Bài giảng Miễn dịch học
Chương 1
ĐẠI CƯƠNG VỀ MIỄN DỊCH HỌC
Tên gọi tiếng Anh “immunity” (tính miễn dịch) có nguồn gốc từ tiếng
Latinh “immunitas” có nghĩa là miễn trừ sự cáo buộc pháp luật dành cho các
nghị sĩ quốc hội trong thời gian âæång chức. Trong lịch sử, miễn dịch được
dùng để chỉ sự không mắc bệnh, mà cụ thể là các bệnh nhiễm trùng. Trong
cơ thể, tất cả các tế bào và phân tử hoá học chịu trách nhiệm về tính miễn
dịch hợp thành hệ thống miễn dịch, và toàn bộ những đáp ứng của chúng tạo
ra đối với những chất lạ xâm nhập vào cơ thể được gọi là đáp ứng miễn dịch.
Chức năng sinh lý của hệ thống miễn dịch là bảo vệ một cơ thể chống
lại các vi sinh vật gây bệnh xâm nhập vào cơ thể đó. Tuy nhiên, những chất
lạ không gây bệnh xâm nhập vào cơ thể cũng gây ra đáp ứng miễn dịch. Hơn
nữa, cơ chế bảo vệ bình thường còn có khi gây ra một số thương tổn cho cơ
thể. Do đó, người ta đã đưa ra một định nghĩa bao hàm hơn đối với tính
miễn dịch là phản ứng đối với các chất lạ, bao gồm cả vi khuẩn và các đại
phân tử như protein, các polysaccharide, không kể phản ứng đó là sinh lý
hay bệnh lý. Miễn dịch học là môn học nghiên cứu tính miễn dịch với nghĩa
rộng này đối với các hoạt động phân tử và tế bào xảy ra sau khi các vi sinh
vật và đại phân tử xâm nhập vào cơ thể.
Các nhà sử học kể rằ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Miễn dịch học
Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MIỄN DỊCH HỌC Tên gọi tiếng Anh “immunity” (tính miễn dịch) có nguồn gốc từ tiếng Latinh “immunitas” có nghĩa là miễn trừ sự cáo buộc pháp luật dành cho các nghị sĩ quốc hội trong thời gian âæång chức. Trong lịch sử, miễn dịch được dùng để chỉ sự không mắc bệnh, mà cụ thể là các bệnh nhiễm trùng. Trong cơ thể, tất cả các tế bào và phân tử hoá học chịu trách nhiệm về tính miễn dịch hợp thành hệ thống miễn dịch, và toàn bộ những đáp ứng của chúng tạo ra đối với những chất lạ xâm nhập vào cơ thể được gọi là đáp ứng miễn dịch. Chức năng sinh lý của hệ thống miễn dịch là bảo vệ một cơ thể chống lại các vi sinh vật gây bệnh xâm nhập vào cơ thể đó. Tuy nhiên, những chất lạ không gây bệnh xâm nhập vào cơ thể cũng gây ra đáp ứng miễn dịch. Hơn nữa, cơ chế bảo vệ bình thường còn có khi gây ra một số thương tổn cho cơ thể. Do đó, người ta đã đưa ra một định nghĩa bao hàm hơn đối với tính miễn dịch là phản ứng đối với các chất lạ, bao gồm cả vi khuẩn và các đại phân tử như protein, các polysaccharide, không kể phản ứng đó là sinh lý hay bệnh lý. Miễn dịch học là môn học nghiên cứu tính miễn dịch với nghĩa rộng này đối với các hoạt động phân tử và tế bào xảy ra sau khi các vi sinh vật và đại phân tử xâm nhập vào cơ thể. Các nhà sử học kể rằng: Thucydides, một người Hy Lạp ở Athens, là người đầu tiên vào thế kỷ thứ V trước Công nguyên đề cập đến tính miễn dịch chống lại bệnh nhiễm trùng mà lúc đó được gọi là “bệnh dịch”. Khái niệm “tính miễn dịch” có lẽ đã tồn tại rất lâu trước đó ở Trung Quốc vì người dân ở đây có tập tục cho người dân hít chất bột làm từ da của người bị đậu mùa đã khỏi để phòng ngừa bệnh này. Còn miễn dịch học, với tư cách là một môn học hiện đại, lại là một ngành khoa học thực nghiệm, trong đó các hiện tượng miễn dịch được giải thích dựa trên những quan sát thực nghiệm. Miễn dịch học, với tư cách là một môn học thực nghiệm, đã tiến hoá theo năng lực của con người hiểu biết và kiểm soát chức năng của hệ thống miễn dịch. Bằng chứng đầu tiên trong lịch sử về năng lực này là thành công của Edward Jenner trong việc chủng ngừa phòng bệnh đậu mùa. Jenner là một thầy thuốc người Anh, ông đã quan sát thấy rằng những người vắt sữa đã bị bệnh đậu bò và sau đó hồi phục thì không bao giờ mắc bệnh đậu mùa nữa. Dựa vào nhận định này, ông đã lấy dịch từ vết thương của người bị đậu bò tiêm cho một đứa trẻ 8 tuổi. Đứa trẻ này sau đó cho tiếp xúc trực tiếp với người bệnh đậu mùa thì đã không mắc bệnh và ông gọi