Kháng thể IgE (IgE)

Kháng thể IgE (Immunoglobulin E) là một loại kháng thể chỉ được tìm thấy ở động vật có vú. Nó đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng dị ứng và chống ký sinh trùng, đặc biệt là giun sán. Mặc dù nồng độ IgE trong huyết thanh thường thấp hơn đáng kể so với các loại kháng thể khác (như IgG hay IgA), nó có tác động sinh học mạnh mẽ.

Cấu trúc

Tương tự như các immunoglobulin khác, IgE là một protein hình chữ “Y” được tạo thành từ bốn chuỗi polypeptide: hai chuỗi nặng ($\epsilon$) và hai chuỗi nhẹ ($\kappa$ hoặc $\lambda$). Điểm khác biệt chính của IgE so với các immunoglobulin khác nằm ở chuỗi nặng. Chuỗi nặng $\epsilon$ của IgE có bốn miền hằng số (C$\epsilon$1, C$\epsilon$2, C$\epsilon$3, C$\epsilon$4), trong khi các loại kháng thể khác chỉ có ba. Phần đầu biến đổi của kháng thể (V) liên kết đặc hiệu với kháng nguyên, cho phép IgE nhận diện và gắn kết với các phân tử cụ thể. Trong khi đó, phần đuôi hằng số (Fc) tương tác với các thụ thể trên bề mặt tế bào, đặc biệt là thụ thể FcεRI trên tế bào mast và basophil, từ đó khởi phát các phản ứng miễn dịch. Sự tương tác giữa IgE và thụ thể FcεRI là chìa khóa cho sự hoạt hóa của các tế bào này và giải phóng các chất trung gian gây viêm, dẫn đến các triệu chứng dị ứng.

Chức năng

IgE thực hiện hai chức năng chính trong hệ miễn dịch: phản ứng dị ứng và chống ký sinh trùng.

Phản ứng dị ứng: IgE đóng vai trò trung tâm trong các phản ứng dị ứng. Khi cơ thể tiếp xúc với chất gây dị ứng (allergen) lần đầu, hệ thống miễn dịch sản xuất IgE đặc hiệu chống lại allergen đó. IgE này sau đó gắn vào thụ thể FcεRI trên bề mặt tế bào mast và tế bào basophil. Khi tiếp xúc lại với cùng một allergen, allergen sẽ liên kết chéo các phân tử IgE trên bề mặt tế bào, kích hoạt tế bào mast và basophil giải phóng histamine và các chất trung gian hóa học khác, ví dụ như leukotriene và prostaglandin. Các chất này gây ra các triệu chứng dị ứng như ngứa, hắt hơi, sổ mũi, viêm da, và trong trường hợp nặng có thể gây sốc phản vệ, một tình trạng đe dọa tính mạng.
Chống ký sinh trùng: IgE cũng tham gia vào việc bảo vệ cơ thể chống lại nhiễm ký sinh trùng, đặc biệt là giun sán. IgE gắn vào bề mặt ký sinh trùng và sau đó tương tác với các tế bào bạch cầu eosinophil thông qua thụ thể FcεRII (CD23). Eosinophil sau đó giải phóng các enzyme độc hại, chẳng hạn như protein cationic eosinophil và peroxidase, để tiêu diệt ký sinh trùng.

Điều hòa sản xuất IgE

Sản xuất IgE được điều hòa bởi nhiều yếu tố, bao gồm các cytokine như IL-4, IL-13, và TGF-β. Các tế bào T helper 2 (Th2) đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sản xuất IgE. Ngoài ra, các yếu tố môi trường và di truyền cũng ảnh hưởng đến mức độ sản xuất IgE.

Ý nghĩa lâm sàng

Đo nồng độ IgE trong huyết thanh có thể hữu ích trong việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh dị ứng và nhiễm ký sinh trùng. Nồng độ IgE tổng cộng thường tăng cao trong các bệnh dị ứng và nhiễm giun sán. Xét nghiệm IgE đặc hiệu cho từng allergen cụ thể có thể giúp xác định chất gây dị ứng. Việc xác định chính xác allergen là rất quan trọng để đưa ra phác đồ điều trị phù hợp, bao gồm tránh tiếp xúc với allergen và sử dụng thuốc kháng histamine hoặc liệu pháp miễn dịch.

