Túc chủ là gì

Gửi lúc: 06/10/2011 09:01:28 PM

1. Khái niệm
1.1. Kháng nguyên
Kháng nguyên (antigen) là những phân tử lạ hoặc vật lạ, thường là các protein, khi xâm nhập vào cơ thể chủ thì có khả năng kích thích cơ thể chủ sinh ra các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu chống lại chúng.
1.2. Tính sinh miễn dịch và tính kháng nguyên
Tính sinh miễn dịch và tính kháng nguyên là hai phạm trù liên quan đến nhau nhưng khác hẳn nhau.
Tính sinh miễn dịch (immunogenicity) là khả năng kích thích sinh ra đáp ứng miễn dịch dịch thể hoặc đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào đặc hiệu với kháng nguyên:
Tế bào B + Kháng nguyên ® Đáp ứng miễn dịch dịch thể
Tế bào T + Kháng nguyên ® Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào
Với ý nghĩa này chúng ta có thể gọi các kháng nguyên dưới một tên khác chính xác hơn là chất sinh miễn dịch (immunogen).
Tính kháng nguyên (antigenticity) là khả năng kết hợp một cách đặc hiệu của kháng nguyên với các sản phẩm cuối cùng của các đáp ứng trên (tức là với kháng thể trong đáp ứng miễn dịch dịch thể hoặc các thụ thể của tế bào lympho T dành cho kháng nguyên trong đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào).
Mặc dù tất cả các phân tử có tính sinh miễn dịch thì đều có tính kháng nguyên. Nhưng ngược lại không phải bất kỳ một phân tử nào có tính kháng nguyên thì cũng đều có tính sinh miễn dịch. Một số phân tử được gọi là hapten có tính kháng nguyên nhưng bản thân chúng không có khả năng kích thích sinh ra một đáp ứng miễn dịch đặc hiệu. Nói một cách khác các hapten có tính kháng nguyên nhưng không có tính sinh miễn dịch. Khi hapten được gắn với một protein thích hợp nào đó thì phức hợp hapten-protein này lại trở nên có tính sinh miễn dịch, và đáp ứng miễn dịch do phức hợp này kích thích sinh ra chủ yếu là chống lại và mang tính đặc hiệu với phần hapten; phân tử protein gắn với hapten như vậy được gọi là protein tải (carrier protein). Như vậy phức hợp hapten-protein tải là chất sinh miễn dịch hoàn chỉnh với hai yêu cầu cần và đủ là tính kháng nguyên (do hapten cung cấp) và tính sinh miễn dịch (do protein tải cung cấp). Rất nhiều chất quan trọng về phương diện miễn dịch học bao gồm thuốc, các hormon peptide và các hormon steroid có thể hoạt động như các hapten.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch
2.1. Những tính chất của bản thân kháng nguyên ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch
Có bốn đặc điểm của chất sinh miễn dịch góp phần quyết định tính sinh miễn dịch của nó đó là tính lạ, kích thước phân tử, thành phần và tính không thuần nhất về phương diện hoá học, và khả năng giáng hoá để có thể được xử lý và trình diện cùng với một phân tử MHC trên màng tế bào trình diện kháng nguyên hoặc tế bào của cơ thể bị biến đổi.
- Tính lạ: Để kích thích cơ thể sinh ra một đáp ứng miễn dịch thì phân tử kích thích này phải được nhận biết như là một phân tử không phải của bản thân cơ thể đó (thực sự không phải của cơ thể hoặc của cơ thể nhưng bị nhận nhầm). Sự nhận biết những gì là của chính bản thân mình xuất hiện rất sớm trong quá trình phát triển bào thai, ngay khi các tế bào lympho chưa chín được tiếp xúc với các thành phần của bản thân cơ thể. Bất kỳ một phân tử nào không được hệ thống miễn dịch nhận biết trong giai đoạn này thì sẽ được nhận biết như không phải là của bản thân cơ thể đó, hay nói cách khác là lạ. Khi một kháng nguyên xâm nhập vào một cơ thể thì mức độ sinh miễn dịch của chúng phụ thuộc vào mức độ lạ. Nhìn chung khoảng cách tiến hoá càng xa giữa hai loài thì sự khác biệt về di truyền và sự khác biệt về kháng nguyên giữa hai cơ thể sẽ càng lớn, hay nói cách khác là càng lạ. Ví dụ albumin huyết thanh bò sẽ kích thích sinh đáp ứng miễn dịch ở gà mạnh hơn là ở một loài gần với loài bò như dê. Tuy vậy cũng có một số ngoại lệ của qui luật này: một số đại phân tử như collagen và cytochrome C có cấu trúc thay đổi theo tiến hoá nhưng lại có tính sinh miễn dịch yếu giữa các loài với nhau. Trái lại, một số yếu tố của bản thân (như giác mạc, tinh dịch) do chúng nằm ở những vị trí đặc ưu cách biệt với hệ thống miễn dịch do đó chúng bị hệ thống miễn dịch coi là lạ đến nỗi khi đưa các mô này vào chính cơ thể của nó thì nó cũng có tính sinh miễn dịch mạnh (nhận nhầm là lạ do chưa tiếp xúc bao giờ).