cách bảo vệ của mình là "vaccination” (chủng ngừa) (chữ vaccination bắt nguồn từ tiếng Latinh “vacca” nghĩa là con bò cái) và đã cho xuất bản quyển sách “Vaccination” vào năm 1798. Từ đó biện pháp phòng bệnh nhiễm trùng này đã phát triển rộng rãi và cho đến nay nó vẫn là phương pháp phòng ngừa hiệu quả nhất đối với các bệnh nhiễm trùng (Bảng 1.1). Một văn bản có ý nghĩa quan trọng đối với ngành Miễn dịch học là công bố của Tổ chức Y tế Thế giới năm 1980 rằng bệnh đậu mùa là căn bệnh đầu tiên trên thế giới đã bị loại trừ nhờ vào công tác chủng ngừa. Từ những năm 1960, chúng ta đã có một sự chuyển biến trong hiểu biết về hệ thống miễn dịch và chức năng của nó. Các tiến bộ về kỹ thuật nuôi cấy tế bào (kể cả kỹ thuật sản xuất kháng thể đơn dòng), hoá miễn dịch, phương pháp DNA tái tổ hợp, động vật biến đổi gen, ... đã chuyển miễn dịch học từ chỗ chủ yếu là các hoạt động mô tả thành một ngành khoa học mà trong đó các hiện tượng miễn dịch được giải thích bằng những thuật ngữ sinh hoá và cấu trúc. Trong chương này chúng tôi trình bày những đặc điểm chung của đáp ứng miễn dịch cũng như giới thiệu những khái niệm tạo nên những bước ngoặc trong ngành miễn dịch học hiện đại. Bảng 1.1. Hiệu quả của vắc-xin đối với một số bệnh nhiễm trùng thường gặp tại Hoa Kỳ Bệnh Số bệnh nhân năm 2000 Số bệnh nhân năm 2000 Tỷ lệ phần trăm Bạch hầu 206.939 (1921) 2 -99,99 Sởi 894.134 (1941) 63 -99,99 Quai bị 152.209 (1968) 315 -99,99 Ho gà 265.269 (1934) 6.755 -97,73 Bại liệt 21.269 (1952) 0 -100,00 Rubella 57.686 (1969) 152 -99,84 Uốn ván 1.560 (1923) 26 -98,44 H. Znfluenza typ B ~20.000 (1984) 1.212 -93,14 Viêm gan B 26.611 (1985) 6.646 -75,03 1.1. Tính miễn dịch bẩm sinh và thu được Sự đề kháng chống lại vi sinh vật trong cơ thể ban đầu là những phản ứng của hệ thống miễn dịch bẩm sinh và sau đó là của miễn dịch thu được (Hình 1.1, Bảng 1.2). Hệ miễn dịch bẩm sinh (còn gọi là miễn dịch tự nhiên) bao gồm các cơ chế đề kháng đã tồn tại trong cơ thể khi chưa có nhiễm trùng và sẵn sàng đáp ứng rất nhanh khi vi sinh vật xâm nhập. Các cơ chế này chủ yếu phản ứng chống lại vi sinh vật chứ không phản ứng với các vật lạ không phải là vi sinh vật; đồng thời chúng phản ứng theo một cơ chế giống hệt nhau khi vi sinh vật xâm nhập tái đi tái lại. Các thành phần chính của miễn dịch bẩm sinh bao gồm: (1) các hàng rào vật lý và hoá học như da, niêm mạc, các chất kháng khuẩn được tiết ra trên các bề mặt này; (2) các tế bào thực bào (tế bào trung tính, đại thực bào) và tế bào NK (tế bào giết tự nhiên); (3) các protein trong máu, bao gồm các thành phần của hệ thống bổ thể và các chất trung gian khác của phản ứng viêm; và (4) các protein gọi là cytokin có vai trò điều hoà và phối hợp các hoạt động của tế bào trong hệ miễn dịch bẩm sinh. Cơ chế hoạt động của hệ miễn dịch bẩm sinh chỉ đặc hiệu cho những cấu trúc chung của từng nhóm vi sinh vật và không đặc hiệu cho những khác biệt tinh tế trong từng nhóm này. Hệ miễn dịch bẩm sinh tạo ra những phản ứng đầu tiên chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật. Ngược với hệ miễn dịch bẩm sinh, có những đáp ứng miễn dịch khác được kích thích bởi sự tiếp xúc với vi sinh vật và tạo ra cường độ tăng dần nếu sự tiếp xúc này được lặp đi lặp lại. Bởi vì dạng đáp ứng này chỉ xuất hiện sau khi vi sinh vật xâm nhập cơ thể nên nó được gọi là miễn dịch thu được. Tính chất đặc biệt của đáp ứng miễn dịch thu được là tính đặc hiệu đối với từng phân tử và khả năng “nhớ” khi phân tử đó xâm nhập trở lại cơ thể để tạo ra một đáp ứng mạnh hơn nhiều so với lần xâm nhập đầu tiên. Hệ miễn dịch thu được có khả năng nhận diện và phản ứng lại với nhiều vật lạ có bản chất nhiễm trùng hoặc không nhiễm trùng. Ngoài ra, nó còn có khả năng tuyệt vời trong viãûc phân biệt sự khác nhau rất nhỏ giữa các vật lạ này và vì vậy mà nó còn được gọi là miễn dịch đặc hiệu. Các thành phần của miễn dịch thu được là tế bào lymphô và các sản phẩm của chúng. Những chất lạ tạo ra đáp ứng miễn dịch đặc hiệu hoặc chịu tác động của hệ miễn dịch này được gọi là kháng nguyên. Theo thói quen, các thuật ngữ “đáp ứng miễn dịch” và “hệ thống miễn dịch” thường dùng cho đáp ứng miễn dịch thu được, trừ khi có những nhấn mạnh riêng khác đến miễn dịch bẩm sinh. Hình 1.1. Miễn dịch bẩm sinh và thu được Các cơ chế của miễn dịch tự nhiên cung cấp sức đề kháng ban đầu đối với nhiễm trùng. Đáp ứng miễn dịch thu được đến muộn hơn với sự hoạt hoá tế bào lymphô. Mức độ mạnh hay yếu của đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và thu được phụ thuộc từng loại nhiễm trùng. Bảng 1.2. Đặc điểm của miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thu được Đặc điểm Bẩm sinh Thu được Tính đặc hiệu Đối với cấu tạo chung của nhóm vi sinh vật Đối với kháng nguyên có hoặc không nhiễm trùng Tính đa dạng Ít Rất nhiều Tính nhớ Không Có Tính không đáp ứng với bản thân Có Có Các thành phần tham gia Hàng rào lý hoá Da, niêm mạc, các hoá chất kháng khuẩn Tế bào lymphô niêm mạc; kháng thể ở niêm mạc Các protein máu Bổ thể Kháng thể Tế bào Thực bào, tế bào NK Tế bào lymphô Các thành phần của đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và thu được thường xen lẫn với nhau trong một cơ chế đề kháng chung của cơ thể thông qua nhiều loại tế bào và phân tử. Riêng miễn dịch bẩm sinh có thể giúp cơ thể thoát khỏi sự tấn công của một số vi sinh vật, nhưng nhiều vi sinh vật gây bệnh có khả năng vượt qua hàng rào miễn dịch này nên sự loại trừ chúng cần đến một cơ chế đề kháng mạnh hơn nhiều, đó là miễn dịch thu được. Có hai mối liên kết quan trọng giữa miễn dịch bẩm sinh và thu được. Thứ nhất, miễn dịch bẩm sinh có khả năng kích thích đáp ứng miễn dịch thu được và ảnh hưởng đến bản chất của miễn dịch thu được. Đáp ứng của miễn dịch thu được có sử dụng nhiều cơ chế hiệu quả của miễn dịch bẩm sinh để loại trừ vi sinh vật và có khả năng tăng cường hoạt động kháng khuẩn của miễn dịch thu được. Miễn dịch bẩm sinh về mặt di truyền thuộc hệ thống đề kháng cổ nhất của cơ thể chủ, còn miễn dịch thu được thì mới có được nhờ tiến hoá về sau. Ở động vật có xương sống, sức đề kháng của cơ thể chủ chống lại vi sinh cơ thể chủ yếu được đảm trách bởi miễn dịch bẩm sinh, bao gồm các thực bào, và các phân tử protein lưu động trong máu. Miễn dịch thu được bao gồm tế bào lymphô và kháng thể, xuất hiện đầu tiên ở loài xương sống có hàm và càng biệt hoá đối với các loài tiến hoá về sau. 1. 2. Các kiểu đáp ứng miễn dịch thu được Có hai kiểu đáp ứng miễn dịch thu được, đó là đáp ứng thể dịch và đáp ứng qua trung gian tế bào. Cả hai kiểu này đều có sự tham gia của rất nhiều thành phần của hệ thống miễn dịch với mục đích là loại trừ nhiều loại vi sinh vật khác nhau ra khỏi cơ thể (Hình 1.2). Miễn dịch dịch thể được thực hiện qua trung gian của những phân tử hiện diện trong máu và dịch niêm mạc có tên là kháng thể, được sản xuất bởi tế bào lymphô B (còn gọi là tế bào B). Kháng thể có khả năng nhận diện kháng nguyên vi sinh vật, trung hoà tính gây bệnh và tác động lên vi sinh vật để loại trừ nó qua nhiều cơ chế hiệu quả khác nhau. Miễn dịch dịch thể là cơ chế đề kháng chủ yếu chống lại các vi sinh vật ngoại bào cũng như độc tố của chúng theo cơ chế kháng thể liên kết với các vi sinh vật hoặc độc tố để xúc tiến việc loại trừ. Bản thân kháng thể là những phân tử được chuyên môn hoá, những tuýp kháng thể khác nhau có thể tạo ra nhiều cơ chế loại bỏ kháng nguyên khác nhau. Một số tuýp kháng thể có khả năng xúc tiến hoạt động thực bào, một số khác lại kích thích tế bào bạch cầu sản xuất ra các chất trung gian của phản ứng viêm. Miễn dịch qua trung gian tế bào (còn gọi là miễn dịch tế bào) là kiểu đáp ứng được thực hiện qua trung gian của tế bào lymphô T (còn gọi là tế bào T). Các vi sinh vật nội bào như virus và một số vi khuẩn có khả năng sống và nhân