Có một cách mà hệ thống miễn dịch dùng để loại bỏ các tế bào lạ hoặc các tế bào của bản thân đã biến đổi đó là tạo ra một phản ứng gây độc tế bào trực tiếp làm tan các tế bào đích
Người ta đã xác định được một số điểm khác nhau trong các cơ chế thực hiện gây độc tế bào bởi tế bào và cũng có thể chia các cơ chế thực hiện này thành hai loại: loại 1 là gây độc tế bào bởi các lympho T gây độc đặc hiệu với kháng nguyên; loại 2 là gây độc tế bào bởi các tế bào không đặc hiệu như các tế bào NK và các đại thực bào. Các tế bào đích mà các cơ chế thực hiện này nhằm vào đó là các tế bào khác gien cùng loài, các tế bào nhiễm virut và các tế bào nhiễm hoá chất.
1.1. Gây độc tế bào bởi các lympho T gây độc
Các tế bào T gây độc (Tc) khi được hoạt hoá sẽ tạo ra một quần thể tế bào thực hiện có khả năng làm tan các tế bào khác được gọi là các tế bào lympho T gây độc. Các tế bào thực hiện này có vai trò quan trọng trong việc nhận diện và loại bỏ các tế bào của bản thân cơ thể đã biến đổi bao gồm các tế bào bị nhiễm virut và các tế bào ác tính, và trong các phản ứng thải bỏ mảnh ghép. Thường thì các tế bào lympho T gây độc là các tế bào có CD8+ và bị giới hạn bởi các phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I. Tuy nhiên một vài tế bào TCD4+ bị giới hạn bởi các phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp II cũng có chức năng giống như các lympho T gây độc. Vì trên thực tế thì tất cả các tế bào có nhân trong cơ thể đều bộc lộc các phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I, do đó các lympho T gây độc có thể nhận diện được gần như bất kỳ tế bào nào của cơ thể mà đã bị biến đổi.
Ðáp ứng miễn dịch bởi các lympho T gây độc có thể chia ra làm hai pha phản ánh các khía cạnh khác nhau của đáp ứng gây độc tế bào bởi tế bào T. Pha đầu là pha mẫn cảm (sensitization phase) có liên quan đến sự hoạt hoá và tăng sinh một cách mạnh mẽ của các tế bào Th đáp ứng lại các kháng nguyên do các đại thực bào hoặc các tế bào trình diện kháng nguyên khác trình diện ra (hình 13.1). Ngoài ra còn có sự tăng sinh của một số tế bào Tc đáp ứng lại các phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I được nhận diện ra trên các tế bào đích đặc hiệu. Tuy nhiên sự tăng sinh này chỉ là thứ yếu so với sự tăng sinh của các tế bào Th. Kết quả cuối cùng của quá trình tăng sinh mạnh mẽ này là sự mở rộng các clôn tế bào Th dẫn đến tăng sinh một sản phẩm do các tế bào này tiết ra đó là IL-2. Ðáp ứng lại tương tác với phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I và đáp ứng lại IL-2, các tế bào Tc sẽ tăng sinh và biệt hoá thành các lympho T gây độc chức năng thể hiện hoạt tính làm tan tế bào. Pha thứ hai hay pha thực hiện (effector phase) của đáp ứng gây độc tế bào bởi tế bào T, các lympho T gây độc nhận diện các phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I trên các tế bào đích đặc hiệu, bắt đầu một chuỗi các sự kiện mà kết quả cuối cùng là phá huỷ tế bào đích (hình 13.2).
1.1.1. Pha mẫn cảm
Pha mẫn cảm liên quan đến sự tăng sinh mạnh mẽ của các tế bào Th và sự sản xuất IL-2. Ta có thể đo lường được pha mẫn cảm bằng cách sử dụng phản ứng lympho hỗn hợp in vitro hoặc phản ứng mô ghép chống túc chủ in vivo. Trong pha mẫn cảm, các tế bào Tc trải qua một loạt sự kiện biệt hoá liên tiếp nhau để tạo ra các lympho T gây độc thực hiện. Sự hoạt hoá và tăng sinh một cách mạnh mẽ các tế bào Th sẽ dẫn đến tăng IL-2 cục bộ. Khi có IL-2 thì các tế bào Tc mà đã tương tác với các phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I trên màng của các tế bào đích sẽ được hoạt hoá và biệt hoá thành các lympho T gây độc. Trong pha thực hiện sau đó thì các lympho T gây độc này sẽ phá huỷ các tế bào đích đặc hiệu.
