Лекция 4 - Система групп крови АВО
Система групп крови ABO - это основная система групп крови, которая используется при переливании крови у людей. Ассоциированные анти-А и анти-В-антитела (иммуноглобулины), обычно относятся к типу IgM, которые, как правило, образуются в первые годы жизни в процессе сенситизации к веществам, которые находятся вокруг, в основном таких, как продукты питания, бактерии и вирусы. Система групп крови ABO также присутствует у некоторых животных, например, у обезьян (шимпанзе, бонобо и горилл).
История открытия
Считается, что система групп крови ABO, впервые была обнаружена австрийским ученым Карлом Ландштейнером (Karl Landsteiner), который определил и описал три различных типа крови в 1900 году. За свою работу он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1930 году. Через недостаточно тесные связи между научными работниками того времени, значительно позже было установлено, что чешский серолог (врач, специализирующийся на изучении свойств сыворотки крови) Ян Янский (Jan Janský) впервые независимо от исследований К. Ландштейнера выделил 4 группы крови человека. Однако именно открытие Ландштейнера было воспринято научным миром того времени, тогда как исследования Я. Янского были относительно неизвестными. Однако на сегодня, именно классификация Я. Янского до сих пор применяется в России, Украине и государствах бывшего СССР. В США, Мосс опубликовал собственную, очень похожую работу в 1910 году.
* К. Ландштейнер описал А, B и O группы; * Альфред фон Декастелло (Alfred von Decastello) и Адриано Стурла (Adriano Sturli) обнаружили четвертую группу - АB, в 1902 году. * Людвик Гиршфельд (Hirszfeld) и Э. фон Дунгерн (E. von Dungern) описали наследственность системы групп крови АВО в 1910-11 гг. * В 1924 году Феликс Бернштайн (Felix Bernstein) исследовал и определил точные механизмы наследования групп крови на основе нескольких аллелей в одном локусе. * Уоткинс (Watkins) и Морган (Morgan), английские ученые обнаружили, что эпитопы ABO переносят специфические сахара - N-ацетилгалактозамин в случае группы А и галактозу в случае группы В. * После публикации большого количества, связанных с этой информацией материалов, в 1988 году было определено, что все вещества ABH присоединяются к гликосфинголипидам. Так, группа во главе с Лайне (Laine) обнаружила, что связь 3 белков приводит к образованию длинной цепи полилактозоамина, содержащего большое количество веществ ABH. Позже, группа Ямамото подтвердила наличие большого количества гликозилтрансфераз, которые соответственно относятся к А, В и О эпитопам.
Аво антигены
Антиген H является важным предшественником антигенов системы групп крови АВО. Локус H находится на 19 хромосоме. Он состоит из 3 экзонов, которые охватывают более 5 Кб геномной ДНК и кодирует деятельность фермента фукозилтрансферазы, отвечающего за производство антигена Н на эритроцитах. Антиген Н - это углеводная последовательность в которой углеводы, в основном связаны с белком (незначительная их часть соединенная с функциональной группой церамидов). Антиген состоит из цепочки β-D-галактозы, β-DN-ацетилглюкозамина, β-D-галактозы и 2-связанных между собой молекул, α-L-фукозы, которые соединяются с молекулами белка или церамида.
Локус ABO находится на 9 хромосоме. Он содержит 7 экзонов, которые охватывают более 18 Кб геномной ДНК. Экзон 7 - самый большой и содержит большую часть кодирующей последовательности. Локус АВО имеет три основные группы аллельных генов: A, B и О: - Алель А кодирует деятельность глюкозилтрансферазы, которая присоединяет α-N-ацетилгалактозамин к D-галактозе, содержащейся на конце Н антигена, образуя таким образом А антиген. - В аллель кодирует глюкозитрансферазу, которая присоеденяется к α-D-галактозе и связывается с D-галактозой антигена Н, таким образом образуя антиген В. - Относительно О аллели, стоит сказать, что в 6 экзоне есть определенные исключения (делеции), которые приводят к потере ферментативной активности. О аллель отличается от аллели А удалением только одного нуклеотида - гуанина на 261 позиции. Это приводит к смещению рамки считывания при трансляции, что в свою очередь приводит к образованию совершенно иного белка, в результате действия которого активность фермента снижается. То есть, при группе крови О, антиген Н остается неизменным.
