Bài giảng Miễn dịch học thú y - Chương 2: Miễn dịch tự nhiên không đặc hiệu

(Veterinary Immunology) CHƢƠNG 2 MIỄN DỊCH TỰ NHIÊN KHÔNG ĐẶC HIỆU ( Natural Nonspecific Immunity )  Miễn dịch tự nhiên không đặc hiệu là khả năng bảo vệ tự nhiên của cơ thể chống lại tác động có hại của bất kỳ một tác nhân gây hại nào.  Trong cuộc sống, cơ thể sinh vật luôn bị đe doạ bởi các tác nhân gây bệnh. Để bảo vệ mỡnh, cơ thể có nhiều cách khác nhau để chống lại những tác nhân có hại đó.  Ở động vật có xương sống, khi tác nhân gây bệnh xâm nhập, cơ thể bảo vệ mỡnh trước hết bằng:  Cơ chế miễn dịch không đặc hiệu nhằm: + Ngăn cản tác nhân gây bệnh xâm nhập vào cơ thể + Làm giảm số lượng, khả năng gây nhiễm  Miễn dịch này có vai trò quan trọng khi miễn dịch đặc hiệu chưa phát huy tác dụng. - Sau đó bằng miễn dịch đặc hiệu với vai trò của các kháng thể đặc hiệucác tác nhân gây bệnh bị loại trừ.  Miễn dịch không đặc hiệu bao gồm các yếu tố bảo vệ như sau: 1. Hàng rào vật lý  Da và niêm mạc có tác dụng ngăn cách cơ thể với môi trường xung quanh.  Mọi yếu tố gây bệnh muốn vào được cơ thể phải vượt qua nó. 1.1. Da Da lành ngăn cản hầu hết vi sinh vật gây bệnh xâm nhập vào cơ thể.  Là bức tường cản trở về cơ học  Lớp tế bào thượng bi của da luôn được tái sinh, bong ra đổi mới tạo ra một cản trở vật lý khá vững chắc trước sự xâm nhập của mầm bệnh. Sơ đồ cấu trúc của da Da bị nấm Da bị đậu mùa Da trẻ và da già 1.2. Niêm mạc  Tuy chỉ có 1 lớp tế bào nhưng có tác dụng ngăn cản vi sinh vật xâm nhập, vì: Tính đàn hồi cao hơn da Niêm mạc có lớp nhầy bao phủ, lớp nhầy này do các tuyến dưới niêm mạc tiết ra, tạo ra một lớp màng bảo vệ làm cho vi sinh vật và các vật lạ không bám thẳng vào được tế bào không xâm nhập được vào bên trong. Một số niêm mạc miệng, mắt đường tiết niệu luôn được rửa sạch bằng dịch tiết loãng: nước bọt, nước mắt, nước tiểu. Niêm mạc đường hô hấp có các vi nhung mao luôn chuyển động hướng ra ngoài có tác dụng cản bụi có mang vi sinh vật và vật lạ không cho vào sâu trong phế nang.  Phản xạ ho, hắt hơi đẩy vi sinh vật ra khỏi cơ thể. 2. Hàng rào hoá học  Trên da có độ toan nhờ axit lactic, axit béo của mồ hôi, tuyến mỡ dưới da vi sinh vật tồn tại không được lâu. Ví dụ: Đặt vi khuẩn Salmonella enteritidis lên da lành, sạch, sau 20 phút vi khuẩn bị diệt. Trong khi ở da bẩn số lượng vi khuẩn còn tới 90%.  Dịch tiết của các tuyến: nước mắt, nước bọt, nước mũi, sữa có chứa nhiều Lysozim, một enzym neuraminidaza có tác dụng phá huỷ vỏ của một số loại vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn gram dương.  Một khi vi sinh vật vượt qua được hàng rào da, niêm mạc sẽ gặp phải hàng rào hoá học bên trong cơ thể. Đó là những chất tiết của nhiều loại tế bào, sản phẩm chuyển hoá của nhiều cơ quan có trong huyết thanh, dịch bạch huyết, dịch gian bào như: 2.1. Bổ thể (Complement viết tắt: C')  Bổ thể là một nhóm protein huyết thanh.  Sự kết hợp của bổ thể và kháng thể có vai trò rất quan trọng trong việc loại trừ mầm bệnh.  Bổ thể được kích hoạt ngay khi mầm bệnh vừa xâm nhập vào cơ thể và không có tính đặc hiệu của kháng nguyên nên bổ thể được xem như là thành phần thuộc hệ thống miễn dịch bẩm sinh không đặc hiệu.  Ngoài ra, kháng thể cũng có khả năng hoạt hóa một vài protein của bổ thể.  