x |
x |
|
|
BỆNH NHIỄM TRÙNG |
VI KHUẨN HỌC |
MIỄN DỊCH HỌC |
NẤM HỌC |
KÝ SINH TRÙNG HỌC |
VIRÚT HỌC |
|
MIỄN DỊCH HỌC – CHƯƠNG MỘT
MIỄN DỊCH TỰ NHIÊN (KHÔNG ĐẶC HIỆU)
Gene Mayer, Ph.D
Emertius Professor of Pathology, Microbiology and Immunology
University of South Carolina
Biên dịch: Nguyễn Văn Đô, MD., PhD.,
Bộ môn Sinh lý bệnh-Miễn dịch,
Trường Đại học Y Hà Nội,
Hà Nội, Việt Nam
|
ENGLISH |
FRENCH |
SPANISH |
PORTUGUESE |
ALBANIAN |
TURKISH |
Let us know what you think
FEEDBACK |
SEARCH |
|
|
Logo image
© Jeffrey Nelson, Rush University, Chicago, Illinois and
The MicrobeLibrary |
MỤC TIÊU
GIẢNG DẠY
Nêu ý nghĩa của hệ miễn dịch chống lại nhiễm trùng và
bệnh tật
Phân biệt miễn dịch không đặc hiệu (tự nhiên) và đặc hiệu (thu được)
Trình bày các cơ chế chống nhiễm trùng hoặc bệnh tật
Trình bày các thành phần dịch thể và tế bào của hệ miễn dịch không đặc
hiệu
Trình bày cơ chế hoạt động của các yếu tố dịch thể và tế bào trong đáp
ứng miễn dịch không đặc hiệu
Hình 1.
ơ đồ tổng quát hệ miễn dịch
Hình 2.
Các tế bào của hệ miễn dịch
Hình 3.
Sự phát triển tế bào của hệ miễn dịch |
TỔNG
QUAN HỆ THỐNG MIỄN DỊCH
Chúng
ta liên tục tiếp xúc với các tác nhân gây bệnh và trong hầu hết các
trường hợp cơ thể có thể chống lại các tác nhân này. Đó là nhờ vai trò
của hệ thống miễn dịch, nó bao gồm hai loại chính: hệ thống miễn dịch tự
nhiên (không đặc hiệu) và hệ thống miễn dịch thu được (đặc hiệu) (Hình
1). Hệ thống miễn dịch tự nhiên là hàng rào đầu tiên của cơ thể chống
lại các vi sinh vật xâm nhập trong khi hệ thống miễn dịch thu được hoạt
động như một hàng rào bảo vệ thứ hai và có khả năng chống sự tái nhiễm
của các mầm bệnh giống nhau. Mỗi loại hệ thống miễn dịch đó có cả hai
thành phần dịch thể và tế bào thực hiện chức năng bảo vệ (Hình 1). Ngoài
ra, hệ thống miễn dịch tự nhiên cũng có những đặc điểm giải phẫu mà chức
năng như là rào cản đối với nhiễm trùng. Mặc dù hai loại hệ thống miễn
dịch có chức năng riêng biệt nhưng chúng cũng tương tác với nhau (tức là,
các thành phần của hệ thống miễn dịch tự nhiên tác động đến hệ thống
miễn dịch thu được và ngược lại).
Mặc dù hai hệ thống miễn dịch tự
nhiên và thu được đều có chức năng bảo vệ, chống lại các tác nhân xâm
nhập, nhưng chúng có khác nhau một số điểm. Thứ nhất, hệ thống miễn dịch
thu được cần phải có thời gian để đáp ứng với một vi sinh vật xâm nhập,
trong khi hệ thống miễn dịch tự nhiên có các đội quân bảo vệ có mặt ở
hầu hết các mô của cơ thể, chúng xuất hiện liên tục và sẵn sàng được huy
động khi có nhiễm trùng. Thứ hai, hệ thống miễn dịch thu được là đặc
hiệu kháng nguyên và chỉ đáp ứng với các tác nhân đã gây ra đáp ứng miễn
dịch. Ngược lại, hệ thống miễn dịch tự nhiên đáp ứng không đặc hiệu với
kháng nguyên và phản ứng tốt như nhau với một loạt các vi sinh vật. Cuối
cùng, hệ thống miễn dịch thu được có trí nhớ miễn dịch. Nó "nhớ" rằng nó
đã bắt gặp một vi sinh vật xâm nhập và khi tái tiếp xúc với
chinh các vi sinh
vật đó, thì nó phản ứng sẽ nhanh hơn. Ngược lại, hệ thống miễn
dịch tự nhiên không có trí nhớ miễn dịch.