Tóm tắt

IgE là một loại kháng thể chuyên biệt đóng vai trò quan trọng trong phản ứng dị ứng và miễn dịch chống ký sinh trùng. Mặc dù có nồng độ thấp trong huyết thanh, IgE có tác động sinh học mạnh mẽ và đóng vai trò trung tâm trong các bệnh lý liên quan đến dị ứng. Việc hiểu biết về cấu trúc và chức năng của IgE là rất quan trọng để phát triển các phương pháp chẩn đoán và điều trị hiệu quả cho các bệnh liên quan đến IgE.

Các thụ thể IgE

IgE thực hiện chức năng của mình thông qua việc liên kết với các thụ thể Fcε đặc hiệu trên bề mặt của một số loại tế bào miễn dịch. Hai loại thụ thể IgE chính được biết đến là:

FcεRI (Thụ thể ái lực cao): Đây là thụ thể chính trung gian các phản ứng dị ứng. FcεRI được biểu hiện trên bề mặt tế bào mast và basophil. Nó có ái lực liên kết rất cao với IgE, nghĩa là IgE có thể gắn chặt và tồn tại lâu dài trên bề mặt tế bào này. Khi allergen liên kết chéo với các phân tử IgE đã gắn trên FcεRI, nó kích hoạt tế bào mast và basophil giải phóng histamine và các chất trung gian gây viêm khác.
FcεRII (CD23 – Thụ thể ái lực thấp): FcεRII được tìm thấy trên nhiều loại tế bào miễn dịch, bao gồm tế bào B, tế bào T, tế bào Langerhans, bạch cầu eosinophil, và tiểu cầu. Nó có ái lực liên kết với IgE thấp hơn so với FcεRI. FcεRII tham gia vào điều hòa sản xuất IgE và cũng có thể đóng vai trò trong việc chống ký sinh trùng. Một dạng hòa tan của FcεRII (sCD23) cũng có thể được tìm thấy trong huyết thanh và được cho là có vai trò trong điều hòa tăng trưởng và biệt hóa tế bào B.

Bệnh lý liên quan đến IgE

Nồng độ IgE tăng cao thường liên quan đến các bệnh lý sau:

Dị ứng: Bao gồm hen suyễn dị ứng, viêm mũi dị ứng, viêm da dị ứng, dị ứng thực phẩm, và sốc phản vệ.
Nhiễm ký sinh trùng: Đặc biệt là nhiễm giun sán.
Hội chứng tăng IgE: Một bệnh di truyền hiếm gặp đặc trưng bởi nồng độ IgE trong huyết thanh rất cao, nhiễm trùng da tái phát, và áp xe phổi.
Một số loại ung thư: Như u lympho Hodgkin và u tủy.

Điều trị nhắm vào IgE

Một số liệu pháp điều trị nhắm vào IgE hoặc hoạt động của IgE đã được phát triển để điều trị các bệnh dị ứng, bao gồm:

Omalizumab: Một kháng thể đơn dòng kháng IgE, ức chế IgE liên kết với FcεRI trên tế bào mast và basophil, do đó ngăn chặn sự giải phóng histamine và các chất trung gian gây viêm.
Liệu pháp miễn dịch đặc hiệu (Allergen immunotherapy): Dẫn dẫn cho cơ thể tiếp xúc với lượng allergen tăng dần để giúp hệ thống miễn dịch “làm quen” với allergen và giảm sản xuất IgE đặc hiệu. Liệu pháp này có thể được thực hiện bằng cách tiêm dưới da hoặc đặt dưới lưỡi.

Tương lai của nghiên cứu IgE

Nghiên cứu về IgE đang tiếp tục để hiểu rõ hơn về vai trò của IgE trong các bệnh khác nhau, cũng như để phát triển các phương pháp điều trị mới nhắm vào IgE hoặc các con đường liên quan đến IgE. Các lĩnh vực nghiên cứu tiềm năng bao gồm:

Vai trò của IgE trong viêm nhiễm mãn tính.
Phát triển các liệu pháp nhắm mục tiêu IgE mới cho các bệnh dị ứng và các bệnh khác.
Nghiên cứu các cơ chế điều hòa sản xuất IgE.

Tóm tắt về Kháng thể IgE

IgE là một loại kháng thể độc đáo đóng vai trò trung tâm trong phản ứng dị ứng và miễn dịch chống ký sinh trùng. Mặc dù nồng độ IgE trong huyết thanh thấp hơn đáng kể so với các loại kháng thể khác, tác động sinh học của nó rất mạnh mẽ. Cấu trúc hình chữ “Y” đặc trưng của IgE, với hai chuỗi nặng ε và hai chuỗi nhẹ, cho phép nó liên kết đặc hiệu với các kháng nguyên, kích hoạt một loạt các phản ứng miễn dịch.

