Cytokine - phần 2

(Yduocvn.com) - Tham gia vào đáp ứng miễn dịch có nhiều loại tế bào khác nhau, chủ yếu là các tế bào dạng lympho, các tế bào viêm và các tế bào tạo máu khác. Những tương tác phức tạp xẩy ra giữa các tế bào này với nhau được thực hiện thông qua một nhóm các protein được gọi chung là các cytokine để nói lên vai trò của chúng trong các tương tác tế bào với tế bào.

Sự chế tiết các cytokine bởi các tiểu quần thể tế bào TH

Như đã đề cập trước, gần đây người ta đã phân biệt được hai tiểu quần thể TH có CD4+ của chuột nhắt dựa vào sự chế tiết các lymphokine in vitro của chúng. Trong bảng 11.5 hai tiểu quần thể này được ký hiệu là TH1 và TH2. Cả hai đều chế tiết IL-3 và GM-CSF nhưng mặt khác chúng lại khác nhau về các lymphokine chế tiết ra. Những điểm khác nhau về các lymphokine mà chúng chế tiết ra có thể phản ánh các hoạt tính sinh học khác nhau của hai tiểu quần thể này. Thật là thú vị, một số lymphokine do hai tiểu quần thể này chế tiết ra lại có tác dụng đối ngược nhau. Ví dụ IL-2 (do tế bào Th1 chế tiết) làm tăng sản xuất IgG2a bởi các tế bào B nhưng ức chế sản xuất IgG1 và IgE. Trong khi đó thì IL-4 (do tế bào Th2 chế tiết) lại làm tăng sản xuất IgG1 và IgE đồng thời ức chế sản xuất IgG2a. Tiểu quần thể Th1 rất thích hợp với đáp ứng trong các trường hợp nhiễm virus vì nó chế tiết IL-2, chất này lại hoạt hoá tế bào Tc và dẫn đến sản xuất IFN-( là chất có tác dụng kháng virut. Tiểu quần thể Th2 thích hợp hơn với đáp ứng trong nhiễm ký sinh trùng và có thể gây ra các phản ứng dị ứng vì IL-4 có tác dụng kích thích sản xuất IgE và IL-5 có tác dụng hoạt hoá bạch cầu ái toan. Người ta vẫn chưa biết rằng liệu các tiểu quần thể Th1 và Th2 có tồn tại trong chuột bình thường hay không. Các tiểu quần thể này mới chỉ thấy trong các nuôi cấy trường diễn và điều này đặt ra một số câu hỏi liệu các tiểu quần thể này có thực trên thực tế hay không hay là chúng biểu hiện các giai đoạn chín khác nhau của cùng một dòng tế bào đơn độc. Không có các tiểu quần thể tế bào Th tương ứng ở người như là ở chuột nhắt.

Bảng . Các cytokine do các tiểu quần thể TH của chuột nhắt sản xuất

Tiểu quần thể

Cytokine

Th1

Th2

IFN-g

TNF-b (lymphotoxin )

IL-2

IL-3

IL-4

IL-5

IL-6

IL-9

IL-10

GM-CSF

+

+

+

+

-

-

-

-

-

+

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

Vai trò hoạt hoá các tế bào lympho của cytokine

Các tế bào lympho T và B chưa chín, hay các tế bào lympho nghỉ ngơi, là các tế bào còn đang ở giai đoạn G0 của chu trình tế bào và không nằm trong vòng tuần hoàn. Sự hoạt hoá đưa tế bào ở giai đoạn nghỉ ngơi vào chu trình tế bào, trải qua giai đoạn G1 để vào pha gian kỳ (pha S), trong giai đoạn này ADN được nhân lên. Quá trình chuyển từ giai đoạn G1 đến pha S đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong chu trình tế bào. Khi một tế bào đã đạt đến pha S nó hoàn thành chu trình tế bào, chuyển qua giai đoạn G2 và vào thời kỳ phân bào (M). Sau khi phân tích các dữ kiện liên quan đến quá trình tiến triển của các tế bào lympho từ giai đoạn G0 đến pha S Ken Ichi Arai đã nhận thấy một số điểm tương đồng với các dữ kiện ở các nguyên bào sợi. Có hai loại tín hiệu phát triển hoạt động ở các giai đoạn khác nhau để đưa một tế bào nguyên bào sợi tiến triển từ G1 đến S. Ðầu tiên yếu tố phát triển có nguồn gốc tiểu cầu (PDGF) chuyển đến nguyên bào sợi một tín hiệu mở đường (competence signal), tín hiệu này chuyển tế bào từ giai đoạn G1 sớm sang giai đoạn G1 muộn và tạo cho tế bào khả năng thu nhận tín hiệu tiếp theo. Vào thời điểm này yếu tố tăng trưởng dạng insulin (insulin like factor - IGF) và yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGF) tác động trên các nguyên bào sợi như là các tín hiệu thúc đẩy (progression signals) để đưa tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S. Quá trình hoạt hoá các lympho bào B và T cũng diễn ra theo trình tự như vậy, bằng các tín hiệu sớm đẩy các tế bào nghỉ ngơi từ G0 sang G1 sớm và tạo cho tế bào khả năng thu nhận các tín hiệu thúc đẩy tiếp theo. Các tín hiệu này có tác dụng đưa tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S và cuối cùng là vào giai đoạn phân chia và biệt hoá.