Phản ứng lympho hỗn hợp
Việc phân tích các cơ chế liên quan đến quá trình tan tế bào đích bởi lympho T gây độc trở nên khả thi nhờ tiến bộ trong các thử nghiệm nhằm tạo ra các tế bào này. Năm 1965 Ginsburg .X và Sachs .D.H đã nhận thấy rằng khi nuôi các lympho bào của chuột cống trên một lớp đơn gồm các nguyên bào sợi của chuột nhắt thì thấy các lympho của chuột cống tăng sinh và phá vỡ các nguyên bào sợi của chuột nhắt. Năm 1970 người ta khám phá ra rằng cũng có thể tạo ra được các lympho T gây độc chức năng bằng cách nuôi đồng thời các tế bào lách khác gien cùng loài trong một hệ thống gọi là phản ứng lympho hỗn hợp. Các tế bào lympho khi được nuôi hỗn hợp sẽ diễn ra quá trình chuyển dạng non đi và tăng sinh mạnh mẽ. Có thể ước lượng được mức độ tăng sinh tế bào bằng cách cho thêm [3H] thimidine vào môi trường nuôi cấy và theo dõi lượng chất đồng vị phóng xạ dùng để đánh dấu này được thu nạp vào ADN của tế bào trong thời kỳ các tế bào phân chia. Khi nuôi hỗn hợp thì cả hai quần thể lympho khác gien cùng loài đều tăng sinh trừ khi một trong hai quần thể bị làm cho trở nên không đáp ứng tăng sinh bằng cách xử lý với mitomycin C hoặc chiếu xạ với liều chí tử (xem hình 9.6). Trong hệ thống nuôi cấy sau, gọi là phản ứng lympho hỗn hợp một chiều, quần thể không đáp ứng tăng sinh sẽ cho ta các tế bào kích thích là các tế bào có các kháng nguyên khác gien cùng loài mà các kháng nguyên này là các kháng nguyên lạ đối với các tế bào T đáp ứng. Trong vòng 24 - 48 giờ các tế bào T đáp ứng bắt đầu phân chia đáp ứng lại các kháng nguyên khác gien cùng loài của các tế bào kích thích. Sau 72 - 96 giờ thì một quần thể lympho T gây độc chức năng được tạo ra. Với hệ thống thực nghiệm này ta có thể tạo ra được các lympho T gây độc chức năng ngay cả ở mức in vitro, sau đó có thể ước lượng hoạt tính của các tế bào này bằng các thử nghiệm khác.
Vai trò của các tế bào Th trong phản ứng lympho hỗn hợp đã được chứng minh bằng cách sử dụng các kháng thể kháng dấu ấn CD4 trên màng tế bào Th. Trong một phản ứng lympho hỗn hợp, các tế bào T đáp ứng nhận diện các phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp II khác gien cùng loài trên các tế bào kích thích và tăng sinh đáp ứng lại những điểm khác trên các phân tử này. Dùng kháng thể và bổ thể loại bỏ các tế bào Th khỏi quần thể tế bào đáp ứng sẽ không còn phản ứng lympho hỗn hợp và cũng không có sự tạo thành của các lympho T gây độc (bảng 13.1). Ngoài các tế bào Th thì các tế bào phụ như các đại thực bào cũng cần thiết đối với phản ứng lympho hỗn hợp. Khi loại bỏ các tế bào kết dính (chủ yếu là các đại thực bào) khỏi quần thể tế bào kích thích thì sẽ không có đáp ứng tăng sinh trong phản ứng lympho hỗn hợp và các lympho T gây độc chức năng cũng không được tạo ra. Ngày nay người ta đã biết được rằng chức năng của các đại thực bào là hoạt hoá các tế bào Th bị giới hạn bởi phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp II và ta có thể đo lường được mức độ tăng sinh của các tế bào này trong phản ứng lympho hỗn hợp. Nếu các tế bào Th không được hoạt hoá thì cũng không có hiện tượng tăng sinh.
