Xét nghiệm chuỗi nhẹ tự do KAPPA & LAMBDA
Chuỗi nhẹ tự do (Free Light Chains – FLCs) kappa (κ) hoặc lambda (λ) được tạo ra từ tế bào B trong quá trình tổng hợp globulin miễn dịch. Người ta nhận thấy chuỗi nhẹ tự do tham gia vào một số quá trình phản ứng miễn dịch quan trọng. Ngoài ra, chúng còn cần thiết để điều chỉnh các chức năng của bạch cầu hạt (Polymorphonuclear Granulocyte – PMN).
Cấu tạo và chức năng của globulin
Globulin miễn dịch là protein quan trọng của phản ứng miễn dịch đặc hiệu, nó được tạo ra bởi các tế bào plasma. Loại protein này thuộc siêu họ globulin miễn dịch (Immunoglobulin Superfamily – IgSF). Khi tiếp xúc với kháng nguyên (vi khuẩn, virus, nấm), cơ thể sản sinh ra globulin chủ yếu trong các chất dịch. Trong một số trường hợp, globulin hiện diện ngay cả khi tiếp xúc với các mô của chính chủ thể (tự kháng nguyên).
Mỗi globulin miễn dịch có hình chữ Y và được cấu tạo từ bốn chuỗi polypeptide. Chúng bao gồm 2 chuỗi nhẹ và 2 chuỗi nặng. Cụ thể cấu trúc như sau:
- Đoạn Fab (Fab fragment): đây là vùng liên kết kháng nguyên (antigen-binding site) do một chuỗi nhẹ liên kết với một phần của chuỗi nặng
- Đoạn Fc (Fc fragment): vùng giữ vai trò kích hoạt phản ứng miễn dịch tạo ra từ 2 chuỗi nặng. Ngoài ra, vùng này giúp globulin miễn dịch liên kết với các thụ thể hiện diện trên tế bào của hệ miễn dịch
Phân loại và nguồn gốc
Chuỗi nhẹ có hai loại chính gồm lambda (λ) và kappa (κ). Chuỗi κ thường tồn tại dưới dạng đơn phân còn chuỗi λ có dạng dimeric (hai chuỗi đơn gộp lại).
Chuỗi nhẹ bao gồm một vùng IgSF* biến đổi (variable-V) được gọi là miền V. Chúng còn có một vùng IgSF* không biến đổi (constant-C) được gọi là miền C.
(*): vùng IgSF (hay IgSF domain) là viết tắt của immunoglobulin super-family domain. Đây là vùng trình tự hiện diện trong tất cả các phân tử protein thuộc họ IgSF.
Chuỗi λ và κ đều có chung cấu tạo là miền V và miền C. Tuy nhiên, các miền này được mã hóa từ tổ hợp nhiều gen khác nhau và nằm trên những nhiễm sắc thể riêng biệt, cụ thể:
- Chuỗi λ: các đoạn gen Lambda nằm trên nhiễm sắc thể số 22 bao gồm 30 gen V và 7 gen J
- Chuỗi κ: các đoạn gen Kappa nằm trên nhiễm sắc thể số 2 bao gồm 52 gen V và 5 gen J
Con đường chuyển hóa chuỗi nhẹ
Các chuỗi nhẹ λ và κ sau khi được sản xuất sẽ kết hợp với năm loại chuỗi nặng khác nhau bao gồm α (IgA), δ (IgD), ε (IgE), γ (IgG), μ (IgM) để tạo ra globulin hoàn chỉnh. Tuy nhiên, người ta nhận thấy trong quá trình tổng hợp globulin miễn dịch, các tế bào plasma bình thường tạo ra một lượng dư chuỗi nhẹ κ và λ so với chuỗi nặng. Lượng dư nhỏ này được giải phóng vào huyết thanh dưới dạng tự do.
Ngoài ra, lượng chuỗi nhẹ κ gần gấp đôi so với chuỗi nhẹ λ. Tuy nhiên, mức độ đào thải của chúng qua thận lại nhanh hơn do có cấu trúc đơn phân. Với điều kiện sinh lý bình thường, tỉ lệ chuỗi nhẹ tự do κ và λ trong huyết thanh khoảng 0,26–1,65.
Khi quá trình lọc tại cầu thận diễn ra, chuỗi nhẹ tự do đi vào ống lượn gần (proximal tubules) để được tái hấp thu và chuyển hóa.
Chuỗi nhẹ tự do là yếu tố quan trọng có thể gây ra phản ứng viêm bằng cách kích hoạt tế bào mast hoặc ức chế quá trình apoptosis của bạch cầu trung tính. Do đó, những thay đổi về nồng độ chuỗi nhẹ tự do trong dịch cơ thể người (máu, nước tiểu, dịch não tủy) có thể là dấu hiệu của nhiều bệnh lý khác nhau. Xác định nồng độ chuỗi nhẹ tự do là một yếu tố quan trọng trong chẩn đoán hoặc tiên lượng nhiều bệnh liên quan.
