Thảo luận Miễn dịch trong cấy ghép

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA SINH HỌC Giáo viên hướng dẫn: GS. TS. Đỗ Ngọc Liên Sinh viên: Trần Đức Phúc Lớp K8-Cử Nhân Tài Năng Sinh Học Miễn dịch trong cấy ghép Tóm tắt 1. Giới thiệu chung 2. Cơ chế loại bỏ mảnh ghép 3. Phân loại các phản ứng loại bỏ mảnh ghép 4. Một số đặc điểm lâm sàng trong cấy ghép 5. Những liệu pháp kìm hãm miễn dịch thông thường 6. Những liệu pháp kìm hãm miễn dịch đặc hiệu 7. Sự dung nạp miễn dịch đối với mảnh ghép dị gen Phần I : Giới thiệu chung Khái niệm Cấy ghép = Transplantation : là cấy ghép một mô tế bào hoặc một cơ quan nội tạng (tạng) từ một cá thể cho để thay thế mô hoặc cơ quan của cá thể nhận đã bị phá hủy do bệnh lý hoặc do trấn thương vật lý nhằm duy trì sự sống của họ. Hoặc có thể sử dụng thuật ngữ Graft nghĩa là cấy ghép mà không có các đường nối mạch máu như cấy ghép da, giác mạc … Phân loại cấy ghép Các loại cấy ghép chủ yếu sau đây : - Cấy ghép tự thân (auto graft hoặc autologous transplant). - Cấy ghép cùng gen (Syngraft hoặc syngeneic transplant). - Cấy ghép dị gen (Allograft). - Cấy ghép ngoại lai (Xenograft). Sự giống nhau về kháng nguyên khuyến khích sự chấp nhận các mảnh ghép - Những mô mà giống nhau về kháng nguyên được gọi là phù hợp mô – histocompatible, và những mô này không tạo ra những đáp ứng miễn dịch mà dẫn đến sự loại bỏ các mô. - Những mô khác nhau về kháng nguyên được gọi là không phù hợp mô – histoincompatible và tạo ra những đáp ứng miễn dịch dẫn đến sự loại bỏ mô. - Có rất nhiều kháng nguyên quyết định tính phù hợp mô được mã hóa bởi hơn 40 locut gen khác nhau, nhưng locut tham gia vào phản ứng loại bỏ những mảnh ghép dị gen được định vị cùng với phức hệ phù hợp tổ chức mô chính (MHC). Sự tổ chức của MHC được gọi là phức hệ H-2 ở chuột và HLA ở người - Những locut của MHC được liên kết gần với nhau, chúng thường di truyền cùng nhau, gọi là haplotype – dạng đơn bội. - Tổng thể các kháng nguyên được mã hóa bởi những gen của phức hệ phù hợp tổ chức chủ yếu (MHC) giữ vai trò quan trọng nhất. - Thành công của cấy ghép chủ yếu phụ thuộc vào phản ứng miễn dịch của cá thể nhận đối với kháng nguyên cấy ghép của cá thể cho. Một phần do các lympho T của phần cơ thể cho gây ra phản ứng mảnh ghép chống lại vật chủ. - Trong cấy ghép, phản ứng miễn dịch được thực hiện bởi các tế bào T và các kháng thể. Đó là phản ứng loại bỏ các mảnh ghép. → Mảnh ghép không bị thải bỏ là do thiếu hụt miễn dịch hoặc do kìm hãm miễn dịch Phần II : Cơ chế loại bỏ mảnh ghép 1. Sự loại bỏ trong cấy ghép dị gen cho thấy tính đặc hiệu và tính ghi nhớ - Tỉ lệ loại bỏ trong cấy ghép dị gen phụ thuộc vào loại mô. Thông thường, cấy ghép da bị loại bỏ nhanh hơn những mô khác như thận hay tim. - Nếu con chuột dòng A được cấy ghép bằng da của một con chuột cùng dòng B, ở lần cấy ghép đầu xảy ra như hình vẽ. - Sự ghi nhớ miễn dịch được thể hiện ở lần cấy ghép thứ 2: mô ghép của dòng B được chuyển sang cho dòng A đã được cấy ghép lần trước. Trong trường hợp này, sự loại bỏ mảnh ghép diễn ra nhanh hơn, và sự loại bỏ hoàn toàn mảnh ghép xảy ra từ ngày thứ 5-6. 