lên trong đại thực bào cũng như một số tế bào chủ khác, vì thế chúng không chịu tác động trực tiếp của kháng thể lưu động trong máu. Sự đề kháng chống lại những vi sinh vật kiểu này là chức năng của miễn dịch tế bào. Ngăn chặn nhiễm trùng và loại bỏ các vi sinh vật ngoại bào Hình 1.2. Các kiểu miễn dịch thu được Trong miễn dịch dịch thể, tế bào B tiết ra kháng thể để ngăn chặn nhiễm trùng và loại bỏ các vi khuẩn ngoại bào. Trong miễn dịch qua trung gian tế bào, tế bào T hoạt hóa đại thực bào để tiêu diệt vi khuẩn đã bị ăn vào bên trong tế bào này hoặc tế bào T gây độc trực tiếp tiêu diệt tế bào đã bị nhiễm khuẩn. Miễn dịch bảo vệ chống lại một vi sinh vật có thể được tạo ra nhờ kích thích của vi sinh vật đó hoặc nhờ truyền kháng thể hoặc tế bào lymphô đặc hiệu từ bên ngoài vào (Hình 1.3). Cách thức tạo kháng thể qua kích thích trực tiếp với vật lạ được gọi là miễn dịch chủ động vì cá thể tiếp xúc với vật lạ đã đóng vai trò chủ động trong việc đáp ứng với kháng nguyên. Những cá thể hoặc tế bào lymphô chưa từng được tiếp xúc với một kháng nguyên nào đó được gọi là “nguyên vẹn” hay “nguyên” (naive). Còn những cá thể được tiếp xúc với một kháng nguyên vi sinh vật nào đó rồi và sau đó được bảo vệ chống lại những lần tiếp xúc khác được gọi là miễn nhiễm (immune). Hình 1.3. Miễn dịch chủ động và thụ động Miễn dịch chủ động được tạo ra khi cơ thể chủ tiếp xúc với vi sinh vật hoặc kháng nguyên vi sinh vật, trong khi đó miễn dịch thụ động được vay mượn nhờ truyền kháng thể hay tế bào lymphô T đặc hiệu. Cả hai loại đều tạo ra sức đề kháng đối với vi sinh vật nhưng chè có miễn dịch chủ động là có tính nhớ miễn dịch. Người ta cũng có thể mang tính miễn dịch đến cho một cá thể bằng cách truyền huyết thanh hoặc tế bào lymphô từ một cá thể khác đã được gây miễn dịch. Cách làm này được gọi là truyền miễn dịch thụ động, thường hay thực hiện trên động vật thí nghiệm. Cơ thể nhận sau đó sẽ có tính miễn dịch chống lại kháng nguyên tương ứng mặc dù chưa lần nào tiếp xúc với kháng nguyên này. Do đó kiểu miễn dịch này được gọi là miễn dịch thụ động. Gây miễn dịch thụ động là một phương pháp hữu ích để cung cấp sức đề kháng nhanh, không phải chờ cho đến khi miễn dịch chủ động xuất hiện. Một ví dụ của miễn dịch thụ động là truyền kháng thể từ mẹ sang con trong thời kỳ bào thai giúp cho đưa trẻ chống lại nhiễm trùng trong thời kỳ chờ đợi miễn dịch chủ động của trẻ hình thành. Người ta cũng đã dùng phương pháp miễn dịch thụ động để chống lại độc tố vi khuẩn gây chết người (ví dụ độc tố uốn ván) bằng cách truyền kháng thể từ con vật đã được gây miễn dịch bởi vi sinh vật đó. Kỹ thuật truyền miễn dịch thụ động (hay còn gọi là tạo miễn dịch vay mượn) cũng có thể thực hiện với những tế bào và phân tử khác nhau miễn là chúng có năng lực miễn dịch đặc hiệu. Thật ra, thuật ngữ “miễn dịch dịch thể” (humoral immunity) ban đầu được định nghĩa như một kiểu miễn dịch có thể truyền được sang cho con vật chưa nhiễm bằng chất dịch trong máu có chứa kháng thể và không có tế bào (tức là huyết thanh hoặc huyết tương mà từ cổ gọi là thể dịch - humor). Cũng vậy, miễn dịch qua trung gian tế bào (cell-mediated immunity) được định nghĩa là một dạng miễn dịch có thể truyền sang cho cá thể chưa nhiễm dưới dạng tế bào (lymphô T) chứ không phải dịch thể. Năm 1890, Emil von Behring và Shibasaburo Kitasato đã trình diễn thí nghiệm đầu tiên về miễn dịch dịch thể. Họ cho thấy rằng, nếu huyết thanh của con vật đã khỏi bệnh bạch hầu được truyền cho con vật chưa nhiễm thì con vật này sẽ có khả năng đề kháng đặc hiệu đối với bệnh bạch hầu. Thành phần hiệu lực trong huyết thanh lúc đó được gọi là kháng độc tố vì nó trung hoà tác dụng bệnh lý của độc tố bạch hầu. Đầu những năm 1890, Karl Landsteiner và các nhà nghiên cứu khác chứng minh rằng không phải chỉ có độc tố mà những chất không có nguồn gốc vi sinh vật khác cũng có thể tạo ra đáp ứng miễn