Kháng thể IgG (IgG)

Cấu trúc

IgG là một glycoprotein có cấu trúc hình chữ Y, gồm bốn chuỗi polypeptide: hai chuỗi nặng (heavy chain) giống nhau và hai chuỗi nhẹ (light chain) giống nhau. Các chuỗi này được liên kết với nhau bằng cầu disulfide (S-S).

Mỗi chuỗi nặng và nhẹ có một vùng biến đổi (variable region – $V_H$ và $V_L$) và một vùng hằng định (constant region – $C_H$ và $C_L$). Vùng biến đổi chịu trách nhiệm cho sự đa dạng của kháng thể và khả năng liên kết đặc hiệu với kháng nguyên. Vùng hằng định quyết định các chức năng hiệu ứng của IgG, như khả năng hoạt hóa bổ thể và liên kết với các tế bào miễn dịch. Sự kết hợp giữa vùng biến đổi của chuỗi nặng ($V_H$) và chuỗi nhẹ ($V_L$) tạo thành vị trí liên kết kháng nguyên (paratope), cho phép IgG liên kết đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng. Chính sự đa dạng trong trình tự axit amin ở vùng biến đổi này đã tạo ra sự đa dạng về đặc hiệu kháng nguyên của IgG, giúp cơ thể nhận diện và chống lại một loạt các tác nhân gây bệnh khác nhau.

Phân loại

IgG ở người được chia thành bốn phân lớp dựa trên sự khác biệt nhỏ về cấu trúc của vùng hằng định chuỗi nặng: IgG1, IgG2, IgG3, và IgG4. Mỗi phân lớp có các đặc tính và chức năng riêng biệt:

• IgG1: Phổ biến nhất (chiếm ~60-70% tổng IgG), hiệu quả trong việc trung hòa độc tố, hoạt hóa bổ thể mạnh, và liên quan đến đáp ứng miễn dịch với protein và virus.
• IgG2: Chủ yếu chống lại kháng nguyên polysaccharide của vi khuẩn bọc, đáp ứng miễn dịch chậm hơn so với IgG1.
• IgG3: Có khả năng hoạt hóa bổ thể mạnh nhất, nhưng thời gian bán hủy ngắn hơn các phân lớp khác.
• IgG4: Ít hoạt hóa bổ thể, thường liên quan đến phản ứng miễn dịch mạn tính và có khả năng trao đổi chuỗi nặng với một phân tử IgG4 khác, tạo thành kháng thể “chức năng đơn” (bispecific).

Chức năng

IgG thực hiện nhiều chức năng quan trọng trong hệ miễn dịch:

• Trung hòa độc tố: IgG liên kết với độc tố do vi khuẩn hoặc virus sản xuất, ngăn chặn chúng gắn kết với các tế bào đích và gây hại.
• Opson hóa: IgG bao phủ bề mặt của tác nhân gây bệnh, giúp các tế bào thực bào như đại thực bào và bạch cầu trung tính dễ dàng nhận diện và tiêu diệt chúng. Quá trình này được thực hiện thông qua sự liên kết của phần Fc của IgG với thụ thể Fc trên bề mặt tế bào thực bào.
• Hoạt hóa bổ thể: IgG kích hoạt hệ thống bổ thể, một chuỗi phản ứng dẫn đến sự ly giải tế bào, opson hóa và viêm. Phân lớp IgG1 và IgG3 có khả năng hoạt hóa bổ thể mạnh hơn IgG2 và IgG4.
• Miễn dịch qua trung gian tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC): IgG liên kết với tế bào đích bị nhiễm bệnh, cho phép các tế bào sát thủ tự nhiên (NK cells) nhận diện và tiêu diệt chúng thông qua thụ thể FcγRIII (CD16).
• Miễn dịch ở trẻ sơ sinh: IgG là loại kháng thể duy nhất có thể đi qua nhau thai từ mẹ sang con, cung cấp khả năng miễn dịch thụ động cho trẻ trong những tháng đầu đời. Điều này giúp bảo vệ trẻ khỏi các bệnh nhiễm trùng trong giai đoạn hệ miễn dịch của trẻ chưa phát triển hoàn chỉnh.