Các protein của bổ thể được sinh ra ở các tế bào gan và đại thực bào.  Bổ thể tồn tại trong hệ thống tuần hoàn như những phân tử không hoạt động. Một vài protein của bổ thể thì ở dạng tiền enzyme (Pro–enzyme).  Khi được hoạt hóa, các phân tử này trở thành các enzyme protease.  Các enzyme này sẽ cắt cầu nối peptide của những protein bổ thể khác để hoạt hóa những protein này. Một protease có thể hoạt hóa được rất nhiều phân tử protein. Quá trình hoạt hóa này sẽ được khuếch đại một cách nhanh chóng để tạo nên hàng triệu phân tử hoạt động  Những protein thành phần của bổ thể được đánh số từ C1 đến C9 theo trình tự mà chúng tham gia phản ứng  Trong suốt quá trình hoạt hóa, một vài thành phần cấu trúc bổ thể được phân cắt làm 2 phần:  Phần lớn hơn của phân tử được gọi là b (binding) thường gắn kết với mầm bệnh.  Phần nhỏ hơn gọi là a (activated) có thể phân tán đi (trừ C2: phần lớn là C2a và phần nhỏ là C2b, vì vậy ngày nay để tránh nhầm lẫn, một số tài liệu kí hiệu phần lớn là C2b và phần nhỏ là C2a).  Bổ thể đƣợc hoạt hoá chủ yếu theo 2 con đƣờng:  Con đường cũ/cổ điển (Classical pathway) đây là phương thức hoạt hóa bổ thể được tìm ra trước  Tác nhân kích thích chủ yếu là phức hợp của KN – KT  Kháng thể này thuộc lớp IgG, IgM  Các kháng thể này trong cấu trúc ở phần Fc có thụ thể (Receptor) với bổ thể. Khi KN+ KT sẽ hoạt hóa bổ thể, bổ thể kết hợp với phức hợp này và góp phần phá hủy KN  Con đường cạnh/nhánh/thay thế (alternative pathway)  Là con đường hoạt hoá bổ thể tìm ra sau  Quá trình hoạt hoá này xảy ra trước khi có hoạt hoá bổ thể theo con đường cổ điển, tức là sự hoạt hoá KHÔNG CẦN có sự kết hợp giữa KN-KT  Đây là con đường hoạt hoá bổ thể tạo ra một trong những hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại các yếu tố gây bệnh  Yếu tố để hoạt hoá bổ thể theo con đường “cạnh” này là các vi sinh vật, độc tố vi khuẩn.khi có mặt trong cơ thể động vật  Trong đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu, bổ thể được hoạt hoá theo con đường “cạnh”.  Bổ thể có một số vai trò sinh học sau:  Hoạt tính làm tan tế bào: phức hợp tấn công màng MAC (membrane attack complex) chọc thủng màng tế bào, tạo các lỗ trên màng làm tan tế bào, gây chết tế bào.  Tham gia cơ chế opsonin hóa: làm cho việc thực bào dễ dàng hơn.  Tăng cường đáp ứng viêm: bổ thể có tác dụng làm co bóp cơ trơn, tăng tính thấm thành mạch giúp cho sự thoát mạch, kích thích tế bào Mast giải phóng các chất trung gian gây viêm như histamin.  Tính hóa hướng động: có khả năng thu hút các tế bào thực bào.  Cả C3a, C4a, C5a đều gây co thắt cơ trơn, tăng tính thấm thành mạch, tăng cường sự liên kết của bạch cầu lên thành mạch tại nơi bị viêm  C5a bám vào bề mặt tế bào Mast, bạch cầu ái kiềm dẫn đến giải phóng amin hoạt mạch như Histamin làm giãn mạch, có tác dụng hấp dẫn và tập trung bạch cầu đa nhân trung tính tại ổ viêm.  C3b dính vào vi khuẩn giúp cho đại thực bào dễ tiếp cận với vi khuẩn, nuốt và tiêu diệt vi khuẩn (bề mặt đại thực bào có thụ thể dành cho C3b) Vai trò của bổ thể Nhƣ vậy:  Bổ thể là yếu tố chính của miễn dịch tự nhiên không đặc hiệu.  Sự kết hợp của bổ thể và kháng thể có vai trò rất quan trọng trong việc loại trừ mầm bệnh  Bổ thể có trong huyết thanh tươi của các loài động vật nhưng trong huyết thanh của chuột lang có hàm lượng bổ thể nhiều nhất.  