Sự hoạt hoá các lympho T

Người ta cho rằng quá trình hoạt hoá các tế bào T nghỉ ngơi từ giai đoạn G0 để vào giai đoạn G1 sớm đòi hỏi phải có hai tín hiệu mở đường. Tín hiệu thứ nhất đến từ quá trình tương tác giữa phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô với thụ thể của tế bào T và tín hiệu thứ hai từ tế bào phụ trợ dưới dạng chất đồng kích thích IL-1 (hình 11.8). Các sự kiện này truyền một tín hiệu qua màng nguyên sinh chất dẫn đến sự phiên mã của một số gene trong đó có các gene mã hoá IL-2 và thụ thể dành cho IL-2. Người ta cho rằng hậu quả của việc gắn IL-2 vào thụ thể của nó đóng vai trò như là một tín hiệu thúc đẩy đẩy tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S. Có một ý kiến suy đoán rằng sự tương tác của IL-2 và thụ thể của nó đóng một vai trò quan trọng trong việc cho phép tế bào T bước vào giai đoạn hoạt hoá của quá trình biệt hoá bởi vì sự xuất hiện của IL-2 vào phút thứ 45 và của thụ thể dành cho IL-2 sau 2 giờ song song với khoảng thời gian 2 giờ cần thiết cho việc hoạt hoá một tế bào T.

Các hiện tượng hoá sinh liên quan đến quá trình hoạt hoá đã được nghiên cứu bằng phương pháp sử dụng một dòng tế bào T ung thư mà dòng tế bào này đáp ứng với một tín hiệu truyền qua thụ thể của tế bào T và tín hiệu đồng kích thích IL-1 để tạo ra IL-2. Ðể đơn giản hoá hệ thống này có thể thay thế các tín hiệu là thụ thể của tế bào T và IL-1 bằng các tác nhân khác. Có thể thay tương tác của phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô với thụ thể trên tế bào T bằng các chất gây phân bào như PHA hoặc Con A hoặc cũng có thể thay bằng kháng thể kháng CD3. Tín hiệu đồng kích thích IL-1 có thể thay bằng các tác nhân hoạt hoá protein kinase C như phorbol myristate acetate (PMA). Hệ thống này cho thấy rằng hai tín hiệu mở đường có vẻ như hoạt hoá hai con đường hoạt hoá hoá sinh theo kiểu hiệp đồng với nhau, một liên quan đến quá trình thuỷ phân của phospatidylinositol dẫn đến tăng lượng canxi nội bào và con đường kia liên quan đến sự hoạt hoá protein kinase C (hình 10.9).

Trong vòng 15 phút thu nhận các tín hiệu phát triển đủ mạnh, tế bào T bắt đầu phiên mã một số gene trong đó có các gene mã hoá protein liên kết ADN. Người ta đã xác định thấy sản phẩm của gene sinh ung thư tế bào c-fos trong vòng 15 phút; ở phút thư 30 thì một sản phẩm của gene sinh ung thư khác đó là c-myc cũng được xác định cùng với một số protein liên kết ADN khác như NFAT-1 và NF-(B (bảng 11.6). NFAT-1, NF-(B và c-fos mỗi chất đều cho thấy là chúng gắn vào phần khởi đầu của gene mã hoá IL-2 làm tăng quá trình phiên mã của gene này trong vòng 45 phút đầu sau khi hoạt hoá. Hai giờ sau khi hoạt hoá tế bào T bước vào trạng thái hoạt hoá tăng sinh. Thật thú vị là khoảng thời gian tế bào nằm trong trạng thái này song song với sự bộc lộ của các thụ thể dành cho IL-2 và điều này cho thấy rằng mối tương tác giữa IL-2 và thụ thể của nó đóng vai trò như là yếu tố thúc đẩy để đẩy tế bào từ giai đoạn G1 vào pha S của chu trình tế bào và vì thế buộc tế bào phải hoạt hoá.

