Tế bào B (B Cells)

Nguồn gốc và phát triển

Tế bào B được tạo ra và trưởng thành trong tủy xương. Quá trình trưởng thành bao gồm nhiều giai đoạn, trong đó các tế bào B tiền thân trải qua quá trình tái tổ hợp gen để tạo ra một thụ thể tế bào B (BCR) duy nhất. Mỗi BCR có thể nhận diện một kháng nguyên đặc hiệu. Các tế bào B tự phản ứng (nhận diện các kháng nguyên của chính cơ thể) sẽ bị loại bỏ trong quá trình này để ngăn ngừa bệnh tự miễn. Sau khi trưởng thành, tế bào B di chuyển đến các cơ quan lympho thứ cấp như lách và hạch bạch huyết, nơi chúng “gặp gỡ” kháng nguyên. Việc loại bỏ các tế bào B tự phản ứng là một cơ chế quan trọng để duy trì tính dung nạp miễn dịch, tức là khả năng của hệ miễn dịch phân biệt giữa các kháng nguyên “bản thân” và “không phải bản thân”. Sự thất bại trong quá trình này có thể dẫn đến sự phát triển của các bệnh tự miễn, trong đó hệ miễn dịch tấn công nhầm các mô khỏe mạnh của cơ thể.

Kích hoạt và biệt hóa

Khi một tế bào B gặp kháng nguyên tương ứng với BCR của nó, nó sẽ được kích hoạt. Quá trình kích hoạt này thường cần sự hỗ trợ của tế bào T helper. Tế bào T helper nhận diện kháng nguyên được trình diện bởi tế bào B và tiết ra các cytokine, các phân tử tín hiệu giúp kích hoạt tế bào B. Sau khi được kích hoạt, tế bào B sẽ trải qua quá trình biệt hóa thành hai loại tế bào chính:

• Tương bào (Plasma cells): Đây là những “nhà máy sản xuất kháng thể”. Tương bào có thể sản xuất một lượng lớn kháng thể đặc hiệu nhằm vào kháng nguyên đã kích hoạt tế bào B ban đầu. Chúng có một lưới nội chất hạt phát triển tốt, nơi diễn ra quá trình tổng hợp kháng thể.
• Tế bào B nhớ (Memory B cells): Những tế bào này “ghi nhớ” kháng nguyên đã gặp và tồn tại trong cơ thể trong thời gian dài. Nếu gặp lại cùng một kháng nguyên, tế bào B nhớ sẽ phản ứng nhanh chóng và mạnh mẽ hơn, tạo ra đáp ứng miễn dịch thứ cấp hiệu quả hơn. Điều này giải thích tại sao chúng ta thường miễn dịch với một bệnh cụ thể sau khi đã mắc bệnh đó.

Chức năng của kháng thể

Kháng thể do tế bào B sản xuất có nhiều chức năng quan trọng trong việc chống lại các tác nhân gây bệnh:

• Trung hòa (Neutralization): Kháng thể có thể liên kết với kháng nguyên trên bề mặt virus hoặc vi khuẩn, ngăn chặn chúng xâm nhập vào tế bào. Ví dụ, kháng thể có thể ngăn chặn virus liên kết với thụ thể trên tế bào chủ.
• Opson hóa (Opsonization): Kháng thể bao phủ kháng nguyên, làm cho chúng dễ bị thực bào bởi các tế bào miễn dịch như đại thực bào và bạch cầu trung tính. Kháng thể hoạt động như một “lá cờ” để thu hút các tế bào thực bào.
• Kích hoạt bổ thể (Complement activation): Kháng thể có thể kích hoạt hệ thống bổ thể, một tập hợp các protein trong máu có khả năng tiêu diệt vi khuẩn và virus. Bổ thể có thể tạo ra các lỗ trên màng tế bào của mầm bệnh, dẫn đến sự ly giải của chúng.

Các loại tế bào B

Có hai loại tế bào B chính:

• Tế bào B1: Xuất hiện sớm trong quá trình phát triển, thường sản xuất kháng thể IgM và có vai trò trong miễn dịch bẩm sinh. Chúng thường được tìm thấy trong khoang phúc mạc và màng phổi.
• Tế bào B2: Là loại tế bào B phổ biến hơn, sản xuất nhiều loại kháng thể khác nhau (IgM, IgG, IgA, IgE) và đóng vai trò quan trọng trong miễn dịch thích ứng. Chúng trải qua quá trình trưởng thành trong tủy xương và di chuyển đến các cơ quan lympho thứ cấp.