Ứng dụng lâm sàng

Đo nồng độ IgG trong huyết thanh được sử dụng để chẩn đoán nhiều bệnh lý, bao gồm:

• Nhiễm trùng: Nồng độ IgG tăng cao có thể chỉ ra nhiễm trùng đang hoạt động. Việc xác định IgG đặc hiệu với một tác nhân gây bệnh cụ thể có thể giúp chẩn đoán chính xác hơn.
• Suy giảm miễn dịch: Nồng độ IgG thấp có thể là dấu hiệu của suy giảm miễn dịch. Điều này có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm các bệnh lý di truyền hoặc mắc phải.
• Bệnh tự miễn: Nồng độ IgG đặc hiệu chống lại các kháng nguyên tự thân có thể được sử dụng để chẩn đoán các bệnh tự miễn. Ví dụ, kháng thể kháng nhân (ANA) được sử dụng trong chẩn đoán bệnh lupus ban đỏ hệ thống.

Tổng kết

IgG là một thành phần quan trọng của hệ miễn dịch, đóng vai trò trung tâm trong việc bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh. Sự hiểu biết về cấu trúc và chức năng của IgG là cần thiết cho việc phát triển các phương pháp chẩn đoán và điều trị các bệnh liên quan đến miễn dịch.

Sản xuất IgG

IgG được sản xuất bởi các tế bào plasma, là dạng tế bào B đã được biệt hóa. Quá trình sản xuất IgG được kích hoạt khi tế bào B gặp kháng nguyên tương ứng và nhận được tín hiệu từ tế bào T hỗ trợ. Ban đầu, tế bào B sản xuất IgM, sau đó chuyển đổi lớp immunoglobulin để sản xuất IgG với ái lực cao hơn với kháng nguyên. Quá trình này gọi là chuyển đổi lớp (class switching recombination) và phụ thuộc vào các cytokine do tế bào T hỗ trợ tiết ra.

Thời gian bán hủy

IgG có thời gian bán hủy trong huyết thanh khá dài, khoảng 21-28 ngày, tùy thuộc vào phân lớp. IgG1 có thời gian bán hủy dài nhất, trong khi IgG3 có thời gian bán hủy ngắn nhất. Điều này giúp duy trì khả năng miễn dịch trong một thời gian dài sau khi tiếp xúc với kháng nguyên.

Vai trò trong các bệnh lý

Ngoài vai trò bảo vệ, IgG cũng có thể tham gia vào các quá trình bệnh lý. Trong các bệnh tự miễn, IgG tự kháng thể tấn công các mô của cơ thể, gây ra viêm và tổn thương. Ví dụ, trong bệnh lupus ban đỏ hệ thống, IgG tự kháng thể nhắm vào DNA và các thành phần khác của nhân tế bào. Trong các phản ứng dị ứng, IgG có thể liên kết với kháng nguyên gây dị ứng, mặc dù vai trò của nó trong dị ứng ít nổi bật hơn IgE.

Liệu pháp kháng thể đơn dòng

Kháng thể đơn dòng (mAbs) là các kháng thể được sản xuất trong phòng thí nghiệm, có khả năng liên kết đặc hiệu với một kháng nguyên cụ thể. mAbs IgG được sử dụng rộng rãi trong điều trị nhiều bệnh lý, bao gồm ung thư, bệnh tự miễn và bệnh truyền nhiễm. Chúng hoạt động bằng cách nhắm mục tiêu và tiêu diệt các tế bào ung thư, ức chế các phân tử tín hiệu miễn dịch hoặc trung hòa các tác nhân gây bệnh.

Tương tác với Fc receptor

IgG tương tác với các thụ thể Fc (Fc receptors – FcR) trên bề mặt của nhiều loại tế bào miễn dịch, bao gồm đại thực bào, bạch cầu trung tính và tế bào NK. Sự tương tác này đóng vai trò quan trọng trong các chức năng hiệu ứng của IgG, như opson hóa, ADCC và hoạt hóa bổ thể. Các phân lớp IgG khác nhau có ái lực khác nhau với các FcR khác nhau, dẫn đến các chức năng hiệu ứng khác nhau.

