Phức hợp tương thích mô chính (MHC – Major histocompatibility complex)

Chức năng

Chức năng chính của MHC là trình diện kháng nguyên. Các protein MHC liên kết với các peptide có nguồn gốc từ bên trong tế bào (MHC lớp I) hoặc bên ngoài tế bào (MHC lớp II) và hiển thị chúng trên bề mặt tế bào. Điều này cho phép tế bào T “nhìn thấy” những gì đang diễn ra bên trong tế bào và xác định xem tế bào đó có bị nhiễm bệnh hay ung thư hay không.

MHC được chia thành hai lớp chính với chức năng khác nhau:

• MHC lớp I: Trình diện các peptide nội sinh (được tạo ra bên trong tế bào, ví dụ như từ virus hoặc protein ung thư) cho tế bào T độc ($CD8^+$). Nếu peptide được trình diện là kháng nguyên lạ, tế bào T độc sẽ bị kích hoạt và tiêu diệt tế bào bị nhiễm bệnh. Quá trình này giúp cơ thể loại bỏ các tế bào bị nhiễm virus và tế bào ung thư.
• MHC lớp II: Trình diện các peptide ngoại sinh (được tế bào thực bào nuốt từ bên ngoài tế bào, ví dụ như từ vi khuẩn) cho tế bào T hỗ trợ ($CD4^+$). Nếu peptide được trình diện là kháng nguyên lạ, tế bào T hỗ trợ sẽ bị kích hoạt và khởi động phản ứng miễn dịch, bao gồm cả việc kích hoạt tế bào B sản xuất kháng thể. Điều này giúp cơ thể chống lại các nhiễm trùng do vi khuẩn và các mầm bệnh ngoại bào khác.

Cấu trúc

Các phân tử MHC là các glycoprotein xuyên màng. Cấu trúc của chúng được thiết kế để liên kết và trình diện peptide cho tế bào T. Hai lớp MHC có cấu trúc khác nhau:

• MHC lớp I: Gồm một chuỗi α liên kết với $β_2$-microglobulin. Khe liên kết peptide nằm giữa các domain $α_1$ và $α_2$ của chuỗi α. Chuỗi α này neo vào màng tế bào.
• MHC lớp II: Gồm hai chuỗi, α và β. Cả hai chuỗi đều neo vào màng tế bào. Khe liên kết peptide được tạo thành bởi các domain $α_1$ và $β_1$.

Đa hình

Các gen MHC là một trong những gen đa hình nhất trong hệ gen của động vật có xương sống. Điều này có nghĩa là có rất nhiều alen (biến thể) khác nhau của các gen MHC trong quần thể. Tính đa hình này đảm bảo rằng mỗi cá thể có một bộ protein MHC duy nhất, cho phép hệ thống miễn dịch nhận diện một loạt các kháng nguyên khác nhau. Sự đa dạng này rất quan trọng để chống lại nhiều loại mầm bệnh khác nhau.

Ý nghĩa lâm sàng

MHC có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học và bệnh lý, bao gồm:

• Ghép tạng: Sự tương thích MHC giữa người cho và người nhận là rất quan trọng để ngăn ngừa phản ứng thải ghép. Nếu MHC không tương thích, hệ thống miễn dịch của người nhận sẽ tấn công cơ quan được ghép.
• Bệnh tự miễn: Một số alen MHC có liên quan đến nguy cơ mắc các bệnh tự miễn, trong đó hệ thống miễn dịch tấn công các mô của chính cơ thể. Ví dụ, một số alen MHC có liên quan đến bệnh tiểu đường type 1, viêm khớp dạng thấp và lupus ban đỏ.
• Độ mắc bệnh truyền nhiễm: Một số alen MHC có thể làm tăng hoặc giảm tính nhạy cảm với một số bệnh truyền nhiễm. Ví dụ, một số alen MHC cung cấp khả năng bảo vệ chống lại nhiễm HIV, trong khi những alen khác có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh sốt rét nặng.

MHC là một thành phần thiết yếu của hệ thống miễn dịch thích nghi, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại các mầm bệnh và tế bào ung thư. Sự hiểu biết về cấu trúc, chức năng và tính đa hình của MHC là rất quan trọng cho việc phát triển các phương pháp điều trị mới cho các bệnh liên quan đến miễn dịch.

Di truyền

Các gen MHC được di truyền theo kiểu đồng trội, nghĩa là cả hai alen của mỗi gen MHC đều được biểu hiện. Điều này dẫn đến sự đa dạng về các phân tử MHC được biểu hiện trên bề mặt tế bào của mỗi cá thể. Ví dụ, nếu một cá thể thừa hưởng alen A và B cho một gen MHC nhất định, thì cả hai phân tử MHC A và MHC B sẽ được biểu hiện. Tính đồng trội này góp phần vào khả năng của hệ thống miễn dịch trong việc nhận diện một phổ rộng kháng nguyên. Các gen MHC tập trung thành một phức hợp trên nhiễm sắc thể 6 ở người (vùng HLA) và nhiễm sắc thể 17 ở chuột.