- Kích thước phân tử: Có một mối quan hệ giữa kích thước của các đại phân tử và tính sinh miễn dịch của chúng. Các kháng nguyên có tính sinh miễn dịch tốt thường phải có trọng lượng phân tử lớn hơn 100.000 dalton (Da). Nhìn chung những phân tử có trọng lượng phân tử thấp hơn cỡ 500 đến 10.000 Da có tính sinh miễn dịch yếu. Tuy nhiên trong một số trường hợp một số phân tử có trọng lượng phân tử thấp hơn 1.000 Da (ví dụ như glucagon) cũng có tính sinh miễn dịch.
- Thành phần hoá học và tính không thuần nhất: Chỉ kích thước và tính lạ chưa đủ để xác định tính sinh miễn dịch, mà cần phải có các tính chất khác. Ví dụ các homopolymer tổng hợp (tức là những polymer gồm có chỉ một loại acid amine hoặc oza) không có tính sinh miễn dịch dù cho kích thước của chúng có lớn như thế nào. Việc tổng hợp các copolymer tạo thành từ các acid amine khác nhau đã làm sáng tỏ vai trò của cấu trúc hoá học đối với tính sinh miễn dịch. Các copolymer có hai hay nhiều loại acid amine và có kích thước đủ lớn thì có tính sinh miễn dịch cao. Nếu bổ sung thêm các loại acid amine thơm như tyrosine hoặc phenylalanine thì tính sinh miễn dịch của các polymer tổng hợp này tăng lên rõ rệt. Ví dụ một copolymer tổng hợp gồm acid glutamic và lysine muốn có tính sinh miễn dịch thì cần phải có trọng lượng phân tử là 30.000 đến 40.000 Da. Nếu bổ sung tyrosine vào copolymer này thì trọng lượng phân tử chỉ cần từ 10.000 đến 20.000 Da cũng đủ để có tính sinh miễn dịch. Nếu bổ sung cả tyrosine và phenylalanine thì chỉ cần trọng lượng phân tử 4.000 Da là đã có tính sinh miễn dịch. Cả 4 mức độ cấu trúc protein bậc 1, bậc 2, bậc 3 và bậc 4 đều có ảnh hưởng đến tính phức tạp trong cấu trúc của một protein và vì vậy cũng ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch.
- Khả năng giáng hoá: Sự hình thành đáp ứng miễn dịch dịch thể và đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào đều đòi hỏi sự tương tác của tế bào T với các quyết định kháng nguyên được xử lý và trình diện cùng phân tử MHC trên bề mặt tế bào. Với tế bào TH thì kháng nguyên phải được trình diện cùng với các phân tử MHC lớp II trên bề mặt các tế bào trình diện kháng nguyên, còn với tế bào TC thì kháng nguyên phải được trình diện cùng với các phân tử MHC lớp I trên bề mặt các tế bào của bản thân đã bị thay đổi. Vì vậy, các đại phân tử nếu không được chế biến, xử lý để rồi có thể được trình diện cùng các phân tử MHC thì có tính sinh miễn dịch thấp. Điều này có thể chứng minh với các polymer tổng hợp của các acid amine D. Các acid amine D là các chất đồng phân lập thể của các acid amine L. Các enzyme của đại thực bào chỉ có thể phân cắt các protein chứa các acid amine L mà không có tác dụng trên các đồng phân lập thể của chúng là các acid amine D. Vì vậy, các polymer của các acid amine D sẽ không được xử lý bởi đại thực bào do đó các acid amine D có tính sinh miễn dịch rất thấp.
