血型

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总论

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图1：常见血型系统
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续图1
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续图1
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图2：常见血型系统的抗体性质
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图3：ABO、H血型系统的抗原合成
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图4：ABO血型系统的5种前体，注意编号跳过了5，因为第5类是人为合成的，自然界未发现过存在
  • 不同人的血液中含有不同的抗原和抗体，其组合的结果就是不同的血型（Blood Type）。
  • 血液中的抗原是与生俱来的，由遗传决定的；而抗体是后天产生的，是小肠上皮及其它上皮组织表面滋生的微生物群落携带的，类似于个体血液中没有的抗原的物质，诱导产生的，一般出生后一年内产生。
  • 抗原不只存在于血液中，相同的物质也存在于身体其它组织。
  • 抗原的化学本质多样，主要有：糖链、单次跨膜蛋白、多次跨膜蛋白（可能是跨膜运输蛋白）、通过GPI固着的蛋白、自由蛋白（可能是信号分子）
  • 临床上，血型不同造成的常见问题有两种：输血后发生血细胞凝集反应、母亲和胎儿血型不合危及二人生命。
  • 遗传上相关联的抗原组成一个血型系统（Blood Group System）。
  • 国际输血学会（International Society of Blood Transfusion，ISBT）负责各血型系统的命名、编号。
  • 目前获得ISBT承认的血型系统有30种。（近期修改为35种，新的几种研究极少，意义不大，本文不考虑）
  • 常见血型系统的基本性质见图1，下文不再重复。

抗体

  • 抗原为糖类，对应的抗体大部分是IgM型，与抗原接触后一般立即发生免疫沉淀（对于血细胞而言称为凝集，Agglutination），但最适凝集温度一般远低于体温（37℃），所以生理条件下不会凝集，ABO血型系统是例外。
  • 抗原为蛋白质，对应的抗体大部分是IgG型，最适凝集温度达到体温，但不会直接引起凝集，需要加入二级抗体（如Antihuman IgG）才能凝集。
  • 常见血型系统对应的抗体的性质见图2。
  • 输血的基本原则是受体的抗体不能和供体的抗原反应。

ABO、H、Lewis血型系统

  • 抗原是红细胞（和很多其它细胞）表面的糖蛋白和糖脂中糖链的一部分，也可被分泌入血浆、尿液、乳汁等。（红细胞也可以从血浆吸收分泌出的糖脂和糖蛋白，嵌入细胞膜）
  • 首先细胞产生或分泌一种非还原端为半乳糖的糖链（结构不唯一，目前天然发现的有5种，见图4），这是这三种系统的抗原的共同前体。
  • 多个前体可以首尾相连，见于3类前体。
  • 前体的半乳糖被加上岩藻糖残基，变为H抗原。（H抗原的抗体极少，不会引起红细胞凝集）
  • 一般地，FUT1基因将细胞表面的前体转化为H抗原；FUT2基因则将分泌出的前体转化。（图3）
  • H抗原有两种继续修饰方式：被ABO或FUT3基因编码的糖基转移酶修饰。
  • ABO酶、3个FUT酶都存在于细胞膜上，另外ABO酶还可被分泌到血浆中。
  • 被ABO酶修饰：
    • ABO酶主要修饰细胞表面的H抗原，也能修饰分泌出的。
    • 最初认为ABO基因有三类等位基因：A，B，O。
    • A酶在H抗原的半乳糖上加N-乙酰半乳糖胺，B酶则加半乳糖，分别称为A抗原和B抗原。
    • O是有缺陷的糖基转移酶，不能修饰H抗原。
    • 后来发现A抗原又可分为两类（A1和A2），其中A2是今天狭义的“A抗原”，对应地A类等位基因也被分为A1和A2两类。
    • 正常生理条件下，A2酶只能将H抗原变为A2抗原；在试管中长时间混合A2酶和H抗原，可产生微弱的A1抗原。
    • A1酶的活性比A2酶高5倍，A1抗原和A2抗原的化学区别目前仍是有争议的，有人认为它们只有A抗原数量上的差异，也有人认为它和“A抗原重复”现象（见下文）有关（后者支持较多）。
  • 被FUT3酶修饰：
    • FUT3只能修饰分泌出的糖蛋白，但产生的Lewis抗原可以被红细胞吸收成为细胞膜的一部分。
    • FUT3酶将一个岩藻糖残基转移到前体中的N-乙酰葡糖胺残基上，形成Lea抗原。
    • 若前体之后被转化为H抗原，则形成Leb抗原。
    • Leb抗原在被红细胞可以进一步被ABO酶修饰，形成ALeb和Bleb两种抗原。（没有A1Leb抗原）
    • Lea抗原的半乳糖残基可能被唾液酸修饰。
  • 不同类型的前体的合成命运：
    • 红细胞不能合成1类前体，其表面的抗原主要采用2类前体。
    • FUT3酶对1类前体专一性强，对2类前体只能少量催化，对其它前体无反应。
    • 2类前体的Lea和Leb抗原分别记作Lex和Ley，数量很少。
    • 3类前体有两类：
      • 通过O-糖苷键与粘液素（Mucin）的丝氨酸或苏氨酸残基相连，此蛋白质被分泌到胞外，不会出现在红细胞表面。
      • 被加在一个基于2类前体的A抗原的末端，只能形成H抗原或A抗原，可连续加多个，形成A抗原重复现象。（出现在红细胞的糖脂上，以及分泌到胞外的粘液素上）
    • 4类前体只出现在糖脂上，大部分在肾细胞表面，A抗原和H抗原已在红细胞表面被发现，B抗原只在肾细胞表面被发现。
    • 有研究认为4类前体在A1和A2抗原区分中所起的作用更重要。
    • 6类前体只以游离的多糖形式出现在尿液和乳汁中。
  • 抗原与血型的关系：
    • FUT1酶有缺陷，则红细胞只能从分泌到血浆中的蛋白质获取H抗原，数量极少；FUT2酶有缺陷，则红细胞表面有大量H抗原，而血浆中没有；FUT1和FUT2同时缺陷，则身体中没有H抗原；若FUT2酶的两份拷贝一份有缺陷另一份正常，则称为弱H分泌者。
    • 红细胞表面没有或只有极少H抗原，称为孟买血（h），否则记为H，这是H血型系统。（只有极个别人有孟买血，但20%左右的人血浆中没有H抗原）
    • ABO的两个两份拷贝中，若有A1类，则同时有A1抗原和A2抗原；若有A2类而无A1类，则只有A2类抗原；若有B类，则有B抗原；若只有O类，则无ABO抗原。
    • 只有A2抗原，记作A型；既有A1抗原也有A2抗原，记作A1型；有A2抗原和B抗原，记作AB型；既有A1抗原也有A2抗原还有B抗原，记作A1B型；上述都没有，记作O型，这是ABO血型系统。
    • 若FUT3酶缺陷，则既无Lea抗原也无Leb抗原；FUT3正常而FUT2缺陷，则只有Lea抗原；弱H分泌者若FUT3正常，则既有Lea抗原也有Leb抗原；FUT3和FUT2都正常，则只有Leb抗原，这是Lewis血型系统。

