Система групп крови ABO используется для обозначения наличия одного, обоих или ни одного из антигенов A и B на эритроцитах (красных кровяных клетках). [1] Для переливания крови человеку это самая важная из 44 различных систем классификации групп крови , в настоящее время признанных Международным обществом переливания крови (ISBT) по состоянию на декабрь 2022 года. [2] [3] Несоответствие в этом серотипе (или в различных других) может вызвать потенциально фатальную неблагоприятную реакцию после переливания или нежелательный иммунный ответ на трансплантацию органа. [4] Такие несоответствия редки в современной медицине. Связанные антитела анти-A и анти-B обычно являются антителами IgM , вырабатываемыми в первые годы жизни при сенсибилизации к таким веществам окружающей среды, как пища, бактерии и вирусы.
Группы крови ABO были открыты Карлом Ландштейнером в 1901 году; за это открытие он получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1930 году. [5] Группы крови ABO также присутствуют у других приматов , таких как человекообразные обезьяны , мартышки и обезьяны Старого Света . [6]
Группы крови ABO были впервые обнаружены австрийским врачом Карлом Ландштейнером , работавшим в Патолого-анатомическом институте Венского университета (ныне Венский медицинский университет ). В 1900 году он обнаружил, что красные кровяные клетки слипаются ( агглютинируют ) при смешивании в пробирках с сыворотками разных людей, и что некоторая человеческая кровь также агглютинирует с кровью животных. [7] Он написал сноску из двух предложений:
Сыворотка здоровых людей не только агглютинирует эритроциты животных, но также часто и эритроциты человеческого происхождения, от других людей. Остается выяснить, связано ли это явление с врожденными различиями между людьми или это результат какого-то повреждения бактериального характера. [8]
Это было первым доказательством того, что у людей существуют вариации крови — считалось, что у всех людей кровь похожа. В следующем году, в 1901 году, он сделал окончательное наблюдение, что сыворотка крови человека будет агглютинировать только с сывороткой крови определенных людей. Основываясь на этом, он разделил человеческую кровь на три группы, а именно группу A, группу B и группу C. Он определил, что кровь группы A агглютинирует с группой B, но никогда со своим собственным типом. Аналогично, кровь группы B агглютинирует с группой A. Кровь группы C отличается тем, что она агглютинирует как с A, так и с B. [9]
Это было открытие групп крови, за которое Ландштейнер был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1930 году. В своей статье он назвал специфические взаимодействия групп крови изоагглютинацией, а также ввел концепцию агглютининов (антител), которая является фактической основой реакции антиген-антитело в системе ABO. [10] Он утверждал:
[Можно] сказать, что существует по крайней мере два различных типа агглютининов: один в A, другой в B, и оба вместе в C. Эритроциты инертны к агглютининам, которые присутствуют в той же сыворотке. [9]
Таким образом, он открыл два антигена ( агглютиногены А и В) и два антитела (агглютинины — анти-А и анти-В). Его третья группа (С) показала отсутствие как антигенов А, так и антигенов В, но содержала анти-А и анти-В. [10] В следующем году его ученики Адриано Стурли и Альфред фон Декастелло открыли четвертый тип (но не назвали его, а просто обозначили как «никакого определенного типа»). [11] [12]
В 1910 году Людвик Хиршфельд и Эмиль Фрайхерр фон Дангерн ввели термин 0 (нуль) для группы Ландштейнера, обозначенной как C, и AB для типа, открытого Стурли и фон Декастелло. Они также были первыми, кто объяснил генетическое наследование групп крови. [13] [14]
Чешский серолог Ян Янский независимо ввел классификацию групп крови в 1907 году в местном журнале. [15] Он использовал римские числовые I, II, III и IV (соответствующие современным O, A, B и AB). Неизвестный Янскому американский врач Уильям Л. Мосс разработал немного другую классификацию, используя ту же числовую; [16] его I, II, III и IV соответствуют современным AB, A, B и O. [12]