Bảng 13-1: Sự phụ thuộc của phản ứng lympho hỗn hợp vào sự khác nhau của phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp II và sự có mặt của các tế bào Th và đại thực bào
Quần thể tế bào đáp ứng
Quần thể tế bào kích thích
Haplotyp của MHC
Haplotyp của MHC
Chỉ số
Lớp I
Lớp II
Xử lý
Lớp I
Lớp II
Xử lý
kích thích*
s
k
Không
s
k
Không
1,0
s
k
Không
k
k
Không
1,2
s
k
Không
s
s
Không
18,0
s
k
- Tế bào Th**
s
s
Không
1,0
s
k
Không
s
s
- Ðại thực bào***
1,0
Sự cần thiết phải có tế bào Th để tạo ra hoạt tính của các lympho T gây độc chức năng đã được chứng minh trong một thí nghiệm kinh điển do Cantor .H và Boyse .E .A tiến hành. Các tác giả này đã tiến hành phản ứng lympho hỗn hợp một chiều với các quần thể lympho khác nhau của lách rồi sau đó khảo sát hoạt tính gây độc tế bào được tạo ra cùng với khả năng làm tan tế bào lympho bởi tế bào (hình 9.5). Các quần thể lympho thu được bằng cách xử lý những lượng tế bào lách như nhau bằng bổ thể và kháng thể kháng các phân tử trên màng của các tiểu quần thể (tương đương với CD4 hoặc CD8) để loại bỏ các tế bào Th hoặc Tc. Thí nghiệm của các tác giả này, được thể hiện trong hình 13.3, đã khẳng định một điều rằng các tế bào TCD8+ là các tế bào có hoạt tính gây độc chức năng mà đã được mô tả trước đó. Ngoài ra các tác giả còn phát hiện ra rằng loại bỏ các tế bào TCD4+ khỏi phản ứng lympho hỗn hợp thì sẽ mất hoạt tính gây độc tế bào của các tế bào TCD8+. Các kết quả trên cung cấp cho chúng ta bằng chứng đầu tiên rằng cần phải có các tế bào Th để hoạt hoá các tế bào Tc cũng như các tế bào B.. Ðầu tiên các tế bào đáp ứng được xử lý bằng các kháng thể và bổ thể để loại bỏ các tế bào Th hoặc Tc. Sau đó nuôi các tế bào đáp ứng cùng với các tế bào kích thích là các tế bào khác gien cùng loài đã bị chiếu tia X. Ðo hoạt tính gây độc tế bào của các lympho T gây độc được tạo ra bằng thử nghiệm gây tan tế bào lympho bởi tế bào có sử dụng các tế bào đích đánh dấu chất đồng vị phóng xạ là [51Cr]. Lượng [51Cr] được giải phóng ra tỷ lệ với số lượng tế bào lympho T gây độc.
Phản ứng mô ghép chống túc chủ
Có thể sử dụng phản ứng mô ghép chống túc chủ để ước lượng các phản ứng gây độc tế bào bởi tế bào in vivo. Phản ứng này phát triển khi các tế bào lympho có thẩm quyền miễn dịch được tiêm vào một cơ thể nhận khác gien cùng loài mà hệ thống miễn dịch của cơ thể đó đã bị thoả hiệp. Các lympho bào ghép bắt đầu tấn công túc chủ và trạng thái thoả hiệp của túc chủ đã ngăn cản sự tạo thành một đáp ứng miễn dịch chống lại các lympho bào ghép. Về phương diện thực nghiệm các phản ứng này xuất hiện khi các tế bào lympho có thẩm quyền miễn dịch được chuyển vào các động vật mới sinh hoặc vào các cơ thể nhận vừa bị chiếu xạ. Phản ứng mô ghép chống túc chủ cũng xuất hiện khi tiêm các tế bào lympho của bố mẹ vào các cơ thể thuộc thế hệ F1. ở người phản ứng mô ghép chống túc chủ thường xuất hiện sau khi ghép tuỷ xương ở những bệnh nhân bị bệnh ung thư bạch cầu (leukemia) hoặc các bệnh suy giảm miễn dịch, các trường hợp thiếu máu tự miễn, hoặc ở các bệnh nhân cần phải thay thế tuỷ xương sau khi tiếp xúc với tia xạ.
Có một số biểu hiện của phản ứng mô ghép chống túc chủ. ở động vật một phản ứng mô ghép chống túc chủ ở mức trầm trọng sẽ dẫn đến chết trong vòng vài tuần. Thường thì các động vật bị giảm cân, điều này đặc biệt dễ nhận thấy ở những trường hợp mà phản ứng xẩy ra ở động vật mới đẻ. Thông thường thì các tế bào lympho của mô ghép được đưa đến một số cơ quan trong đó có lách. Tại đây các tế bào lympho của mô ghép bắt đầu tăng sinh đáp ứng lại các kháng nguyên hoà hợp mô chủ yếu khác gien cùng loài của túc chủ. Sự tăng sinh này làm cho các tế bào của túc chủ tập trung lại sau đó thì tăng sinh mạnh mẽ làm cho lách to ra trông thấy hay còn gọi là phì đại lách. Có thể ước lượng cường độ của phản ứng mô ghép chống túc chủ bằng cách tính chỉ số lách theo công thức sau:
Trọng lượng lách thí nghiệm/trọng lượng toàn bộ cơ thể nghiệm
Chỉ số lách =
Trọng lượng của lách chứng/trọng lượng toàn bộ cơ thể chứng
Khi chỉ số lách lớn hơn hoặc bằng 1,3 là có thể coi như phản ứng mô ghép chống túc chủ dương tính.