dịch dịch thể. Từ các thí nghiệm đó, người ta đã đưa ra một thuật ngữ mới là “kháng thể” (antibody) để chỉ thành phần protein huyết thanh tạo ra tính miễn dịch dịch thể. Những chất liên kết với kháng thể và tạo ra sự sản xuất kháng thể được gọi là “kháng nguyên” (antigen). Năm 1900, Paul Ehrlich đã đưa ra một lý thuyết mới về tính đặc hiệu của phản ứng kháng nguyên – kháng thể, mà những bằng chứng thực nghiệm cho lý thuyết này đã lần lượt được đưa ra trong suốt 50 năm kể từ khi có phát hiện của Lansteiner. Lý thuyết của Ehrlich về sự khớp nhau về mặt lý hoá của kháng nguyên và kháng thể rất có giá trị vào thời kỳ đầu của miễn dịch học. Sự nhấn mạnh về kháng thể trong lý thuyết này đã dẫn đến sự ... ai thành phần này đều có thể đánh giá được in vivo bằng cách tạo ra một chỗ trầy da tối thiểu (thường là ở cẳng tay). Tốc độ các tế bào đến xuất hiện tại nơi trầy da này có thể đánh giá được bằng cách thu thập tế bào bằng một tấm lam kính nhỏ đặt lên trên chỗ trầy da. Để cho việc thu thập tế bào viêm được chắc chắn hơn người ta thường bôi lên chỗ trầy một chất hóa hướng động (với số lượng định sẵn). 12.8.3. Thử nghiệm các chức năng in vitro Tế bào trung tính có thể tách được từ máu toàn phần dùng phương pháp li tâm gradient tỉ trọng như đã mô tả trong tách lymphô, sau đó được làm cho thuần khiết bằng cách cho ly giải toàn bộ hồng cầu bị lẫn vào. Tế bào mono có thể thu hoạch được trong lớp giao diện (interface) cùng với lymphô bào (xem Hình 12.13) và tách riêng bằng cách cho bám dính lên bề mặt thủy tinh hoặc chất dẻo và rồi rửa tế bào lymphô đi. (Tế bào mono là những tế bào bám dính, khác với tế bào lymphô.) Hóa hướng động là sự di chuyển có mục đích của tế bào về phía các chất thu hút mà thường là casein hoặc một peptid tổng hợp f-Met-Leu-Phe. Khả năng tạo ra tính hóa hướng động của huyết thanh bệnh nhân có thể khảo sát được bằng cách ủ huyết thanh tươi với nội độc tố. Các tế bào cần thử nghiệm sẽ được tách từ kích thích hóa hướng động bằng một màng siêu lọc (có lỗ rất nhỏ). Sau khi ủ, màng lọc được lấy ra, cố định và nhuộm. Khoảng cách tế bào di chuyển được qua màng lọc hướng đến kích thích có thể đo được dưới kính hiển vi quang học thường dùng. Thực bào là chức năng ăn vật lạ của một tế bào nào đó. Khả năng ăn này có thể xác định được bằng cách ủ tế bào thực bào với các hạt trơ như hạt latex, hoặc vi khuẩn. Các hạt hay vi khuẩn bên trong tế bào thực bào có thể thấy được dưới kính hiển vi. Chúng ta có thể khuếch đại khả năng thực bào để dễ quan sát bằng cách cho opsonin hóa các hạt trước với huyết thanh bình thường rồi mới cho vào môi trường có tế bào thực bào. Đồng thời qua phương pháp thực bào này chúng ta cũng có thể đánh giá được khả năng opsonin hóa của huyết thanh bệnh nhân bằng cách làm ngược lại tức là sau khi cho hạt latex tiếp xúc với huyết thanh bệnh nhân, ta đưa chúng vào cho tế bào trung tính bình thường ăn. Hoạt tính enzym nội bào (intracellular enzyme activity) có thể đánh giá được bằng thử nghiệm giết vi khuẩn (bacterial killing) hoặc bằng khả năng khử thuốc nhuộm (dye reduction). Một thử nghiệm khả năng diệt khuẩn nội bào chuẩn bao gồm ủ bạch cầu với vi khuẩn sống như tụ cầu vàng chẳng hạn. Sau khi ủ, tế bào được ly tâm và loại bỏ vi sinh vật ngoại bào. Vi khuẩn được ăn vào, nhưng chưa bị giết chết, được đánh giá bằng cách cho ly giải tế bào bằng nước cất và giải phóng vi khuẩn bên trong ra; những vi khuẩn này sẽ được nuôi cấy trên thạch dinh dưỡng để xem tỉ lệ vi khuẩn còn sống là bao nhiêu. Nếu khả năng thực bào vẫn bình thường thì số lượng vi khuẩn sống phản ánh mức độ giết nội bào. Thử nghiệm nitroblue tetrazolium (NBT) giúp chúng ta đánh giá khả năng “ăn” của thực bào và khử thuốc nhuộm NBT từ màu vàng sang để chuyển sang màu xanh. Các tế bào phân lập được cho vào dung dịch chứa NBT. Sau khi ủ, tế bào được đem rửa rồi chiết xuất NBT đã được ăn vào bên trong tế bào và