Эти две системы создали путаницу и потенциальную опасность в медицинской практике. Система Мосса была принята в Великобритании, Франции и США, в то время как система Янского была предпочтительнее в большинстве европейских стран и некоторых частях США. Чтобы разрешить хаос, Американская ассоциация иммунологов , Общество американских бактериологов и Ассоциация патологов и бактериологов в 1921 году вынесли совместную рекомендацию о том, чтобы классификация Янского была принята на основе приоритета. [17] Но она не была соблюдена особенно там, где использовалась система Мосса. [18]
В 1927 году Ландштейнер перешел в Рокфеллеровский институт медицинских исследований в Нью-Йорке. Будучи членом комитета Национального исследовательского совета, занимающегося вопросами групп крови, он предложил заменить системы Янского и Мосса буквами O, A, B и AB. (Была еще одна путаница с использованием цифры 0 для немецкого null , введенного Хиршфельдом и фон Дангерном, потому что другие использовали букву O для ohne , что означает без или ноль; Ландштейнер выбрал последнее. [18] ) Эта классификация была принята Национальным исследовательским советом и стала по-разному известна как классификация Национального исследовательского совета, Международная классификация и наиболее популярно как «новая» классификация Ландштейнера. Новая система была постепенно принята, и к началу 1950-х годов она стала повсеместной. [19]
Первое практическое применение определения группы крови при переливании крови было осуществлено американским врачом Рубеном Оттенбергом в 1907 году. Широкомасштабное применение началось во время Первой мировой войны (1914–1915), когда лимонную кислоту начали использовать для профилактики образования тромбов . [10] Феликс Бернштейн продемонстрировал правильную схему наследования группы крови множественных аллелей в одном локусе в 1924 году. [20] Уоткинс и Морган в Англии обнаружили, что эпитопы ABO предоставляются сахарами, а именно N-ацетилгалактозамином для группы A и галактозой для группы B. [21] [22] [23] После многочисленных публикаций литературы, утверждающих, что все вещества ABH были прикреплены к гликосфинголипидам, Финн и др . (1978) обнаружили, что гликопротеины эритроцитов человека содержат полилактозаминовые цепи [24] , которые содержат присоединенные вещества ABH и представляют собой большинство антигенов. [25] [26] [27] Основными гликопротеинами, несущими антигены ABH, были идентифицированы белки Band 3 и Band 4.5 и гликофорин. [28] Позднее группа Ямамото показала точный набор гликозилтрансфераз, который обеспечивает эпитопы A, B и O. [29]
Группы крови наследуются от обоих родителей. Группа крови ABO контролируется одним геном ( геном ABO ) с тремя типами аллелей , выведенными из классической генетики : i , IA и IB . Обозначение I означает изоагглютиноген , другой термин для антигена . [31] Ген кодирует гликозилтрансферазу — то есть фермент , который изменяет углеводный состав антигенов эритроцитов . Ген расположен на длинном плече девятой хромосомы ( 9q34). [32]
Аллель I A дает тип A, I B дает тип B, а i дает тип O. Поскольку и I A , и I B доминируют над i , только люди ii имеют группу крови O. Люди с I A I A или I A i имеют группу крови A, а люди с I B I B или I B i имеют группу B. Люди с I A I B имеют оба фенотипа , потому что A и B выражают особую доминантную связь: кодоминирование , что означает, что родители с типами A и B могут иметь ребенка с AB. Пара с типами A и B также может иметь ребенка с типом O, если они оба гетерозиготны ( I B i и I A i ). Цис-AB фенотип имеет один фермент, который создает как антигены A, так и B. Полученные эритроциты обычно не экспрессируют антиген A или B на том же уровне, который можно было бы ожидать от обычных эритроцитов группы A 1 или B, что может помочь решить проблему, по-видимому, генетически невозможной группы крови. [33]
Индивиды с редким фенотипом Бомбея (hh) вырабатывают антитела против групп A, B и O и могут получать переливания только от других особей hh. В таблице выше приведены различные группы крови, которые дети могут унаследовать от своих родителей. [34] [35] Генотипы показаны во втором столбце и мелким шрифтом для потомства: AO и AA оба тестируются как тип A; BO и BB тестируются как тип B. Четыре возможности представляют собой комбинации, полученные при взятии одного аллеля от каждого родителя; каждый имеет 25% шанс, но некоторые встречаются более одного раза. Текст над ними суммирует результаты.