Các lớp MHC khác

Ngoài MHC lớp I và lớp II, còn có các gen MHC lớp III mã hóa cho các protein khác nhau của hệ thống miễn dịch, chẳng hạn như các thành phần của hệ thống bổ thể và một số cytokine. Tuy nhiên, các protein MHC lớp III không tham gia trực tiếp vào quá trình trình diện kháng nguyên như MHC lớp I và II.

MHC và tiến hóa

Tính đa hình cao của MHC được cho là kết quả của áp lực chọn lọc từ các mầm bệnh. Các cá thể có bộ gen MHC đa dạng hơn có khả năng chống lại nhiều loại mầm bệnh khác nhau, do đó có lợi thế sinh tồn và sinh sản. Áp lực chọn lọc này đã dẫn đến sự tiến hóa của một hệ thống MHC phức tạp và đa dạng ở động vật có xương sống.

Nghiên cứu hiện tại

Nghiên cứu về MHC vẫn đang tiếp tục, tập trung vào việc hiểu rõ hơn về vai trò của MHC trong các bệnh khác nhau, phát triển các phương pháp điều trị mới nhắm vào MHC, và tìm hiểu sự tiến hóa của hệ thống MHC. Việc nghiên cứu MHC có tiềm năng to lớn trong việc phát triển các phương pháp điều trị mới cho các bệnh truyền nhiễm, bệnh tự miễn và ung thư.

• Janeway, C. A., Jr., Travers, P., Walport, M., & Shlomchik, M. J. (2001). Immunobiology: The immune system in health and disease (5th ed.). Garland Science.
• Abbas, A. K., Lichtman, A. H., & Pillai, S. (2017). Cellular and molecular immunology (9th ed.). Elsevier.
• Parham, P. (2014). The immune system (4th ed.). Garland Science.

Câu hỏi và Giải đáp

Làm thế nào quá trình trình diện kháng nguyên bởi MHC lớp I khác với MHC lớp II, và tại sao sự khác biệt này lại quan trọng?

Trả lời: MHC lớp I trình diện các peptide nội sinh, được tạo ra bên trong tế bào, cho tế bào T độc CD8+. MHC lớp II trình diện các peptide ngoại sinh, được tế bào nhập bào từ môi trường bên ngoài, cho tế bào T hỗ trợ CD4+. Sự khác biệt này là quan trọng vì nó cho phép hệ thống miễn dịch phân biệt giữa các mối đe dọa từ bên trong tế bào (ví dụ: virus) và bên ngoài tế bào (ví dụ: vi khuẩn), từ đó kích hoạt phản ứng miễn dịch phù hợp.

Tính đa hình của MHC đóng vai trò như thế nào trong việc chống lại các bệnh truyền nhiễm?

Trả lời: Tính đa hình MHC đảm bảo rằng có nhiều biến thể khác nhau của các phân tử MHC trong quần thể. Điều này cho phép hệ thống miễn dịch nhận diện một phổ rộng các peptide kháng nguyên từ các mầm bệnh khác nhau. Nếu một quần thể có tính đa hình MHC thấp, họ có thể dễ bị tổn thương hơn trước một đợt bùng phát dịch bệnh nếu không ai có phân tử MHC có thể liên kết hiệu quả với kháng nguyên của mầm bệnh đó.

Tại sao sự tương thích MHC lại quan trọng trong ghép tạng?

Trả lời: Nếu MHC của người cho và người nhận không tương thích, hệ thống miễn dịch của người nhận sẽ nhận ra các tế bào ghép là ngoại lai và tấn công chúng, dẫn đến phản ứng thải ghép. Sự tương thích MHC càng cao, khả năng thải ghép càng thấp.

Ngoài ghép tạng và bệnh truyền nhiễm, MHC còn có vai trò gì trong các bệnh khác?

Trả lời: MHC có liên quan đến nhiều bệnh khác, bao gồm cả bệnh tự miễn. Ví dụ, một số alen MHC nhất định làm tăng nguy cơ mắc bệnh tự miễn như tiểu đường type 1, lupus ban đỏ hệ thống và viêm khớp dạng thấp. MHC cũng có thể đóng vai trò trong một số loại ung thư và phản ứng dị ứng.

Nghiên cứu về MHC hiện nay đang tập trung vào những hướng nào?

Trả lời: Nghiên cứu hiện tại về MHC đang tập trung vào việc hiểu rõ hơn về vai trò của MHC trong các bệnh khác nhau, phát triển các phương pháp điều trị mới nhắm vào MHC, và tìm hiểu mối quan hệ giữa MHC và microbiome. Việc nghiên cứu các tương tác giữa MHC và các thành phần khác của hệ thống miễn dịch cũng là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực.