Kháng nguyên và sự biến đổi kháng nguyên

Vi khuẩn nguyên thể thường là dạng đầu tiên được chọn vì ít phải xử lý (chế biến) nhất. Những thành phần của vi khuẩn như nang carbohydrates, màng ngoài hay proteins, lipopolysaccharides, enzymes ngoại bào và độc tố cũng có thể được sử dụng làm kháng nguyên sau khi đã tinh chế. Một số trong đó được tinh chế ở dạng thô. Sử dụng thành phần vi khuẩn đã tinh chế có thể làm giảm tính không đặc hiệu và có thể tăng tính kích thích miễn dịch của kháng nguyên.

Phức hợp kháng nguyên thì khó chuẩn hóa hơn do có nhiều quyết định kháng nguyên (epitopes). Tuy nhiên, những kháng nguyên có độ tinh khiết cao, như polypeptides, cũng có thể còn có nhiều điểm nhận biết kháng nguyên. Tất cả những nơi đó có thể cạnh tranh đáp ứng kháng thể, và một số có ưu thế hơn những nơi khác (6). Điểm mà kháng thể nhận ra có thể là nơi kháng nguyên là then chốt cho bệnh sinh cũng có thể là không phải (7). Tuy nhiên, yếu tố độc lực có xu hướng thường được nhận biết hơn.

Mặc dù nơi nhận biết kháng thể có thể ở lớp carbohydrate nhỏ hoặc lớp polypeptide, cấu tạo phức tạp hơn đó là tùy thuộc vào kiểu nếp thứ 2 hoặc thứ 3 của cấu trúc có thể cũng gây kích thích đáp ứng miễn dịch (dependent on secondary or tertiary folding patterns of the structure may also serve to stimulate a response).

Biểu hiện sau cùng của hệ thống miễn dịch có thể thay đổi khi những kháng nguyên được tạo bằng những cách khác nhau (The latter appearance to the immune system may be subject to change when antigens are prepared in different ways). Thí dụ, kháng nguyên là vi khuẩn nguyên thể thì thường bị bất hoạt trên lam kính xảy ra đối với nghiên cứu miễn dịch huỳnh quang; những phương pháp cố định khác nhau như hơi nóng, acetone, formalin ethanol cũng có thể làm ảnh hưởng đến kháng nguyên (8). Hơn nữa, độ tinh khiết hoặc phương pháp cố định có thể cũng làm thay đổi hoạt tính kháng nguyên do xử lý hóa học. Đối với thử nghiệm IFA, cố định bằng acetone được ưa thích hơn.

Những phương pháp ngưng kết thường sử dụng vi khuẩn nguyên thể, trong khi một số phương pháp khác, kháng nguyên được gắn trên pha cứng như hạt latex hay hồng cầu. Những kháng nguyên có thể thích hợp trên giá mang này mà không thích hợp trên những giá mang khác. Thí dụ, một số lipopolysaccharides (LPSs) của vi khuẩn có ái lực hơn đối với thụ thể hồng cầu ở dạng gắn kết thụ động (9) trong khi những LPSs khác sẽ gắn với hồng cầu chỉ sau khi ‘tanning’ (biến đổi bề mặt) (10, 11) và những thành phần khác thì không gắn gì cả.

Chất dẻo, nitrocellulose, nylon và thủy tinh có tính gắn khác nhau đối với những kháng nguyên khác nhau. Giá cứng dùng cho phản ứng kháng nguyên-kháng thể phải được đánh giá xem loại nào là tối ưu nhất cho phản ứng.

Không có kháng nguyên nào dùng để tạo đáp ứng miễn dịch thể dịch mà không phải qua đánh giá đáp ứng kháng thể bằng những kỹ thuật đặc biệt. Xử lý kháng nguyên trong phạm vi đại thực bào và những tế bào miễn dịch khác tạo ra nguồn lớn (phong phú) cho hệ thống tạo kháng thể.