Đo lường IgG

Nồng độ IgG trong huyết thanh có thể được đo bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm xét nghiệm miễn dịch học như ELISA và nephelometry. Việc đo lường nồng độ IgG tổng và IgG đặc hiệu chống lại các kháng nguyên cụ thể có thể cung cấp thông tin hữu ích cho việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý.

• Janeway CA Jr, Travers P, Walport M, et al. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. New York: Garland Science; 2001.
• Abbas AK, Lichtman AH, Pillai S. Cellular and Molecular Immunology. 9th edition. Philadelphia: Elsevier; 2017.
• Murphy K, Weaver C. Janeway’s Immunobiology. 9th edition. New York: Garland Science; 2016.
• Parham P. The Immune System. 4th edition. New York: Garland Science; 2014.

Câu hỏi và Giải đáp

Sự khác biệt về chức năng giữa bốn phân lớp IgG (IgG1, IgG2, IgG3, và IgG4) là gì?

Trả lời: Mặc dù tất cả các phân lớp IgG đều có khả năng liên kết với kháng nguyên, chúng có sự khác biệt về khả năng hoạt hóa bổ thể, liên kết với Fc receptor và thời gian bán hủy. IgG1 và IgG3 hoạt hóa bổ thể mạnh mẽ nhất, trong khi IgG2 yếu hơn và IgG4 hầu như không hoạt hóa bổ thể. IgG3 có thời gian bán hủy ngắn nhất, trong khi IgG1 và IgG2 có thời gian bán hủy dài hơn. Sự khác biệt này ảnh hưởng đến hiệu quả của chúng trong việc chống lại các loại nhiễm trùng khác nhau. Ví dụ, IgG2 hiệu quả trong việc chống lại kháng nguyên polysaccharide của vi khuẩn bọc, trong khi IgG1 và IgG3 hiệu quả hơn trong việc chống lại các tác nhân gây bệnh khác.

Cơ chế nào cho phép IgG đi qua nhau thai?

Trả lời: IgG được vận chuyển qua nhau thai nhờ một thụ thể Fc neonatal (FcRn) nằm trên các tế bào trophoblast của nhau thai. FcRn liên kết với vùng Fc của IgG ở môi trường có tính axit trong túi nội bào và vận chuyển nó qua tế bào vào tuần hoàn của thai nhi. Cơ chế này đảm bảo rằng IgG của mẹ được chuyển đến thai nhi một cách chọn lọc, cung cấp khả năng miễn dịch thụ động.

Vai trò của IgG trong phản ứng quá mẫn loại II là gì?

Trả lời: Trong phản ứng quá mẫn loại II (quá mẫn qua trung gian tế bào), IgG liên kết với kháng nguyên trên bề mặt tế bào. Điều này kích hoạt bổ thể, dẫn đến sự ly giải tế bào hoặc opson hóa và thực bào bởi các tế bào miễn dịch như đại thực bào và bạch cầu trung tính. Một ví dụ điển hình là phản ứng truyền máu không tương thích, trong đó kháng thể IgG của người nhận nhắm vào các kháng nguyên trên hồng cầu của người cho.

Làm thế nào để các nhà khoa học tạo ra kháng thể đơn dòng IgG (mAbs)?

Trả lời: mAbs được tạo ra bằng cách kết hợp tế bào B sản xuất kháng thể với tế bào myeloma (một loại tế bào ung thư) để tạo ra tế bào lai gọi là hybridomas. Hybridomas có khả năng sản xuất một lượng lớn kháng thể đơn dòng đặc hiệu với một kháng nguyên cụ thể. Sau đó, các hybridomas được sàng lọc và nhân dòng để sản xuất mAbs với quy mô lớn.

Ngoài huyết thanh, IgG còn được tìm thấy ở đâu trong cơ thể?

Trả lời: Mặc dù IgG chủ yếu được tìm thấy trong huyết thanh, nó cũng hiện diện trong các dịch cơ thể khác như sữa non (colostrum), dịch não tủy và dịch khớp. Sự hiện diện của IgG trong sữa non đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp miễn dịch thụ động cho trẻ sơ sinh trong những ngày đầu sau khi sinh.