kết hợp của MBL vào một mầm bệnh dẫn đến hình thành phức hợp MBL với hai protease serine là MASP-1 và MASP-2 (MBL liên kết với hai protease ở vị trí serine) MASP-1 và MASP-2 cũng tương tự như C1r và C1s một cách tương ứng và MBL cũng tương tự như C1q Sự hình thành phức hợp ba phân tử MBL/MASP-1/MASP-2 sẽ hoạt hóa các phân tử MASP và sau đó cắt C4 thành C4a và C4b Các mảnh C4b liên kết với màng tế bào đích và mảnh C4a được đưa vào môi trường xung quanh Hoạt hóa MASP cũng cắt C2 thành C2a và C2b C2a gắn lên màng tế bào cùng với C4b, còn C2b được đưa vào môi trường Phức hợp C4bC2a là enzym convertase C3, nó sẽ cắt C3 thành C3a và C3b C3b gắn vào màng tế bào cùng với C4b và C2a, còn C3a được đưa vào môi trường Kết quả là hình thành phức hợp C4bC2aC3b, đây là enzym convertase C5 Sự hình thành convertase C5 là phần cuối của con đường lectin Các hoạt tính sinh học và các protein điều hòa của con đường lectin đều giống con đường cổ điển Con đường cạnh Con đường cạnh bắt đầu với sự hoạt hóa C3 và cần có yếu tố B, D và cation Mg++, chúng đều có mặt trong huyết thanh người bình thường 5 Khuếch đại vòng lặp tạo ra C3b (Hình 4) Trong huyết thanh, sự thủy phân C3 để tạo ra C3i được duy trì một cách tự phát ở một mức độ thấp Yếu tố B liên kết với C3i và trở thành phức hợp nhạy cảm cho yếu tố D để nó cắt yếu tố B thành Bb Các phức hợp C3iBb có vai trò như một convertase C3 và sẽ cắt C3 thành C3a và C3b Một khi C3b được hình thành, yếu tố B sẽ liên kết với nó và trở nên nhạy cảm cho yếu tố D phân cắt yếu tố B Phức hợp C3bBb là một convertase C3 sẽ tiếp tục tạo ra nhiều C3b, vì thế sản phẩm C3b được khuếch đại Nếu quá trình này diễn ra liên tục mà không được kiểm soát, thì C3 trong huyết thanh sẽ bị tiêu thụ hết Do đó, việc sản xuất C3b tự phát phải được kiểm soát một cách chặt chẽ Kiểm soát vòng lặp khuếch đại (Hình 5 và 6) 6 Khi C3b, sản phẩm được tạo một cách tự nhiên, liên kết với màng tế bào tự thân và tương tác với DAF (yếu tố thúc đẩy sự phân rã) sẽ ngăn chặn sự kết hợp của yếu tố B với C3b dẫn đến ngăn ngừa sự hình thành convertase C3 Ngoài ra, DAF tăng tốc độ phân ly của Bb từ phức hợp C3bBb (convertase C3), do đó ngăn cản sự sản xuất thêm C3b Một số tế bào có thụ thể 1 với bổ thể (CR1) Sự liên kết của C3b với CR1 tạo điều kiện phân hủy enzym của C3b bởi yếu tố I Ngoài ra, liên kết của convertase C3 (C3bBb) với CR1 cũng phân ly Bb từ phức hợp Như vậy, trong các tế bào có thụ thể với bổ thể, CR1 cũng đóng một vai trò trong việc kiểm soát vòng lặp khuếch đại Cuối cùng, yếu tố H có thể liên kết với C3b đã gắn vào một tế bào hoặc ở pha lỏng làm cho sự tiêu hủy enzym của C3b bởi yếu tố I Như vậy, vòng lặp khuếch đại được kiểm soát bằng cách ngăn chặn sự hình thành convertase C3, phân ly convertase C3, hoặc tiêu hóa C3b bằng enzym Tầm quan trọng của việc kiểm soát vòng lặp khuếch đại được 7 minh họa ở những bệnh nhân thiếu sót di truyền của yếu tố H hoặc I Những bệnh nhân này thiếu C3 và tăng nhạy cảm với một số nhiễm trùng nhất định Ổn định của C convertase bởi các bề mặt chất hoạt hóa (bảo vệ) (Hình 7) Khi bám vào một yếu tố kích thích phù hợp của con đường cạnh, C3b sẽ liên kết với yếu tố B và với sự phân cắt enzym của yếu tố D thì convertase C3 (C3bBb) được hình thành Tuy nhiên, C3b