Cần phải có hai tín hiệu mở đường, một từ tương tác giữa phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô với thụ thể của tế bào T và tín hiệu kia là tín hiệu đồng kích thích IL-1, là vì cần phải có hai protein phản ứng liên kết ADN để hoạt hoá tế bào T.

Khi một tế bào T đã được hoạt hoá nó bắt đầu sản xuất và chế tiết các cytokine khác nhau có các chức năng hoạt động khác nhau (bảng 11.6). Sự bộc lộ của các gene mã hoá cytokine hình như được điều hoà bởi các cơ chế phức tạp mà cho đến nay vẫn chưa được sáng tỏ. Người ta mới chỉ biết chút ít về cơ chế mà nhờ đó các yếu tố màng tế bào liên quan đến quá trình hoạt hoá tạo ra các biến đổi về phân lớp tế bào trường diễn tương ứng với các tiểu quần thể tế bào T khác nhau.

Sự hoạt hoá lympho B

Trong đáp ứng miễn dịch lần đầu, một tế bào B nghỉ ngơi được hoạt hoá bởi kháng nguyên và các cytokine khác nhau của tế bào Th sẽ tiến triển từ trạng thái G0 vào chu trình tế bào rồi sau đó là tăng sinh và biệt hoá để rồi tạo ra các tế bào plasma làm nhiệm vụ chế tiết kháng thể. Quá trình hoạt hoá một tế bào B nghỉ ngơi cần phải có sự gắn của kháng nguyên vào kháng thể đã có sẵn trên màng tế bào và cũng cần phải có các tín hiệu đồng kích thích được tạo ra bởi IL-1 và IL-4. Các tế bào cũng có thể được hoạt hoá bằng các chất kích thích phân bào đối với tế bào B, là các lipopolysaccharide, hoặc bằng kháng thể kháng IgM gắn vào IgM trên bề mặt tế bào cùng với tín hiệu đồng kích thích là IL-4. Người ta đã chứng minh được rằng sự tương tác của kháng nguyên và kháng thể có sẵn trên màng tế bào đóng vai trò như một tín hiệu mở đường đẩy tế bào B nghỉ ngơi ở giai đoạn G0 vào gia đoạn G1 sớm và ở giai đoạn này thì tế bào bắt đầu đáp ứng với IL-4. ở thời điểm này sự tương tác của IL-4 với các tế bào B đóng vai trò như một tín hiệu mở đường chuyển tế bào từ giao đoạn G1 sớm sang G1 muộn. Interleukin-4 còn có chức năng như một tín hiệu thúc đẩy đưa tế bào B qua điểm giới hạn G1 vào pha S của chu trình tế bào (hình 11.9b). Sự hoạt hoá của tế bào B, vai trò của IL-4 và các cytokine khác sẽ được trình bầy chi tiết hơn trong chương đáp ứng miễn dịch thể dịch.

Vai trò của cytokine trong đáp ứng viêm

Trong đáp ứng với các trường hợp nhiễm trùng hoặc tổn thương mô thì một chuỗi hoàn chỉnh các yếu tố không đặc hiệu hay còn gọi là đáp ứng trong pha cấp (acute-phase response - APR) được khởi động để cung cấp cho cơ thể khả năng phòng vệ sớm bằng cách hạn chế tổn thương mô chỉ tập trung ở vị trí nhiễm trùng hoặc vị trí thương tổn thôi. Ðáp ứng trong pha cấp bao gồm cả các đáp ứng toàn thân và tại chỗ. Ðáp ứng viêm tại chỗ phát triển khi các yếu tố gây đông vón được tạo ra trong huyết tương dẫn tới sự hoạt hoá các cục máu, sự tạo thành của kinin, và các con đường tiêu sợi fibrin. Các cytokine khác nhau cũng cho thấy là có ảnh hưởng đến đáp ứng viêm tại chỗ thông qua khả năng làm thúc đẩy cả khả năng bám dính của các tế bào viêm vào các tế bào nội mô mạch máu và khả năng di chuyển xuyên qua thành mạch vào kẽ mô. Ðiều này dẫn đến sự tụ tập của các tế bào lympho, bạch cầu trung tính, các tế bào mono, bạch cầu ái toan, bạch cầu ái kiềm và các tế bào mast tại vị trí mô tổn thương và tại đó các tế bào này sẽ tham gia vào quá trình thanh lọc các kháng nguyên.

Ðáp ứng toàn thân bao gồm phản ứng sốt, tăng tổng hợp các hormone như ACTH và hydrocortisone, tăng tạo bạch cầu, và tăng sản xuất một số lượng lớn các protein của pha viêm cấp có nguồn gốc từ tế bào gan bao gồm protein phản ứng C (C-reactive protein - CRP) và yếu tố dạng tinh bột A huyết thanh (SAA). Thân nhiệt tăng ức chế sự phát triển của một số tác nhân gây bệnh và hình như còn làm tăng đáp ứng miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh. Protein phản ứng C là một protein xuất hiện đầu tiên trong pha viêm cấp mà nồng độ của nó trong huyết thanh tăng lên đến 1000 lần trong đáp ứng viêm cấp. Protein này bao gồm 5 polypeptide giống hệt nhau liên kết với nhau bằng các liên kết không đồng hoá trị. Protein C có thể gắn vào rất nhiều vi sinh vật khác nhau và hoạt hoá bổ thể dẫn đến lắng đọng yếu tố bổ thể C3b trên bề mặt vi sinh vật. Các tế bào làm nhiệm vụ thực bào thì lại có thụ thể dành cho C3b và vì thế thực bào các vi sinh vật đã bị gắn C3b trên bề mặt.

Phản ứng viêm trong pha viêm cấp được bắt đầu sau khi có sự hoạt hoá của các đại thực bào mô và giải phóng 3 cytokine đó là TNF-α, IL-1 và IL-6. Ba cytokine này hoạt động hiệp đồng với nhau tạo ra rất nhiều thay đổi toàn thân và tại chỗ mà ta thấy trong pha viêm cấp. Cả ba cytokine này tác động tại chỗ lên các nguyên bào sợi và các tế bào nội mô gây ngưng tập tế bào và tăng tính thấm thành mạch. Cả TNF và IL-1 gây tăng biểu lộ các phân tử kết dính trên bề mặt các tế bào nội mô mạch máu. TNF gây tăng xuất hiện của ELAM-1 một phân tử kết dính bạch cầu nội mô gắn chọn lọc vào các bạch cầu trung tính. IL-1 gây tăng xuất hiện của ICAM-1 và VCAM-1 là các phân tử gây kết dính tế bào vào tế bào dành cho các tế bào lympho và tế bào mono. Các bạch cầu trung tính, tế bào mono và các lympho bào tuần hoàn trong máu khi nhận ra các phân tử kết dính này sẽ dính vào thành mạch máu và sau đó chui qua thành mạch để vào kẽ mô (hình 11-10a). IL-1 và TNF còn tác động lên các đại thực bào và các tế bào nội mô làm cho các tế bào này sản xuất ra IL-8. IL-8 tham gia vào việc tập trung các bạch cầu trung tính tại một vị trí nào đó bằng cách làm tăng khả năng dính của các tế bào này vào các tế bào nội mô mạch máu và bằng cách hoạt động như một yếu tố hoá hướng động mạnh. Các cytokine khác cũng hoạt động như các chất hoá hướng động đối với rất nhiều quần thể bạch cầu khác nhau, ví dụ như IFN-( hấp dẫn theo kiểu hoá hướng động đối với các đại thực bào dẫn đến tăng số lượng các tế bào thực bào tại vị trí mà kháng nguyên khu trú. Hơn nữa IFN-( và TNF hoạt hoá đại thực bào và bạch cầu trung tính tăng cường hoạt động thực bào và giải phoáng các enzym có tác dụng phá huỷ vào kẽ mô.

Hoạt động phối hợp của IL-1, TNF và IL-6 cũng có vai trò trong rất nhiều biến đổi toàn thân trong pha viêm cấp. Mỗi một trong số các cytokine này tác động lên vùng dưới đồi đều gây ra sốt. Trong vòng 12 đến 24 giờ của pha viêm cấp, nồng độ của IL-1, TNF và IL-6 tăng lên làm cho các các tế bào gan sản xuất các protein của pha viêm cấp. TNF còn hoạt động trên các tế bào nội mô mạch máu và các đại thực bào gây chế tiết các yếu tố kích thích tạo thành các bào lạc như M-CSF, G-CSF và GM-CSF. Sự tạo thành của các yếu tố kích thích tạo bào lạc sẽ dẫn đến sự sản xuất của các yếu tố tạo máu dẫn đến tăng tạm thời số lượng bạch cầu cần thiết để chống lại nhiễm trùng.

TNF, IL-1 và IL-6 không phải được tạo ra do chính các tế bào có khả năng sản xuất ra chúng mà là do các yếu tố kích thích khác nhau bao gồm một số virus nhất định, thành phần độc tố của thành tế bào vi khuẩn gram âm cũng như tự bản thân các cytokine. Cả TNF và IL-1 đều cho thấy là có khả năng làm xuất hiện lẫn nhau cũng như làm xuất hiện IL-6. Người ta đã clone hoá được các gene mã hoá TNF, IL-1 và IL-6 và bắt đầu xác định được các yếu tố nhân gắn vào gene khởi đầu hoặc vào các đoạn xúc tiến. Chẳng hạn với IL-6 người ta đã biết rằng đoạn gene khởi đầu có chứa một số vùng điều hoà mà các protein liên kết ADN sẽ gắn vào (hình 11.10b). Ba trong số các protein liên kết ADN này đó là yếu tố nhân IL-6 (NF-IL6), nguyên tố đa đáp ứng (MRE) và yếu tố nhân (B (NF-(B). Cả ba protein liên kết ADN này đều được tạo ra bởi IL-1 và bởi TNF và vì thế khi mà nồng độ IL-1 hoặt TNF tăng thì sự sản xuất IL-6 cũng tăng.

Ðiều quan trọng là độ dài thời gian và cường độ của đáp ứng viêm phải được kiểm soát một cách chặt chẽ để điều hoà tổn thương mô và thúc đẩy các cơ chế sửa chữa mô cần thiết cho quá trình liền vết thương. TGF-( đóng vai trò quan trọng trong việc giới hạn đáp ứng viêm. Yếu tố này còn thúc đẩy sự tập trung và tăng sinh của các nguyên bào sợi và sự lắng đọng của các chất căn bản ngoại bào cần thiết cho quá trình sửa chữa mô được hoàn thiện.

Các cytokine và bệnh

Các khiếm khuyết trong các hệ thống điều hoà rất hoàn hảo kiểm soát sự xuất hiện của các cytokine và các thụ thể dành cho cytokine đã gây ra những biến chứng trong một số bệnh. Sự xuất hiện quá nhiều hay quá ít của một cytokine tương ứng hay không tương ứng hoặc của thụ thể dành cho cytokine cũng có thể góp phần vào việc tạo ra một quá trình bệnh lý. Trong phần này chúng ta sẽ đề cập đến một số bệnh do nguyên nhân bất thường về cytokine và khả năng sử dụng cytokine trong điều trị.

Sốc do nhiễm khuẩn

Vai trò của sự xuất hiện quá nhiều cytokine trong quá trình sinh bệnh học có thể được minh hoạ bằng trường hợp sốc do nhiễm khuẩn. Trạng thái bệnh lý này có thể phát triển trong vòng vài giờ sau khi nhiễm một số vi khuẩn gram âm nhất định như E. coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter aerogenes và Neisseria meningitidis. Các triệu chứng sốc nhiễm khuẩn, thường dẫn tới tử vong, bao gồm tụt huyết áp, sốt, ỉa chẩy và xuất hiện các cục máu đông rải rác trong các cơ quan khác nhau. Tần xuất xuất hiện sốc trong các trường hợp nhiễm vi khẩn gram âm khá cao, ước tính vào khoảng 5 trong số 1.000 bệnh nhân vào viện. Tỷ lệ tử vong cũng cao và điều trị bằng các kháng sinh thông thường ít có kết quả.

Sốc do nhiễm khuẩn xuất hiện khi các nội độc tố trong thành phần thành của tế bào vi khuẩn kích thích các đại thực bào sản xuất quá nhiều IL-1 và TNF-(. Lượng IL-1 và TNF tăng gây ra sốc nhiễm khuẩn. Trong một nghiên cứu đã cho thấy nồng độ của TNF-( ở bệnh nhân tử vong do viêm màng não cao hơn so với ở bệnh nhân khỏi bệnh. Hơn thế nữa chúng ta có thể tạo ra một trạng thái giống như sốc do nhiễm khuẩn ở các trường hợp không nhiễm vi khuẩn gram âm bằng cách tiêm TNF-( tái tổ hợp. Các nghiên cứu gần đây cho thấy hy vọng sử dụng các kháng thể đơn clone hoặc các chất đối kháng để trung hoà hoạt tính của TNF-( hoặc IL-1 có thể dự phòng được các trường hợp sốc do nhiễm khuẩn này. Trên các mô hình động vật cho thấy kháng thể đơn clone kháng TNF-( có thể dự phòng được sốc khi đưa một liều chí tử nội độc tố vào cơ thể động vật. Một nghiên cứu khác cũng cho thấy khi tiêm chất đối kháng thụ thể dành cho IL-1 tái tổ hợp, chất này có thể ngăn cản sự gắn của IL-1 vào thụ thể của nó, có tác dụng làm giảm rõ rệt tỷ lệ tử vong do sốc do nhiễm khuẩn ở thỏ. Người ta hy vọng rằng các kết quả nghiên cứu thực nghiệm này sẽ có ích về phương diện trị liệu trong điều trị các trường hợp sốc do nhiễm khuẩn ở người.