Tất cả
các tế bào của hệ miễn dịch có nguồn gốc từ
tủy xương. Chúng bao gồm các tế bào dòng tủy (bạch cầu đa nhân trung
tính, bạch cầu ái kiềm, bạch cầu ái toan, các đại thực bào và tế bào có
tua) và dòng lympho (tế bào lympho B, lympho T và tế bào diệt tự nhiên)
(Hình 2). Hai dòng tế bào này có những
con
đường
biệt hóa
riêng
biệt (Hình 3). Các tiền thân tế bào dòng tủy biệt hóa ở tủy xương để
sinh ra hồng cầu, tiểu cầu, bạch cầu đa nhân, mônô/đại thực bào và tế
bào có tua trong khi các tiền thân dòng lympho sản sinh các tế bào
lympho B, T và diệt tự nhiên. Đối với sự phát triển tế bào T, tiền thân
tế bào T phải di chuyển đến tuyến ức, nơi chúng trải qua sự biệt hóa
thành hai loại tế bào T riêng biệt là tế bào T hỗ trợ có dấu ấn đặc
trưng CD4+ và tế bào T tiền gây độc có dấu ấn đặc trưng CD8+.
Có hai loại tế bào T hỗ trợ được sản xuất trong tuyến ức là Th1 và Th2.
Th1 giúp các tế bào tiền gây độc CD8+ biệt hóa thành tế bào T gây độc và
Th2 giúp các tế bào B biệt hóa thành tương bào để sản xuất ra kháng thể.
Chức
năng chính của hệ thống miễn dịch là phân biệt những cái gì của bản thân
và không phải của bản thân. Khả năng phân biệt đó là rất cần thiết để
bảo vệ cơ thể chống các tác nhân xâm nhập và loại bỏ các tế bào của bản
thân đã bị thay đổi (ví dụ các tế bào ác tính). Vì tác nhân gây bệnh có
thể tái sinh nội bào (virus và một số vi khuẩn và ký sinh trùng) hoặc
ngoại bào (hầu hết các vi khuẩn, nấm và ký sinh trùng) mà hệ miễn dịch
cung cấp các thành phần khác nhau để chống lại các loại mầm bệnh đó.
Điều quan trọng cần nhớ là khi cơ thể nhiễm một vi sinh vật không có
nghĩa là nó bị bệnh, vì hệ thống miễn dịch có thể loại trừ tác nhân gây
bệnh trước khi bệnh xảy ra ở phần lớn các trường hợp. Bệnh chỉ xảy ra
khi các ổ nhiễm bệnh là lớn, khi tính độc hại của các vi sinh vật xâm
nhập là cao hoặc khi hệ miễn dịch bị tổn thương. Mặc dù hầu hết tác dụng
của hệ thống miễn dịch là có lợi, nhưng cũng có thể ảnh hưởng có hại cho
cơ thể. Trong quá trình viêm, sự đáp ứng với một vi sinh vật xâm nhập có
thể gây ra khó chịu tại chỗ và những tổn thương thêm các mô lành do các
sản phẩm độc hại được tạo ra bởi đáp ứng miễn dịch. Ngoài ra, trong một
số trường hợp đáp ứng miễn dịch hướng đến các mô tự thân và sinh ra bệnh
tự miễn.
Bảng 1 |
Miễn dịch không đặc hiệu |
Miễn dịch đặc hiệu |
Đáp ứng không phụ thuộc kháng nguyên |
Đáp ứng phụ thuộc kháng nguyên |
Đáp ứng tối đa tức thì |
Có một khoảng thời gian giữa nhiễm bệnh và đáp ứng tối
đa |
Không đặc hiệu kháng nguyên |
Đặc hiệu kháng nguyên |
Không có trí nhớ miễn dịch |
Có trí nhớ miễn dịch |
|
|
MIỄN DỊCH TỰ NHIÊN (KHÔNG ĐẶC HIỆU)
Những phần tử của hệ thống miễn dịch tự nhiên (không đặc hiệu) (Bảng 2) bao gồm
các hàng rào giải phẫu, các thành phần tế bào và những phân tử do tế bào tiết ra.
Trong số những hàng rào giải phẫu cơ học là da và các lớp biểu mô bên trong, sự
chuyển động của ruột và sự dao động của các vi nhung mao phế quản phổi. Cùng với
các hàng rào đó, các hóa chất và chất sinh học cũng tham gia vào sự bảo vệ các
bề mặt của cơ thể.