đo mức độ khử bằng quang phổ kế. Một cách khác là tế bào được quan sát dưới kính hiển vi và đếm số lượng bạch cầu múi có chứa các tinh thể xanh. Các tế bào thực bào chỉ có thể khử NBT nếu chúng được hoạt hóa. Số lượng tế bào hoạt hóa đó trong máu ngoại biên bình thường rất thay đổi; có người cho rằng số lượng tế bào hoạt hóa này sẽ tăng cao khi có nhiễm trùng vi khuẩn, nhưng điều này vẫn còn đang tranh cãi. Trong xét nghiệm cải tiến từ thử nghiệm trên có tên là “thử nghiệm NBT hoạt hóa”, người ta cho “mồi” tế bào trước bằng cách cho chúng tiếp xúc với một lượng nhất định nội độc tố trước khi cho tiếp xúc NBT. Thử nghiệm này có ưu điểm là không phụ thuộc vào sự hoạt hóa tế bào trung tính in vivo và có thể xem như một xét nghiệm sàng lọc dễ làm có thể dùng rộng rãi. Khi làm thử nghiệm phát lân quang (chemiluminescence): tế bào trung tính (của người bình thường) sẽ phát ra một chùm tia sáng có độ dài sóng lớn khi được kích thích bởi những hạt được opsonin hóa. Thử nghiệm này giúp phát hiện khả năng opsonin hóa của huyết thanh một cách đáng tin cậy, nhưng kết quả thu được khi dùng tế bào trung tính của người bệnh thì khá thay đổi và đòi hỏi phải làm thêm xét nghiệm khác. Một ưu điểm của kỹ thuật này là có thể đánh giá huyết thanh bệnh nhân với ngay những vi sinh vật mà bệnh nhân đang nhiễm. Kỹ thuật iode hóa protein cho phép đánh giá tính nguyên vẹn của cơ chế giết bằng myeloperoxidase - hydrogen peroxide. Enzym này có thể phát hiện được nhờ tính chất của nó chuyển iodua kali 125I thành iodua ion có thể gắn vào protein nội bào. Tỉ lệ “125I tự do/125I gắn protein” cho phép đánh giá khả năng sản xuất enzym của tế bào trung tính. 12.9. Định typ HLA Kháng nguyên bạch cầu người (HLA) là tên dành cho các kháng nguyên hòa hợp mô (ghép) chủ yếu ở người. Có nhiều kháng nguyên hòa hợp mô trên bạch cầu, trong đó kháng nguyên của hệ HLA là quan trọng nhất. Những kháng nguyên này hiện diện trên tất cả các mô của cơ thể, nhưng chúng ta chỉ dễ dàng định týp HLA trên các tế bào lympho máu ngoại biên vì chúng chỉ có mật độ đủ lớn trên những tế bào này. Khác với hệ thống ABO của hồng cầu, không có kháng thể anti-HLA tự nhiên trong cơ thể người. Các sinh phẩm dùng để định týp là kháng thể được sản xuất do quá trình miễn dịch xảy ra trong truyền máu hoặc thai kỳ. Thử nghiệm thường dùng nhất là thử nghiệm gây độc lympho bào (lymphocytotoxic test). Tế bào lymphô sống được tách từ máu ngoại vi bằng ly tâm gradient tỉ trọng như đã đề cập ở trên. Dung dịch tế bào sau đó được trộn với các huyết thanh định týp khác nhau, sau đó bổ thể (người ta thường dùng huyết thanh thỏ bình thường để làm nguồn cung cấp bổ thể) được thêm vào. Sau khi ủ một thời gian ở 37oC, những tế bào được kháng thể nhận diện sẽ bị giết bằng phản ứng ly giải qua trung gian bổ thể. Tế bào chết được phát hiện hiện qua khả năng chúng không thể ngăn cản thuốc nhuộm xâm nhập. Nếu đa số (>90%) các tế bào bị giết bởi một kháng huyết thanh nào đó, thì điều đó có nghĩa rằng chúng ta đã mang HLA tương ứng nên đã bị kháng thể nhận diện. Thử nghiệm này chỉ được tiến hành thường quy ở những trung tâm chuyên khoa chuyên định týp HLA cho các trường hợp ghép cơ quan. Kỹ thuật đòi hỏi khá nhiều thời gian, đắt tiền và trình độ kỹ năng phải cao cũng như phải có nhiều kinh nghiệm trong việc đọc kết quả. Do đó trước khi đề nghị làm kết quả xét nghiệm này, cần phải xin ý kiến tham vấn trước, và khi đã được nhất trí thì phải lấy máu chống đông và gởi ngay đến cho la-bô. Hiện nay, việc định týp HLA được thực hiện bằng kỹ thuật PCR (polymerase chain reaction) để phát hiện gen HLA. Kỹ thuật này tốn kém hơn nhưng có độ chính xác và độ nhạy cao hơn nhiều so với các kỹ thuật khác. Khá nhiều bệnh cho thấy có sự phối hợp với những kháng nguyên HLA nhất định. Ví dụ, trong bệnh viêm đốt sống dính khớp, có hơn 90% bệnh nhân dương tính với HLA-B27, ngược với tỉ lệ thấp (8%) của HLA này trong nhân dân. Đây là bệnh duy nhất mà việc định týp HLA được xem là có ích cho chẩn đoán. Trong những bệnh khác, sự phối hợp với HLA tỏ ra yếu hơn nhiều. Hơn nữa, tần xuất gen (tính được qua “mức độ phổ biến” của kháng nguyên trong quần thể) người bình thường quá cao cho đến nỗi sự hiện diện của chúng không nói lên được gen đó có phối hợp với một bệnh nào đó sẽ xảy ra hay không. 