Bổ thể không bền với nhiệt độ, ở 560C/30' thi bị bất hoạt.  Bảo quản bổ thể bằng cách đông khô, giữ ở nhiệt độ thấp ( - 150C đến -200C). 2.2. Interferon (IFN)  Interferon là một nhóm các protein tự nhiên được sản xuất bởi các tế bào của hệ miễn dịch ở hầu hết các động vật nhằm chống lại các tác nhân ngoại lai như virus, vi khuẩn, kí sinh trùng và tế bào ung thư  Interferon là một phần của hệ thống miễn dịch không đặc hiệu (non-specific immune system) và được kích hoạt bởi giai đoạn đầu của quá trình cảm nhiễm trước khi hệ miễn dịch đặc hiệu (specific immune system) có thời gian để phản ứng.  Interferon là một loại cytokine (chất hoạt hoá tế bào), được tế bào sản xuất ra khi tế bào cảm thụ với virus, chất này có đặc tính là bằng mọi con đường có thể ức chế sự hoạt động của mARN, dẫn đến ức chế sự sinh sản của virus.  Interferon không chỉ sản sinh ra trong các tế bào bị nhiễm virus mà interferon còn được tạo thành khi tế bào bị kích thích bởi một số chất lạ khác như: axit nucleic, vi khuẩn, độc tố của vi khuẩn...  Trong các tế bào không bị nhiễm virus, các gen cấu trúc chịu trách nhiệm tổng hợp interferon luôn ở trạng thái KHÔNG hoạt động, tức là bị kìm hãm, do đó ở tế bào bình thường KHÔNG tạo nên interferon.  Interferon sau khi sinh ra một phần ở lại trong tế bào, còn phần lớn ngấm qua vách tế bào ra ngoài để ngấm vào các tế bào khác.  Phần lớn RNA và DNA virus điều nhạy cảm với interferon. Interferon có thể tác dụng theo nhiều cơ chế khác nhau: – Ức chế sự gắn virus vào receptor ở bề mặt tế bào – Ngăn cản sự thoát vỏ bọc của virus – Ức chế sự tổng hợp mRNA – Ức chế sự mã hóa các protein virus,  Đối với nhiều virus, hiệu lực chính của interferon là ức chế sự tổng hợp protein virus  Sau khi nhiễm virus, tế bào bị cảm ứng và sản sinh ra interferon  Interferon không có tác dụng bảo vệ tế bào mẹ mà chỉ bảo vệ các tế bào bên cạnh.  Nguyên nhân là khi interferon ngấm vào tế bào đã gây cảm ứng để hoạt hóa một đoạn gen của tế bào này nhằm tổng hợp ra một chất gọi là protein kháng virus (AVP: antivaral protein), chính protein kháng virus này là nhân tố cản trở phiên dịch thông tin từ mARN.  mARN của virus không được tổng hợp thì sự chuyển hóa axit nucleic và protein của virus cũng không tiến hành được, do đó không có hạt virus mới được giải phóng ra.  Có 3 lớp Interferon chính: alpha, beta và gamma.  Interferon alpha và beta được sản sinh bởi nhiều loại tế bào bao gồm tế bào T, B, đại thực bào, nguyên bào xơ, tế bào màng trong, nguyên bào xương và các loại khác.  Nhìn chung, Interferon có 7 hoạt tính sau:  Kháng virus;  Điều hòa miễn dịch;  Chống tăng sinh khối;  Kích thích sự biệt hóa tế bào;  Điều hòa sinh trưởng tế bào;  Giải độc;  Kháng đột biến.  Từ 7 hoạt tính này, con người đã vận dụng vào việc bào chế các loại thuốc chữa bệnh an toàn và hiệu quả. 2.3. Protein liên kết (Binding protein)  Trên bề mặt tế bào, trong huyết thanh có những protein có khả năng liên kết tự nhiên với các chất hay thấy trên bề mặt các yếu tố gây bệnh như : - LPS - Lectin - Lipit - Mannose  Khi liên kết với yếu tố gây bệnh, nó có tác dụng kìm hãm, ngăn chặn các tác động gây hại. Ví dụ:  Như protein phản ứng C (C Reactive Protein) có tác dụng hạn chế sự phát triển của phế cầu khuẩn. {C Reactive Protein (CRP) được tổng hợp từ gan} 3. Hàng rào tế bào  Đây là hàng rào quan trọng và phức tạp nhất, bao gồm nhiều loại, đặc biệt là các tế bào thực bào.  