Bệnh lý liên quan đến tế bào B

Một số bệnh lý liên quan đến sự rối loạn chức năng của tế bào B bao gồm:

• Suy giảm miễn dịch: Khi tế bào B không hoạt động bình thường, cơ thể dễ bị nhiễm trùng hơn. Điều này có thể do di truyền hoặc mắc phải, ví dụ như nhiễm HIV.
• Bệnh tự miễn: Khi tế bào B sản xuất kháng thể tấn công các tế bào của chính cơ thể. Ví dụ như bệnh lupus ban đỏ, viêm khớp dạng thấp, và bệnh đa xơ cứng.
• Ung thư máu liên quan đến tế bào B: Như leukemia và lymphoma. Đây là những bệnh ung thư ảnh hưởng đến sự sản xuất và chức năng của tế bào B.

Tóm lại, tế bào B là một thành phần quan trọng của hệ miễn dịch, đóng vai trò chủ chốt trong việc bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh. Sự hiểu biết về chức năng và hoạt động của tế bào B là nền tảng cho việc phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả cho nhiều bệnh lý.

Tương tác của tế bào B với các tế bào miễn dịch khác

Tế bào B không hoạt động độc lập mà phải hợp tác chặt chẽ với các tế bào miễn dịch khác để tạo ra đáp ứng miễn dịch hiệu quả. Một trong những tương tác quan trọng nhất là với tế bào T helper. Khi một tế bào B nhận diện kháng nguyên, nó sẽ trình diện kháng nguyên đó cho tế bào T helper. Nếu tế bào T helper nhận diện kháng nguyên, nó sẽ tiết ra các cytokine, những phân tử tín hiệu kích thích sự biệt hóa và tăng sinh của tế bào B thành tương bào và tế bào B nhớ. Tương tác này diễn ra ở vùng giao diện tế bào T-B trong các cơ quan lympho thứ cấp. Ngoài tế bào T helper, tế bào B cũng tương tác với các tế bào khác như tế bào đuôi gai và đại thực bào.

Thụ thể tế bào B (BCR)

BCR là một protein xuyên màng có cấu trúc tương tự như kháng thể. Nó gồm hai chuỗi nặng và hai chuỗi nhẹ, được nối với nhau bằng cầu disulfua (-S-S-). Phần biến đổi của BCR (V region) quyết định tính đặc hiệu của nó đối với kháng nguyên. Khi BCR liên kết với kháng nguyên, tín hiệu được truyền vào bên trong tế bào, kích hoạt một loạt các phản ứng dẫn đến kích hoạt tế bào B.

Đa dạng của kháng thể

Hệ miễn dịch có khả năng sản xuất một lượng lớn kháng thể khác nhau, ước tính lên đến $10^{11}$, để nhận diện hầu hết mọi kháng nguyên. Sự đa dạng này được tạo ra nhờ quá trình tái tổ hợp gen trong quá trình phát triển của tế bào B. Các đoạn gen mã hóa cho vùng biến đổi của kháng thể được sắp xếp lại ngẫu nhiên, tạo ra sự đa dạng về trình tự amino acid và do đó là tính đặc hiệu của kháng thể.

Chuyển đổi lớp kháng thể (Class switching recombination)

Sau khi được kích hoạt, tế bào B có thể chuyển đổi từ sản xuất IgM sang sản xuất các loại kháng thể khác như IgG, IgA, hoặc IgE. Quá trình này được gọi là chuyển đổi lớp kháng thể và được điều hòa bởi các cytokine do tế bào T helper tiết ra. Việc chuyển đổi lớp kháng thể cho phép hệ miễn dịch tạo ra các kháng thể phù hợp với từng loại tác nhân gây bệnh và vị trí nhiễm trùng. Ví dụ, IgA được tiết ra ở niêm mạc, trong khi IgG có thể đi qua nhau thai để bảo vệ thai nhi.

