Mục lục bài họcĐang ở d08-b2
Immunity, Vaccination and Antibodies
Two lines of defence after the barrier fails
Phagocytes act first and are non-specific. A neutrophil is attracted to a pathogen by chemicals it releases, engulfs it into a phagosome, fuses that with a lysosome and digests it with hydrolytic enzymes. It then displays fragments of the pathogen's antigens on its own surface, becoming an antigen-presenting cell. Lymphocytes act second and are specific. Each B lymphocyte carries one kind of antibody on its surface; when it meets the matching antigen it is selected, divides by mitosis and forms plasma cells that secrete antibody, plus memory cells that persist. T helper cells release cytokines that stimulate B cells and phagocytes, while T killer cells destroy infected body cells.
Antibody structure and function
An antibody is a glycoprotein made of four polypeptides — two heavy and two light chains — held by disulfide bonds in a Y shape. The tips of the arms are the variable region, whose amino acid sequence differs between antibodies and gives each one an antigen-binding site complementary to one antigen only. The rest is the constant region, the same in all antibodies of a class, which is what phagocytes recognise. Antibodies work by agglutination, by neutralising toxins, and by marking pathogens for phagocytosis.
Immunity, vaccination and monoclonal antibodies
Immunity is active when the body makes its own antibodies and memory cells, and passive when antibodies are received ready-made. Each can be natural or artificial: catching an infection gives natural active immunity; a vaccine gives artificial active; antibodies crossing the placenta or in breast milk give natural passive; an injection of antitoxin gives artificial passive. Only active immunity produces memory cells, so only it is long-lasting. On a second exposure the secondary response is faster, steeper and much larger, because memory cells are already present in large numbers and divide immediately. Monoclonal antibodies are identical antibodies from one clone of cells, used in pregnancy testing, in diagnosis and in targeted cancer treatment.
Hai tuyến phòng thủ sau khi hàng rào bị thủng
Thực bào ra tay trước và không đặc hiệu. Bạch cầu trung tính bị hoá chất do mầm bệnh tiết ra hút tới, nuốt mầm bệnh vào một phagosome, hoà túi đó với lysosome rồi tiêu hoá bằng enzyme thuỷ phân. Sau đó nó trưng các mảnh kháng nguyên của mầm bệnh lên bề mặt của chính mình, trở thành tế bào trình diện kháng nguyên. Lympho bào ra tay sau và đặc hiệu. Mỗi lympho bào B mang một loại kháng thể trên bề mặt; khi gặp đúng kháng nguyên khớp với nó, nó được chọn, phân chia bằng nguyên phân và tạo ra tương bào tiết kháng thể, cùng với tế bào nhớ tồn tại lâu dài. Tế bào T hỗ trợ tiết cytokine kích thích tế bào B và thực bào, còn tế bào T giết phá huỷ các tế bào cơ thể đã nhiễm.
Cấu trúc và cách làm việc của kháng thể
Kháng thể là một glycoprotein gồm bốn chuỗi polypeptide — hai chuỗi nặng và hai chuỗi nhẹ — giữ nhau bằng cầu disulfide thành hình chữ $Y$. Đầu hai cánh tay là vùng biến đổi, có trình tự amino acid khác nhau giữa các kháng thể, tạo ra vị trí gắn bổ trợ với đúng một kháng nguyên. Phần còn lại là vùng hằng định, giống nhau ở mọi kháng thể cùng lớp, và đó là phần mà thực bào nhận ra. Kháng thể làm việc bằng cách gây ngưng kết, trung hoà độc tố, và đánh dấu mầm bệnh để thực bào nuốt.
Miễn dịch, tiêm chủng và kháng thể đơn dòng
Miễn dịch là chủ động khi cơ thể tự tạo kháng thể và tế bào nhớ, và thụ động khi nhận kháng thể làm sẵn. Mỗi loại lại chia tự nhiên hay nhân tạo: mắc bệnh rồi khỏi cho miễn dịch chủ động tự nhiên; vắc-xin cho chủ động nhân tạo; kháng thể qua nhau thai hoặc trong sữa mẹ cho thụ động tự nhiên; tiêm huyết thanh kháng độc tố cho thụ động nhân tạo. Chỉ miễn dịch chủ động mới sinh tế bào nhớ, nên chỉ nó mới bền lâu. Ở lần phơi nhiễm thứ hai, đáp ứng lần hai nhanh hơn, dốc hơn và cao hơn nhiều, vì tế bào nhớ đã có sẵn với số lượng lớn và phân chia ngay lập tức. Kháng thể đơn dòng là các kháng thể giống hệt nhau từ một dòng tế bào, dùng trong que thử thai, trong chẩn đoán và trong điều trị ung thư trúng đích.