Sốc do độc tố của vi khuẩn và các bệnh liên quan

Một số vi sinh vật khác nhau sản xuất ra các độc tố hoạt động như các siêu kháng nguyên kích thích một số lượng lớn các tế bào T không tương ứng với tính đặc hiệu kháng nguyên của chúng. Như đã trình bầy trong chương kháng nguyên, các siêu kháng nguyên gắn một cách tự nhiên vào một phân tử MHC lớp II và vào vùng V( của thụ thể trên tế bào T, hoạt hoá tất cả các tế bào T mang các peptide thuộc họ V( đặc biệt (hình 4.15). Khác với các kháng nguyên thông thường, siêu kháng nguyên không bị nuốt vào, chế biến và trình diện bởi các tế bào trình diện kháng nguyên. Thay vào đó nó gắn trực tiếp vào phân tử MHC lớp II và có vẻ như là gắn vào mặt ngoài của vạt gắn kháng nguyên của phân tử MHC. Khi mà siêu kháng nguyên đã được gắn vào phân tử MHC lớp II, nó gắn vào phần đặc biệt của chuỗi V( của thụ thể trên tế bào T. Khác với đáp ứng của tế bào T với các kháng nguyên thông thường đó là bị giới hạn bởi MHC, các tế bào T có thể bị các siêu kháng nguyên hoạt hoá và gắn vào các phân tử MHC khác gene đồng loài và thậm trí dị loài. Vì lẽ đó các siêu kháng nguyên có vẻ như đi ngược lại với qui luật căn bản của việc hoạt hoá các tế bào T đó là phải giới hạn bởi MHC. Sự tương tác của siêu kháng nguyên với thụ thể trên tế bào T có vẻ liên quan đến các vùng của chuỗi V( và các vùng này nằm cách xa hẳn các vùng xác định bổ cứu của thụ thể trên tế bào T, điều này cho thấy rằng các siêu kháng nguyên tương tác với một vị trí khác hẳn vị trí gắn với phức hợp kháng nguyên thông thường-phân tử MHC trên thụ thể của tế bào T. Người ta cho rằng siêu kháng nguyên gắn vào một vùng nằm trên nếp gấp ( bộc lộ về phía bên của thụ thể trên tế bào T. Siêu kháng nguyên hoạt hoá một số lượng lớn các lympho T. Trong khi đó chỉ có 1/ 104 đến 1/ 106 trong tổng số tế bào T đáp ứng với các kháng nguyên thông thường và từ 1/ 4 đến 1/ 20 đáp ứng với các siêu kháng nguyên. Số lượng lớn các tế bào T đáp ứng với các siêu kháng nguyên tương ứng với số gene mã hoá V( có trong bộ gien, ở chuột nhắt có khoảng 20 gene mã hoá V(. Người ta giả thiết rằng mỗi gene V( được xuất hiện với một tần xuất tương ứng và do vậy tần xuất mỗi siêu kháng nguyên sẽ tương tác với khoảng 1/ 20 tổng số tế bào T.

Một số siêu kháng nguyên có nguồn gốc vi khuẩn đã được chứng minh là các tác nhân gây bệnh trong một số bệnh. Trong số này có các nội độc tố của Staphylococcal aureus (SEA, B, C1-3, D và E), các độc tố gây tróc vẩy (A và B), độc tố gây hội chứng sốc do độc tố (TSST-1); của Streptococcal pyogenes có độc tố gây sốt (A, B và C) và dịch nổi nuôi cấy của Mycoplasma arthritidis (MAS). Khi một số lớn tế bào T bị hoạt hoá bởi các siêu kháng nguyên này sẽ dẫn đến sản sinh ra một lượng lớn các cytokine gây ra các bệnh như nhiễm độc thức ăn và sốc do độc tố gây tử vong. Ví dụ như độc tố gây hội chức sốc do độc tố cho thấy là nó tạo ra một lượng rất cao các yếu tố TNF và IL-1. Như đã đề cập trong phần sốc do nguyên nhân nhiễm khuẩn, các cytokine này có thể gây ra các phản ứng toàn thân như sốt, đông máu rải rác trong lòng mạch và sốc.

