Tính đặc hiệu của tế bào lympho B: miễn dịch dịch thể và kháng thể

Sự hình thành các kháng thể từ tương bào

Trước tiếp xúc với kháng nguyên đặc hiệu, các dòng vô tính của tế bào lympho B vẫn không hoạt động trong các mô bạch huyết. Khi có sự xâm nhập của một kháng nguyên ngoại lai, đại thực bào trong các mô bạch huyết thực bào kháng nguyên và sau đó trình diện với tế bào lympho B gần đó. Ngoài ra, các kháng nguyên được trình diện cho tế bào T ở cùng một thời điểm, và các tế bào T-helper hoạt động được hình thành. Tế bào này cũng góp phần hoạt hóa tế bào lympho B, sẽ được thảo luận sau.

Tế bào lympho B đặc hiệu ngay lập tức phóng đại kháng nguyên và giao cho sự xuất hiện của nguyên bào lympho. Một số nguyên bào Lympho đẩy mạnh biệt hóa để tạo thành tiền tương bào, đó là tiền chất của tương bào. Trong tương bào, tế bào chất mở rộng và lưới nội sinh chất có hạt tăng sinh. Nhũng tương bào sau đó bắt đầu phân chia với tốc độ khoảng 9 lần trong 10 giờ, trong 4 ngày số lượng khoảng 500 tế bào cho mỗi tương bào gốc. Tương bào trưởng thành sau đó tạo ra các kháng thể globulin gamma cực kỳ nhanh chóng, khoảng 2000 phân tử mỗi giây cho mỗi tương bào. Đổi lại, các kháng thể được tiết vào các hạch bạch huyết và đưa về lưu hành máu. Quá trình này tiếp tục trong vài ngày hoặc vài tuần cho đến khi tương bào chết.

Sự hình thành các tế bào "nhớ" nâng cao khả năng đáp ứng của kháng thể trình diện kháng nguyên tiếp theo

Một vài trong số các tương bào hình thành bằng sự hoạt hóa của dòng lympho B mà không trở thành tương bào mà thay vào đó làm giảm số lượng các tế bào lympho B mới tương tự như của các bản sao gốc. Nói cách khác, số lượng tế bào dòng lympho B đặc hiệu hoạt hóa trở nên tăng cường rất nhiều, và các tế bào lympho B mới được thêm vào các tế bào lympho ban đầu cùng một dòng.

Chúng cũng tuần hoàn khắp cơ thể đến tất cả mô bạch huyết; miễn dịch, tuy nhiên, chúng vẫn không hoạt động cho đến khi hoạt hóa một lần nữa bởi một mới số lượng các kháng nguyên tương tự. Lympho này được gọi là các tế bào nhớ. Sau này sự tiếp xúc kháng nguyên sẽ gây ra một đáp ứng kháng thể mạnh nhiều hơn và nhanh chóng hơn rất nhiều, bởi vì có rất nhiều tế bào bộ nhớ hơn là B lympho gốc của dòng biệt hóa.  Hình cho thấy điểm khác nhau giữa phản ứng chính hình thành kháng thể  khi xảy ra  lần đầu tiếp xúc với một kháng nguyên đặc hiệu và phản ứng thứ cấp xảy ra sau khi tiếp xúc thứ hai với cùng một kháng nguyên. Lưu ý sự chậm trễ 1 tuần trong lần xuất hiện đáp ứng đầu tiên, tiềm năng của nó yếu, và tồn tại ngắn. Phản ứng thứ cấp, ngược lại, bắt đầu nhanh chóng sau tiếp xúc với các kháng nguyên (thường trong vòng vài giờ), có hiệu lực mạnh, và các kháng thể  kéo dài trong nhiều tháng chứ không chỉ một vài tuần. Tăng hiệu lực và thời gian phản ứng trong lần thứ hai giải thích lý do tại sao tiêm chủng thường được thực hiện bằng cách tiêm kháng nguyên nhiều liều với khoảng cách thời gian vài tuần hoặc một vài tháng giữa các mũi tiêm.

Hình. Diễn biến thời gian của phản ứng kháng thể trong máu tuần hoàn đối với lần tiêm kháng nguyên chính và đến lần tiêm thứ cấp vài tuần sau đó.

Bản chất của kháng thể

Kháng thể là gamma globulin miễn dịch gọi là (Ig) có trọng lượng phân tử giữa 160.000 và 970.000 và chiếm khoảng 20% protein huyết tương.

Tất cả các globulin miễn dịch được tạo thành từ sự kết hợp của các chuỗi polypeptide nặng và nhẹ. Hầu hết là một sự kết hợp của hai chuỗi nhẹ và hai chuỗi nặng, như hình. Tuy nhiên, một số các globulin miễn dịch có sự kết hợp của nhiều hơn như 10 nặng và 10 nhẹ, trong đó sự tăng cao của các phân tử globulin miễn dịch nặng. Tuy nhiên, trong tất cả các globulin miễn dịch, mỗi chuỗi nặng được song hành với một chuỗi nhẹ tùy mục đích, do đó tạo thành một cặp nặng nhẹ, do vậy luôn luôn có ít nhất 2 và như nhiều như 10 cặp như thế trong mỗi phân tử globulin miễn dịch. Hình cho thấycách sắp xếp ở cuối của mỗi chuỗi nhẹ và chuỗi nặng, gọi là phần thay đổi; phần còn lại của mỗi chuỗi được gọi là phần không đổi. Phần thay đổi khác nhau cho mỗi kháng thể đặc hiệu, và nó gắn đặc hiệu trên kháng nguyên. Phần không đổi của kháng thể xác định các đặc tính khác của các kháng thể, thiết lập các yếu tố như độ khuếch tán kháng thể trong các mô, tuân thủ cấu trúc đặc hiệu trong các mô, gắn bổ sung cho phức tạp,dễ các kháng thể dễ đi qua màng, và những tính chất sinh học khác của kháng thể. Một sự kết hợp của liên kết không cộng hóa trị và cộng hóa trị (disulfde) giữ chuỗi nhẹ và nặng gắn với nhau.