Hàng rào giải phẫu
chống nhiễm trùng
Yếu tố cơ
học
Các bề mặt biểu mô tạo thành một rào cản vật lý không cho hầu hết các
tác nhân nhiễm trùng vượt qua. Vì vậy, da và niêm mạc là hàng rào bảo vệ
đầu tiên chống lại các vi sinh vật xâm nhập. Sự bong vảy của biểu mô da
cũng giúp loại bỏ vi khuẩn và các tác nhân truyền nhiễm khác dính trên
bề mặt da. Sự chuyển động của vi nhung mao ở phế quản hoặc trợ giúp của
nhu động ruột làm cho không khí đi qua phổi và dịch đi qua dạ dày ruột
một cách tương ứng không có các vi sinh vật. Các hoạt động tiết nước mắt
và nước bọt giúp ngăn ngừa nhiễm trùng mắt và miệng. Tác dụng của chất
nhầy ở đường hô hấp và đường tiêu hóa giúp bảo vệ phổi và hệ tiêu hóa
không bị nhiễm trùng.
Yếu tố hóa học
Các axit béo trong mồ hôi ức chế vi khuẩn phát triển. Lysozym và
phospholipase có trong nước mắt, nước bọt và dịch tiết của mũi có thể
phân hủy thành tế bào của vi khuẩn và gây mất ổn định màng vi khuẩn. Độ
pH thấp của dạ dày và các chất tiết dạ dày ngăn ngừa sự phát triển của
vi khuẩn. Defensin (protein trọng lượng phân tử thấp) tìm thấy trong
phổi và đường tiêu hóa có hoạt tính kháng khuẩn. Mồ hôi cũng có chứa
peptit chống vi khuẩn có trọng lượng phân tử thấp, tương tác với màng tế
bào vi khuẩn (bao gồm MRSA), chúng tạo thành một kênh cho phép nước và
ion đi qua dẫn đến màng tế bào bị phá vỡ và làm chết tế bào.
Các chất bề mặt niêm mạc phổi có vai trò như chất opsonin (các chất thúc
đẩy thực bào các hạt bởi các tế bào thực bào).
Các yếu tố sinh học
Các vi sinh vật bình thường ở da và
đường tiêu hóa có thể ngăn ngừa sự xâm nhập của các vi khuẩn gây bệnh
bằng cách tiết ra các chất độc hại hoặc bằng cách cạnh tranh với các vi
khuẩn gây bệnh về các chất dinh dưỡng hoặc gắn vào các bề mặt tế bào.
Hàng rào dịch thể chống nhiễm trùng
Các hàng rào giải phẫu của cơ thể rất có
hiệu quả trong việc ngăn chặn sự tấn công của vi sinh vật vào các mô. Tuy
nhiên, khi các mô bị tổn thương những hàng rào giải phẫu bị thủng và nhiễm
trùng có thể xảy ra. Một khi tác nhân gây bệnh xâm nhập vào mô, cơ chế bảo
vệ tự nhiên khác xuất hiện, có tên là viêm cấp tính. Các yếu tố dịch thể
đóng một vai trò quan trọng trong viêm, được đặc trưng bởi phù và sự luân
chuyển của các tế bào thực bào. Các yếu tố thể dịch này được phát hiện trong
huyết thanh hoặc chúng được hình thành tại vị trí nhiễm trùng.
Hệ thống bổ thể
Hệ thống bổ thể là cơ chế bảo vệ
không đặc hiệu dịch thể chủ yếu (xem chương bổ thể). Khi được hoạt hóa,
bổ thể có thể làm tăng tính thấm thành mạch máu và tăng cường tế bào
thực bào, opsonin hóa và ly giải vi khuẩn.
Hệ thống đông máu
Hệ thống đông máu có thể hoặc không thể được hoạt
hóa, tùy thuộc vào mức độ tổn thương mô. Một số sản phẩm của hệ thống
đông máu có thể đóng góp vào sự bảo vệ không đặc hiệu bởi vì chúng có
khả năng làm tăng tính thấm thành mạch và là tác nhân làm hóa hướng động
các tế bào thực bào. Ngoài ra, một số sản phẩm của hệ thống đông máu có
tác dụng kháng khuẩn trực tiếp. Ví dụ, beta-lysin, một protein được sản
xuất bởi tiểu cầu trong quá trình đông máu có thể ly giải nhiều vi khuẩn
Gram dương vì nó hoạt động như một chất tẩy có đặc tính cation.
Lactoferin và transferin
Những protein này hạn chế được sự
tăng trưởng của vi khuẩn bằng việc gắn vào sắt, một chất dinh dưỡng quan
trọng cho vi khuẩn phát triển.
Interferon
Các interferon là protein có thể làm
hạn chế sao chép của virút trong tế bào.
Lysozym
Lysozym làm phá vỡ màng tế bào của vi
khuẩn.
Interleukin-1 (IL-1)
IL-1 là chất gây ra sốt và kích thích
sản xuất các protein pha cấp tính, trong đó một số là kháng sinh vì
chúng có thể opsonin hóa vi khuẩn.
|
Hình 4A. Hai tế bào bạch cầu trung tính trên tiêu bản máu.
© Bristol Biomedical Image Archive Used with permission
Hình 4B. Giải phẫu bệnh của bệnh hạch lympho do nhiễm HIV1…Thâm nhiễm bạch
cầu trung tính.
CDC/Dr. Edwin P. Ewing, Jr. epe1@cdc.gov
Hình 4C. Bạch cầu đa nhân. Hình ảnh kính hiển vi điện tử…
© Dr Louise Odor, University of South Carolina School of Medicine
Hình 4D.
Tế bào mono (trái) và 02 bạch cầu đa nhân trung tính (phải)
© Bristol Biomedical Image Archive Used with permission
|
Bảng 2. Hàng rào hóa-lý chống nhiễm trùng |
Hệ thống/cơ quan |
Thành phần có hoạt
tính |
Cơ chế tác động |
Da |
Các tế bào sừng hóa; mồ hôi |
Bong vảy, rửa, axit hữu cơ |
Ống tiêu hóa |
Tế bào hình trụ |
Nhu động, pH thấp, axit mật, rửa, thiocyanat |
Phổi |
Nhung mao phế quản |
Nâng đỡ chất nhầy, chất có hoạt tính bề mặt |
Vòm họng và mắt |
Chất nhầy, nước bọt và nước mắt |
Rửa, lysozym |
Tuần hoàn và cơ quan lympho |
Các tế bào thực bào
Tế bào K & NK
LAK
|
Thực bào và tiêu diệt nội bào
Làm tan tế bào trực tiếp và phụ thuộc kháng thể
Làm tan tế bào bởi IL2
|
Huyết thanh |
Lactoferin và Transferinin |
Gắn vào sắt |
Interferon |
Các protein chống virút |
TNF-alpha |
Chống virút, hoạt hóa thực bào |
Lysozym |
Thủy phân peptidoglycan |
Fibronectin |
Opsonin hóa và thực bào |
Bổ thể |
Opsonin
hóa, tăng khả năng thực bào, viêm |
|
Hình 5.
Đại thực bào tấn công E.coli
(SEM x8,800)
© Dr Dennis Kunkel (used with permission)
Hình 6. Đại thực bào phế nang tấn công E. coli (SEM x10,000)
© Dr Dennis
Kunkel (used with permission)
Hình 6A. Bạch cầu ái toan
trên tiêu bản máu.
© Bristol Biomedical Image Archive Used with permission
Hình 6B.
Hình ảnh giải phẫu bệnh bàng quang cho thấy trwungf của sán máng bị bạch
cầu ái toan tấn công.
CDC/Dr. Edwin P. Ewing, Jr. epe1@cdc.gov
Hình
7.
Histiocyte. Đại thực bào có đời sống dài ở mô.
© Bristol Biomedical Image Archive Used with permission
Hình 8. Tế bào mono đã bắt ký sinh trùng sốt rét.
CDC/Dr. Melvin
Hình
9.
Hóa hướng động bạch cầu với sự kích thích của viêm |
Hàng rào tế bào chống nhiễm
trùng
Một phần của phản ứng viêm là tập trung bạch cầu đa nhân trung tính và các
đại thực bào đến các vị trí nhiễm trùng. Những tế bào này là hàng rào bảo vệ
chính của hệ miễn dịch không đặc hiệu.
Bạch cầu đa nhân trung tính
Bạch cầu đa nhân (PMN, Hình 4) được đưa đến các vị
trí nhiễm trùng, nơi chúng thực bào các vi sinh vật xâm nhập và tiêu
diệt chúng. Ngoài ra, PMNs góp phần làm tổn thương thêm mô trong quá
trình viêm.
Đại thực bào
Đại thực bào ở mô (Hình 5, 6, 7) và tế bào mônô
vừa được đưa đến mô (Hình 4 và 8) để biệt hóa thành đại thực bào cũng có
chức năng thực bào và tiêu diệt vi sinh vật. Ngoài ra, các đại thực bào
có khả năng tiêu diệt các tế bào từ bên ngoài đưa vào cơ thể hoặc tế bào
bản thân đã bị thay đổi. Hơn nữa, các đại thực bào còn tham gia sửa chữa
mô và đóng vai trò như các tế bào trình diện kháng nguyên, nó cần thiết
cho đáp ứng miễn dịch đặc hiệu.
Tế bào diệt tự nhiên (NK) và tế bào diệt tế bào
đích được hoạt hóa bởi lymphokin (LAK)
Tế bào NK và LAK có thể tiêu diệt virút nằm trong
các tế bào nhiễm virút và tiêu diệt các tế bào ung thư một cách không
đặc hiệu. Những tế bào này không tham gia phản ứng viêm nhưng chúng rất
quan trọng trong miễn dịch không đặc hiệu đối với nhiễm virút và giám
sát khối u.
Bạch cầu ái toan
Các bạch cầu ái toan (Hình 6a và 6b) có nhiều
protein nằm trong những hạt nhỏ ở bào tương, có tác dụng tiêu diệt
một số ký sinh trùng nhất định.
THỰC BÀO VÀ TIÊU DIỆT NỘI BÀO
Các tế bào thực bào
Bạch cầu đa nhân trung
tính
Bạch cầu đa nhân (PMN) là những tế bào có thể di chuyển dễ dàng và
nhân có nhiều múi. Chúng có thể được xác định dựa vào đặc điểm nhân múi
hoặc bởi một kháng nguyên trên bề mặt tế bào gọi là CD66. Chúng có hai
loại hạt nhỏ chứa các chất liên quan đến đặc tính kháng khuẩn của các tế
bào này. Các hạt sơ cấp hoặc các hạt ưa azua có nhiều ở các bạch cầu đa
nhân trung tính mới được hình thành. Chúng chứa các protein cation và
defensin có thể giết chết vi khuẩn, enzym tiêu protein như elastase, G
cathepsin tiêu protein, lysozym để phá vỡ thành tế bào vi khuẩn, và một
loại đặc trưng là myeloperoxidase, nó tham gia vào hình thành hợp chất
tiêu diệt vi khuẩn. Loại hạt thứ hai tìm thấy ở bạch cầu đa nhân trung
tính trưởng thành hơn đó là hạt thứ cấp hoặc đặc hiệu. Các hạt này chứa
lysozym, các thành phần oxy hóa NADPH tham gia tạo ra các sản phẩm oxy
độc hại, và lactoferin đặc trưng, một protein liên kết với sắt và B12.
Tế bào mônô/đại thực bào
Các đại thực bào là những tế bào thực bào có một nhân
và hình dáng của nó giống như quả thận. Chúng có thể được nhận dạng bằng
hình thái hoặc bởi sự hiện diện của các dấu ấn trên bề mặt tế bào là CD14.
Không giống như bạch cầu đa nhân tung tính, đại thực bào không có các hạt
nhỏ trong bào tương nhưng chúng có rất nhiều lysosom chứa các thành phần như
các hạt của bạch cầu đa nhân trung tính.
|
Hình 10. Sự dính của vi khuẩn thông qua receptor |
Đáp ứng của các
tế bào thực bào với nhiễm trùng
Các tế bào bạch cầu đa nhân trung tính và mônô lưu hành sẽ đáp ứng với
các tín hiệu nguy hiểm (SOS) được tạo ra tại vị trí nhiễm trùng. Tín
hiệu cấp tính bao gồm N-formyl-methionine chứa các peptid tạo ra bởi vi
khuẩn, các peptid hệ thống đông máu, các sản phẩm bổ thể và cytokin được
sản xuất bởi các đại thực bào của mô mà đã gặp vi khuẩn trong mô. Một số
tín hiệu SOS kích thích tế bào nội mạc gần nơi bị nhiễm trùng để biểu lộ
các phân tử bám dính tế bào như ICAM-1 và selectin, chúng biểu lộ các
thành phần đó trên bề mặt tế bào và làm cho các tế bào thực bào bám dính
vào các tế bào nội mạc. Các chất gây giãn mạch được sản xuất tại vị trí
nhiễm trùng làm giãn sự kết nối giữa các tế bào nội mạc và các tế bào
thực bào đi qua hàng rào nội mạc bằng cách "ép" giữa các tế bào nội mạc
bởi một quá trình gọi là diapedesis (Hình 9). Một số các tín hiệu SOS
tại mô thu hút các tế bào thực bào đến vị trí nhiễm trùng bởi hóa hướng
động (di chuyển đến nơi tỷ trọng hóa học ngày càng tăng). Những tín hiệu
SOS cũng kích hoạt các tế bào thực bào, mà kết quả là sự thực bào được
tăng lên và tiêu diệt chúng.
Khởi động thực bào (Hình 10)
Các tế bào thực bào có một loạt các thụ thể trên màng tế bào, thông qua
đó các tác nhân gây bệnh gắn vào tế bào. Các thụ thể bao gồm:
Thụ thể Fc
Kháng thể IgG bám trên bề mặt vi khuẩn bộc lộ
phần Fc, phần này có thể liên kết với các thụ thể trên các tế bào
thực bào. Để liên kết được với các thụ thể của Fc, trước hết cần
phải có sự tương tác của kháng thể với kháng nguyên. Sự gắn kết của
vi khuẩn đã được bao phủ kháng thể vào thụ thể Fc làm cho sự thực
bào được tăng cường và kích hoạt các hoạt động chuyển hóa của các tế
bào thực bào.