Điểm cần ghi nhớ quan trọng nhất về IgE là vai trò của nó trong phản ứng dị ứng. Khi IgE gặp chất gây dị ứng (allergen), nó liên kết với thụ thể FcεRI ái lực cao trên bề mặt tế bào mast và basophil. Sự liên kết chéo của IgE bởi allergen kích hoạt các tế bào này giải phóng histamine và các chất trung gian gây viêm khác, gây ra các triệu chứng dị ứng quen thuộc như ngứa, hắt hơi, và sổ mũi. Trong trường hợp nghiêm trọng, phản ứng này có thể dẫn đến sốc phản vệ, một tình trạng đe dọa tính mạng.

Ngoài dị ứng, IgE cũng góp phần vào việc bảo vệ cơ thể chống lại ký sinh trùng, đặc biệt là giun sán. IgE gắn vào bề mặt ký sinh trùng, đánh dấu chúng để bị tiêu diệt bởi các tế bào miễn dịch khác, chẳng hạn như eosinophil. Sự tương tác giữa IgE và eosinophil thông qua thụ thể FcεRII đóng vai trò quan trọng trong cơ chế này.

Nồng độ IgE trong huyết thanh có thể được đo lường để chẩn đoán và theo dõi các bệnh dị ứng và nhiễm ký sinh trùng. Nồng độ IgE tăng cao thường liên quan đến các tình trạng này. Việc hiểu biết về cấu trúc, chức năng và vai trò của IgE trong các bệnh khác nhau là rất quan trọng để phát triển các chiến lược điều trị hiệu quả. Các liệu pháp nhắm mục tiêu IgE, chẳng hạn như omalizumab, đã được chứng minh là hiệu quả trong việc kiểm soát các triệu chứng dị ứng nghiêm trọng.

Tài liệu tham khảo:

Janeway CA Jr, Travers P, Walport M, et al. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. New York: Garland Science; 2001.
Delves PJ, Martin SJ, Burton DR, Roitt IM. Roitt’s Essential Immunology. 13th edition. Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons; 2017.
Murphy K, Weaver C. Janeway’s Immunobiology. 9th edition. New York: Garland Science; 2017.

Câu hỏi và Giải đáp

Ngoài FcεRI và FcεRII, còn có thụ thể nào khác tương tác với IgE không? Vai trò của chúng là gì?

Trả lời: Có, ngoài FcεRI và FcεRII, còn có một số thụ thể khác có thể tương tác với IgE, ví dụ như galectin-3 và CD23 (một dạng khác của FcεRII). Galectin-3, một loại lectin liên kết với carbohydrate, có thể liên kết với phần glycan của IgE và điều chỉnh hoạt động của nó. Các dạng khác nhau của CD23 có thể đóng vai trò khác nhau trong việc điều hòa sản xuất IgE và hoạt hóa tế bào B. Tuy nhiên, FcεRI và FcεRII vẫn là hai thụ thể IgE chính được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất và có vai trò rõ ràng nhất trong dị ứng và miễn dịch.

Làm thế nào để hệ thống miễn dịch “quyết định” sản xuất IgE thay vì các loại kháng thể khác như IgG hay IgA?

Trả lời: Việc sản xuất IgE được điều hòa bởi một mạng lưới phức tạp của các tín hiệu, chủ yếu liên quan đến tế bào T helper 2 (Th2). Các cytokine do tế bào Th2 tiết ra, đặc biệt là IL-4 và IL-13, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi lớp kháng thể sang IgE. Khi cơ thể tiếp xúc với một số loại kháng nguyên, đặc biệt là ký sinh trùng hoặc allergen, các tế bào Th2 được kích hoạt và sản xuất IL-4 và IL-13. Các cytokine này sau đó liên kết với các thụ thể trên tế bào B, kích thích chúng chuyển đổi sản xuất từ các loại kháng thể khác sang IgE.

Ngoài histamine, còn chất trung gian nào khác được giải phóng bởi tế bào mast và basophil khi IgE được kích hoạt?

Trả lời: Khi IgE được kích hoạt, tế bào mast và basophil giải phóng một loạt các chất trung gian gây viêm và co thắt, bao gồm: histamine, tryptase, chymase, leukotrienes (như LTC4, LTD4, LTE4), prostaglandin D2 (PGD2), và một số cytokine (như TNF-α, IL-4, IL-13). Các chất trung gian này góp phần vào các triệu chứng dị ứng khác nhau, từ ngứa và hắt hơi đến co thắt phế quản và phù mạch.