Nhìn chung các phân tử không hoà tan có tính sinh miễn dịch lớn hơn các phân tử nhỏ và hoà tan bởi vì chúng dễ bị các đại thực bào nuốt và xử lý. Tạo liên kết hoá học chéo giữa các phân tử, gây ngưng tập bằng nhiệt và gắn vào các khuôn không hoà tan là những cách thường được dùng để làm tăng tính không hoà tan của các đại phân tử và do vậy tạo thuận lợi cho đại thực bào nuốt chúng và làm tăng tính sinh miễn dịch của chúng.
2.2. Những tính chất của hệ thống sinh học ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch
Ngay cả khi đã có đủ điều kiện để có tính sinh miễn dịch như tính lạ, kích thước phân tử, tính phức tạp về cấu trúc, khả năng giáng hoá của đại phân tử thì tính sinh miễn dịch vẫn còn phụ thuộc vào các tính chất của hệ thống sinh học mà kháng nguyên xâm nhập. Các tính chất này bao gồm kiểu hình di truyền của túc chủ, liều và đường vào của kháng nguyên, có hay không sử dụng các tá chất miễn dịch.
- Kiểu hình của túc chủ: Cấu trúc di truyền của túc chủ có ảnh hưởng lớn đến khả năng sinh đáp ứng miễn dịch của túc chủ cũng như cường độ của đáp ứng ấy. Hugh McDevitt đã chứng minh rằng hai dòng chuột nhắt thuần chủng khác nhau hình thành đáp ứng miễn dịch rất khác nhau với cùng một kháng nguyên polypeptide tổng hợp. Sau khi tiếp xúc với kháng nguyên một dòng sinh ra kháng thể với nồng độ cao, trong khi dòng kia sinh ra kháng thể với nồng độ thấp. Nếu cho lai chéo hai dòng với nhau thì các con lai ở thế hệ F1 có đáp ứng với kháng nguyên này ở mức độ trung bình. Bằng phương pháp phân tích lai chéo ngược người ta đã định vị được gene kiểm soát tính đáp ứng miễn dịch ở một vùng nằm trong phức hợp gene hoà hợp mô chủ yếu (phức hợp MHC). Nhiều thực nghiệm cũng đã chứng minh sự liên quan giữa việc kiểm soát di truyền của tính sinh miễn dịch với các gene nằm trong phức hợp MHC. Người ta đã chỉ ra rằng các protein là sản phẩm của các gene này (tức các phân tử MHC) tham gia vào quá trình trình diện kháng nguyên cho tế bào T và đóng vai trò trung tâm trong việc quyết định mức độ của đáp ứng miễn dịch với một kháng nguyên. Đáp ứng của một túc chủ với một kháng nguyên còn phụ thuộc bởi các gene mã hoá các thụ thể của tế bào B và tế bào T dành cho kháng nguyên và vào các gene mã hoá các protein khác nhau tham gia vào các cơ chế đáp ứng miễn dịch. Sự thay đổi di truyền của tất cả các gene này sẽ làm ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch của túc chủ đối với một phân tử kháng nguyên biết trước.
- Liều lượng kháng nguyên và đường vào của kháng nguyên: Đối với bất kỳ một kháng nguyên thực nghiệm nào cũng cần phải có sự kết hợp giữa liều lượng tối ưu, lối vào của kháng nguyên và qui trình gây mẫn cảm thì mới tạo nên được một đáp ứng miễn dịch có cường độ cao nhất. Liều kháng nguyên thấp thì không thể tạo nên được đáp ứng miễn dịch do chúng không đủ để hoạt hoá các tế bào lympho hoặc do chúng gây ra một tình trạng không đáp ứng (dung nạp liều thấp). Ngược lại một liều quá lớn kháng nguyên cũng không kích thích được đáp ứng miễn dịch vì chúng làm cho các tế bào lympho rơi vào trạng thái không đáp ứng (dung nạp liều cao). Thực nghiệm sau đây trên chuột nhắt với kháng nguyên polysaccharide vỏ phế cầu tinh chế đã cho thấy tầm quan trọng của liều lượng: với liều 0,5 mg kháng nguyên không kích thích sinh đáp ứng miễn dịch được, trong khi đó với liều 1.000 lần thấp hơn (5´10-4 mg) lại sinh ra được đáp ứng tạo kháng thể với cường độ cao. Hiện tượng không đáp ứng miễn dịch khi được tiếp xúc với liều kháng nguyên quá thấp hoặc quá cao còn được gọi là dung nạp miễn dịch. Nếu đưa kháng nguyên vào cơ thể chỉ một lần thì thường chỉ kích thích sinh ra được đáp ứng miễn dịch với cường độ thấp. Trái lại, nếu đưa cùng một kháng nguyên vào một cơ thể nhưng lặp lại nhiều lần trong vòng thời gian vài tuần thì lại gây được đáp ứng miễn dịch với cường độ cao. Khi đưa nhắc lại kháng nguyên vào cơ thể như vậy sẽ có tác dụng kích thích làm cho các tế bào lympho T và B đặc hiệu với kháng nguyên tăng sinh mạnh hơn thành các clone tế bào. Có thể đưa các kháng nguyên thực nghiệm vào cơ thể túc chủ bằng các đường tiêu hoá, đường tĩnh mạch, tiêm trong da, tiêm dưới da, tiêm bắp hoặc tiêm phúc mạc. Lối vào của kháng nguyên sẽ quyết định cơ quan miễn dịch nào và quần thể tế bào nào sẽ tiếp xúc với chúng để tham gia vào sự hình thành đáp ứng miễn dịch. Kháng nguyên vào theo đường tĩnh mạch trước tiên sẽ được chuyển đến lách, kháng nguyên tiêm dưới da sẽ về hạch lympho. Sự khác biệt của các quần thể lympho cư trú trong các cơ quan này sẽ tạo nên sự khác nhau về chất lượng của đáp ứng miễn dịch.
- Tá chất: Tá chất (adjuvant, bắt nguồn từ từ adjuvare trong Tiếng La Tinh có nghĩa là hỗ trợ hoặc giúp đỡ) là những chất khi được trộn với kháng nguyên và tiêm cùng với chúng sẽ làm tăng tính sinh miễn dịch của kháng nguyên. Người ta thường sử dụng tá chất để làm tăng đáp ứng miễn dịch khi kháng nguyên có tính sinh miễn dịch thấp hoặc khi chỉ có được một lượng nhỏ kháng nguyên. Ví dụ đáp ứng tạo kháng thể ở chuột chống lại albumin huyết thanh bò sẽ tăng lên 5 lần hoặc hơn nữa nếu trộn albumin huyết thanh bò với tá chất. Cho đến nay chúng ta chưa biết rõ bằng cơ chế nào mà tá chất làm tăng đáp ứng miễn dịch. Có một số cơ chế được giả thiết (bảng 1). Một số tá chất có tác dụng kéo dài sự tồn tại của kháng nguyên trong cơ thể túc chủ gây miễn dịch. Ví dụ khi trộn kháng nguyên với sulphat kali nhôm (còn gọi là alum) thì muối này sẽ gây tủa protein kháng nguyên. Khi tiêm tủa này thì các kháng nguyên sẽ được giải phóng chậm hơn từ nơi tiêm vào cơ thể túc chủ, vì vậy thời gian tiếp xúc với kháng nguyên chỉ là vài ngày nếu không có tá chất sẽ tăng lên vài tuần nếu được trộn với tá chất. Sự tăng kích thước của tủa cũng làm tăng hiệu quả của tá chất bởi vì các đại phân tử dễ được đại thực bào nuốt hơn. Các tá chất nước trong dầu của Freund gồm có kháng nguyên trong dung dịch nước, dầu khoáng và một chất nhũ hoá như monooleate manid, tá chất này đã phân tán dầu thành các giọt nhỏ bao quanh kháng nguyên vì vậy kháng nguyên được giải phóng rất chậm từ nơi tiêm vào cơ thể. Tá chất Freund hoàn chỉnh (Freunds complete adjuvant) có thêm Mycobarterium đã bị giết bằng nhiệt hoà trong nhũ tương nước trong dầu có hiệu lực cao hơn loại tá chất Freund không hoàn chỉnh (Freunds incomplete adjuvant) bởi vì các thành phần muramyl dipeptide của vách tế bào Mycobarterium sẽ hoạt hoá đại thực bào làm tăng hoạt động thực bào, tăng biểu lộ các phân tử MHC lớp II và các phân tử B7 trên màng tế bào, đồng thời tăng tiết các cytokine như IL-1. Phân tử B7 và các cytokine do đại thực bào tiết ra là đồng kích thích tố kích thích hoạt hoá các tế bào TH. Cả hoạt động trình diện kháng nguyên và các tín hiệu đồng kích thích tế bào TH đều tăng lên khi có tá chất. Các tá chất khác như các polyribonucleotide tổng hợp và các lipopolysaccharide vi khuẩn kích thích đáp ứng tăng sinh không đặc hiệu của tế bào lympho vì vậy làm tăng cường khả năng chọn lựa clone tế bào lympho do kháng nguyên kích thích. Một số tá chất kích thích phản ứng viêm tại chỗ và mạn tính do vậy thu hút các tế bào làm nhiệm vụ thực bào và lympho đến nơi có kháng nguyên. Sự thâm nhiễm các tế bào này tại nơi tiêm tá chất thường dẫn đến hình thành các u hạt. Cả alum lẫn các tá chất Freund đều có thể gây nên các u hạt. Sự tăng số lượng đại thực bào tại u hạt và các đại thực bào ở đây đều là đại thực bào hoạt hoá nên cũng làm tăng quá trình hoạt hoá các tế bào TH.
Bảng 1: Cơ chế tác động theo suy luận của các tá chất thường dùng

3. Quyết định kháng nguyên
Các tế bào miễn dịch không phản ứng với hoặc không nhận diện toàn bộ phân tử kháng nguyên mà chúng chỉ nhận diện những vị trí nhất định trên phân tử kháng nguyên. Những vị trí đó được gọi là các epitope hay các quyết định kháng nguyên. Quyết định kháng nguyên là những vùng hoạt động về phương diện miễn dịch của một kháng nguyên có thể kết hợp một cách đặc hiệu với các thụ thể dành cho kháng nguyên ở trên bề mặt tế bào lympho hoặc với kháng thể do tế bào lympho B tiết ra.
Một phân tử kháng nguyên có thể có nhiều quyết định kháng nguyên giống hoặc khác nhau. Cơ thể chủ có khả năng sinh ra từng loại đáp ứng miễn dịch riêng cho từng loại quyết định kháng nguyên theo kiểu nồi nào vung ấy. Vì vậy gọi là đáp ứng miễn dịch đặc hiệu. Kháng nguyên có chỉ một loại quyết định kháng nguyên (có thể là nhiều quyết định kháng nguyên nhưng chúng giống hệt nhau) thì được gọi là kháng nguyên đơn giá. Kháng nguyên có từ hai quyết định kháng nguyên khác nhau thì gọi là kháng nguyên đa giá.Giữa các phân tử kháng nguyên khác nhau có thể có một số quyết định kháng nguyên giống nhau, được gọi là quyết định kháng nguyên phản ứng chéo.
Sự tương tác giữa tế bào lympho và một kháng nguyên phức tạp có thể xẩy ra ở các mức độ cấu trúc kháng nguyên khác nhau. Trong trường hợp kháng nguyên là protein thì cấu trúc của quyết định kháng nguyên có thể là cấu trúc bậc 1 (mạch thẳng), bậc 2, bậc 3 và cũng có thể là cấu trúc bậc 4 (lập thể).
4. Một số loại kháng nguyên
4.1. Kháng nguyên nhóm máu
Sự hiểu biết về kháng nguyên nhóm máu là rất cần thiết vì truyền máu là một phương pháp điều trị được ứng dụng rộng rãi trên lâm sàng. Trước đây, khi chưa có những hiểu biết đầy đủ về kháng nguyên nhóm máu, rất nhiều trường hợp truyền máu đã dẫn đến những tai biến nguy hiểm cho người nhận máu, mặc dù những người này lần đầu tiên được truyền máu. Ngày nay, chúng ta hiểu rằng nguyên nhân của các tai biến đó là do sự có mặt của kháng thể trong cơ thể nhận chống lại các kháng nguyên có tính sinh miễn dịch cao có mặt trên hồng cầu của người cho.
Trên bề mặt hồng cầu người có nhiều loại kháng nguyên khác nhau; các kháng nguyên này được sắp xếp thành các hệ kháng nguyên, chúng do các locus khác nhau kiểm soát và tồn tại độc lập với nhau trên cùng một tế bào hồng cầu. Hệ thống nhóm máu là một hoặc nhiều locus quy định cấu trúc của một số kháng nguyên nhất định trên bề mặt các tế bào hồng cầu. Như vậy, mỗi hệ thống nhóm máu có ít nhất là hai nhóm máu (phenotyp). Cho đến nay, người ta đã xác định được 20 hệ thống nhóm máu khác nhau, với khoảng trên 200 kháng nguyên trên bề mặt hồng cầu người. Một số hệ thống nhóm máu quan trọng gồm có hệ ABO, hệ Rh, hệ Lewis, hệ MNS, hệ P, hệ Kell, hệ Duffy, hệ Kidd. Trong số đó, hệ ABO và hệ Rh có tầm quan trọng hơn cả.