Rh血型系统

  • Rh血型系统是已知最复杂的血型系统，相关抗原多达54种。
  • 抗原的化学本质是膜蛋白，没有糖链。
  • 最重要的抗原有5种：D,C,c,E,e，临床上最重要的是D，以是否存在D抗原区分Rh阳性和阴性。
  • 关于Rh血型系统的解释，最简单的是Fisher-Race系统：
    • 此系统认为Rh血型系统是由两个基因控制的：RhD和RhCE。
    • RhD有两种等位基因，其一产生D抗原，另一不产生任何抗原。
    • RhCE有四种等位基因，对应四种抗原组合（CE,Ce,cE,ce）。
    • 一般情况下，有C抗原就没有c抗原，有D抗原就没有d抗原，反之亦然。
    • 也有人同时有C和c抗原、E和e抗原，是RhCE基因的特殊变异。
    • 还有人没有任何Rh抗原，记作Rhnull，也是这些基因的特殊变异。
  • 非洲和亚洲绝大多数人都是Rh阳性，欧洲有略多Rh阴性。
  • Rh阴性的人一般不会在婴儿期产生抗体，只有在接触了Rh阳性血液制品后才会。
  • 因此，第一次输入Rh阳性血的Rh阴性人，一般不会立刻发生任何反应，在2-4周后血液中产生足以发生凝集反应的抗体，但此时输入的红细胞已几乎全部死亡；约4个月后抗体产量达到最大值。
  • 母子Rh血型不合会引起较严重的新生儿溶血（Erythroblastosis Fetalis）。
    • 大多数情况下，母亲是Rh阴性而父亲是Rh阳性。
    • 胎儿从父亲继承了Rh阳性，而母亲接触胎儿的抗原后产生了Rh抗体。
    • Rh抗体会渗透入胎儿体内，造成新生儿溶血。
    • 胎儿的巨噬细胞会将裂解释放的血红蛋白变为胆红素（Bilirubin），形成黄疸。
    • 为补充红细胞，肝和脾大幅增生并行使造血功能。
    • 血液中可见大量尚未成熟的红细胞，有些有细胞核。
    • 如果胎儿能活过婴儿期，则胆红素会损失大脑神经细胞，形成核黄疸（Kernicterus），表现为痴呆。
    • 通常第一胎都能平安降生，之后发生此病概率逐步上升，二胎达3%，三胎达10%。
    • 处理此疾病的方法是大量输入Rh阴性血。
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