Các hiện tượng trong quá trình hoạt hoá các tế bào Tc thành các lympho T gây độc: Cho đến tận khi được hoạt hoá các tế bào Tc vẫn chưa có khả năng hoạt động gây độc tế bào chức năng. Sự hoạt hoá của các tế bào này trong pha mẫn cảm hình như diễn ra theo một số bước (hình 13-4). Ðầu tiên một tế bào tiền Tc không bộc lộ các thụ thể dành cho IL-2, không tăng sinh và cũng không có hoạt tính gây độc tế bào. Sự nhận diện kháng nguyên đã được chế biến kết hợp với các phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I trên một tế bào đích tương ứng làm cho tế bào tiền Tc tăng biểu lộ các thụ thể dành cho IL-2. IL-2 do các tế bào Th hoạt hoá tiết ra gắn vào các thụ thể dành cho IL-2 trên tế bào tiền Tc này làm cho nó tăng sinh và biệt hoá thành các tế bào lympho T gây độc thực hiện. Trật tự các bước như vậy bảo đảm cho chỉ có các tế bào tiền Tc được hoạt hoá bởi kháng nguyên mới tiến triển thành các tế bào lympho T gây độc có chức năng thực hiện quá trình gây độc tế bào. Bước mấu chốt trong quá trình này là sự biểu lộ của thụ thể dành cho IL-2. Sự thật thì thụ thể này không được bộc lộ ra cho đến tận sau khi tế bào tiền Tc đã được hoạt hoá bởi kháng nguyên cộng với một phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I để bảo đảm chỉ có các tế bào tiền Tc đặc hiệu với kháng nguyên mới được nhân rộng thành clôn bởi IL-2 và có được hoạt tính gây độc tế bào.
chiện trong pha mẫn cảm. Các tế bào tiền Tc thiếu thụ thể dành cho IL-2 do vậy không tăng sinh và cũng không có hoạt tính gây độc tế bào chức năng. Sau khi nhận diện phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I trên các tế bào đích tương ứng, tế bào tiền Tc bắt đầu bộc bộ các thụ thể dành cho IL-2. Khi có IL-2 do các tế bào Th hoạt hoá chế tiết thì tế bào tiền Tc tăng sinh và biệt hoá thành các lympho T gây độc.
Pha thực hiện
Pha thực hiện là pha làm tan tế bào đích bởi các tế bào lympho T gây độc thực hiện. Một loạt sự kiện được tổ chức một cách chặt chẽ đưa đến phá vỡ tế bào đích bởi tế bào lympho T gây độc gồm: tạo thành liên hợp tế bào, tấn công màng, tách tế bào lympho T gây độc ra khỏi liên hợp, và phá huỷ tế bào đích.
Tan tế bào lympho bởi tế bào: Sự phát triển thử nghiệm tan tế bào lympho bởi tế bào là một bước tiến quan trọng trên thực nghiệm góp phần vào việc hiểu biết cơ chế các tế bào lympho T gây độc giết chết các tế bào đích. Trong thử nghiệm này các tế bào đích thích hợp được đánh dấu bằng chất đồng vị phóng xạ [51Cr] ở trong nội bào. Việc đánh dấu này được thực hiện bằng cách ủ các tế bào đích trong dung dịch Na2[51Cr]O4. Chất đồng vị phóng xạ [51Cr] sẽ khuyếch tán vào bên trong tế bào. Khi đã vào bên trong tế bào thì [51Cr] gắn vào các protein của bào tương và điều này làm giảm khả năng khuyếch tán thụ động của nó trở ra ngoài tế bào đích đã đánh dấu. Khi ủ các tế bào lympho T gây độc hoạt hoá đặc hiệu với các tế bào đích này 1 đến 4 giờ thì các tế bào đích bị tan và [51Cr] được giải phóng ra. Lượng [51Cr] tăng lên có liên quan trực tiếp với số lượng tế bào đích bị phá vỡ bởi các tế bào lympho T gây độc. Sử dụng thử nghiệm này người ta đã chứng minh được tính đặc hiệu của các tế bào lympho T gây độc đối với các tế bào khác gien cùng loài, các tế bào ung thư, các tế bào nhiễm virut và các tế bào đã bị thay đổi về phương diện hoá học.
Các clôn tế bào T gây độc: Các tiến bộ trong khoa học công nghệ gần đây cho phép chúng ta có thể nuôi trường diễn các clôn tế bào lympho T gây độc. Các lympho bào của chuột nhắt đã được gây miễn dịch trước đó được nuôi cấy cùng với các tế bào đích dùng gây miễn dịch ban đầu và các tế bào lympho T gây độc đã biệt hoá được clôn hoá trong các giếng nuôi cấy nhỏ bằng phương pháp pha loãng giới hạn với sự có mặt của các nồng độ cao IL-2. Các dòng tế bào lympho T gây độc đã được clôn hoá này cung cấp cho các nhà miễn dịch học một số lượng lớn các tế bào giống nhau về phương diện di truyền có tính đặc hiệu của các thụ thể giống hệt nhau dành cho một tế bào đích nhất định. Với các clôn tế bào lympho T gây độc như vậy người ta đã làm sáng tỏ được rất nhiều hiện tượng hoá sinh và các phân tử màng có liên quan đến quá trình phá vỡ tế bào đích bởi các tế bào lympho T gây độc.