Tầm quan trọng của tế bào B trong miễn dịch

Tế bào B đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi nhiễm trùng. Kháng thể do chúng sản xuất có thể trung hòa độc tố, ngăn chặn sự xâm nhập của mầm bệnh, và kích hoạt các cơ chế miễn dịch khác. Tế bào B nhớ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra miễn dịch lâu dài sau khi nhiễm trùng hoặc tiêm chủng.

• 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

Cơ chế nào đảm bảo rằng tế bào B không tấn công các tế bào của chính cơ thể (tự miễn dịch)?

Trả lời: Cơ thể có nhiều cơ chế để ngăn chặn tự miễn dịch. Trong quá trình trưởng thành ở tủy xương, các tế bào B tự phản ứng (nhận diện các kháng nguyên của chính cơ thể) sẽ bị loại bỏ thông qua quá trình chọn lọc âm tính (negative selection). Nếu một tế bào B non liên kết mạnh với các kháng nguyên tự thân, nó sẽ nhận tín hiệu apoptosis (chết tế bào theo chương trình) và bị loại bỏ. Tuy nhiên, một số tế bào B tự phản ứng vẫn có thể thoát khỏi quá trình này và đi vào tuần hoàn. Ở ngoại vi, các cơ chế khác như anergy (tế bào B trở nên không phản ứng) và điều hòa bởi tế bào T điều hòa (regulatory T cells) giúp kiểm soát và ngăn chặn các tế bào B tự phản ứng gây ra bệnh tự miễn.

Ngoài tế bào T helper, còn tế bào nào khác tham gia vào quá trình kích hoạt tế bào B?

Trả lời: Mặc dù tế bào T helper đóng vai trò quan trọng, một số tế bào khác cũng có thể tham gia kích hoạt tế bào B. Ví dụ, một số kháng nguyên T độc lập (T-independent antigens), như lipopolysaccharide (LPS) của vi khuẩn Gram âm, có thể kích hoạt tế bào B trực tiếp mà không cần sự trợ giúp của tế bào T. Ngoài ra, tế bào đuôi gai (dendritic cells) và đại thực bào (macrophages) cũng có thể trình diện kháng nguyên và cung cấp các tín hiệu kích thích cho tế bào B.

Làm thế nào mà chuyển đổi lớp kháng thể ảnh hưởng đến chức năng của kháng thể?

Trả lời: Chuyển đổi lớp kháng thể làm thay đổi phần hằng định (constant region) của kháng thể mà không ảnh hưởng đến phần biến đổi (variable region) và do đó duy trì tính đặc hiệu kháng nguyên. Tuy nhiên, phần hằng định quyết định chức năng hiệu ứng (effector function) của kháng thể. Ví dụ, IgG có thể opson hóa mầm bệnh và kích hoạt bổ thể, trong khi IgA được tiết ra ở niêm mạc để bảo vệ bề mặt niêm mạc, và IgE tham gia vào phản ứng dị ứng.

Các yếu tố nào ảnh hưởng đến sự phát triển và biệt hóa của tế bào B?

Trả lời: Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển và biệt hóa của tế bào B, bao gồm các cytokine, các tín hiệu từ BCR, tương tác với tế bào nền (stromal cells) trong tủy xương, và các yếu tố phiên mã (transcription factors) điều hòa biểu hiện gen. Sự mất cân bằng của các yếu tố này có thể dẫn đến rối loạn chức năng của tế bào B và bệnh lý.

Vai trò của tế bào B trong miễn dịch chống lại ung thư là gì?

Trả lời: Tế bào B đóng vai trò phức tạp trong miễn dịch chống ung thư. Chúng có thể sản xuất kháng thể chống khối u giúp tiêu diệt tế bào ung thư thông qua các cơ chế như ADCC (Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) và CDC (Complement-dependent cytotoxicity). Ngoài ra, tế bào B cũng có thể trình diện kháng nguyên khối u cho tế bào T, kích hoạt đáp ứng tế bào T chống ung thư. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, tế bào B cũng có thể ức chế miễn dịch chống ung thư. Do đó, việc hiểu rõ vai trò của tế bào B trong vi môi trường khối u là rất quan trọng để phát triển các liệu pháp miễn dịch ung thư hiệu quả.