Thụ thể của bổ thể
Tế bào thực bào có một thụ thể cho thành phần
thứ 3 của bổ thể là C3b. Các vi khuẩn đã gắn với C3b cũng làm tăng
cường thực bào và kích thích chuyển hóa tế bào.
Thụ thể Scavenger
Thụ thể Scavenger gắn được rất nhiều loại
polyanion trên bề mặt vi khuẩn có tác dụng để thực bào vi khuẩn.
Thụ thể giống Toll
Các tế bào thực bào có nhiều thụ thể giống như
Toll (các thụ thể nhận biết kiểu mẫu hoặc PRRS) nhận biết nhiều kiểu
phân tử khác nhau được gọi là PAMPs (tác nhân gây bệnh liên quan đến
các kiểu mẫu phân tử) trên các tác nhân truyền nhiễm. Sự kết hợp của
các tác nhân lây nhiễm thông qua các thụ thể Toll gây ra thực bào và
giải phóng ra các cytokin viêm (IL-1, TNF-alpha và IL-6) bởi các tế
bào thực bào.
|
|
Quá trình thực
bào
Sau khi một vi khuẩn dính vào, tế bào
thực bào bắt đầu mở rộng các chân giả bao quanh vi khuẩn. Cuối cùng các chân
giả bao bọc vi khuẩn và nhấn chìm nó, sau đó vi khuẩn nằm trong một bọc gọi
là phagosom. Trong khi thực bào, các hạt hoặc lysosom của tế bào thực bào
hòa màng với phagosom. Kết quả là một vi khuẩn nằm trong phagolysosom, nơi
có chứa các thành phần của các hạt hoặc lysosom.
|
|
MOVIE
Chemotaxis of Neutrophils
Low Resolution (Quicktime)
High Resolution (Quicktime)
© Mondo Media, San Francisco, Calif., USA
and
The
MicrobeLibrary
|
MOVIE
Phagocytosis
Quicktime
© James A. Sullivan, CellsAlive! Video, Charlottesville, Va., USA
and The
MicrobeLibrary
MOVIE
Phagocytosis and Bacterial Pathogens
Interactive Flash Tutorial
© Thomas M. Terry
University of Connecticut
Storrs, CT 06269 USA
and The MicrobeLibrary |
Hình 11.
A. Hô hấp tế bào: phản ứng phụ thuộc oxy, không phụ thuộc myeloperoxidase
B. Hô hấp tế bào: phản ứng phụ thuộc oxy, phụ
thuộc myeloperoxidase |
Chuyển hóa và tiêu diệt
nội bào
Trong quá trình thực bào có sự gia tăng tiêu
thụ glucose và oxy được gọi là hô hấp tế bào. Kết quả của hô hấp tế bào là một
số hợp chất chứa oxy được sản xuất ra sẽ giết chết các vi khuẩn đã được thực bào.
Điều này được gọi là tiêu diệt nội bào phụ thuộc oxy. Ngoài ra, vi khuẩn có thể
bị giết bởi các tiền chất được giải phóng từ các hạt hay lysosom khi chúng hòa
màng với phagosom. Điều đó được gọi là giết chết tế bào không phụ thuộc ôxy.
Tiêu diệt nội
bào không phụ thuộc enzym myeloperoxidase mà phụ thuộc ôxy (Hình 11A)
Trong quá trình thực bào glucose được chuyển hóa qua con đường pentose
monophosphat và NADPH được hình thành. Cytochrome B là một phần của hạt
đặc hiệu kết hợp với enzym oxy hóa NADPH màng bào tương và hoạt hóa nó. Các
enzym oxy hóa NADPH được hoạt hóa sử dụng oxy để ôxy hóa các NADPH. Kết quả
là sản xuất anion oxy hóa mạnh. Một số các anion oxy hóa mạnh được chuyển
thành H2O2 và oxy bởi enzym oxy hóa khử mạnh. Ngoài ra, anion oxy hóa khử
mạnh có thể phản ứng với H2O2 để tạo ra các gốc OH• và nhiều
1O2. Kết quả
của tất cả các phản ứng này là sản xuất các hợp chất có ôxy độc hại như O2-,
H2O2, 1O2 và OH•.
Tiêu diệt nội bào phụ thuộc enzym myeloperoxidase
và ôxy (Hình 11B)
Khi các hạt azur hòa màng với phagosom, enzym myeloperoxidase được đưa vào
phagolysosom. Enzym myeloperoxidase sử dụng H2O2 và các ion halogen (thường
là Cl-) để sản xuất hypoclorit, một chất có độc tính cao. Một số hypoclorit
có thể phá vỡ một cách tự phát để tạo ra ôxy tự do. Kết quả của những phản
ứng này là sản xuất chất độc hypoclorit (OCl-) và ôxy tự do (1O2).
