Globulin miễn dịch (Immunoglobulin/Ig)

Cấu Trúc

Ig có cấu trúc hình chữ Y, gồm hai chuỗi nặng (heavy chains) giống nhau và hai chuỗi nhẹ (light chains) giống nhau được liên kết với nhau bằng cầu disulfua (-S-S-). Mỗi chuỗi gồm một vùng biến đổi (variable region) và một vùng hằng định (constant region).

• Vùng biến đổi: Nằm ở đầu tận cùng của chuỗi nặng và nhẹ, chịu trách nhiệm cho việc liên kết đặc hiệu với kháng nguyên. Sự đa dạng về trình tự amino acid trong vùng này cho phép Ig nhận diện một lượng lớn các kháng nguyên khác nhau. Chính sự khác biệt trong vùng biến đổi này tạo nên tính đặc hiệu của kháng thể đối với một kháng nguyên cụ thể.
• Vùng hằng định: Xác định lớp (class) hoặc isotype của Ig (IgA, IgD, IgE, IgG, IgM) và chức năng hiệu ứng của nó, như khả năng hoạt hóa bổ thể hoặc liên kết với các tế bào miễn dịch khác. Vùng hằng định ít biến đổi hơn so với vùng biến đổi và quyết định cơ chế hoạt động của kháng thể sau khi liên kết với kháng nguyên.

Hình ảnh minh họa cấu trúc của Ig (không thể hiển thị trong text) Bạn nên chèn hình ảnh minh họa cấu trúc của Ig tại vị trí này, bao gồm các thành phần như chuỗi nặng, chuỗi nhẹ, vùng biến đổi, vùng hằng định, cầu disulfua, vị trí liên kết kháng nguyên…

Các Lớp Ig

Có năm lớp Ig chính, mỗi lớp có cấu trúc và chức năng riêng biệt:

• IgG: Là lớp Ig phổ biến nhất trong huyết thanh, có khả năng trung hòa độc tố, hoạt hóa bổ thể và opson hóa vi khuẩn. IgG cũng là lớp duy nhất có thể đi qua nhau thai, cung cấp miễn dịch thụ động cho thai nhi. Lưu ý: Có 4 phân lớp IgG: IgG1, IgG2, IgG3, và IgG4, mỗi phân lớp có chức năng và thời gian bán hủy khác nhau.
• IgA: Được tìm thấy chủ yếu trong các dịch tiết như nước bọt, nước mắt, sữa non, dịch nhầy đường hô hấp và tiêu hóa. IgA bảo vệ niêm mạc khỏi sự xâm nhập của mầm bệnh. Lưu ý: Có 2 phân lớp IgA: IgA1 và IgA2.
• IgM: Là lớp Ig đầu tiên được sản xuất khi cơ thể gặp kháng nguyên. IgM có cấu trúc pentamer (năm đơn vị Ig liên kết với nhau), có khả năng hoạt hóa bổ thể mạnh mẽ. IgM đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn đầu của phản ứng miễn dịch.
• IgD: Chức năng của IgD chưa được hiểu rõ hoàn toàn, nhưng được cho là có vai trò trong việc hoạt hóa tế bào B, đặc biệt là trong quá trình biệt hóa và trưởng thành của tế bào B.
• IgE: Liên quan đến các phản ứng dị ứng và bảo vệ chống lại ký sinh trùng. IgE liên kết với các tế bào mast và basophil, gây giải phóng histamine và các chất trung gian gây viêm khác.

Chức Năng

Ig thực hiện các chức năng chính sau:

• Trung hòa kháng nguyên: Ig liên kết với kháng nguyên, ngăn chặn chúng gắn kết với tế bào đích và gây hại. Ví dụ, kháng thể có thể trung hòa độc tố của vi khuẩn.
• Opson hóa: Ig bao phủ kháng nguyên, giúp các tế bào thực bào như đại thực bào và neutrophil dễ dàng nhận diện và tiêu diệt chúng. Quá trình này được gọi là opson hóa.
• Hoạt hóa bổ thể: Một số lớp Ig có thể kích hoạt hệ thống bổ thể, một chuỗi phản ứng dẫn đến sự ly giải của tế bào đích hoặc tăng cường opson hóa.
• Miễn dịch qua trung gian tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC): Ig liên kết với tế bào đích nhiễm bệnh, cho phép các tế bào sát thủ tự nhiên (NK cells) nhận diện và tiêu diệt chúng.