Xếp bốn tình huống sau vào đúng ô của bảng hai chiều chủ động/thụ động và tự nhiên/nhân tạo, rồi cho biết tình huống nào cho bảo vệ lâu dài và vì sao: (i) trẻ bú sữa mẹ; (ii) tiêm vắc-xin sởi; (iii) mắc thuỷ đậu rồi khỏi; (iv) tiêm huyết thanh kháng nọc rắn.
(i) Trẻ bú sữa mẹ — thụ động tự nhiên. Trẻ nhận kháng thể làm sẵn từ mẹ chứ không tự tạo, và nguồn là một quá trình tự nhiên. Không có tế bào nhớ nào được tạo ra.
(ii) Tiêm vắc-xin sởi — chủ động nhân tạo. Vắc-xin chứa kháng nguyên đã làm mất độc lực; cơ thể tự nhận diện, tự tạo kháng thể và tế bào nhớ. Việc đưa kháng nguyên vào là can thiệp nhân tạo.
(iii) Mắc thuỷ đậu rồi khỏi — chủ động tự nhiên. Cơ thể tự tạo kháng thể sau khi gặp mầm bệnh trong đời sống bình thường.
(iv) Tiêm huyết thanh kháng nọc rắn — thụ động nhân tạo. Kháng thể được tiêm thẳng vào, cơ thể không làm gì cả.
Tình huống nào bảo vệ lâu dài. Chỉ (ii) và (iii), tức hai ô chủ động. Lý do là chúng tạo ra tế bào nhớ tồn tại nhiều năm; khi gặp lại kháng nguyên, các tế bào này phân chia ngay và cho đáp ứng lần hai nhanh và mạnh.
Vì sao thụ động chỉ bảo vệ ngắn. Kháng thể là protein và bị phân giải dần, thường trong vài tuần. Vì cơ thể không hề tạo tế bào nhớ nào, khi kháng thể hết thì bảo vệ cũng hết. Đổi lại, thụ động có ưu điểm là tác dụng ngay lập tức — đó là lý do người bị rắn cắn được tiêm huyết thanh chứ không được tiêm vắc-xin.
Dựa vào đồ thị đáp ứng miễn dịch, giải thích ba khác biệt giữa đáp ứng lần đầu và đáp ứng lần hai, và giải thích vì sao nhiều vắc-xin cần mũi nhắc lại.
Khác biệt 1 — độ trễ. Lần đầu mất năm tới bảy ngày mới có kháng thể, vì trong hàng triệu dòng lympho bào B chỉ có rất ít tế bào mang thụ thể khớp với kháng nguyên này. Chúng phải được tìm ra, được chọn, rồi phân chia nhiều lần mới đủ số lượng. Lần hai chỉ mất một tới hai ngày vì tế bào nhớ đặc hiệu đã có sẵn với số lượng lớn.
Khác biệt 2 — độ dốc. Vì xuất phát từ một quần thể tế bào nhớ lớn hơn nhiều bậc, số tương bào được tạo ra trong mỗi đơn vị thời gian cũng lớn hơn nhiều, nên nồng độ kháng thể tăng dựng đứng.
Khác biệt 3 — độ cao đỉnh. Đỉnh lần hai cao hơn hàng chục tới hàng trăm lần. Chú ý trục tung là thang log, nên chênh lệch thật lớn hơn cảm nhận từ hình rất nhiều. Kháng thể cũng tồn tại lâu hơn sau lần hai.
Vì sao cần mũi nhắc lại. Số tế bào nhớ giảm dần theo thời gian, và nồng độ kháng thể cũng vậy. Một mũi nhắc đưa lại đúng kháng nguyên đó, kích hoạt đáp ứng lần hai và đẩy cả số tế bào nhớ lẫn nồng độ kháng thể lên mức cao hơn mức trước — mỗi lần nhắc lại thì mức nền sau đó lại cao hơn và bền hơn.
Hệ quả ở mức cộng đồng: khi đủ tỉ lệ dân số có miễn dịch, chuỗi lây truyền bị đứt và cả những người chưa tiêm cũng ít gặp mầm bệnh. Đó là miễn dịch cộng đồng, và tỉ lệ cần đạt càng cao khi bệnh càng dễ lây.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Gas Exchange, Infectious Disease and Immunity gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.