Các phản ứng giải độc (Bảng 3)
Các bạch cầu đa nhân trunh tính và đại thực bào có những biện pháp để bảo vệ
mình khỏi các chất trung gian có ôxy độc hại. Các phản ứng này liên quan đến
oxy hóa của anion oxy hóa mạnh để tạo ra nước ôxy già bởi enzym dismutase và
chuyển đổi ôxy già thành nước bằng enzym thủy phân.
Bảng 3 |
Phản ứng |
Enzym |
H2O2 + Cl-
--> OCl- + H2O |
Myeloperoxidase |
OCl- + H2O
--> 1O2
+Cl- + H2O |
2O2 + 2H+
--> O2-
+ H2O2 |
Superoxide dismutatse (chống
oxy hóa) |
H2O2 --> H2O + O2 |
Catalase |
Tiêu diệt
nội bào không phụ thuộc ôxy (bảng 4)
Ngoài những cơ chế tiêu diệt phụ thuộc ôxy còn có các cơ chế tiêu diệt
không phụ thuộc ôxy trong các tế bào thực bào: protein cation (cathepsin)
được đưa vào phagolysosom có thể làm tổn thương màng vi khuẩn; lysozym
phá vỡ thành tế bào vi khuẩn; lactoferrin gắn với sắt, lấy đi chất dinh
dưỡng cần thiết của vi khuẩn; enzym thủy phân hủy protein của vi khuẩn.
Vì vậy, ngay cả những bệnh nhân có thiếu hụt các con đường giết phụ
thuộc ôxy cũng có thể giết chết vi khuẩn. Tuy nhiên, những cơ chế tiêu
diệt phụ thuộc ôxy có hiệu quả hơn nên những bệnh nhân có thiếu hụt
những con đường này thì nhạy cảm hơn với vi sinh vật và bị nhiễm trùng
nghiêm trọng hơn.
Bảng 4. Các cơ chế tiêu diệt nội bào không
phụ thuộc oxy
|
Các phân tử hiệu
ứng |
Chức năng |
Các protein cation (bao gồm cathepsin)
Lysozym
Lactoferrin
Các enzym tiêu protein và thủy phân
|
Làm tổn thương màng tế bào vi khuẩn
Tách mucopeptid ở thành tế bào vi
khuẩn
Lấy đi sắt, chất cần cho sự phát
triển của vi khuẩn
Tiêu hóa vi sinh vật đã bị giết
|
|
Hình
12.
Tiêu diệt phụ thuộc ôxit nitric |
TIÊU DIỆT PHỤ THUỘC ÔXIT
NITRIC
Sau khi vi khuẩn gắn vào các đại thực bào, đặc biệt thông qua các thụ
thể giống Toll, TNF alpha được tiết ra theo kiểu tự tiết để gây biểu
hiện của enzym tổng hợp ôxit nitric (i-nos), kết quả là sản xuất ôxit
nitric (NO) (Hình 12). Nếu một tế bào cũng được tiếp xúc với interferon
gamma (IFN-gamma) thì ôxit nitric được sản xuất thêm (Hình 12). Ôxit
nitric được giải phóng bởi các tế bào này là độc hại và có thể giết chết
vi sinh vật trong vùng lân cận của các đại thực bào.
|
Hình 13.
Tế bào NK và sự hoạt hóa của chúng
Hình 14.
Tế bào NK tiêu diệt tế bào đích đã được opsonin hóa. |
CÁC TẾ BÀO DIỆT KHÔNG ĐẶC HIỆU
Một số tế bào khác nhau, bao gồm các tế bào NK, LAK, K, đại thực bào và bạch cầu
ái toan hoạt hóa có khả năng tiêu diệt một cách không đặc hiệu các tế bào đích
ngoại lai hay tế bào của bản thân đã biến đổi. Những tế bào này đóng một vai trò
quan trọng trong hệ thống miễn dịch tự nhiên.
Tế bào NK và LAK
Các tế bào diệt tự nhiên (NK) còn được gọi là lympho có hạt lớn (LGL) bởi vì
về hình thái chúng giống các tế bào lympho, chỉ ngoại trừ là chúng lớn hơn
và có nhiều hạt nhỏ. Tế bào NK có thể được xác định bởi sự hiện diện của các
dấu ấn trên bề mặt tế bào là CD56 và CD16, nhưng không có CD3. Các tế bào NK
có khả năng giết chết các tế bào đích bị nhiễm virut và tế bào ác tính,
nhưng kém hiệu quả khi thực hiện chức năng này. Tuy nhiên, khi tiếp xúc với
IL-2 và IFN-gamma, các tế bào NK trở thành tế bào tiêu diệt hoạt hóa bởi
lymphokin (LAK), nó có khả năng giết chết tế bào ác tính. Tiếp xúc liên tục
với IL-2 và IFN-gamma cho phép các tế bào LAK giết chết các tế bào chuyển
dạng cũng như các tế bào ác tính. Liệu pháp điều trị tế bào LAK là một trong
cách tiếp cận để điều trị khối u ác tính.