Исторически тесты крови ABO использовались для установления отцовства , но в 1957 году только 50% американских мужчин, ложно обвиненных, смогли использовать их в качестве доказательства против отцовства. [36] Иногда группы крови детей не соответствуют ожиданиям — например, ребенок с группой крови O может родиться у родителя AB — из-за редких ситуаций, таких как фенотип Бомбея и цис-AB . [37]
Группа крови A содержит около 20 подгрупп, из которых A1 и A2 являются наиболее распространенными (более 99%). A1 составляет около 80% всей крови группы A, а A2 составляет почти все остальные. [38] Эти две подгруппы не всегда взаимозаменяемы, что касается переливания, так как некоторые люди с группой A2 вырабатывают антитела против антигена A1. Иногда в редких случаях при типировании крови могут возникать осложнения. [38]
С развитием секвенирования ДНК стало возможным идентифицировать гораздо большее количество аллелей в локусе ABO, каждый из которых может быть отнесен к категории A, B или O с точки зрения реакции на переливание, но которые могут быть различимы по вариациям в последовательности ДНК . Существует шесть общих аллелей у белых людей гена ABO , которые определяют группу крови: [39] [40]
В том же исследовании также были выявлены 18 редких аллелей, которые, как правило, имеют более слабую активность гликозилирования. Люди со слабыми аллелями A иногда могут экспрессировать антитела против A, хотя они обычно не имеют клинического значения, поскольку они не взаимодействуют стабильно с антигеном при температуре тела. [41]
Цис-AB — еще один редкий вариант, при котором гены A и B передаются вместе от одного родителя. [42]
Распределение групп крови A, B, O и AB различается по всему миру в зависимости от популяции. Существуют также различия в распределении групп крови внутри человеческих субпопуляций. [ необходима цитата ]
В Великобритании распределение частот групп крови среди населения все еще показывает некоторую корреляцию с распределением топонимов и последовательными вторжениями и миграциями, включая кельтов , норманнов , датчан , англосаксов и норманнов , которые внесли морфемы в топонимы и гены в население. Коренные кельты, как правило, имели больше группы крови O, в то время как другие популяции, как правило, имели больше группы крови A. [43]
Два общих аллеля O, O01 и O02, разделяют свои первые 261 нуклеотид с аллелем группы A A01. [44] Однако, в отличие от аллеля группы A, основание гуанозина впоследствии удаляется. В результате этой мутации со сдвигом рамки считывания образуется преждевременный стоп-кодон . Этот вариант встречается во всем мире и, вероятно, предшествует миграции людей из Африки . Аллель O01 считается предшествующим аллелю O02. [ необходима цитата ]
Некоторые эволюционные биологи предполагают, что существует четыре основных линии гена ABO и что мутации, создающие тип O, произошли по крайней мере три раза у людей. [45] От самого старого к самому молодому, эти линии включают следующие аллели: A101/A201/O09 , B101 , O02 и O01 . Предполагается, что продолжающееся присутствие аллелей O является результатом балансирующего отбора . [45] Обе теории противоречат ранее принятой теории о том, что тип крови O появился первым. [ необходима цитата ]
