Kháng thể IgM (IgM)

Cấu trúc

IgM tồn tại dưới hai dạng chính:

• Dạng monomer: IgM monomer được biểu hiện trên bề mặt tế bào B dưới dạng thụ thể kháng nguyên. Mỗi monomer bao gồm hai chuỗi nặng ($\mu$) và hai chuỗi nhẹ (hoặc $\kappa$ hoặc $\lambda$).
• Dạng pentamer: Trong huyết thanh, IgM chủ yếu tồn tại dưới dạng pentamer. Pentamer bao gồm năm đơn vị monomer được liên kết với nhau bởi một chuỗi polypeptide gọi là chuỗi J. Công thức tổng quát có thể được biểu diễn là ($\mu_2\kappa_2$)$_5$ hoặc ($\mu_2\lambda_2$)$_5$, với chuỗi J ở giữa nối các monomer. Cấu trúc pentamer này cho phép IgM có 10 vị trí liên kết kháng nguyên (mặc dù do sự hạn chế về mặt không gian, thường chỉ có 5 vị trí được sử dụng), tạo ra ái lực cao với kháng nguyên đa hóa trị và khả năng kết tủa kháng nguyên mạnh mẽ. Điều này làm cho IgM rất hiệu quả trong việc trung hòa mầm bệnh trong giai đoạn đầu của nhiễm trùng.

Chức năng

IgM đóng nhiều vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch:

• Phản ứng miễn dịch sớm: IgM là kháng thể đầu tiên được sản xuất khi cơ thể gặp kháng nguyên mới. Sự xuất hiện của IgM trong máu cho thấy một nhiễm trùng gần đây. Đây là hàng rào phòng thủ đầu tiên chống lại mầm bệnh.
• Kích hoạt bổ thể: IgM là chất kích hoạt bổ thể mạnh mẽ nhất trong số các kháng thể. Việc liên kết IgM với kháng nguyên kích hoạt con đường cổ điển của hệ thống bổ thể, dẫn đến sự ly giải tế bào, opson hóa và viêm. Quá trình này giúp loại bỏ mầm bệnh hiệu quả.
• Trung hòa độc tố và virus: IgM có thể trung hòa độc tố và virus bằng cách liên kết với chúng và ngăn chặn chúng tương tác với các tế bào đích.
• Thụ thể kháng nguyên trên tế bào B: Dạng monomer của IgM hoạt động như một thụ thể kháng nguyên trên bề mặt tế bào B, tham gia vào quá trình kích hoạt và biệt hóa tế bào B. Điều này giúp khởi động phản ứng miễn dịch thích nghi.
• Bảo vệ niêm mạc: Mặc dù ít hơn IgA, IgM cũng đóng một vai trò trong việc bảo vệ các bề mặt niêm mạc.

Ý nghĩa lâm sàng

Đo nồng độ IgM đặc hiệu đối với một kháng nguyên cụ thể có thể giúp chẩn đoán nhiễm trùng. Ví dụ, sự hiện diện của IgM kháng virus Rubella cho thấy nhiễm trùng Rubella gần đây. Nồng độ IgM tăng cao cũng có thể được quan sát thấy trong một số bệnh tự miễn.

Tóm tắt

IgM là một kháng thể quan trọng trong phản ứng miễn dịch bẩm sinh và thích nghi. Cấu trúc pentamer đặc trưng của nó cho phép liên kết kháng nguyên đa hóa trị hiệu quả và kích hoạt bổ thể mạnh mẽ. Sự hiện diện của IgM đặc hiệu là một dấu hiệu quan trọng cho thấy nhiễm trùng gần đây.

Sản xuất IgM

IgM được sản xuất bởi các tế bào plasma, là tế bào B đã biệt hóa. Quá trình sản xuất IgM được kích hoạt bởi sự nhận diện kháng nguyên bởi tế bào B mang IgM monomer trên bề mặt. Sau khi được kích hoạt, tế bào B biệt hóa thành tế bào plasma và bắt đầu sản xuất và tiết ra IgM pentamer vào máu.

Thời gian bán hủy

IgM có thời gian bán hủy trong huyết thanh tương đối ngắn, khoảng 5 ngày. Điều này trái ngược với IgG, có thời gian bán hủy dài hơn nhiều (khoảng 21 ngày). Do đó, sự hiện diện của IgM thường chỉ ra một nhiễm trùng đang hoạt động hoặc gần đây.

So sánh với IgG

Mặc dù cả IgM và IgG đều đóng vai trò quan trọng trong phản ứng miễn dịch thể dịch, chúng có một số điểm khác biệt chính:

• Thời gian xuất hiện: IgM được sản xuất đầu tiên trong phản ứng với kháng nguyên, trong khi IgG được sản xuất sau đó. IgM đại diện cho phản ứng miễn dịch nguyên phát, còn IgG đại diện cho phản ứng miễn dịch thứ phát.
• Ái lực liên kết: Mặc dù mỗi vị trí liên kết kháng nguyên của IgM có ái lực thấp hơn IgG, cấu trúc pentamer của IgM cho phép nó liên kết đa hóa trị với kháng nguyên, dẫn đến ái lực liên kết tổng thể cao hơn.
• Kích hoạt bổ thể: IgM là chất kích hoạt bổ thể hiệu quả hơn IgG.
• Vận chuyển qua nhau thai: IgG, chứ không phải IgM, có thể vận chuyển qua nhau thai để cung cấp khả năng miễn dịch thụ động cho thai nhi.
• Thời gian bán hủy: Như đã đề cập, IgM có thời gian bán hủy ngắn hơn IgG.