Cơ chế gây độc tế bào bởi lympho T gây độc: Hàng loạt sự kiện được diễn ra theo trình tự chặt chẽ để dẫn tới phá vỡ các tế bào đích bởi các lympho T gây độc (hình 23-5). Khi các tế bào lympho T gây độc đặc hiệu kháng nguyên được ủ với các tế bào đích tương ứng thì hai loại tế bào này sẽ tương tác với nhau và xẩy ra quá trình hình thành sự liên hợp giữa hai tế bào. Sau sự tạo thành liên hợp tế bào giữa tế bào đích và tế bào lympho T gây độc vài phút là bước tế bào lympho T gây độc gây tổn thương cho tế bào đích, bước này cần tiêu tốn năng lượng và phụ thuộc vào ion Ca2+. Tiếp sau đó tế bào lympho T gây độc tách ra khỏi tế bào đích và tiếp tục đi gắn vào các tế bào đích khác. Sau một khoảng thời gian có thể dao động từ 15 phút đến 3 giờ kể từ khi tế bào lympho T gây độc tách ra thì tế bào đích bị tan đi. Mỗi bước của quá trình này đều đã được nghiên cứu chi tiết hơn với các clôn tế bào lympho T gây độc.
Sự hình thành của liên hợp tế bào đích-tế bào lympho T gây độc có liên quan đến sự nhận diện phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu bởi các thụ thể dành cho kháng nguyên của các tế bào lympho T gây độc (thụ thể của tế bào T/CD3) cùng với CD8. Sau khi nhận diện một cách đặc hiệu kháng nguyên, quá trình kết dính tế bào với tế bào diễn ra giữa tế bào lympho T gây độc và tế bào đích (hình 13-6). Thụ thể dành cho intergrin LFA-1 trên màng tế bào lympho T gây độc gắn vào các phân tử kết dính liên tế bào (ICAM) có trên màng của tế bào đích. Quá trình kết dính này hình như cần phải có sự hoạt hoá trước đó của lympho T gây độc nhờ tương tác của phức hợp CD3-thụ thể của tế bào T với kháng nguyên + phân tử hoà hợp mô chủ yếu trên tế bào đích. Một bằng chứng gần đây cho thấy quá trình hoạt hoá lympho T gây độc bởi kháng nguyên có tác dụng chuyển đổi LFA-1 từ trạng thái hoạt động thấp sang trạng thái hoạt động cao (hình 13-7). Nhờ hiện tượng này mà các tế bào lympho T gây độc chỉ kết dính và tạo liên hợp tế bào với các tế bào đích nào bộc lộ các peptide kháng nguyên kết hợp với các phân tử hoà hợp mô chủ yếu lớp I. Trạng thái hoạt động cao của LFA-1 chỉ tồn tại trong vòng từ 5 đến 10 phút sau khi tế bào được hoạt hoá bởi kháng nguyên rồi sau đó lại trở về trạng thái hoạt động thấp. Người ta cho rằng việc giảm mức độ hoạt động của LFA-1 thúc đẩy sự phân tách tế bào lympho T gây độc ra khỏi liên hợp với tế bào đích.
Ngay sau khi liên hợp tế bào lympho T gây độc và tế bào đích được tạo ra là hàng loạt sự kiện dẫn đến tổn thương màng tế bào đích. Nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử các clôn lympho T gây độc nuôi cấy cho thấy có các hạt tập trung mật độ điện tử ở bên trong tế bào (xem hình 13-6). Sau khi hình thành liên hợp tế bào thì thể Golgi và các hạt tái định hướng bên trong bào tương của tế bào lympho T gây độc và tập trung về phía xẩy ra sự liên hợp tế bào. Sự tập trung của ion Ca2+ (một kết quả khác của của sự hoạt hoá lympho T gây độc bởi kháng nguyên) làm cho các thành phần chứa bên trong các hạt thoát trực tiếp ra ngoài tế bào tại vị trí liên hợp. Tầm quan trọng của các hạt và các chất chứa trong các hạt đối với sự phá vỡ tế bào đích đã được chứng minh khi các hạt của lympho T gây độc được phân lập bằng phương pháp phân đoạn cho thấy là chúng có tác dụng làm cho các tế bào đích tự gây tổn thương cho mình.