Возможно, что пищевые и экологические антигены (бактериальные, вирусные или растительные антигены) имеют эпитопы, достаточно похожие на антигены гликопротеинов A и B. Антитела, созданные против этих экологических антигенов в первые годы жизни, могут перекрестно реагировать с ABO-несовместимыми эритроцитами, с которыми он контактирует во время переливания крови в более позднем возрасте. Предполагается, что антитела анти-A возникают из иммунного ответа на вирус гриппа , чьи эпитопы достаточно похожи на α-DN-галактозамин на гликопротеине A, чтобы вызывать перекрестную реакцию. Предполагается, что антитела анти-B возникают из антител, вырабатываемых против грамотрицательных бактерий , таких как E. coli , перекрестно реагирующих с α-D-галактозой на гликопротеине B. [46]
Однако более вероятно, что движущей силой эволюции разнообразия аллелей является просто отрицательный частотно-зависимый отбор; клетки с редкими вариантами мембранных антигенов легче отличить иммунной системе от патогенов, несущих антигены от других хозяев. Таким образом, особи, обладающие редкими типами, лучше оснащены для обнаружения патогенов. Высокое внутрипопуляционное разнообразие, наблюдаемое в человеческих популяциях, тогда было бы следствием естественного отбора на особях. [47]
Молекулы углеводов на поверхности эритроцитов играют роль в целостности клеточной мембраны , клеточной адгезии , мембранном транспорте молекул и действуют как рецепторы для внеклеточных лигандов и ферментов. Обнаружено, что антигены ABO играют схожую роль как в эпителиальных клетках , так и в эритроцитах. [48] [49]
Антиген ABO также экспрессируется на гликопротеине фактора Виллебранда (vWF) , [50] , который участвует в гемостазе (контроле кровотечения). Фактически, наличие группы крови O предрасполагает к кровотечению, [51], поскольку 30% общей генетической изменчивости, наблюдаемой в плазме vWF, объясняется влиянием группы крови ABO, [52] и люди с группой крови O обычно имеют значительно более низкие уровни vWF (и фактора VIII ) в плазме, чем люди без группы O. [53] [54] Кроме того, vWF разрушается быстрее из-за более высокой распространенности группы крови O с вариантом Cys1584 vWF (аминокислотный полиморфизм в VWF): [55] ген ADAMTS13 ( протеаза , расщепляющая vWF ) картируется на участке q34.2 хромосомы 9 человека , том же локусе , что и группа крови ABO. Более высокие уровни vWF чаще встречаются среди людей, у которых впервые случился ишемический инсульт (из-за свертывания крови). Результаты этого исследования показали, что возникновение не было связано с полиморфизмом ADAMTS13, и единственным значимым генетическим фактором была группа крови человека. [56]
Антигены группы крови ABO(H) также переносятся другими гемостатическими гликопротеинами, такими как тромбоцитарный гликопротеин Ibα, который является лигандом для vWF на тромбоцитах. [57] Значимость экспрессии антигена ABO(H) на этих других гемостатических гликопротеинах до конца не определена, но также может иметь значение для кровотечения и тромбоза.