Большинство антигенов АВО находятся на концах длинных цепей полилактозамина, которые присоединены к белку полосы 3 (band 3 protein), который является белком анионообменной мембраны эритроцитов. Лишь незначительная часть эпитопов находится на нейтральных гликосфинголипидах.
Серология
Анти-А и анти-В антитела (которые еще называются изогемагглютинины), которых нет у новорожденных, появляются в первые годы жизни. Они являются изоантителами, то есть, образуются в организме человека и вступают в реакцию с антигенами того же вида (изоантигены). Анти-А и анти-В антитела класса М (IgM) обычно не поступают к плоду через плаценту, то есть не попадают в кровоток плода. В организме людей с О-группой могут образовываться антитела АВО класса G (IgG).
Теории происхождения
Вполне вероятной является версия, согласно которой, продовольственные и экологические антигены (антигены бактерий, вирусов или растений) имеют эпитопы похожие на гликопротеины антигенов А и В. Соответствующие антитела, образующиеся против этих окружающих антигенов в первые годы жизни могут перекрестно реагировать с АВО- несовместимыми эритроцитами, которые позднее, при переливании крови вступают в связь. Исследователи предполагают, что анти-антитела образуются в результате иммунного ответа организма на вирус гриппа, эпитопы которого, очень похожи на α-DN-галактозамин, содержащийся на А гликопротеине, что может вызвать определенные перекрестные реакции. Если говорить о анти-В антителах, то предполагается, что они возникают от антител, образующихся против грамотрицательных бактерий (Gram-negative bacteria), таких как кишечная палочка, вследствие кросс-реакции с α-D-галактозой на B гликопротеине.
Согласно теории «Свет во тьме» ("Light in the Dark theory" DelNagro, 1998), когда развивается определенный вирус, то он захватывает мембраны клеток-хозяина, конкретного больного (в частности, клетки легких и эпителиальные клетки слизистой оболочки, где деятельность вируса проявляется наиболее активно), а помимо этого вирус также «берет» с собой антигены АВО, находящиеся на мембране. После этого, он (вирус) может перенести эти антигены другим лицам, они могут вызвать иммунную реакцию в ответ на действие чужеродных антигенов крови. Эти вирусные антитела, носителями которых становится человек, могут вызвать образование у новорожденных антител, которые нейтрализуют действие чужеродных антигенов крови. Подтверждения этой теория появилось как следствие недавних экспериментов, связанных с ВИЧ. В ходе лабораторных исследований, ученым удалось нейтрализовать с помощью использования антител антигены группы крови, специфически выраженные в клетках, продуцирующих ВИЧ.
Эта теория предлагает новую, непривычную теорию эволюции. Согласно которой существует общий иммунитет, который приводит к сокращению способности вирусов к интер-трансмисивности (способность вируса передаваться человеку). Причиной этого является то, что все население планеты имеет большое количество уникальных антигенных функциональных групп, а это, соответственно, делает людей устойчивыми к большинству инфекций.
Однако, более вероятно, что движущей силой эволюции и движения аллельного разнообразия является обычный зависимый от частоты отбор (frequency-dependent selection), в процессе которого, клетки с редкими вариантами мембранных антигенов легче отличаются иммунной системой от патогенных антигенов, которые принадлежат другим хозяевам. Таким образом, у лиц, имеющих редкие виды антигенов, иммунная система лучше распознает патогены.
Неантигенная биология (Nonantigen biology)
Молекулы углеводов на поверхности красных кровяных клеток (эритроцитов) играют важную роль в поддержании целостности клеточной мембраны, клеточной адгезии (сцепление клеток с другими клетками, поверхностями или внеклеточной матрицей), транспортировке молекул через мембрану. Кроме того они выступают в качестве рецепторов для внеклеточных лигандов и ферментов. ABO антигены играют аналогичную роль в эпителиальных клетках и в красных кровяных тельцах.