2. Tế bào T giữ vai trò quan trọng trong sự loại bỏ các mảnh ghép - Từ đầu những năm 1950, Avrion Mitchison chứng tỏ rằng các tế bào bạch cầu, chứ không phải kháng thể huyết thanh có thể di chuyển vào trong mảnh ghép. - Ví dụ : Chuột thiếu tuyến ức và do đó thiếu các tế bào T có chức năng, được phát hiện là không có khả năng loại bỏ mảnh ghép trong cấy ghép dị gen. và quả thực những con chuột này thậm chí còn chấp nhận cả cấy ghép ngoại lai. - Phân tích những quần thể tế bào T có liên quan đến sự loại bỏ mảnh ghép thì có liên quan đến cả những quần thể CD4+ và CD8+. Tế bào T giữ vai trò quan trọng trong sự loại bỏ các mảnh ghép - Trong một nghiên cứu, những con chuột được tiêm với kháng thể đơn dòng để loại bỏ hết một hoặc cả hai loại tế bào T và sau đó tỉ lệ loại bỏ mảnh ghép được đo đạc. Kết quả: - Sự loại bỏ các tế bào T- CD8+ không ảnh hưởng tới sự tồn tại của mảnh ghép. - Sự loại bỏ các tế bào T-CD4+ kéo dài sự tồn tại của mảnh ghép từ 15 ngày thành 30 ngày. - Tuy nhiên, sự lọa bỏ cả hai loại CD4+ và CD8+ cho thấy sự tồn tại dài hơn (trên 60 ngày). Những nghiên cứu này đã chỉ ra rằng cả hai loại CD4+ và CD8+ đều tham gia vào quá trình loại bỏ mảnh ghép. Cơ chế loại bỏ mảnh ghép * Sự loại bỏ mảnh ghép chủ yếu bởi sự đáp ứng miễn dịch trung gian qua tế bào (trước hết là các phân tử MHC). Quá trình loại bỏ mảnh ghép có thể được chia ra làm hai bước chính như sau: + Bước một : pha cảm ứng, trong giai đoạn này các bạch cầu của cá thể nhận được hoạt hoá bởi kháng nguyên sẽ tăng sinh để đáp ứng lại những kháng nguyên của mảnh ghép. + Bước hai : pha trả lời lại những kích thích, trong giai đoạn này hệ thống miễn dịch sẽ đào thải những mảnh ghép Bước 1 : pha cảm ứng Pha này gồm hai hiện tượng là : - Tế bào APC của mảnh ghép có khả năng di cư vào những hạch bạch huyết địa phương. - Các tế bào APC của người có khả năng di cư vào mô của mảnh ghép. Figure 13-38 Bước 2 : pha trả lời - Sự đa dạng của cơ chế trả lời tham gia vào quá trình loại bỏ cấy ghép dị gen. Cơ chế : - Cơ chế ưu thế : độc tố tế bào trung gian qua CTL – cytotoxic T lymphotes. - Cơ chế phụ : phân giải bổ thể - kháng thể bổ sung (antibodyplus-complement lysis) và sự phá hủy bởi cơ chế gây độc tố trung gian qua tế bào phụ thuộc kháng thể (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) – ADCC. Cơ chế độc tố tế bào trung gian qua CTL Cơ chế gây độc tố trung gian qua tế bào độc lập với kháng thể (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) – ADCC. Vai trò của các cytokin của tế bào TH - IL-2 sẽ điều khiển sự tăng sinh của những tế bào T và cần thiết cho sự hình thành của những yếu tố CTLs. - IFN-γ là giữ vai trò quan trọng trong sự đáp ứng của TDTH, bằng cách đó có thể điều khiển sự thâm nhập của những đại thực bào vào bên trong những mảnh ghép, và tiếp tục hoạt hóa nhiều tế bào có chức năng phá hủy khác. - Các interferon (α, β, và γ), TNF-α, và TNF-β tất cả làm tăng sự biểu hiện MHC lớp I; và IFN-γ làm tăng sự biểu hiện của MHC lớp II. Phần III : Phân loại các phản ứng thải bỏ mảnh ghép Phân loại Sự thải bỏ mảnh ghép có thể được phân loại tùy theo quy mô thời gian xuất hiện cơ chế thải bỏ. Phần IV : Một số đặc điểm lâm sàng trong cấy ghép Đối với cá thể cho mảnh ghép - Đối với việc ghép thận, ghép tủy xương và đặc biệt là ghép các thùy gan, yêu cầu cá thể cho ở trạng thái đang sống hoặc có sự chấp nhận tự nguyện. - Đối với các loại cấy ghép khác, nếu cá thể cho ở trạng thái chết não (hôn mê) thì việc hồi sinh như : trợ giúp thở, duy trì huyết áp, sẽ có vai trò quan trọng trong kết quả cấy ghép sau này. - Mỗi cá thể cần được kiểm tra về nhóm máu ABO, Rh, phức hệ HLA-A, HLA-B, HLA-DR cũng như các bệnh truyền nhiễm như viêm gan siêu vi trùng, HIV … Phần V : Liệu pháp kìm hãm miễn dịch thông thường trong cấy ghép Lưu ý - Các qui trình xử lý chất kìm hãm miễn dịch tùy theo kiểu cơ quan được cấy ghép, tùy thuộc vào khả năng phản ứng của từng cá thể nhận. - Khi sử dụng các chất kìm hãm miễn dịch người ta luôn luôn theo dõi khả năng bị nhiễm trùng cơ hội thường hay đi kèm, đặc biệt là nhiễm cytomegalovirus và nhiều loại virus gây bệnh khác. - Bên cạnh đó, các rủi ro về ung thư thường hay tăng lên trong quá trình cấy ghép, do đó phải được theo dõi thường xuyên và đề phòng. 