Несовместимость групп крови ABO между матерью и ребенком обычно не вызывает гемолитическую болезнь новорожденных (ГБН), поскольку антитела к группам крови ABO обычно относятся к типу IgM , который не проникает через плаценту. Однако у матери с группой крови O вырабатываются антитела ABO IgG , и у ребенка может потенциально развиться гемолитическая болезнь новорожденных ABO . [58]
В клетках человека аллели ABO и кодируемые ими гликозилтрансферазы были описаны при нескольких онкологических заболеваниях. [59] С помощью моноклональных антител против GTA/GTB было показано, что потеря этих ферментов коррелирует со злокачественным поражением эпителия мочевого пузыря и полости рта. [60] [61] Кроме того, экспрессия антигенов группы крови ABO в нормальных тканях человека зависит от типа дифференциации эпителия. В большинстве карцином человека, включая карциному полости рта, значимым событием в рамках основного механизма является снижение экспрессии антигенов A и B. [62] Несколько исследований показали, что относительное снижение регуляции GTA и GTB происходит при карциномах полости рта в связи с развитием опухоли. [62] [63] Совсем недавно исследование ассоциаций по всему геному (GWAS) выявило варианты в локусе ABO, связанные с восприимчивостью к раку поджелудочной железы. [64] Кроме того, еще одно крупное исследование GWAS связало группы крови ABO-гисто, а также статус секретора FUT2 с присутствием в кишечном микробиоме определенных видов бактерий. В этом случае ассоциация была с Bacteroides и Faecalibacterium spp . Было показано, что Bacteroides одной и той же OTU (операционной таксономической единицы) связаны с воспалительным заболеванием кишечника, [65] [66] таким образом, исследование предполагает важную роль антигенов группы крови ABO-гисто как кандидатов на прямую модуляцию микробиома человека в состоянии здоровья и при заболеваниях. [67]
Многолокусное исследование оценки генетического риска, основанное на комбинации 27 локусов, включая ген ABO, выявило лиц с повышенным риском как инцидентных, так и рецидивирующих событий ишемической болезни сердца, а также улучшенную клиническую пользу от терапии статинами. Исследование было основано на исследовании когорт сообщества (исследование диеты Мальмё и рака) и четырех дополнительных рандомизированных контролируемых испытаниях первичных профилактических когорт (JUPITER и ASCOT) и вторичных профилактических когорт (CARE и PROVE IT-TIMI 22). [68]
В апреле 2007 года международная группа исследователей объявила в журнале Nature Biotechnology о недорогом и эффективном способе преобразования типов крови A, B и AB в группу O. [69] Это делается с помощью ферментов гликозидазы из определенных бактерий для удаления антигенов группы крови из эритроцитов . Удаление антигенов A и B все еще не решает проблему антигена группы крови Rh на клетках крови Rh-положительных людей, и поэтому необходимо использовать кровь от Rh-отрицательных доноров. Модифицированная кровь называется «фермент, преобразованный в O» (кровь ECO), но, несмотря на ранний успех преобразования эритроцитов B- в O-тип и клинические испытания без побочных эффектов при переливании пациентам с A- и O-типами, [70] эта технология еще не стала клинической практикой. [71]
Другим подходом к проблеме антигенов крови является производство искусственной крови , которая могла бы выступать в качестве заменителя в чрезвычайных ситуациях. [72]
В Японии и других частях Восточной Азии распространено мнение о теории личности по группе крови , которая утверждает, что группы крови предсказывают или влияют на личность. Это утверждение не имеет научной основы, и существует научный консенсус , что такой связи не существует; научное сообщество считает это лженаукой и суеверием . [73]
Это убеждение возникло в 1930-х годах, когда оно было введено как часть японской программы евгеники . [74] Его популярность пошла на убыль после поражения Японии во Второй мировой войне, и японская поддержка евгеники пошатнулась, но оно вновь всплыло в 1970-х годах благодаря журналисту по имени Масахико Номи . Несмотря на свой статус псевдонауки, оно остается широко популярным по всей Восточной Азии. [75]
Другие популярные идеи — это диетические потребности, зависящие от группы крови , что группа А вызывает сильное похмелье , что группа О ассоциируется с лучшими зубами, и что люди с группой А2 имеют самые высокие показатели IQ . Как и в теории личности по группе крови, эти и другие популярные идеи не имеют научных доказательств, и многие из них дискредитированы или псевдонаучны. [76]
Die Vererbung der durch Isoagglutinine nachweisbaren spezifischen Strukturen A und B der menschlichen Blutkfirper erfolgt nach der Mendelschen Regel, wobei die Eigenschaft der Struktur доминирующий, das Fehlen der Struktur rezessiv. Die Tatsache, dafi die nachweisbaren Bestandteile der Blutkorper niemals rezessiv sind und daher bei den Kindern nie erscheinen, wenn nicht einer der Eltern sie enthait, ist forensisch zu verwerten.