không có khả năng phân hủy bởi yếu tố I và convertase C3 không bị tiêu đi nhanh chóng, vì nó được ổn định bởi bề mặt chất hoạt hóa Phức hợp được ổn định hơn nữa nếu properdin bám vào C3bBb Các chất hoạt hóa của con đường cạnh là các thành phần trên bề mặt của tác nhân gây bệnh và bao gồm: LPS của vi khuẩn gram âm và thành tế bào của một số vi khuẩn và men bia Vì vậy, khi C3b liên kết với một bề mặt hoạt hóa, các convertase C3 hình thành sẽ được ổn định và tiếp tục tạo thêm C3a và C3b từ sự phân cắt C3 Sự hình thành convertase C5 (Hình 10) 8 Một số C3b được tạo ra bởi các convertase C3 ổn định trên bề mặt chất hoạt hóa với phức hợp C3bBb để tạo thành một phức hợp C3bBbC3b Phức hợp này gọi là convertase C5 và cũng là chặng đường cuối cùng của con đường cạnh Con đường này có thể được hoạt hóa bởi nhiều vi khuẩn gram âm (tiêu biểu là Neisseria meningitidis và N gonorrhoea), một số vi khuẩn gram dương, virut và ký sinh trùng, và hậu quả là các vi sinh vật bị ly giải Như vậy, hoạt hóa bổ thể theo con đường cạnh giúp cho cơ thể một phương tiện bảo vệ chống lại các tác nhân gây bệnh nhất định trước khi một phản ứng kháng thể xảy ra Sự thiếu hụt C3 làm gia tăng tính nhạy cảm với những vi sinh vật Con đường cạnh có thể là con đường nguyên thủy, còn con đường cổ điển và lectin có thể phát triển từ con đường cạnh Con đường tấn công màng (ly giải) (Hình 9) 9 Convertase C5 được tạo ra từ con đường cổ điển (C4b2a3b), lectin (C4b2a3b) hoặc con đường cạnh (C3bBb3b) sẽ cắt C5 thành C5a và C5b C5a ở lại pha lỏng, còn C5b nhanh chóng liên kết với C6 và C7, rồi sau đó chúng bám lên màng tế bào đích Tiếp theo, C8 liên kết với chúng và cuối cùng là nhiều mảnh của phân tử C9 gắn vào phức hợp đó Các mảnh của C9 tạo thành một lỗ thủng xuyên màng, các thành phần bên trong tế bào bị rò rỉ và ly giải diễn ra Ly giải không phải là một quá trình enzym, nó được cho là do các tổn thương cơ học màng tế bào Phức hợp bao gồm C5bC6C7C8C9 được gọi là phức hợp tấn công màng (MAC) C5a được sinh ra từ con đường ly giải có một số hoạt tính sinh học mạnh Đây là loại gây phản vệ mạnh nhất Ngoài ra, C5a là một yếu tố hóa hướng động bạch cầu trung tính, tăng hô hấp tế bào và kích thích các đại thực bào sản xuất cytokin gây viêm Hoạt tính của C5a được bất hoạt bởi carboxypeptidase B (C3-INA) Một số phức hợp C5b67 có thể được bong ra khỏi màng và đi vào pha lỏng Nếu điều này xảy ra, nó có thể liên kết với các tế bào khác gần đó và dẫn đến ly giải chúng Sự tổn thương các tế bào bên cạnh được ngăn chặn bằng Protein S (vitronectin) Protein S liên kết với C5b67 hòa tan và ngăn không cho chúng bám vào các tế bào khác CÁC SẢN PHẨM CỦA HOẠT HÓA BỔ THỂ CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC Hoạt hóa bổ thể tạo ra một số sản phẩm có hoạt tính sinh học góp phần vào sự bảo vệ cơ thể, sốc phản vệ và viêm Sản xuất kinin C2b được tạo ra khi hoạt hóa con đường cổ điển là một tiền kinin có hoạt tính sinh học theo sau là sự biến đổi enzym bởi plasmin C1-INH ngăn ngừa việc tạo ra quá nhiều C2b bằng cách hạn chế hoạt hóa C2, C1-INH còn được gọi là serpin có tác dụng tách C1rs từ phức hợp C1qrs (Hình 10) Sự thiếu hụt di truyền của C1-INH làm cho C2b được tạo ra quá nhiều là nguyên nhân của bệnh phù mạch di truyền Tình trạng