1. Các chất ức chế nguyên phân cản trở sự tăng sinh của những tế bào T - Azathioprine (Imuran), một chất ức chế nguyên phân rất hiệu nghiệm, thường sử dụng trước hoặc sau khi cấy ghép để giảm bớt sự tăng sinh của những tế bào T trong sự đáp ứng với những di kháng nguyên của mảnh ghép. - Azathioprine hoạt động ở những tế bào trong pha S của chu trình tế bào để khóa sự tổng hợp của các axit inosinic, chất này là tiền chất của purin adenylic và axit guanylic. - Sự tăng sinh của cả tế bào B và T đều bị giảm bớt khi có mặt của azathioprine. 1. Các chất ức chế nguyên phân cản trở sự tăng sinh của những tế bào T Hai chất ức chế quá trình nguyên phân khác thường được sử dụng là cyclophotphamit và methotrexate. - Cyclophosphatmit là một nhân tố alkyl hóa được chèn vào chuỗi xoắn ADN, bằng cách đó dẫn đến sự phá vỡ các chuỗi ADN. Chất này thường ảnh hưởng đặc biệt chống lại sự phân chia nhanh của tế bào, do đó nó thường được sử dụng trong cấy ghép để khóa sự tăng sinh của những tế bào T. - Metrotrexate hoạt động như địch thủ của axit folic để khóa chặt sự tổng hợp của purin. 2. Corticosteroit ức chế sự viêm, xưng - Những corticosteroid, ví dụ prednisone và dexamethason, là những yếu tố chống lại sự viêm xưng, được sử dụng ở rất nhiều mức độ của đáp ứng miễn dịch. - Những thuốc này thường được sử dụng cùng với azathioprine để ngăn cản găy gắt sự loại bỏ mảnh ghép. 3. Một số chất chuyển hóa của nấm là những chất ức chế miễn dịch - Cyclosporin A (CsA), FK506 (tacrolimus), và rapamycin (sirolimus) là những chất chyển hóa có ở nấm với đặc điểm ức chế sự miễn dịch. - Mặc dù, không giống nhau về mặt hóa học nhưng CsA và FK506 đều có hoạt tính giống nhau. Cả hai chất trên đều có chức năng ức chế sự phiên mã của các gen mã hóa cho IL-2 và các thụ thể IL-2 (IL-2R) của tế bào T. 3. Một số chất chuyển hóa của nấm là những chất ức chế miễn dịch - CsA và FK506 ức chế bằng cách liên kết với các protein trong tế bào chất gọi là immunophillin, qua đó hình thành một phức hệ có khả năng khóa hoạt động photphataza của calcineurin → làm thay đổi vị trí nhân của các tiểu phần NFATc, những protein gắn trên ADN cần thiết cho quá trình phiên mã của những gen mã hóa cho một số phân tử quan trọng đối với tế bào T. - Cả ba chất trên đều ức chế sự tăng sinh tế bào TH và do đó làm giảm sự biểu hiện của những xytokin của những tế bào TH, qua đó có ảnh hưởng đến những yếu tố tham gia vào quá trình loại bỏ mảnh ghép, bao gồm tế bào TH, TC, tế bào NK, các đại thực bào và những tế bào B. 4. Toàn bộ những bức xạ có thể loại bỏ những tế bào bạch cầu - Những tế bào bạch cầu rất nhạy cảm với tia X, do đó bức xạ tia X có thể được dùng để loại bỏ những bạch cầu trong cá thể nhận mảnh ghép trước khi cấy ghép. Một protocol tiêu chuẩn là 200 rad một ngày trong nhiều tuần cho đến khi toàn bộ 3400 rad được sử dụng. - Những bệnh nhân được cấy ghép, tủy xương không bị ảnh hưởng chiếu bức xạ tia X, do đó những tế bào gốc tạo bạch cầu vẫn tăng sinh và tạo ra nhiều quần lạc bạch cầu mới. Những dạng bạch cầu mới này dường như dung nạp hơn đối với những kháng nguyên của mảnh ghép. Phần VI : Những liệu pháp kìm hãm miễn dịch