Hình. Cấu trúc của kháng thể IgG điển hình, cho thấy nó bao gồm hai chuỗi polypeptit nặng và hai chuỗi polypeptit nhẹ. Kháng nguyên liên kết tại hai vị trí khác nhau trên các phần thay đổi của chuỗi.

Hình. Liên kết các phân tử kháng nguyên với nhau bằng các kháng thể hóa trị hai.

Tính đặc hiệu của kháng thể

Mỗi kháng thể đặc hiệu cho một kháng nguyên cụ thể; có đặc tính này vì kết cấu độc đáo của các axit amin trong phần thay đổi của chuỗi nhẹ và chuỗi nặng . Tổ chức axit amin có một cấu hình không gian khác nhau cho mỗi kháng nguyên đặc hiệu, vì vậy khi một kháng nguyên có liên kết với nó, nhiều nhóm kết hợp của kháng nguyên vừa như một hình ảnh phản chiếu với kháng thể, do đó cho phép liên kết nhanh chóng và chặt chẽ giữa các kháng thể và kháng nguyên. Khi kháng thể đặc hiệu cao, có rất nhiều vị trí liên kết mà các kháng thể kháng nguyên khớp nối là cực mạnh, được liên kết với nhau bằng (1) liên kết kỵ nước, (2) liên kết hydro, (3) hấp dẫn ion, và (4) liên kết van der Waals. Nó cũng tuân theo luật nhiệt động lực học .

Ka = (Nồng độ kháng thể-kháng nguyên liên kết)/ (Nồng độ kháng thể × Nồng độ kháng nguyên)

K gọi là hằng số ái lực và là thước đo mức độ liên kết của các kháng thể gắn với các kháng nguyên.

Lưu ý đặc biệt trong hình rằng có hai vị trí thay đổi trên kháng thể minh họa cho sự liên kết kháng nguyên, làm cho kháng thể có hoá trị hai. Tỷ trọng nhỏ của các kháng thể, trong đó bao gồm sự kết kết lên đến 10 chuỗi nhẹ và 10 chuỗi nặng, có nhiều 10 vị trí liên kết.

Năm dòng cơ bản của kháng thể. Có 5 dòng các kháng thể, tương ứng có tên IgM, IgG, IgA, IgD và IgE. "Ig" là viết tắt của globulin miễn dịch, và các chữ cái tương ứng khác chỉ định các lớp tương ứng.

Đối với mục đích thảo luận hạn chế hiện nay của chúng ta, hai dòng của các kháng thể có tầm quan trọng đặc biệt:

IgG, mà là một kháng thể hoá trị hai và chiếm khoảng 75% của các kháng thể của người bình thường, và IgE, mà chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ của các kháng thể nhưng là đặc biệt tham gia vào dị ứng. IgM cũng thú vị bởi vì một phần lớn của các kháng thể hình thành trong phản ứng chính là loại này. Kháng thể này có 10 vị trí liên kết mà làm cho chúng làm việc rất hiệu quả trong việc bảo vệ cơ thể chống lại sự sự xâm nhập, mặc dù không có nhiều kháng thể IgM.

Cơ chế hoạt động của kháng thể

Kháng thể đóng vai trò chủ yếu trong hai cách để bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân xâm nhập: (1) bằng cách tấn công trực tiếp vào tác nhân và (2) bằng cách kích hoạt các hệ thống "bổ thể" mà sau đó có nhiều cách riêng để phá hủy tác nhân xâm nhập.

Hành động trực tiếp của kháng thể lên tác nhân xâm nhập

Hình cho thấy các kháng thể (được minh họa bởi thanh hình chữ Y màu đỏ) phản ứng với kháng nguyên (minh họa là bóng mờ). Bởi vì bản chất hoá trị hai của kháng thể và các vị trí kháng nguyên trên hầu hết các tác nhân, các kháng thể có thể làm bất hoạt các tác nhân xâm nhập tại một trong nhiều cách, như sau:

1. Ngưng kết, nơi mà nhiều hạt lớn với kháng nguyên trên bề mặt của chúng, chẳng hạn như vi khuẩn hoặc hồng câu, được liên kết với nhau thành một cụm.

2. Kết tủa, trong đó phức hợp phân tử kháng nguyên hòa tan (ví dụ như bệnh uốn ván độc tố) và kháng thể trở nên quá lớn nên nó không hòa tan và kết tủa.

3. Trung hòa, trong đó các kháng thể lấp các vị trí gây độc của các tác nhân kháng nguyên.

4. Ly giải, trong đó một số kháng thể mạnh là có khả năng tấn công trực tiếp màng các tác nhân di động và do đó gây ra vỡ tác nhân.

Hành động trực tiếp này của kháng thể thường không đủ mạnh đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại tác nhân. Hầu hết các bảo vệ đi kèm hieuẹ quả của các hệ thống bổ thể được mô tả kế tiếp.

Hình. Dòng phản ứng trong quá trình hoạt hóa con đường cổ điển của bổ thể.