Ứng Dụng Trong Y Học

Ig được sử dụng rộng rãi trong y học, bao gồm:

• Liệu pháp kháng thể đơn dòng: Sử dụng kháng thể đặc hiệu để điều trị ung thư, bệnh tự miễn và các bệnh khác. Đây là một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng trong y học.
• Chẩn đoán bệnh: Xét nghiệm Ig được sử dụng để chẩn đoán nhiễm trùng, bệnh tự miễn và các rối loạn miễn dịch khác. Ví dụ, xét nghiệm kháng thể HIV.
• Miễn dịch thụ động: Cung cấp kháng thể sản có để bảo vệ cơ thể khỏi nhiễm trùng, ví dụ như tiêm globulin miễn dịch chống lại bệnh dại hoặc uốn ván.

Globulin miễn dịch là thành phần thiết yếu của hệ miễn dịch, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi nhiễm trùng và bệnh tật. Sự hiểu biết về cấu trúc và chức năng của Ig là nền tảng cho việc phát triển các phương pháp điều trị và chẩn đoán bệnh hiệu quả.

Sự Đa Dạng của Globulin Miễn Dịch

Một đặc điểm nổi bật của hệ miễn dịch là khả năng tạo ra một lượng lớn các kháng thể khác nhau, mỗi loại có khả năng nhận diện một kháng nguyên đặc hiệu. Sự đa dạng này được tạo ra thông qua một số cơ chế, bao gồm:

• Tái tổ hợp V(D)J: Quá trình tái tổ hợp gen trong các tế bào B tạo ra sự đa dạng trong vùng biến đổi của chuỗi nặng và nhẹ. Các đoạn gen V (variable), D (diversity) và J (joining) được sắp xếp lại ngẫu nhiên để tạo ra một số lượng lớn các tổ hợp khác nhau. Quá trình này xảy ra ở giai đoạn tiền tế bào B.
• Đột biến soma: Trong quá trình đáp ứng miễn dịch, các đột biến điểm xảy ra trong vùng biến đổi của gen Ig, làm tăng thêm sự đa dạng của kháng thể, đặc biệt là trong trung tâm mầm của các nang lympho thứ cấp. Quá trình này góp phần tạo ra các kháng thể có ái lực cao hơn với kháng nguyên.
• Chuyển đổi lớp (Class switching): Tế bào B có thể chuyển đổi sản xuất từ một lớp Ig sang một lớp khác (ví dụ từ IgM sang IgG) trong khi vẫn duy trì tính đặc hiệu đối với kháng nguyên. Quá trình này được điều khiển bởi các cytokine và tín hiệu từ tế bào T helper.

Globulin Miễn Dịch và Bệnh Tật

Sự rối loạn chức năng của Ig có thể dẫn đến nhiều bệnh lý khác nhau, bao gồm:

• Suy giảm miễn dịch: Sự thiếu hụt hoặc rối loạn chức năng của Ig làm tăng nguy cơ nhiễm trùng. Ví dụ: suy giảm miễn dịch kết hợp nghiêm trọng (SCID).
• Bệnh tự miễn: Cơ thể sản xuất kháng thể chống lại chính các mô và cơ quan của mình, gây viêm và tổn thương. Ví dụ: bệnh lupus ban đỏ hệ thống, viêm khớp dạng thấp.
• Dị ứng: Phản ứng quá mẫn với các kháng nguyên vô hại, liên quan đến IgE. Ví dụ: dị ứng phấn hoa, dị ứng thức ăn.
• Ung thư máu: Một số loại ung thư máu, như đa u tủy xương và bệnh bạch cầu lymphocytic mạn tính, liên quan đến sự sản xuất quá mức Ig bất thường.