Các chất chứa bên trong các hạt là các protein có tác dụng tạo ra các lỗ trên màng tế bào đích gọi là các perforin, một họ gồm 6 esterase được gọi là các granzyme có ký hiệu tử A đến F, một số proteoglycan trọng lượng phân tử cao, và một số cytokine gây độc khác nhau như TNF-(. Các tiền lympho T gây độc thiếu cả các hạt trong bào tương lẫn perforin. Sự hoạt hoá của lympho T gây độc sẽ dẫn đến cả sự xuất hiện của các hạt trong bào tương lẫn sự bộc lộ của perforin bên trong các hạt này. Sau khi liên hợp tế bào được hình hành thì các hạt này được xuất ra ngoài tế bào, các perforin đơn phân tử có trọng lượng phân tử 70 kD được giải phóng từ các hạt này vào vị trí diễn ra liên hợp tế bào, tại đây chúng kết hợp với màng tế bào đích. Khi các phân tử perforin tiếp xúc với màng chúng sẽ trải qua quá trình biến đổi về hình thái, bộc lộ ra một lĩnh vực lưỡng cực và lĩnh vực này cài vào màng tế bào đích; sau đó thì các đơn phân tử này polymer hoá với sự có mặt của ion Ca2+ tạo thành một lỗ hình trụ có đường kính trung bình từ 5 đến 20 nm (hình 13-8a). Có thể nhìn thấy rất nhiều lỗ do perforin tạo ra trên màng tế bào đích tại vị trí liên hợp tế bào (hình 13-8b). Người ta cho rằng các lỗ này có tác dụng thúc đẩy sự thâm nhập vào của các chất có tác dụng thuỷ phân khác cũng được giải phóng ra từ các hạt có tác dụng phá huỷ tế bào đích. Thật thú vị là perforin có một số đoạn giống với thành phần C9 của hệ thống bổ thể (xem chương bổ thể) và các lỗ trên màng tế bào được tạo ra bởi perforin cũng giống như các lỗ được tạo ra bởi phức hợp tấn công màng.
Một câu hỏi còn chưa được trả lời đó là tại sao tế bào lympho T gây độc lại không bị giết chết bởi các phân tử perforin do bản thân chúng tiết ra. Một tế bào lympho T gây độc đơn độc có thể giết được nhiều tế bào đích và nó lại chẳng bị tổn thương gì trong các quá trình này. Một số giả thuyết đã được đưa ra để biện minh cho sự phòng vệ của lympho T gây độc. Một giả thuyết của Young .J .D .E và Cohn .Z .A cho rằng các tế bào lympho T gây độc có một protein màng gọi là protectin có tác dụng bất hoạt perforin hoặc là bằng cách ngăn không cho nó cài vào màng tế bào lympho T gây độc, hoặc là bằng cách ngăn không cho chúng polymer hoá. Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có dẫn chứng nào về một protein có tác dụng bảo vệ như vậy.
Giả thuyết thứ hai của Peter và cộng sự cho rằng perforin không được giải phóng ra dưới dạng hoà tan mà được giải phóng ra nhưng ở bên trong các bọng nhỏ bám vào màng sau đó các bọng này được dự trữ bên trong các hạt đậm điện tử của tế bào lympho T gây độc. Sự thật thì các bọng này đã được nhìn thấy dưới kính hiển vi điện tử và cũng đã được nhận thấy bởi kháng thể gắn vàng colloide để bộc lộ các phân tử thụ thể của tế bào T, CD3 và CD8 trên màng tế bào lympho T gây độc (hình 13-9). Theo giả thuyết này thì các bọng được giải phóng từ các hạt của tế bào lympho T gây độc thể hiện tính đặc hiệu với tế bào đích thông qua tương tác của thụ thể của tế bào T và CD8 với các phức hợp kháng nguyên-phân tử hoà hợp mô chủ yếu trên màng tế bào đích. Khi các bọng này đã gắn vào tế bào đích thì perforin được giải phóng và tạo nên các lỗ như đã được mô tả. Cơ chế này không chỉ ngăn ngừa các lympho T gây độc không bị tự giết mình mà còn ngăn không cho các tế bào đích tương ứng bị giết chết một cách tình cơ do các phân tử perforin di chuyển ra khỏi vị trí hình thành liên hợp tế bào.