Xét nghiệm chuỗi nhẹ tự do kappa hoặc lambda
Xét nghiệm chuỗi nhẹ tự do kappa hoặc lambda nhằm định lượng các loại protein này trong máu hoặc các chất dịch cơ thể khác. Thông thường, mẫu máu tĩnh mạch được dùng để xét nghiệm.
Phạm vi xét nghiệm
Xét nghiệm chuỗi nhẹ tự do được thực hiện để chẩn đoán một số bệnh như sau:
- Chứng thoái hóa bột (amyloidosis): bệnh xảy ra khi các protein chuỗi nhẹ lắng đọng ngoại bào tại các mô và cơ quan
- Rối loạn tăng sinh bạch huyết: khi tế bào lympho được sản xuất không kiểm soát, bệnh thường xảy ra trên bệnh nhân suy giảm miễn dịch
- Bệnh lý gamma đơn dòng có ý nghĩa không xác định (MGUS): bệnh về máu ảnh hưởng đến các tế bào plasma. Bệnh có thể tiến triển thành ung thư
- Đa u tủy: ung thư tế bào plasma, có thể là u tủy chuỗi nhẹ kappa hoặc lambda
- U tương bào đơn độc: ung thư tế bào plasma giai đoạn đầu
- Waldenström macroglobulinemia: một loại ung thư máu hiếm gặp
Kết quả bình thường của xét nghiệm chuỗi nhẹ phụ thuộc vào phương pháp thử nghiệm và phạm vi tham chiếu được thiết lập của từng phòng thí nghiệm.
Phạm vi bình thường của chuỗi nhẹ tự do nói chung là:
- Chuỗi nhẹ tự do κ: 3,3–19,4 mg/L
- Chuỗi nhẹ tự do λ: 5,71–26,3 mg/L
- Tỷ lệ κ/λ: 0,26–1,65
Kết quả nằm ngoài ngưỡng an toàn có thể do bệnh nhân bị viêm mãn tính, các vấn đề với thận và miễn dịch khác không nhất thiết chỉ xảy ra do rối loạn chức năng tế bào plasma.
Vai trò của chuỗi nhẹ trong chẩn đoán đa u tủy và đa xơ cứng
Đa u tủy
Đa u tủy (Multiple Myeloma – MM) là bệnh ác tính về huyết học phổ biến thứ hai, bệnh chiếm 1% trong số tất cả các bệnh ung thư. Trong cơ thể người bệnh, tế bào plasma tăng sinh vô tính bất thường, chúng sản xuất quá mức globulin miễn dịch đơn dòng được gọi là M-protein bao gồm immunoglobulin G (IgG), immunoglobulin A (IgA) và chuỗi nhẹ tự do.
Đối với đa u tủy chuỗi nhẹ (Light-chain Multiple Myeloma – LCMM) chiếm đến 15% số trường hợp đa u tủy. Cơ thể người bệnh sản xuất chuỗi nhẹ và hoàn toàn không có chuỗi nặng. Đa u tủy chuỗi nhẹ có tiên lượng xấu hơn các loại đa u tủy phổ biến khác, vì vậy chẩn đoán nhanh và điều trị sớm là rất quan trọng để cải thiện sức khỏe của bệnh nhân.
Qua chẩn đoán, người ta nhận thấy bệnh nhân LCMM có nồng độ cao chuỗi nhẹ trong huyết thanh. Tuy nhiên, kết quả điện di protein trong huyết thanh (Serum Protein Electrophoresis – SPEP) không xuất hiện M-spike**. Điện di protein là phương pháp phân tách các protein trong huyết thanh dựa trên điện tích của chúng. Kỹ thuật này nhằm tìm ra các M-protein để đánh giá bệnh đa u tủy.
(**) Kết quả điện di protein huyết thanh được biểu diễn dưới dạng đồ thị. M-spike là đỉnh giá trị tăng đột biến của các M–protein.
Ảnh 1: Biểu đồ SPEP cho kết quả bình thường. Khi đó, một đỉnh albumin hiện diện trên biểu đồ (đây là protein dồi dào nhất trong máu). Những protein có mức độ thấp hơn được chia thành alpha1, alpa2, beta. Gamma là dải các kháng thể xuất hiện trên biểu đồ.
Ảnh 2: Biểu đồ SPEP của bệnh nhân đa u tủy. Nó cho thấy mức độ cao đột biến các kháng thể (phần gamma). Đây được gọi mà M-spike.
