Trang chủ www.docsachysinh.com

Ebook online

Đọc sách Y sinh || www.docsachysinh.com || Microworld - Macromind

NHẬP MÔN MIỄN DỊCH HỌC PHÂN TỬ

 

THỰC BÀO (PHAGOCYTOSIS) VÀ

DIỆT NỘI BÀO (INTRACELLULAR KILLING)

Phùng Trung Hùng - Nguyễn Phước Long

Tổng quan

Thực bào và quá trình diệt nội bào là bước cuối cùng trong mỗi chu trình phá hủy sự nhiễm vi sinh vật. Các tế bào đảm nhận vai trò này có đặc điểm chung là có tồn tại các thụ thể để nhận diện domain Fc của kháng thể hay mảnh bổ thể có chức năng opsonin hóa. Sau quá trình nhận diện, kháng nguyên và các vi sinh vật được tiêu hóa thông qua các cơ chế phụ thuộc và không phụ thuộc vào quá trình oxy hóa khử.

Hình 51.1: Mô tả tổng quát quá trình thực bào và diệt nội bào. Vi sinh vật có thể bị tiêu hóa bởi nhiều loại thụ thể màng khác nhau trên tế bào thực bào. Một số sẽ gắn trực tiếp vào vi sinh vật, một số gắn với vi sinh vật đã bị opsonin hóa. Cần lưu ý rằng Mac-1 integrin gắn vào vi sinh vật đã bị opsonin hóa với các protein hệ bổ thể.

Quá trình thực bào sẽ xảy ra hiệu quả hơn khi phức hợp kháng nguyên – kháng thể ở dạng không hòa tan. Mặt khác, chính nồng độ mol của kháng nguyên và kháng thể trong huyết tương quyết định khả năng hòa tan của phức hợp đó.

 

Các thụ thể tế bào cho bổ thể

Hình 51.2: Cơ chế thực bào đối với vi sinh vật đã bị opsonin hóa. Lưu ý vai trò của Fc, lộ trình tín hiệu của PIP3, Ca2+/CaMKII và SNARE/SNAP.

Thụ thể bổ thể 1 (CR1)

CR1 còn được gọi là CD35 biểu hiện ở rất nhiều loại tế bào máu, bao gồm cả các tế bào ‘đa nhân’ (polymorphonuclear), tế bào đơn nhân/đại thực bào và các tế bào tua gai nang (follicular dendritic cell). Bản chất của các thụ thể này là protein chuỗi đơn xuyên màng, chúng nhận diện C3b, iC3b và C4b.

Thụ thể bổ thể 2 (CR2)

CR2 còn được gọi là CD21 và chúng có bản chất là thụ thể glycoprotein xuyên màng, có khả năng gắn kết với iC3b và C3dg. CR2 biểu hiện ở các tế bào tua gai nang ở trung tâm mầm (germinal center) và có vai trò bẫy (trap) phức hợp kháng nguyên kháng thể ở iccosome.

Thụ thể bổ thể 3 (CR3, Mac-1, CD11b/CD18)

Chúng bao gồm CR3, Mac-1, CD11b/CD18 và được tìm thấy trong tế bào đơn nhân, bạch cầu ‘đa nhân’ trung tín, các tế bào diệt tự nhiên và các tế bào tua gai. CR3 được cấu thành từ các chuỗi α và β. Thụ thể CD11b tương tác với iC3b ở tế bào để kích hoạt thực bào. CD18 tạo nên chuỗi β của CD11a, CD11b và CD11c (phân tử kết dính bạch cầu). CD18 là thành phần chính của FLA-1 (lymphocyte function-associated antigen 1), Mac-1 (macrophage antigen 1) và CD4 integrin (chúng có chức năng gắn bạch cầu vào các nội mô mao mạch).

Các thụ thể Fc cho IgG

Hình 51.3: Các tiểu đơn vị cấu thành của thụ thể Fcγ

 

Có 3 thụ thể của IgG là CD64, CD16 và CD32. Chúng biểu hiện ở các tế bào thực bào. CD64 còn có tên gọi là FcγRI là một thụ thể có ái lực cao, isotype hạn chế và chúng có mặt tại hầu hết các tế bào thực bào, bạch cầu ưa acid và các tế bào tua gai. CD16 (FcγRIIIa và FcγIIIb) có ái lực thấp, chúng hiện diện chủ yếu ở bạch cầu ‘đa nhân’ trung tính, tế bào diệt tự nhiên, bạch cầu ưa acid và đại thực bào. Thụ thể CD32 biểu hiện ở tế bào B và các dòng tế bào thực bào hay đơn nhân. Chúng còn được gọi là các FcγRII, có ái lực thấp và có khả năng gắn kết với các phức hợp miễn dịch.

Hình 51.4: Tổng quan về hệ thống PRR (pattern-recognition receptor) trong các tế bào thực bào (phagocyte), bao gồm cả họ thụ thể TLR.

Quá trình diệt vi khuẩn nội bào

Trong túi thực bào (phagosome) có 2 cơ chế diệt vi khuẩn, một cơ chế phụ thuộc vào sự hiện diện của chất oxy hóa (respiratory burst) và các gốc tự do hoạt động, một cơ chế không phụ thuộc vào các chất oxy hóa và có liên quan đến hoạt động của các enzyme phân giải protein. 

Cơ chế phụ thuộc chất oxy hóa

Quá trình này nhanh chóng tạo ra và H2O2 cũng như ATP.

Trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, NADPH oxidase tạo ra  theo phương trình sau:

à

Electron được vận chuyển thông qua hệ thống cytochrome b588 bởi chuỗi phản ứng oxy hóa khử (cơ chế tương tự đã đề cập ở chương khác) để cuối cùng tạo ra cả    lẫn ATP.

Hình 51.5: Các thụ thể liên quan đến việc ‘dọn dẹp’ tế bào apoptosis. Có 4 loại thụ thể hiện diện trên đại thực bào điều hành sự gắn kết đại thực bào và tế bào apoptosis. Trong đó (1) Thụ thể phosphatidylserine (PSR) gắn trực tiếp vào phosphatidylserine (PS). (2) Thụ thể β-glycoprotein I và Mer lần lượt gắn kết với β-glycoprotein I và Gas-6 (Growth arrest-specific protein 6); ngoài ra β2GPI và Gas-6 gắn kết với PS rồi đóng vai trò cầu nối giữa đại thực bào và tế bào apoptosis. (3) Adiponectin, protein bổ thể C1q và MFG-E8 (milk fat globule epidermal growth factor 8) opsonin hóa tế bào apoptosis và đóng vai trò liên kết chúng với đại thực bào thông qua calreticulin/CD91 và thụ thể αvβ3 một cách tuần tự. (4) Nhóm cuối cùng bao gồm SR-A (scavenger receptor A), SR-B1 (scavenger receptor B1), LOX1 và CD36. CD-36 nối kết thrombospondin-1 (TSP-1) với PS ở tế bào apoptosis. Ở đây, một lần nữa, ta cần thấy sự biểu hiện của PS quan trọng như thế nào trong cơ chế nhận diện tế bào thực bào.

Một vài  được phóng thích vào túi thực bào và đóng vai trò như gốc oxygen tự do và hầu hết sẽ tương tác với superoxide dismutase để biến  thành O2 và H2O2 theo phản ứng sau đây:

à

Người ta cũng ghi nhận được rằng  và H2O2 còn tham gia được một phản ứng tự oxi hóa khử để hình thành gốc OH- tự do (radical).  cũng phản ứng với NO- để tạo thành peroxynitrite ONOO- hoặc acid liên hợp của nó là ONOOH. Peroxynitrite rất hoạt động và cũng có thể phản ứng với các loại phân tử khác như phenolic, protein, lipid và DNA. Mặt khác, ONOOH từ từ bị phân giải sẽ tạo thành gốc OH-, H+ và peroxynitrous acid.

Các gốc tự do chính như ( , OH-, H+ và ONOOH) rất độc với vi sinh vật. Cụ thể, phá vỡ thành tế bào vi khuẩn. H2O2 và OH- tấn công màng tế bào và phá hoại DNA của vi khuẩn.