Các cơ chế khác của hiện tượng gây độc tế bào bởi tế bào lympho T gây độc: Một số nhà nghiên cứu đã đặt ra câu hỏi là liệu cơ chế làm tan tế bào bởi perforin có thực sự là cơ chế đầu tiên của hiện tượng giết tế bào bởi tế bào lympho T gây độc. Một trong các rắc rối đối với các dòng tế bào lympho T gây độc được sử dụng để nghiên cứu hiện tượng gây độc tế bào là chúng ta có được chúng bằng cách nuôi cấy tế bào với nồng độ cao IL-2. Người ta đã khẳng định được rằng nồng độ IL-2 cao như vậy có thể chuyển các tế bào lympho T gây độc thành các tế bào giống như tế bào NK (NK like cells) có khả năng giết chết tế bào bởi perforin mà điều này không hẳn là cơ chế bình thường của việc giết tế bào bởi lympho T gây độc. Vẫn còn một số biểu hiện còn chưa được giải thích và đang gây tranh luận. Ví dụ như người ta đã phân lập được một số dòng tế bào lympho T gây độc có tiềm năng giết các tế bào đích nhưng lại không thể xác định được là có perforin. Hơn thế nữa hiện tượng giết tế bào đích vẫn được thực hiện bởi một số dòng tế bào lympho T gây độc khi mà hoàn toàn không có ion Ca2+; vì ion Ca2+ cần thiết để polymer hoá perforin như vậy nhất định phải có một số cơ chế giết tế bào khác diễn ra ở các dòng tế bào này. Một biểu hiện khác không giải thích được đó là quá trình tương tác của một số tế bào lympho T gây độc với các tế bào đích lại dẫn đến một quá trình giết tế bào diễn ra chậm hơn mức bình thường, trong quá trình này các tế bào đích bị tổn thương màng nhân và bị phân cắt ADN được gọi là chết tế bào theo chương trình (appotosis). Người ta vẫn chưa biết quá trình này diễn ra như thế nào nhưng có một suy đoán rằng các tế bào lympho T gây độc này có thể tạo ta một quá trình tự tan rã bên trong các tế bào đích bị phân cắt ADN. Một số dòng tế bào lympho T gây độc chế tiết các phân tử có độc tính ví dụ như TNF-( có tác dụng hoạt hoá các enzym gây phân cắt ADN trong nhân các tế bào đích.
1.2. Gây độc tế bào bởi tế bào NK
Các tế bào NK được phát hiện ra một cách khá tình cờ khi các nhà miễn dịch học định lượng hoạt tính của lympho T gây độc đặc hiệu với ung thư ở chuột nhắt bị ung thư. Chuột nhắt bình thường không bị gây miễn dịch và chuột nhắt bị các khối u không liên quan được sử dụng làm chứng âm. Các nhà nghiên cứu rất sửng sốt khi thấy nhóm chứng có khả năng làm tiêu ung thư rõ rệt trong thử nghiệm tan tế bào lympho bởi tế bào. Khi phân tích đặc điểm của các tế bào giết các tế bào ung thư không đặc hiệu này thấy rằng đây là các tế bào lympho to, có nhân. Các tế bào này được gọi tên là các tế bào giết tự nhiên (natural killer viết tắt là NK) để biểu thị cho hoạt tính gây độc tế bào không đặc hiệu của chúng. Tế bào NK chiếm 5% tổng số lympho bào lưu hành trong máu. Nguồn gốc tế bào NK vẫn còn chưa rõ vì chúng biểu lộ một số dấu ấn màng tế bào của các lympho T và một số dấu ấn của tế bào mono và bạch cầu hạt. Hơn thế nữa các tế bào NK khác nhau bộc lộ các tập hợp phân tử màng khác nhau. Người ta vẫn chưa biết rằng liệu tính không thuần nhất này phản ánh các tiểu quần thể tế bào NK khác nhau hay chỉ là các giai đoạn khác nhau của quá trình hoạt hoá hoặc chín của chúng. Có một kháng thể đơn clôn gắn vào thụ thể dành cho Fc của IgG (CD16) trên màng của trên 90% tế bào NK và cho ta một cách theo dõi hoạt tính của các tế bào NK. Kháng thể đơn clôn này có thể liên hợp với chất huỳnh quang và ta có thể dùng phương pháp flow cytometry với máy tuyển tế bào hoạt hoá huỳnh quang (máy FACS) để tách các tế bào NK ra khỏi các tế bào khác. Khi máu ngoại vi bị loại bỏ các tế bào có CD16+ ra thì hầu hết các hoạt tính của tế bào NK cũng mất đi.
Hoạt tính chống ung thư của tế bào NK khác với hoạt tính chống ung thư của các tế bào lympho T gây độc trên một số điểm rõ rệt. Thứ nhất, các tế bào NK không có các thụ thể của tế bào T đặc hiệu với kháng nguyên hay CD3. Ngoài ra sự nhận diện kháng nguyên bởi tế bào NK không bị giới hạn bởi phân tử hoà hợp mô chủ yếu có nghĩa là mức độ hoạt động gây độc tế bào của tế bào NK đối với các tế bào ung thư nguyên phát và các tế bào ung thư khác gien cùng loài là như nhau. Cũng như vậy, mặc dù việc gây mẫn cảm trước làm tăng hoạt tính của các tế bào lympho T gây độc nhưng không làm tăng hoạt tính của tế bào NK sau khi tiêm lầm hai với cùng một loại tế bào ung thư; nghĩa là đáp ứng của tế bào NK không tạo ra trí nhớ miễn dịch. Bản chất của thụ thể của tế bào NK và các cấu trúc trên tế bào ung thư mà nó tương tác với vẫn còn chưa rõ. Các tế bào NK còn cho thấy là có khả năng làm tan một số tế bào nhiễm virut. Hoạt tính này của tế bào NK xuất hiện sớm trong một đáp ứng và hình như nó cung cấp biện pháp bảo vệ trong thời gian cần thiết để cho các tế bào Tc hoạt hoá, tăng sinh và biệt hoá thành các tế bào lympho T gây độc chức năng. Một báo cáo gần đây về một phụ nữ có số lượng tế bào T và B bình thường nhưng thiếu hoàn toàn tế bào NK cho thấy tầm quan trọng của các tế bào này đối với hệ thống miễn dịch. Người phụ nữ này bị nhiễm virut thuỷ đậu rất nặng và có nguy cơ bị đe doạ tính mạng do nhiễm virut cự bào (cytomegalovirus).