Trên niêm mạc có rất nhiều tế bào thực bào, di tản từ nội mô ra.  Theo Metnhicop (Metchinikoff) tế bào thực bào gồm có 2 loại:  Tiểu thực bào (Microphage): + Là những bạch cầu đa nhân trung tính của máu. + Chiếm 60 - 70% tổng số bạch cầu ở máu ngoại vi + Kích thước 12 - 14 um, trong bào tương có chứa nhiều enzym để tiêu huỷ. + Có đời sống ngắn 4 - 5 ngày. Dễ lách qua thành mạch đến ổ viêm. + Sau khi thực bào, bạch cầu trung tính chết và trở thành đối tượng thực bào của đại thực bào.  Đại thực bào (Macrophage)  Các đại thực bào được biệt hoá từ các bạch cầu đơn nhân (Monocyte) là những tế bào thực bào có nguồn gốc từ tủy xương.  Đại thực bào chiếm 3 - 8% tổng số bạch cầu ở máu ngoại vi.  Kích thước tế bào lớn: 15 - 20 um.  Trong bào tương chứa nhiều bọc lysosom bên trong chứa nhiều enzym thuỷ phân  Đại thực bào cư trú tại các vị trí chiến lược như phổi, gan, thần kinh, xương, lách và tổ chức liên kết nhờ đó chúng có thể nhanh chóng bắt giữ các vật lạ như bụi và các tác nhân gây bệnh.  Một trong những vai trò quan trọng nhất của đại thực bào là loại bỏ các thành phần hoại tử, vi sinh vật gây bênh, và bụi trong phổi.  Trong giai đoạn sớm của viêm, thành phần tế bào viêm chủ yếu là các bạch cầu đa nhân trung tính. Các tế bào này sau khi thực hiện nhiệm vụ thực bào hoặc sẽ bị chết hoặc già đi và trở thành tế bào mủ. Đại thực bào có nhiệm vụ thực bào các tế bào già cỗi và tổn thương này để làm sạch tổ chức.  Một khi các đại thực bào bắt giữ các tác nhân gây bệnh, các tác nhân này sẽ nằm trong các không bào.  Không bào này sau đó sẽ hòa màng với tiêu thể (lysosome). Bên trong các tiêu thể, các enzyme cũng như các gốc ôxy tự do độc sẽ tiêu hủy tác nhân xâm nhập này.  Tuy nhiên, một số vi khuẩn như trực khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis có khả năng đề kháng với sự tiêu hóa trong tiêu thể. Trong trường hợp này, chính đại thực bào lại trở thành nơi trú ẩn của vi khuẩn gây bệnh TB tiền thân dạng tuỷTB tiền thân dạng bạch huyết CÁC TẾ BÀO CỦA HỆ THỐNG MIỄN DỊCH (Bạch cầu trung tính) (Bạch cầu ái toan) (Bạch cầu ái kiềm) (Bạch cầu hạt) Đại thực bào Đại thực bào đang an vi khuẩn Đại thực bào đang ăn vi khuẩn Đại thực bào ăn vi khuẩn Đ¹i thùc bµo ®ang ăn virus Hoạt động miễn dịch  Quá trình thực bào đƣợc chia làm 3 giai đoạn:  Giai đoạn gắn:  Các vi sinh vật gặp tế bào thực bào sẽ dính vào màng tế bào nhờ các Receptor khác nhau.  Receptor với phân tử đường có mặt trên vi sinh vật như: Mannose, fuctose, hay axit sialic. - Receptor với phần Fc của IgG - Receptor với bổ thể (C3b, C4b...)  Sự gắn của vi sinh vật với Receptor của tế bào thực bào sẽ khởi động sự chuyển tin vào bên trong tế bào gây nên quá trình nuốt và tiêu.  Giai đoạn nuốt  Nơi tiếp xúc với vi sinh vật, màng tế bào lõm xuống  Nguyên sinh chất tạo ra các chân giả bao lấy vi sinh vật, tạo thành hốc thực bào phagosom (phago: ăn, some: thể).  Giai đoạn tiêu  Các hạt lysosom tiến đến sát hốc thực bào phagosom  Xảy ra hiện tượng hoà màng của 2 tiểu thể  Màng của lysosom nhập vào màng của phagosom thành thể phagolysosom.  