Kỹ Thuật Liên Quan Đến Globulin Miễn Dịch

• ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay): Kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để phát hiện và định lượng kháng nguyên hoặc kháng thể trong mẫu sinh học.
• Western blot: Kỹ thuật được sử dụng để xác định protein đặc hiệu trong mẫu sinh học, thường được dùng để xác nhận kết quả ELISA.
• Miễn dịch huỳnh quang: Kỹ thuật sử dụng kháng thể được đánh dấu huỳnh quang để phát hiện kháng nguyên trong mô hoặc tế bào.
• Sắc ký ái lực: Kỹ thuật tách protein dựa trên khả năng liên kết đặc hiệu của chúng với một ligand, thường là một kháng thể. Kỹ thuật này thường được sử dụng để tinh sạch kháng thể.

• Abbas, A. K., Lichtman, A. H., & Pillai, S. (2022). Cellular and Molecular Immunology (10th ed.). Elsevier.
• Murphy, K., & Weaver, C. (2016). Janeway’s Immunobiology (9th ed.). Garland Science.
• Parham, P. (2014). The Immune System (4th ed.). Garland Science.

Câu hỏi và Giải đáp

Cơ chế chuyển đổi lớp (class switching) của Ig diễn ra như thế nào và được điều hòa bởi yếu tố nào?

Trả lời: Chuyển đổi lớp là quá trình tế bào B chuyển từ sản xuất một lớp Ig (như IgM) sang một lớp khác (như IgG, IgA, hoặc IgE). Quá trình này liên quan đến sự tái tổ hợp DNA, trong đó vùng hằng định của chuỗi nặng được thay đổi trong khi vùng biến đổi (và do đó là tính đặc hiệu kháng nguyên) được giữ nguyên. Cytokine đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa chuyển đổi lớp. Ví dụ, interleukin-4 (IL-4) thúc đẩy chuyển đổi sang IgE, trong khi transforming growth factor-beta (TGF-β) thúc đẩy chuyển đổi sang IgA.

Sự khác biệt về cấu trúc giữa các lớp Ig ảnh hưởng như thế nào đến chức năng của chúng?

Trả lời: Cấu trúc vùng hằng định của chuỗi nặng quyết định chức năng hiệu ứng của từng lớp Ig. Ví dụ, IgG có vùng hằng định cho phép nó liên kết với các thụ thể Fc trên tế bào thực bào, tạo điều kiện cho quá trình opson hóa. IgA tồn tại dưới dạng dimer, cho phép nó được vận chuyển hiệu quả qua niêm mạc. IgM tồn tại dưới dạng pentamer, tăng cường khả năng hoạt hóa bổ thể.

Làm thế nào mà hệ miễn dịch tránh tạo ra kháng thể chống lại các phân tử của chính cơ thể (tự kháng thể)?

Trả lời: Hệ miễn dịch có nhiều cơ chế để ngăn chặn sự tự miễn dịch, bao gồm loại bỏ các tế bào B tự phản ứng trong tủy xương (dung nạp trung ương) và ức chế các tế bào B tự phản ứng ở ngoại vi (dung nạp ngoại vi). Nếu các cơ chế này thất bại, có thể dẫn đến bệnh tự miễn.

Kỹ thuật sản xuất kháng thể đơn dòng là gì và ứng dụng của nó trong y học ra sao?

Trả lời: Kháng thể đơn dòng được sản xuất bằng cách hợp nhất tế bào B sản xuất kháng thể đặc hiệu với tế bào myeloma (tế bào ung thư) để tạo ra tế bào lai (hybridoma) có khả năng sản xuất một lượng lớn kháng thể đồng nhất. Kháng thể đơn dòng được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán, nghiên cứu và điều trị, bao gồm liệu pháp nhắm mục tiêu ung thư và điều trị bệnh tự miễn.

Sự liên quan giữa Ig và hệ thống bổ thể là gì?

Trả lời: Một số lớp Ig, đặc biệt là IgM và IgG, có thể hoạt hóa hệ thống bổ thể thông qua con đường cổ điển. Khi kháng thể liên kết với kháng nguyên, nó tạo ra một phức hợp có thể liên kết và hoạt hóa protein bổ thể C1, khởi động một chuỗi phản ứng dẫn đến opson hóa, ly giải tế bào đích và tăng cường phản ứng viêm.