Hoạt động gây độc tế bào bởi tế bào NK hình như có liên quan đến một quá trình giống như quá trình gây độc tế bào bởi tế bào lympho T gây độc. Sau khi một tế bào NK dính vào một tế bào đích thì quá trình thoát hạt của các hạt trong bào tương có chứa perforin xuất hiện. Perforin được giải phóng ra gây tổn thương tế bào đích giống như cách đã mô tả với tế bào lympho T gây độc. Các tế bào NK có cấu thành p75kD của thụ thể dành cho IL-2. Hoạt động của tế bào NK thường tăng lên khi có IL-2 hoặc interferon là các chất hoạt động theo kiểu hiệp đồng kích thích tế bào NK tăng sinh. Quần thể tế bào NK thu được có hoạt tính gây độc tế bào tăng đối với nhiều loại tế bào đích hơn so với các tế bào NK không được xử lý gì cả.
1.3. Gây độc tế bào bởi tế bào phụ thuộc kháng thể
Một số tế bào có hoạt tính gây độc tế bào thường bộc lộ các thụ thể trên màng dành cho phần Fc của phân tử kháng thể. Khi kháng thể được gắn một cách đặc hiệu vào một tế bào đích, các tế bào có các thụ thể này có thể gắn vào phần Fc của phân tử kháng thể và như vậy cũng gắn vào tế bào đích rồi sau đó làm tan tế bào đích. Mặc dù các tế bào có tác dụng gây độc tế bào trong hiện tượng này là không đặc hiệu nhưng sự đặc hiệu của kháng thể đã định hướng chúng đến tế bào đích. Kiểu gây độc tế bào này được gọi là gây độc tế bào bởi tế bào phụ thuộc kháng thể (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity - viết tắt là ADCC), thường hay gọi là hiệu quả ADCC. Có rất nhiều tế bào cho thấy là có hiệu quả này trong đó có các tế bào NK, đại thực bào, tế bào mono, bạch cầu trung tính và bạch cầu ái toan (hình 13-10). Ta có thể quan sát in vitro hiện tượng giết các tế bào bị nhiễm virut sởi bởi tế bào phụ thuộc kháng thể bằng cách cho kháng thể kháng sởi cùng với các đại thực bào vào môi trường nuôi cấy các tế bào bị nhiễm virut sởi. Tương tự như vậy ta có thể quan sát được hiện tượng giết chết giun sán ví dụ như sán máng (schistosome) hoặc sán lá máu (blood fluke) in vitro bởi tế bào phụ thuộc kháng thể bằng cách ủ các ấu trùng vừa mới nhiễm (tức là các schistosomule) với kháng thể kháng ấu trùng cùng với các bạch cầu ái toan.
Các tế bào đích bị giết bởi hiệu quả ADCC, một hiện tượng không có liên quan với hiện tượng tan tế bào bởi bổ thể, hình như có liên quan đến một số cơ chế gây độc tế bào khác nhau. Khi các đại thực bào, bạch cầu đa nhân trung tính hoặc bạch cầu ái toan gắn vào một tế bào đích bằng cách thông qua thụ thể dành cho Fc của chúng thì các tế bào này trở nên dị hoá chủ động hơn, điều này dẫn đến làm tăng các thành phần có tác dụng gây tiêu tan trong các hạt hoặc trong lysosome nằm trong bào tương của chúng. Việc giải phóng các thành phần có tác dụng tiêu tan này ở vị trí tiếp xúc thông qua Fc có thể dẫn đến tổn thương tế bào đích. Ngoài ra các tế bào mono hoạt hoá, các đại thực bào, và các tế bào NK cũng chế tiết yếu tố gây hoại tử ung u chất có tác dụng gây độc tế bào đối với các tế bào đích mà nó gắn vào. Vì cả các tế bào NK và bạch cầu ái toan đều có chứa perforin trong các hạt bào tương nên tổn thương màng của các tế bào đích của chúng cũng có thể do perforin giống như cơ chế gây độc tế bào bởi tế bào lympho T gây độc đã mô tả.
Theo: Quốc Bảo