4.1.1. Hệ ABO:
Hệ này bao gồm 4 nhóm máu (phenotyp) khác nhau là nhóm A, nhóm B, nhóm AB và nhóm O. Ký hiệu nhóm máu biểu thị kháng nguyên trên bề mặt hồng cầu: cơ thể nhóm máu A có kháng nguyên A trên bề mặt hồng cầu; tương tự như vậy cơ thể nhóm máu B có kháng nguyên B, cơ thể nhóm máu AB có cả hai kháng nguyên A và B, và cơ thể nhóm máu O không có kháng nguyên A lẫn B trên bề mặt hồng cầu. Kháng thể kháng các kháng nguyên hồng cầu hệ ABO là kháng thể tự nhiên, nghĩa là chúng có mặt trong các cá thể người một cách bẩm sinh. Tuy nhiên, trong cơ thể mỗi người sẽ không có kháng thể chống kháng nguyên hồng cầu của chính bản thân mình (đây là trạng thái dung nạp miễn dịch). Như vậy, ở cơ thể nhóm máu A có kháng thể chống kháng nguyên B, cơ thể có nhóm máu B có kháng thể chống kháng nguyên A, cơ thể nhóm máu AB không có kháng thể chống A và chống B, còn cơ thể nhóm máu O có cả kháng thể chống A và chống B. Kháng thể chống A và B chủ yếu thuộc lớp IgM, có khả năng gây phản ứng ngưng kết rất cao. Trên thực tế, người ta xác định nhóm máu hệ ABO bằng phản ứng ngưng kết hồng cầu với các kháng thể kháng A và kháng B.
Ban đầu, người ta cho rằng các kháng nguyên thuộc hệ ABO do một locus với 3 allen A,B và O kiểm soát, trong đó A và B trội hơn O. Bảng dưới đây trình bày các genotype và phenotype cùng với kháng thể trong huyết thanh ở các cơ thể khác nhau:

Dùng các proteaza cắt dần các acid amine trong cấu trúc kháng nguyên, người ta thấy tính đặc hiệu của kháng nguyên không thay đổi, nhưng khi dùng các enzyme để cắt các gốc -oza ra khỏi phần polysaccharide trong cấu trúc kháng nguyên thì tính đặc hiệu của kháng nguyên bị thay đổi. Do đó có thể kết luận rằng tính đặc hiệu của kháng nguyên hồng cầu hệ ABO được quyết định bởi sự có mặt của một số gốc -oza trong phần polysaccharide.
Ngày nay, người ta thấy tất cả các kháng nguyên này đều có chung một lõi sphingolipit polysaccharide. Nếu lõi này được gắn thêm gốc fucoza (nhờ sự xúc tác của enzyme fucosyl transferaza) thì tạo thành chất H, chất này có trên bề mặt hồng cầu của hầu hết các cơ thể, và đóng vai trò là chất nền để tạo nên kháng nguyên A và kháng nguyên B. Nếu tại vị trí galactoza cuối cùng của chất H có gắn thêm gốc n-acetyl galactozamin (nhờ sự xúc tác của enzyme n-acetyl galactozamin transferaza) thì tạo thành kháng nguyên A, còn nếu cũng tại vị trí galactoza cuối cùng đó có gắn thêm một gốc galactoza nữa (với sự xúc tác của enzyme galactozyl transferaza) thì tạo thành kháng nguyên B. Hình mô tả sự khác nhau về cấu trúc giữa chất H với kháng nguyên A và B.
