Các cytokin trung gian và điều hòa miễn dịch thu được

Đây là những cytokin làm trung gian cho sự tăng sinh và biệt hóa của lymphô bào sau khi nhận diện kháng nguyên trong giai đoạn hoạt hóa; đồng thời chúng cũng trung gian cho sự hoạt hóa của những tế bào hiệu quả được chuyên môn hóa trong giai đoạn hiệu quả của đáp ứng miễn dịch thu được. Việc sản xuất cytokin là một trong những đáp ứng chính của tế bào lymphô T đối với kháng nguyên. Nhiều loại vi sinh vật và kháng nguyên khi tiếp xúc với cơ thể thì khởi động tế bào T giúp đỡ CD4+ để chuyển chúng thành các tiểu quần thể tế bào hiệu quả khác nhau đó là Th1 và Th2. Các tiểu quần thể này sản xuất các loại cytokin khác nhau và thực hiện những chức năng khác nhau. Trong phần này chúng tôi chỉ đề cập đến 2 cytokin chủ yếu là IL-2 và interferon-γ (IFN-γ).

IL-2

IL-2 là một yếu tố phát triển đối với lymphô T và chịu trách nhiệm phát triển clôn tế bào T sau khi nhận diện kháng nguyên.. Vì lý do này, IL-2 lúc đầu có tên là yếu tố phát triển tế bào T. IL-2 được sản xuất ra chủ yếu tác động lên chính bản thân tế bào đó.

Nguồn gốc, cấu trúc, thụ thể

IL-2 được sản xuất phần lớn bởi tế bào T CD4+ và một ít bởi tế bào T CD8+. Sự hoạt hóa tế bào T bởi kháng nguyên và các đồng kích thích sẽ tạo ra sự sao chép gen IL-2 cũng như tổng hợp và tiết cytokin này. IL-2 được sản xuất trong thời gian ngắn với số lượng ít sau 6-8 giờ được hoạt hóa.

IL-2 được tiết ra là một glycoprotein có trọng lượng 14-17 kD, cuộn thành một cấu trúc có 4 vòng xoắn α.

Sự bộc lộ thụ thể chức năng của IL-2 được thúc đẩy bởi kích thích kháng nguyên, do đó tế bào T nào nhận diện kháng nguyên thì sẽ tăng sinh ưu tiên khi đáp ứng với IL-2 được sản xuất trong đáp ứng miễn dịch thu được. Thụ thể IL-2 (IL-2R) cấu tạo bởi 3 protein không đồng hóa trị có tên là α, β, và γ. Các chuỗi α và β tham gia vào liên kết với cytokin; các chuỗi β và γ thì tham gia vào dẫn truyền tín hiệu; còn bản thân IL-2 gắn với chuỗi α đơn thuần có ái lực rất thấp và không dẫn đến hiệu quả sinh học nào rõ ràng.

Hoạt tính sinh học

Mặc dù lúc đầu người ta phát hiện ra IL-2 như là một yếu tố phát triển tế bào T, nhưng thật ra IL-2 có nhiều chức năng trong đáp ứng miễn dịch thu được.

 IL-2 do tế bào T tiết ra khi nhận diện kháng nguyên chịu trách nhiệm về việc tăng sinh tế bào đặc hiệu kháng nguyên. Khi tiếp xúc với IL-2, tế bào T cho thấy có tăng vọt nồng độ các cyclin dẫn đến hoạt hóa nhiều loại kinase. Các kinase này phosphoryl hóa và hoạt hóa nhiều protein của tế bào để các protein này kích thích tế bào chuyển từ dạng G1 sang dạng S của chu kỳ phân bào. Ngoài ra, IL-2 còn làm giảm p27 là chất ức chế đối với hoạt động của các phức hợp cyclin-kinase do đó thúc đẩy quá trình tổng hợp cyclin. IL-2 làm tăng thời gian sống của tế bào bằng cách khởi động protein Bcl-2 là chất chống kiểu chết tế bào tự nhiên (apoptosis). Tác dụng của IL-2 chủ yếu là lên chính tế bào tiết ra nó, nhưng cũng có phần nào tác động vào các tế bào bên cạnh.

Hình. Hoạt tính sinh học của IL-2.

IL-2 kích thích sự tăng sinh và biệt hóa của lymphô bào T và B và tế bào NK. IL-2 cũng có chức năng ức chế đáp ứng miễn dịch (ví dụ chống lại tự kháng nguyên) bằng cách tạo ra hiện tựơng chết lập trình của tế bào T qua trung gian của Fas và kích thích hoạt tính của tế bào T điều hòa.

IL-2 tăng cường sự tăng sinh và biệt hóa tế bào. Nó kích thích sự phát triển của tế bào NK và tạo ra cái gọi là giết tế bào do lymphô bào hoạt hóa (Lymphokine-activated killer, LAK). IL-2 tác động lên tế bào B trên cả hai khía cạnh: kích thích phát triển và tăng tổng hợp kháng thể.