Đa xơ cứng
Đa xơ cứng (multiple sclerosis) là một bệnh tự miễn dẫn đến viêm và thoái hóa thần kinh có liên quan đến hệ thần kinh trung ương. Nguyên nhân gây bệnh vẫn chưa rõ ràng, bệnh chủ yếu do các bất thường trong hệ miễn dịch. Người ta nhận thấy môi trường sống, nhiễm một số loại virus hoặc các đột biến gen có thể là nguyên nhân gây ra đa xơ cứng. Đặc điểm chính của bệnh là sự phá hủy bao myelin đa ổ tự miễn trên toàn bộ hệ thần kinh trung ương. Từ đó, quá trình truyền tín hiệu giữa não và các cơ quan bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Hiện nay, chưa có phương pháp đặc hiệu để chẩn đoán bệnh đa xơ cứng. Các liệu pháp mang lại hiệu quả nhất trong giai đoạn đầu của bệnh, do đó, phát hiện và điều trị sớm rất quan trọng.
Bệnh thường được chẩn đoán thông qua CSF oligoclonal banding. Oligoclonal là các protein liên quan đến viêm trong dịch não tủy. Hiện nay, các nhà khoa học đã công nhận chẩn đoán đa xơ cứng thông qua chuỗi nhẹ tự do kappa có độ nhạy và độ đặc hiệu tương đương với oligoclonal banding. Tuy nhiên, đối với chuỗi nhẹ tự do lambda, vẫn còn ít tài liệu và nghiên cứu để đánh giá.
Nhìn chung, phân tích chuỗi nhẹ tự do để chẩn đoán đa xơ cứng đem lại độ chính xác lên đến 95%. Ngoài ra, chẩn đoán theo phương pháp này tương đối nhanh và ít tốn kém hơn so với oligoclonal banding. Tuy nhiên, chẩn đoán bằng chuỗi nhẹ tự do vẫn cần thêm nghiên cứu và kiểm định trước khi đưa vào thực tiễn.
Khi nào cần xét nghiệm
Một số biểu hiện của các bệnh liên quan có thể bao gồm:
- Thiếu máu, bầm tím hoặc xuất huyết bất thường
- Tổn thương, đau xương
- Mệt mỏi, tê hoặc ngứa ran tay, chân
- Phát ban da, lưỡi sưng tấy
- Tăng canxi máu
- Các vấn đề về thận
Bác sĩ chỉ định xét nghiệm chuỗi nhẹ tự do λ hoặc κ để có thêm thông tin chẩn đoán. Tuy nhiên, một số xét nghiệm có thể được thực hiện bổ sung nhằm nâng cao kết quả chẩn đoán:
- Sinh thiết tủy xương
- Điện di protein trong máu hoặc nước tiểu
- Xét nghiệm hình ảnh xương
- Kiểm tra chuỗi nhẹ tự do trong nước tiểu hoặc dịch não tủy
Kết luận
Globulin miễn dịch bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân ngoại nhiễm. Globulin được cấu tạo từ hai chuỗi nặng và hai chuỗi nhẹ. Chuỗi nhẹ lại bao gồm hai chuỗi do tế bào plasma sản xuất: kappa (κ) và lambda (λ). Hàm lượng các chuỗi này trong dịch cơ thể (máu, nước tiểu, dịch não tủy) tăng hoặc giảm có thể là dấu hiệu của một số rối loạn tế bào plasma, ung thư máu, bệnh thận và những bất thường khác. Để nâng cao hiệu quả chẩn đoán, những xét nghiệm chuyên biệt hơn có thể được kết hợp. Đặc biệt, đối với bệnh đa xơ cứng và đa u tủy, chuỗi nhẹ tự do có thể là yếu tố quan trọng trong chẩn đoán với mức độ chính xác, đặc hiệu cao. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn cần thêm nghiên cứu và kiểm định.
References
- Cleveland Clinic. Kappa Free Light Chain Test. Retrieved January 17, 2024 from https://my.clevelandclinic.org/health/diagnostics/22369-kappa-free-light-chain-test
- National Library of Medicine. Light-Chain Multiple Myeloma: A Diagnostic Challenge. Retrieved January 17, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8627691/
- National Library of Medicine. The Use of Kappa Free Light Chains to Diagnose Multiple Sclerosis. Retrieved January 17, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9698214/
- National Library of Medicine. The generation of diversity in immunoglobulins. Retrieved January 17, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK27140/
- National Library of Medicine. Free Light Chains κ and λ as New Biomarkers of Selected Diseases. Retrieved January 17, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10253807/
- National Library of Medicine. Significant Differences in Physicochemical Properties of Human Immunoglobulin Kappa and Lambda CDR3 Regions. Retrieved January 17, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5037968/
- National Library of Medicine. Structure and Function of Immunoglobulins. Retrieved January 17, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3670108/
- University of Rochester Medical Center Rochester. Free Light Chains (Blood). Retrieved January 17, 2024 from https://www.urmc.rochester.edu/encyclopedia/content.aspx?contenttypeid=167&contentid=serum_free_light_chains
- U.S National Library of Medicine. Free Light Chains. Retrieved January 17, 2024 from https://medlineplus.gov/lab-tests/free-light-chains/