Với việc phát hiện ra bản chất các kháng nguyên nhóm máu hệ ABO, có thể hiểu về chúng như sau: sự hình thành các kháng nguyên nhóm máu hệ ABO có sự tham gia của hai hệ thống gien, hệ thống gene ABO và hệ thống gene Hh. Các hệ thống này di truyền một cách độc lập với nhau, và sản phẩm trực tiếp của chúng là các enzyme xúc tác việc gắn một gốc -oza lên chất nền: enzyme fucozyl transferaza là sản phẩm trực tiếp của gene H, enzyme n-axetyl galactozamin transferaza là sản phẩm trực tiếp của gene A, và enzyme galactozyl transferaza là sản phẩm trực tiếp của gene B. Người có nhóm máu A có cả gene A lẫn gene H, do đó trên bề mặt hồng cầu có chất H, đồng thời do có enzyme n-axetyl galactozamin transferaza (là sản phẩm của gene A) nên có khả năng chuyển chất H thành kháng nguyên A, do đó có ở những người này có kháng nguyên A trên bề mặt hồng cầu. Tương tự như vậy, người nhóm máu B có cả chất H và kháng nguyên B trên bề mặt hồng cầu, và người nhóm máu AB có cả chất H lẫn kháng nguyên A và B trên bề mặt hồng cầu. Tuy nhiên, với những người nhóm máu O theo cách xác định nhóm máu ABO truyền thống (phản ứng ngưng kết hồng cầu sử dụng kháng huyết thanh mẫu chống A và chống B), vấn đề trở nên phức tạp hơn. Đại đa số những người này có gene H (genotype HH hoặc Hh), và do đó có chất H trên bề mặt hồng cầu, song vì họ không có gene A và/hoặc gene B nên không có kháng nguyên A và/hoặc B trên bề mặt hồng cầu, khi làm xét nghiệm nhóm máu được ghi nhận là nhóm O (song trên bề mặt hồng cầu của họ có chất H). Còn lại một số ít người không có gene H (genotype hh) nên không có chất H trên bề mặt hồng cầu, và do đó cũng không thể có kháng nguyên A và/hoặc B trên bề mặt hồng cầu; khi làm phản ứng xác định nhóm máu, họ cũng được ghi nhận là nhóm O, song trong huyết thanh những người này có thể có kháng thể chống chất H. Khi truyền máu của người nhóm máu O mà bề mặt hồng cầu có chất H cho người nhóm máu O không có chất H, có thể xảy ra tai biến truyền nhầm nhóm máu. Nhóm máu đặc biệt này có tên gọi là nhóm O Bombay.
4.1.2. Hệ Rh
Landsteiner và Wiener (1930) đã nhận thấy như sau: nếu lấy hồng cầu khỉ Rhesus gây miễn dịch cho thỏ, thì huyết thanh thỏ không những có khả năng gây ngưng kết hồng cầu khỉ mà còn có thể gây ngưng kết hồng cầu của một số người. Ban đầu, những người có hồng cầu bị ngưng kết bởi huyết thanh thỏ như mô tả ở trên được xếp vào nhóm Rh+, và những người có hồng cầu không bị ngưng kết được xếp vào nhóm Rh-, hình thành một hệ thống nhóm máu gọi là hệ thống nhóm máu Rh. Trong hệ thống nhóm máu Rh có nhiều kháng nguyên, phần lớn trong số chúng có tính phản ứng chéo và có tính sinh miễn dịch yếu, trừ kháng nguyên D có tính sinh miễn dịch mạnh. Khi trên bề mặt hồng cầu của một cơ thể có kháng nguyên D thì cơ thể đó được gọi là Rh+ mà không cần để ý đến các kháng nguyên khác trong hệ Rh như thế nào.
Kháng thể kháng D không xuất hiện tự nhiên trong huyết thanh, mà chúng chỉ được hình thành ở cơ thể Rh- khi cơ thể Rh- được gây miễn dịch bằng hồng cầu có kháng nguyên D (Rh+), chẳng hạn trong trường hợp truyền máu của người Rh+ cho người Rh-, hoặc trường hợp người mẹ Rh- mang thai Rh+; trong các trường hợp này, kháng thể chủ yếu thuộc lớp IgG.
Việc xác định nhóm máu hệ Rh rất phức tạp do tính phản ứng chéo của kháng nguyên, do kháng nguyên yếu và do huyết thanh không gây ngưng kết mạnh như đối với hệ ABO. Trong thực tế, để phát hiện các kháng nguyên trong hệ Rh hoặc phát hiện kháng thể kháng D trong huyết thanh, người ta thường làm phản ứng Coombs trực tiếp hoặc gián tiếp. Chẳng hạn, để phát hiện kháng thể kháng D trong một mẫu huyết thanh, trước tiên người ta trộn huyết thanh đó với một hỗn dịch hồng cầu có kháng nguyên D, sau đó rửa hồng cầu rồi cho thêm huyết thanh thỏ kháng globulin người; nếu xảy ra hiện tượng ngưng kết hồng cầu thì có thể kết luận rằng trong mẫu huyết thanh được xét nghiệm có mặt kháng thể kháng D. Vấn đề này sẽ được bàn kỹ hơn trong phần Các phản ứng kháng nguyên - kháng thể.
