Kháng nguyên ký sinh trùng và biến đổi kháng nguyên

Kháng nguyên ký sinh trùng là các phân tử mà hệ miễn dịch vật chủ nhận diện trong quá trình nhiễm ký sinh trùng, và biến đổi kháng nguyên là chiến lược mà nhiều ký sinh trùng sử dụng để thay đổi có hệ thống các phân tử đó nhằm vượt qua khả năng miễn dịch. Biến đổi kháng nguyên là một trong những lý do quan trọng nhất khiến các bệnh nhiễm ký sinh trùng dai dẳng và tái phát, đồng thời là nguyên nhân khiến việc phát triển vắc-xin chống lại các ký sinh trùng như ký sinh trùng sốt rét và trypanosoma châu Phi trở nên khó khăn.

Definition

Biến đổi kháng nguyên là quá trình mà một ký sinh trùng thay đổi có hệ thống các kháng nguyên mà nó phơi bày ra hệ miễn dịch vật chủ, thường bằng cách chuyển đổi biểu hiện giữa một tập hợp các gen kháng nguyên bề mặt, để các phản ứng miễn dịch được tạo ra chống lại các biến thể trước đó không còn nhận diện được ký sinh trùng.

Scope

Chủ đề này bao gồm bản chất của kháng nguyên ký sinh trùng, đặc biệt là kháng nguyên bề mặt biến đổi, và các cơ chế di truyền, phân tử mà ký sinh trùng nguyên sinh sử dụng để chuyển đổi giữa chúng nhằm né tránh phản ứng kháng thể. Nó so sánh với các tác nhân gây bệnh khác sử dụng các chiến lược tương tự và coi biến đổi kháng nguyên là một khái niệm tham chiếu trong miễn dịch học ký sinh trùng, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Những phân tử nào đóng vai trò là kháng nguyên chính được nhận diện trong quá trình nhiễm ký sinh trùng?
• Ký sinh trùng chuyển đổi giữa các kháng nguyên bề mặt biến đổi như thế nào?
• Tại sao biến đổi kháng nguyên cho phép nhiễm trùng mãn tính và tái phát?
• Biến đổi kháng nguyên làm phức tạp việc phát triển vắc-xin như thế nào?

Key concepts

• Kháng nguyên bề mặt ký sinh trùng
• Kháng nguyên bề mặt biến đổi
• Glycoprotein bề mặt biến đổi (VSG) của trypanosoma
• PfEMP1 và chuyển đổi gen var trong Plasmodium falciparum
• Tập hợp gen và biểu hiện loại trừ lẫn nhau
• Các đợt ký sinh trùng huyết tuần tự
• Đa dạng kháng nguyên và thoát khỏi vắc-xin

Mechanisms

Nhiều ký sinh trùng mang các họ gen lớn mã hóa kháng nguyên bề mặt biến đổi và chỉ biểu hiện một (hoặc một vài) gen tại một thời điểm, chuyển đổi giữa chúng để các kháng thể hiệu quả chống lại một biến thể sẽ không hiệu quả với biến thể tiếp theo. Trypanosoma châu Phi thay đổi lớp vỏ glycoprotein bề mặt biến đổi (VSG) của chúng, và Plasmodium falciparum chuyển đổi biểu hiện giữa các gen var mã hóa protein bề mặt PfEMP1, tạo ra các dạng kháng nguyên kế tiếp trong quá trình nhiễm trùng (Deitsch, 2009; Crompton, 2014). Những sự chuyển đổi này phát sinh thông qua các cơ chế kiểm soát biểu hiện gen và chuyển đổi gen chủ yếu là biểu sinh, loại trừ lẫn nhau, và các chiến lược tương tự cũng được sử dụng bởi một số tác nhân gây bệnh vi khuẩn, nấm và các tác nhân gây bệnh nguyên sinh khác, cho thấy các giải pháp hội tụ cho vấn đề miễn dịch qua trung gian kháng thể (Deitsch, 2009). Biến đổi kháng nguyên tương tác với sự né tránh miễn dịch rộng hơn và điều hòa miễn dịch, góp phần vào sự dai dẳng của nhiễm trùng (Maizels, 2003).

Clinical relevance

Biến đổi kháng nguyên giải thích các đợt ký sinh trùng huyết tái phát trong bệnh trypanosoma, khó khăn trong việc đạt được miễn dịch vô trùng đối với bệnh sốt rét, và là một trở ngại trung tâm đối với vắc-xin chống lại các ký sinh trùng có kháng nguyên biến đổi. Mục này mô tả các cơ chế này để tham khảo và giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Cơ sở phân tử của biến đổi kháng nguyên lần đầu tiên được làm rõ ở trypanosoma châu Phi, nơi sự chuyển đổi của lớp vỏ VSG được chứng minh là thúc đẩy các đợt ký sinh trùng huyết liên tiếp. Công trình sau này về gen var của Plasmodium falciparum và PfEMP1 đã mở rộng khái niệm này sang bệnh sốt rét, và phân tích so sánh cho thấy các tác nhân gây bệnh đa dạng hội tụ trên các chiến lược biến đổi kháng nguyên tương tự (Deitsch, 2009; Crompton, 2014).

Debates

Đa dạng kháng nguyên như một rào cản đối với vắc-xin ký sinh trùng

Vì các ký sinh trùng có kháng nguyên biến đổi tạo ra một mục tiêu di động và đa dạng, nên có tranh luận về việc liệu vắc-xin bảo vệ có cần nhắm mục tiêu vào các kháng nguyên được bảo tồn hoặc các giai đoạn không biến đổi thay vì các kháng nguyên bề mặt biến đổi chiếm ưu thế trong các phản ứng miễn dịch tự nhiên hay không.

Key figures

• Kirk Deitsch
• Peter Crompton
• Rick Maizels

Seminal works

• deitsch-2009
• crompton-2014

Frequently asked questions

Biến đổi kháng nguyên ở ký sinh trùng là gì?

Đó là khả năng của ký sinh trùng thay đổi các kháng nguyên bề mặt mà hệ miễn dịch nhắm đến, chuyển đổi giữa nhiều gen biến đổi để các kháng thể được tạo ra chống lại một dạng không còn nhận diện được ký sinh trùng, cho phép nó tồn tại.

Tại sao biến đổi kháng nguyên khiến bệnh sốt rét và bệnh ngủ khó chữa khỏi bằng miễn dịch?

Các ký sinh trùng như Plasmodium falciparum và trypanosoma châu Phi liên tục thay đổi kháng nguyên bề mặt của chúng, tạo ra các đợt nhiễm trùng liên tiếp vượt qua phản ứng kháng thể, đây cũng là lý do chính khiến việc phát triển vắc-xin hiệu quả trở nên khó khăn.