đặc hiệu trong cấy ghép 1. Kháng thể đơn dòng có thể ức chế sự loại bỏ mảnh ghép - Việc tiêm những kháng thể đơn dòng đem lại kết quả là sự loại bỏ nhanh của những tế bào T trưởng thành khỏi sự lưu thông. Sự loại bỏ này dường như là do sự gắn của những tế bào T bị bọc bởi kháng thể tới các thụ thể Fc trên các thực bào, những thực bào này sau đó sẽ tiến hành thực bào và loại sạch những tế bào T. - Một phương pháp khác được sử dụng nhằm làm tăng sự tồn tại của mảnh ghép là sử dụng những kháng thể đơn dòng đặc hiệu cho những thụ thể IL-2 (anti-TAC) → sẽ khóa một cách đặc hiệu sự tăng sinh của những tế bào T được hoạt hóa. 1. Kháng thể đơn dòng có thể ức chế sự loại bỏ mảnh ghép - Một khó khăn khi sử dụng các kháng thể đơn dòng là những kháng thể đơn dòng thường có nguồn gốc từ chuột. Rất nhiều cá thể nhận khi đáp ứng với các kháng thể đơn dòng của chuột, sẽ đào thải nhanh chúng ra khỏi cơ thể. Sự loại bỏ này có thể vượt qua bằng cách phá hủy những kháng thể đơn dòng của người và những kháng thể u quái chuột-người. 2. Khóa những tín hiệu đồng kích thích có thể tạo ra sự mất ứng - Anergy : là một trạng thái không có phản ứng đối với một kháng nguyên. - Ta đã biết, sự hoạt hóa các tế bào TH đòi hỏi một tín hiệu đồng kích thích. Sự tương tác giữa phân tử B7 trên màng của tế bào APC với CD28 hoặc phân tử CTLA-4 trên tế bào T sẽ tạo ra một tín hiệu kích thích. 2. Khóa những tín hiệu đồng kích thích có thể tạo ra sự mất ứng Phần VI : Sự dung nạp miễn dịch đối với cấy ghép dị gen 1. Những vị trí đặc ân cho phép liên kết kháng nguyên sai - Những vị trí đặc ân này bao gồm cầu mắt, giác mạc, tử cung, tinh hoàn, và não. - Mỗi vị trí này có đặc điểm là sự vắng mặt của mạch bạch huyết và mạch máu. Do đó, dị kháng nguyên của mảnh ghép sẽ không bị cảm ứng bởi những tế bào bạch cầu và phức hệ HLA. - Vị trí đặc ân của giác mạc cho phép cấy ghép giác mạc đạt tỉ lệ thành công rất cao. - Não là một vị trí đặc ân đối với miễn dịch vì hàng rào máu-não ngăn cản sự đi vào và đi ra của nhiều phân tử, trong đó có kháng thể. - Sự thành công trong việc cấy ghép đảo tụy dị gen vào trong tuyến ức trong phương pháp điều trị bệnh tiểu đường chứng tỏ tuyến ức cũng là một vị trí đặc ấn miễn dịch. 2. Sự phơi bày sớm các kháng nguyên dị gen có thể tạo ra sự dung nạp miễn dịch đặc hiệu - Vào năm 1945, Ray Owen đã báo cáo rằng các cặp sinh đôi không hoàn toàn trong bọn móng guốc có khả năng chấp nhận những tế bào hoặc mô từ một loài sibling của nó. - Cá thể nhận đã không nhận ra những tế bào lạ và đã chấp nhận mảnh ghép dị gen. - Thí nghiệm của Medawar và cộng sự (1953) đã cho biết khi tiêm cho chuột non A các tế bào của chuột trưởng thành CBA sẽ ngăn cản sự thải bỏ một mảnh ghép da của chuột này trên chuột A đã trưởng thành. Figure 13-44 - Các phân tử IgG của mẹ có thể đi vào con → đảm bảo chức năng miễn dịch ban đầu có tính chất vay mượn của con. - Các tế bào nhau cũng bộc lộ các kháng nguyên HLA lớp I (A, B, C, D), nhưng được che phủ bởi q dạng glycoprotein là sialomuxin. - Các tế bào hồng cầu và tế bào lympho của con có thể đi vào cơ thể mẹ ngay trong 3 tháng đầu. - Kháng thể của mẹ bị hấp thụ trên bề mặt tế bào nuôi, do đó không gây ảnh hưởng gì. Tài liệu tham khảo Đỗ Ngọc Liên. Miễn dịch học cơ sở Phạm Văn Ty. Miễn dịch học Richard A. Goldsby, Thomas J. Kindt and Barbara A. Osborne. Kuby immunology, 4th Edition, 2002 Neil A. Campbell, Jane B. Reece. Biology, 6th Edition. Charles A. Janeway, Paul Travers, Mark Walport, Mark Shlomchik. Immunology, 6th