IL-2 tạo ra cái chết lập trình của tế bào T được kháng nguyên hoạt hóa. Sự kích thích lặp đi lặp lại của tế bào T CD4+ với sự hiện diện của IL-2 làm cho các tế bào này nhạy cảm với cái chết lập trình qua con đường Fas. Điều thú vị là một cytokin có thể vừa kích thích tế bào T sống và tăng sinh nhưng đồng thời cũng gây ra cái chết cho tế bào. Hình như nếu một đáp ứng miễn dịch có xu hướng tồn tại lâu dài và tế bào T tiếp xúc với lượng IL-2 ngày càng tăng thì có khả năng chết theo kiểu lập trình và dẫn đến chấm dứt đáp ứng này. IL-2 còn có thể kích thích phát triển tế bào T điều hòa để làm dừng đáp ứng.

Interferon-γ (IFN-γ)

IFN-γ là cytokin chính hoạt hóa đại thực bào và đóng vai trò rất quan trọng trong miễn dịch bẩm sinh cũng như miễn dịch thu được. IFN-γ còn được gọi là IFN miễn dịch hay IFN typ II. Nó cũng có phần nào chức năng chống virus nhưng chủ yếu là một cytokin hiệu quả của đáp ứng miễn dịch.

Cấu trúc, nguồn gốc, thụ thể

IFN-γ là một protein dimer do tế bào NK, tế bào Th1 CD4+ và CD8+ sản xuất. Nó là cytokin đặc trưng của  Th1. Tế bào NK sản xuất IFN-γ khi có kích thích của một thành phần vi sinh vật nào đó hoặc IL-2, trong trường hợp này IFN-γ tác động như một chất trung gian của đáp ứng miễn dịch bẩm sinh. Trong đáp ứng miễn dịch thu được, tế bào T sản xuất IFN-γ trong khi nhận diện kháng nguyên và điều này được thúc đẩy bởi IL-2 và IL-18.

Thụ thể của IFN-γ bao gồm hai chuỗi polypeptid thuộc họ thụ thể cytokin typ II. Trong hai chuỗi này thì một chuỗi có chức năng gắn với cytokin và chuỗi kia thì truyền tín hiệu.

Hoạt tính sinh học

Chức năng của IFN - γ rất quan trọng trong miễn dịch tế bào chống lại vi khuẩn nội bào.

IFN-γ là cytokin hoạt hóa đại thực bào, nó giúp tế bào T và NK hoạt hóa đại thực bào để giết các vi sinh vật đã được thực bào. IFN-γ thực hiện điều này nhờ kích thích sự tổng hợp các chất trung gian oxy phản ứng và oxid nitric.

IFN-γ kích thích sự bộc lộ của MHC lớp I và lớp II và các chất đồng kích thích trên tế bào trình diện kháng nguyên. IFN - γ cũng kích thích sự sản xuất của nhiều protein tham gia vào quá trình xử lý kháng nguyên như chất vận chuyển (TAP), và hai thành phần LMP - 2, LMP - 7 của proteasom và HLA - DM. Như vậy IFN - γ thúc đẩy sự trình diện kháng nguyên phối hợp với MHC và khuyếch đại sự nhận diện trong đáp ứng miễn dịch. IFN-γ cũng là chất hoạt hóa tế bào nội mạc thành mạch và tăng cường khả năng tác động của TNF trên tế bào nội mạch, tạo ra kết dính tế bào lymphô vào thành mạch và xuyên mạch đi đến vị trí nhiễm trùng.

IFN-γ kích thích sự biệt hóa của tế bào T CD4+ còn nguyên vẹn thành tiểu nhóm Th1 và ức chế sự tăng sinh của tế bào Th2. Tác động của IFN-γ lên Th1 một phần được trung gian bởi IL-12. Ngoài ra, IFN-γ kích thích sự sản xuất yếu tố sao chép để tạo ra biệt hóa Th1.

 IFN-γ tác động lên tế bào B để chuyển mạch các tiểu lớp IgG, nhất là IgG2 ở chuột nhắt và ức chế chuyển mạch sang các isotyp phụ thuộc IL-4 như IgE và IgG1 ở chuột. Như vậy, IFN-γ cũng tạo ra đáp ứng kháng thể và tham gia vào quá trình loại bỏ vi sinh vật qua trung gian quá trình thực bào.

IFN-γ hoạt hóa tế bào trung tính và kích thích hoạt tính tế bào NK.

Hình: Hoạt tính sinh học của interferon-γ.

IFN-γ hoạt hóa đại thực bào và tế bào trình diện kháng nguyên và khởi động sự chuyển mạch một số isotyp Ig trên tế bào B. Tác động khởi động Th1 của IFN-γ có thể gián tiếp qua trung gian của sự tăng sản xuất IL-2 và bộc lộ thụ thể của nó.