Liệu pháp miễn dịch đặc hiệu (allergen immunotherapy) hoạt động như thế nào ở cấp độ phân tử để giảm sản xuất IgE?

Trả lời: Liệu pháp miễn dịch đặc hiệu hoạt động bằng cách dần dần cho cơ thể tiếp xúc với lượng allergen tăng dần. Quá trình này giúp chuyển đổi phản ứng miễn dịch từ phản ứng Th2 (sản xuất IgE) sang phản ứng Th1 (sản xuất IgG). Sự gia tăng IgG đặc hiệu với allergen có thể ngăn chặn allergen liên kết với IgE, do đó ức chế kích hoạt tế bào mast và basophil. Ngoài ra, liệu pháp miễn dịch đặc hiệu cũng có thể làm tăng sản xuất các tế bào T điều hòa (Treg), giúp ức chế phản ứng miễn dịch tổng thể đối với allergen.

Tương lai của nghiên cứu IgE là gì? Có những hướng nghiên cứu mới nào đang được khám phá?

Trả lời: Tương lai của nghiên cứu IgE tập trung vào việc hiểu rõ hơn về vai trò của IgE trong các bệnh khác nhau, ngoài dị ứng và nhiễm ký sinh trùng. Các nhà nghiên cứu đang khám phá vai trò của IgE trong viêm nhiễm mạn tính, bệnh tự miễn, và ung thư. Việc phát triển các liệu pháp nhắm mục tiêu IgE mới, đặc hiệu và hiệu quả hơn, cũng là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực. Cuối cùng, việc nghiên cứu các cơ chế điều hòa sản xuất IgE có thể dẫn đến các chiến lược điều trị mới để ngăn chặn sản xuất IgE quá mức ở những người bị dị ứng.

Một số điều thú vị về Kháng thể IgE

IgE là “em út” trong gia đình immunoglobulin: IgE được phát hiện muộn nhất trong số 5 loại kháng thể chính (IgG, IgA, IgM, IgD, và IgE). Nó được phát hiện độc lập bởi hai nhóm nghiên cứu vào năm 1966 và 1967.
Nồng độ siêu thấp: IgE có nồng độ thấp nhất trong huyết thanh so với các loại kháng thể khác. Nồng độ IgE trong huyết thanh của một người khỏe mạnh thường thấp hơn 1 microgam/ml, trong khi IgG, loại kháng thể phổ biến nhất, có nồng độ khoảng 10-20 mg/ml.
“Vũ khí bí mật” chống lại ký sinh trùng: Mặc dù nổi tiếng với vai trò trong dị ứng, chức năng ban đầu của IgE có thể là chống lại ký sinh trùng. Ở các nước đang phát triển, nơi nhiễm ký sinh trùng phổ biến, nồng độ IgE thường cao hơn đáng kể so với các nước phát triển.
“Con dao hai lưỡi”: Mặc dù IgE đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể, nó cũng có thể gây hại khi phản ứng quá mức, dẫn đến các phản ứng dị ứng nghiêm trọng, thậm chí đe dọa tính mạng.
“Dấu ấn tiến hóa”: Sự tồn tại của IgE ở động vật có vú cho thấy vai trò quan trọng của nó trong hệ thống miễn dịch. Nghiên cứu về IgE ở các loài khác nhau có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự tiến hóa của hệ thống miễn dịch và vai trò của IgE trong các bệnh khác nhau.
Mục tiêu điều trị hấp dẫn: Do vai trò trung tâm của IgE trong dị ứng, nó đã trở thành mục tiêu điều trị hấp dẫn. Các liệu pháp nhắm mục tiêu IgE, như omalizumab, đã mang lại hy vọng cho những người bị dị ứng nghiêm trọng, khó kiểm soát bằng các phương pháp điều trị thông thường.
Vẫn còn nhiều điều chưa biết: Mặc dù đã có nhiều tiến bộ trong việc tìm hiểu về IgE, vẫn còn nhiều điều chưa biết về vai trò của nó trong các bệnh khác nhau, cũng như các cơ chế điều hòa sản xuất IgE. Nghiên cứu tiếp tục về IgE sẽ mở ra những hướng điều trị mới và cải thiện cuộc sống cho những người mắc các bệnh liên quan đến IgE.