Các ung thư máu dòng tuỷ và dòng lympho

Các bất thường trong việc sản xuất các cytokine cũng như sự xuất hiện của các thụ thể dành cho cytokine có liên quan đến một số ung thư máu dòng lympho và dòng tuỷ. Chẳng hạn như ung thư dòng tế bào B là các tế bào chế tiết IL-6, chất này hoạt động như một chất kích thích theo kiểu autocrine tức là tự kích thích chính bản thân các tế bào ung thư này phát triển. Khi cho thêm các kháng thể đơn clone kháng IL-6 vào môi trường nuôi cấy in vitro các tế bào ung thư này thì ức chế được sự phát triển của chúng. Có lẽ trường hợp điển hình nhất cho sự kết hợp giữa sự xuất hiện một cách không tương ứng của thụ thể dành cho cytokine và mức độ ác tính của ung thư là trường hợp ung thư tế bào T ở người lớn thường gây tử vong kết hợp với nhiễm virus retro hướng tính với các tế bào lympho của người týp 1 (HTLV-1 retrovirus). Các tế bào T ung thư bộc lộ các thụ thể ái lực cao dành cho IL-2 mà không cần phải được hoạt hoá bởi kháng nguyên hoặc các chất gây phân bào. Cơ sở phân tử của sự khiếm khuyết trong việc bộc lộ các thụ thể dành cho IL-2 liên quan đến gene tax trong bộ gene của HTLV-1. Gene này mã hoá protein 40-kD gắn vào đoạn xúc tiến ở vùng lặp lại đoạn cuối dài trong bộ gene của virus đẩy nhanh quá trình hoạt hoá virut. Protein tax còn tạo ra một yếu tố tế bào (hoặc nhiều yếu tố) gắn vào các vùng khởi đầu của các gene mã hoá IL-2 và thụ thể của nó và vì thế hoạt hoá các gene này. Do vậy một tế bào bị nhiễm HTLV-1 tự nó sẽ bộc lộ IL-2 và thụ thể dành cho IL-2 mà không cần phải được hoạt hoá bởi kháng nguyên hoặc các chất gây phân bào và từ đó tế bào này tăng sinh do đáp ứng với IL-2.

Bệnh Chagas

Loài đơn bào Trypanosoma cruzi là nguyên nhân gây ra bệnh Chagas, bệnh có đặc điểm là bị ức chế miễn dịch một cách trầm trọng. Có thể quan sát khả năng làm trung gian ức chế miễn dịch của T. cruzi bằng thí nghiệm nuôi các lympho T của máu ngoại vi trong sự có mặt hoặc vắng mặt của T. cruzi rồi sau đó đánh giá hoạt động miễn dịch của chúng. Thường thì các kháng nguyên, chất gây phân bào hoặc kháng thể kháng CD3 hoạt hoá các lympho T, nhưng khi có mặt của T. cruzi thì các lympho T lại không bị hoạt hoá bởi các tác nhân này. Sự sai lệch của các lympho T này đã được tìm ra đó là do giảm một cách rõ rệt tiểu phần ( 55kD của thụ thể dành cho IL-2. Khi các lympho T được nuôi cùng với T. cruzi, bằng phương pháp nhuộm bằng kháng thể kháng Tac gắn huỳnh quang cho thấy có tới 90% số lympho T giảm xuất hiện tiểu phần 55 kD này. Như đã được nghi nhận, tiểu phần ( 55kD này là một cấu thành cần thiết của thụ thể ái lực cao dành cho IL-2. T. cruzi ức chế sự xuất hiện của tiểu phần này theo cơ chế nào vẫn còn phải được tiếp tục nghiên cứu. Có một bằng chứng cho thấy rằng có một yếu tố do T. cruzi chế tiết ra đóng vai trò trung giam cho quá trình ức chế này vì sự ức chế vẫn có thể diễn ra qua một màng lọc dùng để ngăn cản sự tiếp xúc giữa các lympho bào và đơn bào. Một khi đã phân lập được yếu tố như vậy có thể sẽ có vô số ứng dụng lâm sàng trong việc điều hoà số lượng và cường độ các lympho T hoạt hoá trong các bệnh ung thư bạch cầu và các bệnh tự miễn.