này có thể được điều trị bằng Danazol để thúc đẩy sản xuất C1-INH hoặc với acid caproic amin-ε để làm giảm hoạt tính của plasmin Chất gây sốc phản vệ C4a, C3a và C5a (theo thứ tự tăng dần của hoạt tính) là các chất gây phản vệ, chúng làm giải phóng hạt và co thắt cơ trơn Tác dụng không mong muốn của các peptid này được kiểm soát bởi carboxypeptidase B (C3a-INA) Các yếu tố hóa hướng động Cả C5a và MAC (C5b67) là các chất hóa hướng động C5a cũng có khả năng hoạt hóa 10 bạch cầu trung tính, bạch cầu ái kiềm và các đại thực bào và gây ra cảm ứng các phân tử bám dính vào các tế bào nội mạc mạch máu (Hình 12) Opsonin Các mảnh C3b và C4b đã bám lên bề mặt của vi sinh vật sẽ kết hợp với thụ thể của bổ thể (CR1) nằm trên bề mặt các tế bào thực bào và thúc đẩy thực bào (Hình 11) Các sản phẩm khác của hoạt hóa bổ thể có hoạt tính sinh học Các sản phẩm của C3 (iC3b, C3d và C3e) cũng gắn vào các tế bào khác nhau bằng các thụ thể riêng biệt và điều hòa chức năng của chúng Tóm lại, hệ thống bổ thể tham gia vào cả hai loại đề kháng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, đồng thời giải phóng một số sản phẩm có ý nghĩa sinh học và bệnh lý (Bảng 4) Nhiều suy giảm các thành phần bổ thể mang tính di truyền đã được biết, nhưng thiếu hụt C3 là nghiêm trọng nhất và gây tử vong Thiếu hụt bổ thể cũng xảy ra trong các bệnh do phức hợp miễn dịch (ví dụ, SLE), nhiễm vi khuẩn, virut và ký sinh trùng cấp tính và mạn tính 11 Bảng 4 Hoạt tính của các sản phẩm do hoạt hóa bổ thể và các yếu tố kiểm soát Mảnh Hoạt tính Tác dụng Các yếu tố C2a Phù kiểm soát C3a Prokinin, tích tụ chất lỏng Phản vệ C1-INH C3b Giải phóng hạt của các tế bào mast hay Thực bào bạch cầu ái kiềm; tăng tính thấm thành C3a-INA mạch, co thắt cơ trơn Opsonin, hoạt hóa tế bào thực bào Yếu tố H và I Giải phóng hạt của các tế bào mast hay Phản vệ C4a bạch cầu ái kiềm; tăng kính thấm thành (yếu nhất) C3a-INA mạch, co thắt cơ trơn C4b Opsonin Thực bào C4-BP và yếu tố I Giải phóng hạt của các tế bào mast hay Phản vệ (Mạnh C3a-INA bach cầu ái kiềm; tăng tính thấm thành nhất) mạch, co thắt cơ trơn Protein S C5a (vitronectin) C5bC6C Hóa hướng động, tăng hô hấp tế bào, Viêm 7 hoạt hóa thực bào, kích thích các cytokin viêm Viêm Hóa hướng động Tổn thương Tấn công màng tế bào mô Bảng 5 Thiếu hụt bổ thể và bệnh 12 Con đường/yếu Bệnh Cơ chế bệnh sinh tố Đường cổ điển Phù mạch di Sản xuất quá nhiều C2b (prokinin) C1INH truyền Opsonin hóa của phức hợp miễn dịch giúp chúng hòa tan, sự thiếu hụt làm C1, C2, C4 Xu hướng SLE tăng lượng kết tụ ở các mô và viêm Con đường Lectin Nhạy cảm với Không có khả năng khởi động con nhiễm vi khuẩn ở đường lectin MBL trẻ sơ sinh hoặc người bị ức chế Thiếu sự opsonin hóa vi khuẩn Con đường cạnh miễn dịch Yếu tố B hoặc D Thiếu sự opsonin hóa và không có khả Nhạy cảm với năng sử dụng con đường tấn công C3 nhiễm vi khuẩn màng sinh mủ Inability to attack the outer membrane C5, C6, C7 C8, of Gram-negative bacteria và C9 Nhạy cảm với Properdin (liên kết nhiễm vi khuẩn Thiếu sự opsonin hóa vi khuẩn NST X) Không kiểm soát được hoạt hóa C3 ở Nhạy cảm với con đường cạnh dẫn đến sự suy giảm Yếu tố H hoặc I nhiễm vi khuẩn C3 Gram âm Nhạy cảm viêm màng não do não mô cầu Sự thiếu hụt C3 và nhạy cảm với nhiễm vi khuẩn 13 14