Làm thế nào để các tế bào NK và LAK phân biệt một tế bào bình thường với một
tế bào bị nhiễm virút hoặc tế bào ác tính? Các tế bào NK và LAK có hai loại
thụ thể trên bề mặt của chúng - một thụ thể hoạt hóa tiêu diệt (KAR) và một
thụ thể ức chế tiêu diệt (KIR). Khi KAR gặp phối tử của nó, một phối tử hoạt
hóa tiêu diệt (KAL) trên một tế bào đích thì tế bào NK hoặc LAK có khả năng
diệt tế bào đích đó. Tuy nhiên, nếu KIR cũng liên kết với phối tử của nó dẫn
đến sự ức chế tiêu diệt ngay cả khi KAR liên kết với KAL. Các phối tử cho
KIR là các phân tử MHC lớp I. Vì vậy, nếu một tế bào đích biểu lộ các phân
tử MHC lớp I nó sẽ không bị giết bởi các tế bào NK hoặc LAK ngay cả khi tế
bào đích có một KAL, cái có thể liên kết với KAR. Các tế bào bình thường chủ
yếu biểu lộ các phân tử MHC lớp I trên bề mặt của chúng, tuy nhiên, các tế
bào bị nhiễm virút và các tế bào ác tính lại giảm biểu lộ phân tử MHC lớp I.
Do đó, tế bào NK và LAK tiêu diệt các tế bào nhiễm virút và tế bào ác tính
một cách chọn lọc, trong khi tránh tế bào bình thường.
Các tế bào K (Hình 14)
Các tế bào diệt (K) không phải là một loại tế bào khác biệt về mặt hình thái
học. Đúng hơn là một tế bào K là bất kỳ tế bào nào có khả năng gây độc tế
bào phụ thuộc kháng thể (ADCC). Trong ADCC, kháng thể có vai trò là cầu nối
cho tế bào K với tế bào đích, để tế bào K tiêu diệt chúng. Các tế bào K có
thụ thể Fc của kháng thể trên bề mặt của chúng và do đó họ có thể nhận ra,
liên kết và diệt các tế bào đích đã được phủ kháng thể. Các tế bào diệt có
thụ thể Fc bao gồm: NK, LAK, và đại thực bào có một thụ thể Fc cho các kháng
thể IgG; bạch cầu ái toan có một thụ thể Fc cho kháng thể IgE.
|
|
Tất cả các thành phần của hệ miễn dịch không đặc hiệu
được điều biến bởi các sản phẩm của hệ thống miễn dịch đặc hiệu, chẳng hạn
như interleukin, interferon-gamma, kháng thể,... |
Đến đây, bạn cần biết:
1. Sự khác nhau giữa các chức năng miễn dịch đặc
hiệu và không đặc hiệu.
2. Các thành phần dịch thể của hệ miễn dịch không đặc hiệu và hoạt động của
chúng.
3. Các thành phần tế bào của miễn dịch không đặc hiệu và hoạt động của chúng.
4. Con đường giết chết vi khuẩn trong nội bào bởi các tế bào thực bào và các đặc
tính đặc trưng của chúng.
5. Ảnh hưởng của các yếu tố dịch thể như interferon, TNF, IL-2, bổ thể vv lên
các thành phần tế bào của hệ miễn dịch không đặc hiệu.
|
Bảng 5. Các đặc
điểm của tế bào liên quan đến miễn dịch không đặc hiệu
|
Tế bào
hiệu ứng
|
Các dấu ấn và/hoặc
chức năng nhận dạng |
CD3 |
Ig |
Fc |
CD |
Thực bào |
Bạch cầu trung tính
Đại thực bào
Tế bào NK
Các tế bào K
Tế bào LAK
Bạch cầu ái toan |
-
-
-
-
-
- |
-
-
-
-
-
- |
IgG
IgG
IgG
IgG
?
IgE |
CD67
CD14
CD56 & 16
?
?
CD67 |
+
+
-
-
?
-
|
|
|
Trở về phần Miễn dịch của Vi khuẩn học và Miễn dịch học online
This page last changed on
Sunday, August 13, 2017
Page maintained by
Richard Hunt
Please report any problems to richard.hunt@uscmed.sc.edu
|