4.2. Các kháng nguyên vi sinh vật
Một tế bào vi khuẩn có cấu trúc kháng nguyên khá phức tạp: chúng có thể là các kháng nguyên vỏ (kháng nguyên bề mặt), kháng nguyên vách, kháng nguyên lông, kháng nguyên ngoại tế bào (ngoại độc tố, enzyme )
Các kháng nguyên vỏ vi khuẩn thường có bản chất là polysaccharide, và có thể dựa vào tính đặc hiệu của các polysaccharide này để định type vi khuẩn trong một loài vi khuẩn nào đó. Chẳng hạn, dựa vào kháng nguyên vỏ, có thể phân định được tới khoảng 80 type huyết thanh khác nhau của vi khuẩn Diplococcus pneumoniae.
Các kháng nguyên lông vi khuẩn có bản chất là protein. Kháng nguyên lông cũng mang tính đặc hiệu với các type vi khuẩn; với Salmonella chẳng hạn, người ta có thể phân định được trên 1000 type huyết thanh khác nhau dựa vào tính đặc hiệu của kháng nguyên lông.
Các kháng nguyên ngoại tế bào của vi khuẩn (ngoại độc tố, enzyme ) cũng có bản chất là protein. Các kháng nguyên này có tính đặc hiệu với type vi khuẩn, và do đó có thể được ứng dụng để chẩn đoán huyết thanh học nhiễm khuẩn. Một ví dụ điển hình là kháng nguyên ngoại tế bào của Streptococcus, streptolyzin O, được ứng dụng trong chẩn đoán huyết thanh học nhiễm Streptococcus (phản ứng ASLO - phát hiện kháng thể kháng streptolyzin O trong huyết thanh bệnh nhân nghi ngờ nhiễm Streptococcus). Ngoài ra, một số vi khuẩn như vi khuẩn uốn ván, bạch hầu giải phóng ngoại độc tố gây bệnh, độc tố này có tính sinh miễn dịch đáng kể. Nếu làm bất hoạt các ngoại độc tố này (nghĩa là làm mất hoạt tính gây độc của ngoại độc tố nhưng vẫn giữ được tính sinh miễn dịch của chúng), chúng ta thu được giải độc tố (toxoid), và có thể sử dụng các giải độc tố làm vaccine phòng bệnh. Mặt khác, có thể sử dụng giải độc tố để gây miễn dịch tạo huyết thanh chống ngoại độc tố (còn gọi là kháng độc tố - antitoxin) sử dụng trong điều trị (chẳng hạn huyết thanh kháng uốn ván - SAT).
Các kháng nguyên virus có thể ở bề mặt (capsid) hoặc ở bên trong. Tuỳ theo tính đặc hiệu của các kháng nguyên này, có thể phân định được các nhóm virus, các type virus và các type phụ của virus. Ví dụ, kháng nguyên nucleoproteic (NPA) là kháng nguyên chung cho tất cả các virus pox. Một số virus có khả năng thay đổi kháng nguyên bề mặt, tạo ra các type phụ.
4.3. Kháng nguyên phù hợp tổ chức (Kháng nguyên hoà hợp mô):
Khi ghép một cơ quan hay một bộ phận (chẳng hạn một mảnh da) từ một cá thể này sang một cá thể khác, nếu hai cơ thể giống nhau hoàn toàn về mặt di truyền (ví dụ hai anh em sinh đôi cùng trứng, hoặc hai động vật trong cùng dòng thuần chủng) thì mảnh ghép sẽ phát triển bình thường trên cơ thể nhận ghép. Trong các trường hợp còn lại, mảnh ghép là một vật lạ đối với cơ thể nhận, và do đó sẽ kích thích cơ thể nhận sinh đáp ứng miễn dịch chống lại mảnh ghép, đó là phản ứng thải ghép. Các kháng nguyên trong mảnh ghép có khả năng kích thích cơ thể nhận ghép sinh ra phản ứng thải ghép được gọi là kháng nguyên ghép, hay kháng nguyên phù hợp tổ chức (histocompatibility antigen). Các kháng nguyên phù hợp tổ chức được mã hoá bởi các gene phù hợp tổ chức, còn gọi là gene H (histocompatibility gene). Vấn đề này sẽ được bàn đến kỹ hơn trong phần Miễn dịch ghép.