Ứng dụng trong chẩn đoán

Đo lường nồng độ IgM đặc hiệu có thể được sử dụng để chẩn đoán nhiều loại bệnh nhiễm trùng, bao gồm:

• Rubella
• Toxoplasmosis
• Cytomegalovirus (CMV)
• Viêm gan A
• Viêm gan B
• Epstein-Barr virus (EBV)

Mối liên hệ với bệnh lý

Nồng độ IgM bất thường có thể liên quan đến một số bệnh lý, bao gồm:

• Macroglobulin máu Waldenström: Một loại ung thư máu hiếm gặp, trong đó cơ thể sản xuất quá nhiều IgM.
• Thiếu hụt miễn dịch: Một số bệnh thiếu hụt miễn dịch có thể dẫn đến giảm sản xuất IgM.
• Bệnh tự miễn: Nồng độ IgM tăng có thể được quan sát thấy trong một số bệnh tự miễn.

• Abbas, A. K., Lichtman, A. H., & Pillai, S. (2022). Cellular and Molecular Immunology (10th ed.). Elsevier.
• Janeway, C. A., Jr., Travers, P., Walport, M., & Shlomchik, M. J. (2001). Immunobiology: The Immune System in Health and Disease (5th ed.). Garland Science.
• Murphy, K., & Weaver, C. (2016). Janeway’s Immunobiology (9th ed.). Garland Science.

Câu hỏi và Giải đáp

Tại sao IgM lại tồn tại dưới dạng pentamer, trong khi hầu hết các kháng thể khác tồn tại dưới dạng monomer hoặc dimer?

Trả lời: Cấu trúc pentamer của IgM mang lại một số lợi thế. Thứ nhất, nó cung cấp 10 vị trí liên kết kháng nguyên, cho phép liên kết đa hóa trị với kháng nguyên và tăng ái lực liên kết tổng thể, đặc biệt là với các kháng nguyên có nhiều epitope lặp lại. Thứ hai, cấu trúc này làm tăng hiệu quả kích hoạt bổ thể, một thành phần quan trọng của miễn dịch bẩm sinh.

Sự chuyển đổi lớp immunoglobulin là gì và nó ảnh hưởng như thế nào đến IgM?

Trả lời: Chuyển đổi lớp immunoglobulin là quá trình tế bào B chuyển từ sản xuất IgM sang sản xuất các lớp kháng thể khác như IgG, IgA, hoặc IgE. Quá trình này được điều khiển bởi các tín hiệu từ tế bào T helper và cytokine. Mặc dù IgM là kháng thể đầu tiên được sản xuất, việc chuyển đổi lớp cho phép hệ miễn dịch tạo ra các kháng thể chuyên biệt hơn cho các vị trí và chức năng khác nhau trong cơ thể.

Nồng độ IgM được đo như thế nào và ý nghĩa lâm sàng của việc đo lường này là gì?

Trả lời: Nồng độ IgM có thể được đo bằng các kỹ thuật miễn dịch học như ELISA hoặc nephelometry. Việc đo lường này có thể giúp chẩn đoán nhiễm trùng gần đây, theo dõi tiến triển của bệnh và đánh giá hiệu quả điều trị. Ví dụ, nồng độ IgM đặc hiệu cao chống lại một loại virus cụ thể cho thấy nhiễm trùng cấp tính.

Vai trò của IgM trong bệnh tự miễn là gì?

Trả lời: Trong bệnh tự miễn, hệ miễn dịch tấn công nhầm các mô khỏe mạnh của cơ thể. IgM có thể đóng vai trò trong quá trình này bằng cách tạo ra các tự kháng thể, là các kháng thể nhắm vào các kháng nguyên của chính cơ thể. Ví dụ, IgM rheumatoid factor (RF) là một tự kháng thể được tìm thấy trong bệnh viêm khớp dạng thấp.

Sự khác biệt chính giữa phản ứng miễn dịch sơ cấp (do IgM chủ đạo) và phản ứng miễn dịch thứ cấp (do IgG chủ đạo) là gì?

Trả lời: Phản ứng miễn dịch sơ cấp, được khởi động bởi lần đầu tiên tiếp xúc với kháng nguyên, đặc trưng bởi sự sản xuất IgM chậm và nồng độ thấp hơn so với IgG trong phản ứng thứ cấp. Phản ứng miễn dịch thứ cấp, xảy ra khi tiếp xúc lại với cùng một kháng nguyên, được đặc trưng bởi sản xuất IgG nhanh chóng và ở nồng độ cao hơn, nhờ vào các tế bào nhớ. Sự khác biệt này là do sự hình thành của các tế bào B và T nhớ sau lần tiếp xúc đầu tiên.