Myeloperoxide (MPO) xúc tác cho phản ứng diệt vi khuẩn xảy ra nhanh hơn, chúng được chứa trong các túi azurophilic của bạch cầu ‘đa nhân’ trung tính và lysosome của các tế bào đơn nhân. Sự hòa màng (cơ chế đã mô tả kĩ ở một chương khác) xảy ra sẽ đưa MPO vào túi thực bào. Tại đây, dưới sự hiện diện của các ion halogen (halide), cụ thể là Cl- sẽ giúp MPO tương tác với H2O2 tạo ra HClO, pH acid giúp tiêu diệt vi sinh vật và hòa tan thành tế bào. Các phản ứng trên được tóm tắt lại ở mô hình dưới đây.

Cơ chế diệt độc lập chất oxy hóa

Cơ chế này sử dụng các hạt nội bào chứa nhiều yếu tố kháng vi sinh vật. Hạt sơ cấp, thứ cấp và hạt bậc 4 (tertiary) hòa màng và ‘chuyển’ các thành phần của nó vào túi đại thực bào. Mỗi loại hạt có một ‘bộ độc chất’ khác nhau để dành cho các loại vi sinh vật khác nhau.

Hạt sơ cấp sau khi hòa màng với túi thực bào sẽ tiết rất nhiều yếu tố chống vi sinh vật, bao gồm proteinase và lysozyme. Trong đó, lysozyme sẽ tấn công thành tế bào tại liên kết β-1,4-glycosidic giữa N-acetyl muramic acid và N-acetylglucosamine, qua đó phá vỡ cấu trúc thành tế bào.

Hạt thứ cấp thường có kích thước nhỏ hơn hạt sơ cấp, chúng chứa lactoferrin và defensins. Lactoferrin ‘kiềm hãm’ sắt và do vậy ngăn chặn quá trình tổng hợp cytochrome của vi sinh vật. Defensins là một họ protein loại cation nhỏ gây ra sự phân giải thẩm thấu bởi chúng có thể ‘đục một lỗ’ ở thành vi sinh vật.

 

Hình 51.6: Quá trình diệt phụ thuộc chất oxy hóa của tế bào thực bào. Thứ tự đánh số theo mô tả trong đoạn ở trên.

Hạt bậc 4 rất phong phú trong tế bào thực bào. Các hạt này có chứa gelatinase, acetyltransferase và lysozyme.

Hình 51.7: (Trên)

-          a) Trong trường hợp trên bề mặt màng nhầy, defensins bất hoạt sự phát triển của các hạt virus bởi khả năng tương tác với glycoprotein của chúng, trong trường hợp của HIV là gp120.

-          b) Khi hiện diện trong huyết tương, defensins tác động vào tế bào đích thông qua hoạt động của GPCR và các thụ thể khác nữa, như ACTH, HSPG (heparan sulphate proteoglycan) và low-density-lipoprotein receptor (LDLR), sự tương tác này sẽ dẫn đến lộ trình xuôi dòng, thông qua PKC. Các tương tác này khóa quá trình chuyển các yếu tố/phức hợp đi vào phiên mã.

-          c) Ngoài ra, chúng còn có thể khóa sự hòa màng của màng virus và endosome cũng bởi glycoprotein (ví dụ như influenza virus haemagglutinin, sindbis virus E1 và baculovirus gp64), do vậy ngăn chúng tái bản. Lưu ý, HBD3 là viết tắt của human β-defensin và HNP là human neutrophil peptides.

 (dưới) Mô tả kĩ hơn về tiến trình liên quan đến rhinovirus và HIV.

-          a) Trường hợp nhiễm rhinovirus, HBD đòi hỏi sự tái bản của virus ở tế bào biểu mô, bao gồm cả việc tổng hợp một chuỗi RNA kép. Bởi chính RNA này hoạt hóa thụ thể TLR-3, cảm ứng tạo ra HBD.

-          b) HIV X4 và virus R5 cảm ứng biểu hiện của HBD2 và HBD3 bởi tế bào biểu mô nhầy, nhưng quá trình này lại không yêu cầu sự tái bản của virus. HDBs được tạo ra sẽ ức chế trực tiếp X4 và R5 của HIV.

Sửa lần cuối ngày 2/3/2013 - www.docsachysinh.com  

 Hãy cùng nhau chung tay xây dựng cộng đồng Y sinh học của Việt Nam bằng tri thức khoa học!

 Diễn đàn Đọc sách Y Sinh