12.10. Sản xuất kháng huyết thanh dùng cho các phòng thí nghiệm miễn dịch lâm sàng Kháng huyết thanh được sử dụng trong những thử nghiệm nói trên thường được sản xuất trên động vật bằng cách cho tiêm kháng nguyên cần thiết. Trước đây kháng huyết thanh sản xuất trên động cơ thể chủ yếu là sản phẩm của đáp ứng miễn dịch đa clôn, có nghĩa là trong kháng huyết thanh có nhiều kháng thể được sản xuất từ nhiều clôn tế bào B khác nhau. Mặc dù các kháng thể này khác nhau về cấu trúc chi tiết của vùng biến đổi nhưng tất cả đều cho phản ứng với kháng nguyên tương ứng (người ta gọi đó là tính phản ứng đơn đặc hiệu). Hình 12.14. Nguyên lý sản xuất kháng thể đơn clôn Trong những năm vừa qua người ta đã tạo ra được một bước tiến quan trọng trong sản xuất kháng thể huyết thanh đó là sản xuất kháng thể đơn clôn, tức là kháng thể được sản xuất bởi chỉ một dòng tế bào, và do đó các phân tử kháng thể được sản xuất ra hoàn toàn giống nhau ở cả vùng thay đổi và vùng hằng định của chúng. Những kháng thể đơn clôn này chỉ phản ứng với một quyết định kháng nguyên nào đó trên kháng nguyên được dùng. Chúng ta biết rằng hỗn dịch tế bào lách của con vật được gây mẫn cảm, có chứa nhiều tế bào B chịu trách nhiệm sản xuất nhiều kháng thể chống nhiều epitope khác nhau trên kháng nguyên đưa vào. Những tế bào B này được cho liên hợp với một dòng tế bào u tủy không sản xuất kháng thể để tạo nên một tế bào lai mang khả năng bất tử của tương bào ác tính. Các tế bào lai sau đó được tách ra và chọn dòng (Hình 12.14). Việc nuôi cấy trên quy mô lớn có thể giúp cung cấp số lượng đáng kể các kháng thể tinh khiết và cho phản ứng với độ chính xác cao. Nhờ vào tiềm năng sử dụng cho chẩn đoán và điều trị mạnh, càng ngày người ta càng có nhu cầu sản xuất kháng thể đơn clôn người vì chỉ có những kháng thể này mới không tạo nguy cơ xảy ra phản ứng quá mẫn. Tuy vậy, việc sản xuất kháng thể đơn clôn người hiện nay vẫn còn gặp nhiều khó khăn về kỹ thuật. 12.11. Kỹ thuật DNA tái tổ hợp và miễn dịch lâm sàng Những tiến bộ về sinh học phân tử trong những năm qua đã mở ra nhiều ứng dụng quan trọng trong chẩn đoán và điều trị các bệnh miễn dịch. Do vậy, những nhà miễn dịch học lâm sang cần phải hiểu những thuật ngữ và phương pháp mà những nhà sinh học phân tử đang sử dụng. 12.11.1. Kỹ thuật và thuật ngữ Các enzym endonuclease hạn chế (restriction endonuclease) là những enzym lấy từ vi khuẩn có khả năng cắt chuỗi DNA tại một vị trí đặc biệt liên quan đến một trình tự nucleotid nhất định. Dùng những enzym này với những tính đặc hiệu khác nhau cho phép cắt chuỗi DNA thành từng đoạn, mà mỗi đoạn có chứa một gen đặc biệt cần tách ra khỏi phần còn lại của phân tử DNA (Hình 12.15). Hình 12.15. Lập bản đồ gen bằng kỹ thuật Southern Blot Trong kỹ thuật Southern blot, các đoạn DNA, sau khi được cắt bởi bằng endonuclease hạn chế, được cho điện di trên gel agarose, những đoạn nhỏ thì di chuyển xa hơn những đoạn lớn. Trong số những đoạn này sẽ có đoạn có chứa gen mà ta quan tâm. Bằng cách dùng chất kiềm ta có thể làm tách đôi các đoạn dsDNA ra thành các ssDNA. Sau khi blot các ssDNA sang giấy nitrocellulose, ta cho đoạn DNA chuỗi đơn mới được tách lai với một đoạn ssDNA bổ sung tương ứng đã đánh dấu. Sau khi rửa và quan sát dưới đèn đọc phát xạ (autoradiography) thấy có phát xạ ở vị trí nào thì đó là vị trí có chứa đoạn gen mà ta quan tâm. Có nhiều bệnh di truyền, sự khuyết tật của gen không thể biết và việc tìm gen khuyết tật này cũng không thực hiện được. Trong trường