Глава I. Система группы крови ав0
I.1. Понятие о системах группы крови, антигенах и антителах
В 1900 г. австрийский ученый Карл Ландштейнер обнаружил, что эритроциты человека в плазме крови других людей в ряде случаев соединялись друг с другом, образуя видимые невооруженным глазом скопления. Это наблюдение легло в основу открытия групп крови человека, удостоенного в 1930 г. Нобелевской премии и сделавшего возможным переливание крови от одного человека к другому.
Маркерами группы крови являются антигены мембраны эритроцитов.
На наружной поверхности каждого эритроцита имеется несколько сотен разновидностей молекул, обладающих антигенными свойствами.
Антигены – это вещества различной химической природы, в структуре которых имеются детерминантные группы – эпитопы, инициирующие образование антител и другие иммунные реакции.
Определенные антигены мембраны эритроцитов объединяются в системы групп крови.
Система группы крови представлена антигенами мембраны эритроцитов, за синтез которых ответственны гены, связанные между собой определенной общностью.
Со времени пионерских исследований К. Ландштейнера ученые разных стран мира открыли 270 разновидностей антигенов мембраны эритроцитов, сформировавших 30 систем групп крови человека.
Исходя из значимости возможных последствий переливания крови среди систем групп крови различают мажорные (от англ. major - важный) и минорные (от англ. minor - незначительный) группы. Мажорные группы характеризуются выраженной иммуногенностью. Они вызывают серьезные осложнения при иногруппной гемотрансфузии. Таковыми являются система АВ0 и система RН (Резус). Минорные группы менее иммуногены. Это системы Келл, Даффи, Лютеран, Кидд, MNSs, Левис и многие другие. В наши дни кровь или компоненты крови, подлежащие трансфузии, подбирают не только по мажорным, но и по некоторым минорным антигенам. Наиболее опасной из минорных является система Келл, поэтому у доноров принадлежность к этой системе определяется обязательно. Несовместимость разных групп крови обусловлена последствиями взаимодействия антигенов мембраны эритроцитов с антителами плазмы.
Антитела являются белковыми молекулами, имеющими конформацию буквы «Y», которые
-предсуществуют в крови или образуются в ответ на вторжение чужеродного антигена;
-циркулируют в жидких средах организма;
-имеют центры связывания с соответствующими эпитопами антигена, с белками комплемента и с макрофагами;
-могут принадлежать к иммуноглобулинам М, G, A, E и D.
I.2. Антигены системы ав0. Генетика. Структура
Система АВ0 представлена тремя антигенами - 0 (ноль), А и В. Эти антигены образуются из общего предшественника – субстанции Н (антигена Н).
Субстанция Н является олигосахаридной группой, расположенной на поверхности мембраны эритроцитов и связанной со сфинголипидами мембраны. Углеводная группа содержит четыре остатка моносахаров и их производных, объединенных в цепь в определенной последовательности: галактозу, N-ацетилглюкозамин (производное простых сахаров, у которых одна группа ОН заменена на NН2-группу), галактозу и фукозу. Фукоза соединяет олигосахаридную цепочку со сфинголипидами мембраны эритроцитов и является иммунодоминантным сахаром субстанции Н (рис. 1).
Рис. 1. Структура субстанции Н
Субстанция Н представляет самостоятельную систему группы крови - систему Hh. Образование субстанции H определяется генами, расположенными в двух тесно связанных локусах1 19 хромосомы - локусе Н и локусе Se.
Ген, расположенный в локусе Н, кодирует образование субстанции Н в эритроцитах. Ген локуса Se (секреторного) также ответственен за субстанцию Н, но экспрессируется не в эритроцитах, а в секреторном эпителии слюнных желез, ЖКТ, респираторной системы, половых желез. Растворимую форму этого вещества можно обнаружить в слюне, сперме и других секретах организма, а также в амниотической жидкости. В эритроцитах субстанция Н образуется при генотипах Н/Н и Н/h, в секреторных тканях - при генотипах Sе/Sе и Sе/sе. Носители гена Se называются выделителями (секреторами), а гомозиготные по рецессивному признаку (se/se) – невыделителями. В их секретах отсутствует растворимая форма антигена Н.
Экспрессия гена, кодирующего антиген Н, происходит на 3-4 неделях внутриутробного развития плода. Продуктом генов обоих локусов является фермент α-2-L-фукозилтрансфераза. Фукозилтранфераза завершает образование субстанции Н, катализируя присоединение к ее концевой галактозе моносахарида фукозы.
Фукозилтрансферазы, кодируемые генами Н и Se, имеют высокую степень гомологичности, но обладают разной субстратной специфичностью: фермент, завершающий образование субстанции Н в эритроцитах и эндотелии, называется Н-фукозилтрансферазой (FUT1), в секреторном эпителии - Se–фукозилтрансферазой (FUT2).
Субстанция Н трансформируется в антигены А (рис. 2) и В (рис. 3) посредством гликозилирования: связывания галактозы - предпоследнего остатка сахара в олигосахаридной цепи – с N-ацетилгалактозамином (антиген А) или с еще одной молекулой галактозы (антиген В).
Рис. 2. Структура антигена А
Рис. 3. Структура антигена В
Гликозилирование субстанции Н осуществляется ферментами гликозилтрансферазами. Эти ферменты являются продуктами гена системы АВ0.
Ген системы АВ0 имеет три аллеля1, находящихся в одном локусе 9- хромосомы: аллели 0, А и В. Аллели А и В являются кодоминантными (экспрессируются в фенотипе совместно) аллель 0 проявляет рецессивные свойства (не экспрессируется в гетерозиготном состоянии).
Продуктом аллеля А является фермент α-N-ацетилгалактозаминтрансфераза, а аллеля В – α-галактотрансфераза. Эти гликозилтрансферазы катализируют связывание с субстанцией Н иммунодоминантных сахаров: α-N-ацетилгалактозаминтрансфераза присоединяет к субстанции Н N-ацетилгалактозамин, а α-галактотрансфераза - галактозу.
Рецессивный аллель 0 кодирует неактивную (дефектную) гликозилтрансферазу, поэтому продукт аллеля 0 не изменяет структуру субстанции Н. У лиц, гомозиготных по аллелю 0, неизмененная субстанция Н идентифицируется как антиген 0 (ноль).
Антигены А и В, также как и субстанция Н, содержатся в различных клетках и секретах организма, в значительном количестве - в эндотелии сосудов. Это учитывается при трансплантации органов и тканей. На мембране каждого эритроцита имеется множество (около 2 млн) антигенов соответствующей группы крови системы АВ0. Важно отметить, что в эритроцитах, содержащих антигены А или/и В, сохраняется некоторое количество субстанции Н, не подвергнутой гликозилированию.
Экспрессия гена, кодирующего группы крови системы АВ0, происходит несколько позже активации гена системы группы крови Нh - на 5-6 неделях внутриутробного развития плода.
Итак, антигены системы АВ0 являются углеводными структурами наружной поверхности мембраны эритроцитов. Активация трех аллелей гена системы АВ0 приводит к образованию трех разных ферментов – гликозилтрансфераз. Два из них изменяют субстанцию Н, формируя антигены А и В, третий (дефектный) фермент оставляет субстанцию Н неизмененной.
Антиген 0 (ноль) является неизмененной субстанцией Н,
антиген А – это субстанция Н, связанная с N-ацетилгалактозамином,
антиген В – субстанция Н, соединенная с галактозой.
Специфичность детерминант антигенов А и В обусловлена иммунодоминантными сахарами, соединенными с предпоследним в олигосахаридной цепи остатком галактозы.