Các biện pháp điều trị có liên quan đến cytokine

Khả năng clone hoá và tinh chế các cytokine và các thụ thể hoà tan dành cho cytokine để làm thành các chế phẩm sẵn sàng cho sử dụng đem đến triển vọng về các biện pháp điều trị đặc hiệu trên lâm sàng nhằm điều chỉnh các kiểu đáp ứng miễn dịch khác nhau. Chẳng hạn sự hoạt hoá và tăng sinh của các tế bào Th đáp ứng lại các kháng nguyên khác gene cùng loài trong các trường hợp ghép cơ quan châm ngòi cho sự hoạt hoá các tế bào Tc và hậu quả là thải loại mảnh ghép. Một số thành tựu đã được thử trên thực nghiệm ức chế tăng sinh của các tế bào Th và vì thế kéo dài thời gian sống dư của mảnh ghép (hình 11.11). Kháng thể đơn clone kháng tiểu phần ( của thụ thể dành cho IL-2 cũng cho thấy là có khả năng ngăn chặn sự hoạt hoá của các tế bào Th bởi IL-2 và kéo dài thời gian sống dư của các tim ghép trên chuột cống. Một loại thụ thể hoà tan dành cho IL-1 được clone hoá thiếu yếu tố vận chuyển màng và các lĩnh vực nguyên sinh chất cũng ngăn cản sự hoạt hoá của các tế bào Th đáp ứng lại các kháng nguyên khác gene cùng loài và kéo dài thời gian sống dư của tim ghép trên các mô hình động vật. Các cytokine gắn với các độc tố khác nhau, chẳng hạn như chuỗi ( của độc tố bạch hầu, cũng cho thấy là có khả năng làm giảm thải tim và thận ghép ở động vật. Các cytokine này gắn một cách chọn lọc vào và giết chết tất cả các tế bào Th hoạt hoá. Các chất tương tự như IL-2 còn nguyên khả năng liên kết nhưng đã mất các hoạt tính sinh học có khả năng đóng vai trò như các chất đối kháng ngăn cản hoạt động của IL-2. Các chất này được tạo ra bằng cách gây đột biến điểm trực tiếp các gene mã hoá IL-2 đã được clone hoá.

Trong các bệng suy giảm miễn dịch thì chúng ta lại cần làm tăng sự hoạt hoá tế bào T hơn là làm giảm hoạt hoá chúng. Các biện pháp can thiệp có sử dụng IL-2, IFN-( và TNF-( được tạo ra bằng phương pháp clone hoá mỗi chất đều cho các mức độ thành công nhất định trên lâm sàng. Việc nuôi cấy các quần thể tế bào NK hoặc tế bào Tc khác nhau trong môi trường có IL-2 với nồng độ cao đã tạo ra được các tế bào có đặc tính kháng ung thư rất hữu hiệu được gọi là các tế bào LAK. Vai trò của các tế bào này trong điều trị ung thư sẽ được trình bầy trong chương đáp ứng miễn dịch trong ung thư.

Ðiều trị bằng cytokine hoá ra còn có ích cả trong điều trị các trường hợp dị ứng. Việc cho ra các tác dụng đối kháng của IL-2 và IL-4 trong việc tạo ra một isotyp cũng có thể làm tăng một cách chọn lọc một isotyp nào đó mà ta mong muốn. ức chế chọn lọc IgE có thể có lợi cho các bệnh nhân bị dị ứng. Ví dụ kháng thể đơn clone kháng IL-4 đã được dùng để làm giảm sản xuất IgE trên các mô hình động vật. Rõ ràng là các thành tựu này có vô vàn ứng dụng lâm sàng cho hàng triệu người bị dị ứng.

Tuy nhiên biện pháp điều trị có liên quan đến cytokine cũng có các điểm hạn chế. Trong một đáp ứng miễn dịch thì các cytokine được tạo ra ngay tại chỗ bởi tương tác giữa các tế bào và nồng độ của cytokine tương ứng tại chỗ đó có thể đạt được rất cao, điều này thì không thể tạo ra được trên lâm sàng. Hơn thế nữa các cytokine thường có thời gian bán huỷ rất ngắn vì vậy để duy trì nồng độ tác dụng thì đòi hỏi phải tiêm nhắn lại. Ví dụ như IL-2 tái tổ hợp của người có thời gian bán huỷ chỉ 7 đến 10 phút khi tiêm tĩnh mạch. Cuối cùng là các tác dụng đa chiều của nhiều cytokine có thể gây ra các tác dụng phụ không mong muốn và không lường trước được. Chẳng hạn như các tác dụng phụ khi dùng IL-2 tái tổ hợp dao động từ nhẹ như sốt, phát ban, ỉa chẩy, tăng cân tới thiếu máu, giảm tiểu cầu, sốc, suy hô hấp và hôn mê.