hợp này, gen gây bệnh có thể liên kết chặt chẽ với vị trí nhận diện của một endo- nuclease hạn chế nào đó. Dùng các endonuclease đã biết để dò toàn bộ genome người có thể giúp tìm ra các vị trí endonuclease mới hoặc loại bỏ những vị trí đang tồn tại. Như vậy, những đoạn DNA tạo được do một enzym hạn chế nhất định sẽ có những chiều dài khác nhau trên những người khác nhau. Người ta gọi điều này là tính đa dạng về chiều dài đoạn hạn chế (restriction fragment length polymorphism, RFLP), và tính chất này được di truyền đơn giản theo kiểu Mendel. RFLP cung cấp cho ta một lượng lớn các dấu ấn liên kết (linkage marker) để tìm ra các gen gây bệnh trong gia đình, mà không cần phải biết gì về bản thân gen đó cả. Kỹ thuật DNA tái tổ hợp (recombinant DNA technology) dựa vào việc sử dụng plasmid như các phương tiện để truyền các đoạn DNA lạ, ví dụ gen người. Plasmid là những mảnh DNA hình tròn, nhỏ, xuất hiện tự nhiên trong bào tương của vi khuẩn. Dùng một endonuclease đặc hiệu có thể mở vòng plasmid này và gắn vào đó một đoạn gen người, và như vậy là ta đã tạo ra một phân tử DNA lai (hybrid DNA) có chức năng sinh học riêng. Nếu sau đó plasmid đưa được vào một loại vi khuẩn nào đó (ví dụ E. coli) thì ta có thể cho nuôi cấy vi khuẩn để sản xuất ra một loại các bản sao đoạn DNA đã gắn vào plasmid đó. Kỹ thuật DNA tái tổ hợp thường được dùng để sản xuất các chế phẩm sinh học tính khiết sử dụng trong chẩn đoán hoặc điều trị hoặc một số mục đích sinh học khác. 12.11.2. Ứng dụng chẩn đoán Kỹ thuật khuyếch đại DNA đã cung cấp cho chúng ta một phương tiện chẩn đoán trước sinh (prenatal diagnosis) chính xác đối với các bệnh di truyền. Vật phẩm dùng cho chẩn đoán là mẩu mô lấy được từ gai nhau, từ kỹ thuật soi thai (fetoscopy) hoặc chọc túi ối (amniocentesis). Kỹ thuật này cũng giúp chẩn đoán ở giai đoạn tiền lâm sàng những bệnh nhiễm sắc thể có thời kỹ khởi bệnh muộn, bệnh phụ nữ liên quan giới tính, kể cả những thiếu hụt miễn dịch di truyền. Người ta ghi nhận rằng các thử nghiệm gen đang được sử dụng ngày càng nhiều cho việc chẩn đoán bệnh. Việc phát hiện ra hiện tượng tái sắp xếp (rearrangement) của các gen immunoglobulin và của gen thụ thể tế bào T (TCR gene) đã cung cấp cho chúng ta một công cụ mới để phân tích nguồn gốc của những tế bào lympho ác tính không mang các dấu ấn kinh điển của tế bào B và tế bào T, tìm nguồn gốc của tế bào ung thư trong bệnh bạch cầu tế bào dạng tóc (hairy cell leukemia) và những cơn tăng dữ dội các nguyên bào trong bệnh bạch cầu tủy mạn. Ngoài ra, thử nghiệm gen cũng giúp ta phân biệt các bệnh tăng sinh lympho đa clôn và đơn clôn. 12.11.3. Ứng dụng điều trị Kỹ thuật DNA tái tổ hợp đã mang lại nhiều tiến bộ trong điều trị thông qua việc tổng hợp các hợp chất sinh học hoặc liệu pháp gen. Sinh tổng hợp có được tiến hành bằng cách gắn một gen người vào một plasmid làm vật truyền và sau đó cho nhân lên thành clôn. Có nhiều loại hormone (ví dụ insulin) và thuốc điều hòa miễn dịch (ví dụ interferon) đã được tổng hợp theo cách này. Một ứng dụng quan trọng của phương pháp này sẽ là ứng dụng trong sản xuất vắc xin. Một khi chúng ta đã xác định được những kháng nguyên vi khuẩn có khả năng gây miễn dịch bảo vệ thì chúng ta có thể tạo clôn được với những gen tương ứng. Một vắc-xin tái tổ hợp đã được sản xuất và dùng phổ biến là vắc xin viêm gan B. Hiện nay các nhà nghiên cứu đang cố gắng để tìm ra những vắc xin có hiệu quả khác nhằm chống lại các bệnh nhiễm trùng phổ biến trên thế giới như vắc-xin sốt rét và HIV. Một mục đích của công nghệ gen là thay thế được những gen bị khiếm khuyết trong cơ thể con người. Liệu pháp gen hiện đang còn nhiều tranh cãi nhưng những rối loạn miễn dịch như thiếu hụt adenosine deaminase hoặc purine nucleoside phosphorylase đang là những ứng cử viên quan trọng đầu tiên cho việc sử dụng liệu pháp này để điều trị.
File đính kèm:
- bai_giang_mien_dich_hoc.pdf