Yếu tố độc lực thường là đích của đáp ứng miễn dịch trong nhiễm khuẩn hoạt động, mặc dù điều này không phải lúc nào cũng đúng. Chẳng hạn, trường hợp tái nhiễm B. pertussis là rất khác thường sau khi bị ho gà do thiếu đáp ứng miễn dịch (12). Kháng thể có xu hướng liên quan đến số lượng yếu tố độc lực trong tình huống này. Trong bệnh nhiễm xoắn khuẩn Borrelia (bệnh Lyme), đáp ứng kháng thể mạnh mẽ tạo ra có xu hướng làm thay đổi proteins màng ngoài của vi khuẩn. Còn trong nhiều bệnh liên quan đến độc tố, như độc tố vero của E. coli hay độc tố bạch hầu hoặc uốn ván (13), đáp ứng kháng thể mạnh mẽ với yếu tố độc lực đặc hiệu không cần thiết gia tăng trong giai đoạn nhiễm khuẩn đang hoạt động (14). Sự đáp ứng mạnh mẽ của kháng độc tố bạch hầu (anti-diphtheria toxin) tạo ra nhiều hơn sau khi chích ngừa so với khi bị nhiễm khuẩn tự nhiên.

Mặc dù cơ chất cho sự tương tác kháng thể dường như là một phân tử bất hoạt, nhiều thử nghiệm chẩn đoán huyết thanh học dựa trên khả năng của kháng thể ngăn cản hoàn toàn hoặc giảm tiến trình enzym, ví dụ thử nghiệm ASOT cho nhiễm S. pyogenes (một hình thức trung hòa).

Một số dạng kháng nguyên vốn đã không có khả năng kích thích hệ thống miễn dịch. Đối với những carbohydrates, là minh họa tốt nhất, do đáp ứng nghèo nàn với nang của pneumococci, nang của meningococci và nang của H. influenzae type b ở trẻ em dưới 2 tuổi (15-17). Sự liên kết nhiều kháng nguyên trên giá mang kháng nguyên có thể tăng cường rõ rệt đáp ứng miễn dịch, ví dụ vaccin cộng hợp của H. influenzae type b (18).

Phương pháp chẩn đoán huyết thanh tự nó có thể có ý nghĩa về mức độ của đáp ứng miễn dịch mà được cân nhắc khi những kháng nguyên đặc biệt không thể có. Chẳng hạn, trích xuất Mycoplasma pneumoniae bằng chloroform-methanol để sử dụng thành phần glycolipid không hoàn toàn tinh khiết (19); gần đây được sử dụng trong thử nghiệm CF truyền thống và không tính đến đo lường đáp ứng kháng polypeptide với vi khuẩn. Ngược lại, làm tiêu polypeptides M. pneumoniae bằng SDS-PAGE trước khi thực hiện immunoblotting đảm bảo rằng kháng nguyên glycolipid là thiếu cơ sở để đánh giá miễn dịch.

Kỹ thuật sinh học phân tử đưa ra cách chuẩn bị kháng nguyên. Trong quá khứ, kháng nguyên được đánh giá ban đầu một cách ngẫu nhiên về khả năng của nó sinh ra đáp ứng miễn dịch thậm chí trước khi nó được biết là một cấu trúc quan trọng. Những phương pháp di truyền học hiện nay thường đưa ra một số chỉ dẫn (indication) có hay không yếu tố độc lực của một số loại đã sản xuất. Kể từ đó, có thể xác định trình tự gen và thiết kế những đoạn peptides ngắn cho mục đích xác định đáp ứng miễn dịch (20). Phương pháp sau có khả năng hỗ trợ để tạo kháng nguyên cho chẩn đoán huyết thanh đôi khi cũng để loại trừ phản ứng chéo hoặc không xảy ra phản ứng. Nhiều phương pháp đưa ra có thể áp dụng để thiết kế những thử nghiệm chẩn đoán huyết thanh các virus chưa cấy được dù bộ gen của chúng được nghiên cứu kỹ (21), có khả năng áp dụng vào chẩn đoán nhiễm khuẩn gây ra do các vi khuẩn không thể cấy.