Реакции на переливание крови (трансфузионные реакции)
В связи с наличием изоантител, образующихся в результате присутствия чужеродных антигенов крови, у людей с группой крови А после переливания крови группы В сразу образуются анти-В антитела. Они связываются с В антигенами на эритроцитах и вызывают комплемент-опосредованный лизис эритроцитов. Аналогичные процессы происходят для B и O групп (однако в этом случае увеличивается количество как анти-А так и анти-В антител). Как уже отмечалось, лишь при АВ группе крови нет анти-А и анти-В изоантител. Это объясняется тем, что А и В-антигены присутствуют на эритроцитах и являются собственными антигенами. Именно поэтому, люди с этой группой крови могут получать кровь всех групп, т.е., как считалось ранее, они являются универсальными реципиентами. На сегодня это понятие считается устаревшим и людям разрешается переливать только кровь такой же как у них группы, причем с обязательным учетом резус-принадлежности. Значение понятий «универсальный донор» и «универсальный реципиент» осталось лишь интересным познавательным моментом и используется для учебной цели, преимущественно в историческом контексте.
О совместимости, связанной с переливанием крови, следует отметить, что при переливании совместимость определяется не только с учетом АВО классификации. Особое внимание следует обратить также на резус фактор. То есть, резус-фактор и группа крови ABO - это два важнейших признака, совместимость которых обязательно необходимо рассматривать при осуществлении переливания крови. Резус фактор у человека обозначается как Rh + или Rh-. Проще говоря, если у человека группа крови А и положительный резус-фактор, то он или она считается лицом с группой крови "А +".
Таблица совместимости эритроцитов согласно группе крови и резус фактора |
||||||||
Реципиент |
Донор |
|||||||
|
O+ |
A+ |
B+ |
AB+ |
O- ** |
A- |
B- |
AB- |
O+ |
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
A+ |
+ |
+ |
|
|
+ |
+ |
|
|
B+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
+ |
|
AB+ * |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
O- |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
A- |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
|
B- |
|
|
|
|
+ |
|
+ |
|
AB- |
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
- совместимость согласно группе крови и резус фактора обозначена на пересечении между донором и реципиентом - на сегодня не применяется в практике для реального переливания крови |
||||||||
* Люди с группой крови AB + являются универсальными реципиентами: хотя стоит помнить, что тех людей, которые имеют группу крови AB - нельзя назвать универсальными реципиентами, это очень существенное отличие;
** Так, как лицам, имеющим А-, A +, B-, B +, AB-, AB +, O - и O + можно переливать кровь от доноров с группой крови O-, то можно сказать, что люди с такой группой крови являются универсальными донорами. В то время как при O + есть определенные исключения, см. табл.
Стоит отметить, что эта таблица совместимости и определение универсальных доноров касается только совместимости эритроцитов, а не всех продуктов крови. Так, согласно предоставленной информации, в сыворотке крови группы О содержатся как анти-А, так и анти-В антитела. Именно поэтому переливания человеку с группой крови A, B, AB цельной крови группы О приведет к гемолитической реакции из-за присутствия этих антител в сыворотке цельной крови.
Антитела обычно не образуются только против антигена Н, за исключением тех лиц, которые имеют Бомбейский фенотип (он заключается в том, что ребенок имеет такую группу крови, которой по правилам генетики он иметь не может - у ребенка выявляется антиген, которого нет ни у одного из родителей).
В секреторах (слюна и другие биологические жидкости людей которые содержатся следы растворимых в воде агглютиногенов, ос помощью которых определяется присущая человеку группа крови) ABH, ABH антигены выделяются большинством слизисто-образующих клеток тела при взаимодействии с окружающей средой, в том числе в легких, коже, печени, поджелудочной железе, желудке, кишечнике, яичниках и простате.
Иногда, из-за несовместимости крови матери и плода, у ребенка может возникнуть гемолитическая болезнь новорожденных