Trong phagolysosom, vi sinh vật bị tiêu diệt nhờ 2 cơ chế chính:  Cơ chế nhờ enzym: • Vi sinh vật bị tiêu diệt nhờ các enzym trong lysosom. Chúng phân huỷ VSV. • Các enzym tiêu protein (cathepesin), lysozym, lactoferin có tác dụng tiêu vi khuẩn, tế bào lạ.  Cơ chế cần oxy: • Trong cơ chế này, ôxy được sử dụng mạnh mẽ để tạo thành các anion superoxyt (O1/2) và nitơ oxy NO, NO2, NO - tạo lên một hệ thống sinh halogen hình thành Cloramin (R = NCL) tiêu diệt vi sinh vật. Quá trình thực bào được khuếch đại bởi: - Một số thành phần bổ thể đã hoạt hoá : + C3a, C5a gây hoạt mạch + C3b dính vi khuẩn vào đại thực bào.. + Chất gây sốt: IL1 (Interleukin-1), IL6 (Interleukin-6) do đại thực bào tiết ra tác dụng lên thần kinh trung ương, làm tăng quá trình thực bào.  Tuỳ theo bản chất của từng vật lạ, tuỳ mức độ hoạt động của tế bào thực bào, kết quả thực bào có thể dẫn đến một trong 3 tình huống sau:  Tiêu tan vi sinh vật thực bào hoàn chỉnh  Tồn tại: Ví dụ: + Một số vi khuẩn: lao, Brucella + Virus  Nhân lên: Một số vi khuẩn có độc lực cao như vi khuẩn lao, virus có thể nhân lên trong tế bào thực bào tế bào thực bào chết. Trường hợp tồn tại, nhân lên của vật lạ trong tế bào thực bào thực bào không hoàn chỉnh.  Tế bào NK (Natural Killer Cells): • Là biến thể của lympho bào có khả năng tiêu diệt không đặc hiệu tế bào u, tế bào nhiễm virus bằng chất tiết của chúng (pecforin). • IFN do chúng tiết ra làm tăng cường quá trình thực bào của đại thực bào. • Ơ trẻ em dưới 4 tuổi do chức năng của NK chưa hoàn chỉnh: - Nên dễ bị nhiễm lao và bị nặng hơn ở người lớn từ 1520 lần. - Nên cần tiêm vacxin BCG (Bacillus Calmette Guerin) - Khi bị lao sơ nhiễm nên điều trị ngay. 4. Hàng rào thể chất hay cơ địa  Đến nay khoa học vẫn chưa hiểu hết được các yếu tố của hàng rào này.  Có thể hiểu cơ địa là tổng hợp tất cả các đặc điểm hình thái, chức năng của cơ thể.  Những đặc điểm đó khá bền vững và có tính di truyền, quyết định tính phản ứng của cơ thể với những yếu tố xâm nhập.  Chính hàng rào này tạo nên tình huống: Cá thể này, loại này có thể hoàn toàn hay ít nhiều đề kháng với sự xâm nhập của một loại vi sinh vật nào đó hoặc ngược lại nhạy cảm với loại khác. 5. Viêm không đặc hiệu.  Khi vi sinh vật xâm nhập vào cơ thể, tại chỗ xâm nhập phát sinh ra phản ứng viêm nhằm ngăn chặn, khu trú mầm bệnh không cho chúng xâm nhập sâu vào cơ thể.  Biểu hiện của quá trình viêm :  Nếu mạnh , có 4 triệu chứng cơ bản: - Sưng - Nóng - Đỏ - Đau  Nếu yếu, biểu hiện trên có thể không nhận rõ  Trong một mức độ nhất định phản ứng viêm có lợi cho cơ thể: - Một khi vi sinh vật vượt qua hàng rào vật lý  gây hoạt hoá bổ thể theo con đường “cạnh” sinh ra C3a, C5a  gây co giãn mạch  bạch cầu xuyên mạch vận động đến ổ viêm. - Tại ổ viêm tiểu thực bào, đại thực bào làm nhiệm vụ thực bào yếu tố gây viêm. - Các chất tiết kèm theo: Fibrinogen, bổ thể, globulin bao vây ổ viêm, hạn chế sự lan rộng của yếu tố gây viêm. - Một số chất có trong ổ viêm: Histamin, Serotonin có tác dụng làm giãn mạch quản. - Các sản phẩm chuyển hoá ở ổ viêm: IL6 tác động lên gan làm tăng sản xuất protein phản ứng C, các thành phần bổ thể, các thành phần đông máu. - Tuy nhiên khi phản ứng viêm ở mức quá bình thường sẽ có hại cho cơ thể: Sốt, nhiễm toan, nhiễm độc...