ABO血型系統(tǒng)
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ABO血型系統(tǒng)是人類最早認(rèn)識(shí)也是最為重要的血型系統(tǒng)。ABO血型由紅細(xì)胞膜上的不同抗原所決定，與人類輸血時(shí)發(fā)生的溶血反應(yīng)密切相關(guān)，具有重要的臨床意義。ABO抗原也存在于牛、羊和一些猿類等其他動(dòng)物體內(nèi)。[1]ABO血型可能繼承自數(shù)百萬年前一個(gè)共同的靈長類祖先，并在傳染病免疫反應(yīng)具關(guān)鍵作用[2]。
目錄 |
發(fā)現(xiàn)史
1900年，奧地利維也納大學(xué)病理研究所的生物學(xué)家卡爾·蘭德施泰納首次報(bào)道，健康人的血清對(duì)一些人類個(gè)體的紅細(xì)胞有凝聚作用。通過混合不同人的血清和紅細(xì)胞，他發(fā)現(xiàn)了A、B、O三種血型[3]，他的學(xué)生Decastrello和Sturli又于兩年后發(fā)現(xiàn)了第四種——AB型[4]。蘭德施泰納因此獲得1930年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。捷克血清學(xué)家揚(yáng)斯基也于1907年獨(dú)立發(fā)現(xiàn)人類血液可分為四種血型[5]。但由于當(dāng)時(shí)通訊不便，只有蘭德施泰納的成就得到科學(xué)界廣泛承認(rèn)，揚(yáng)斯基則幾乎被遺忘，僅在前蘇聯(lián)等少數(shù)國家仍有提及。
1910至1911年，波蘭人希爾斯菲爾德和德國人馮·登格恩發(fā)現(xiàn)了ABO血型系統(tǒng)的遺傳性。1924年，德國數(shù)學(xué)家貝恩斯坦進(jìn)一步闡釋了ABO的遺傳方式是由同一基因座上的幾個(gè)等位基因決定的[6]。英國人沃特金斯（Watkins）和摩爾根（Morgan）發(fā)現(xiàn)，決定ABO抗原不同的分子基團(tuán)（稱為抗原決定簇或表位，英文：epitope）由糖類轉(zhuǎn)化而來，決定A抗原的是N-乙酰半乳糖胺（N-acetylgalactosamine），決定B抗原的是半乳糖（galactose）[7]。1990年，日本學(xué)者山本等首次描述了編碼這些抗原決定簇的A、B、O等位基因的DNA結(jié)構(gòu)[8]。
ABO抗原
人類ABO血型系統(tǒng)的抗原合成基于前體物質(zhì)H抗原。H抗原是一種糖脂，基本分子結(jié)構(gòu)是以糖苷鍵與多肽鏈骨架結(jié)合的四糖鏈，即β-D-半乳糖、β-D-N-乙酰葡萄糖胺、β-D-半乳糖以及在β-D-半乳糖2-位連接的抗原決定簇α-L-巖藻糖。H抗原的決定基因FUT1位于19號(hào)染色體，長度超過5000個(gè)堿基對(duì)，包括3個(gè)外顯子。FUT1基因有兩個(gè)等位基因H和h，H等位基因編碼巖藻糖轉(zhuǎn)移酶，使巖藻糖與糖鏈末端的半乳糖相連，形成H抗原。而h等位基因無法編碼具有活性的巖藻糖轉(zhuǎn)移酶。hh純合子個(gè)體在人類中非常罕見，形成所謂孟買血型。參見Hh/孟買血型系統(tǒng)。
編碼ABO抗原決定簇的是9號(hào)染色體上的ABO基因，總長度18000至20000個(gè)堿基對(duì)，包括7個(gè)外顯子，其中最大的第7外顯子和第6外顯子的堿基數(shù)占整個(gè)編碼序列的77%[9]。ABO基因有三個(gè)最主要的等位基因：IA（A）、IB（B）和i（O），這些等位基因的原初產(chǎn)物是糖基轉(zhuǎn)移酶。IA等位基因編碼α-1,3N-乙酰氨基半乳糖轉(zhuǎn)移酶，能將α-N-乙酰半乳糖胺接到H抗原的β-D-半乳糖上，形成A抗原；IB等位基因編碼α-1,3-D-半乳糖轉(zhuǎn)移酶，將α-D-半乳糖接到H抗原的相同位置，形成B抗原；i等位基因的第6外顯子包含一個(gè)核苷酸缺失，導(dǎo)致其編碼的蛋白質(zhì)無法正常表達(dá)，從而失去酶活性，因此，O型血的抗原就是未經(jīng)改變的H抗原。
A、B抗原主要表達(dá)在紅細(xì)胞膜上，以糖蛋白或糖脂的形式，呈樹枝狀突出細(xì)胞表面。在大多數(shù)上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞以及體液中，也有A、B抗原的存在。
亞型
1930年，人們發(fā)現(xiàn)A抗原可以分為A1與A2兩個(gè)亞型。目前已知，A型至少包括20個(gè)亞型，絕大多數(shù)是A1和A2（>99%），其中A1的比例超過80%[10]。 1980年以前，人們通常認(rèn)為紅細(xì)胞的ABH決定簇主要存在于鞘糖脂分子上，但是，1980年發(fā)表的幾篇報(bào)道指出：糖脂與糖蛋白相比，在ABH抗原決定簇中僅扮演次要角色。紅細(xì)胞上的多數(shù)ABH抗原都位于離子交換蛋、帶3蛋白、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白以及帶4.5蛋白的單個(gè)高度分枝的多聚N-乙酰氨基乳糖的N-型糖苷鍵上。
血清學(xué)
根據(jù)紅細(xì)胞膜上A抗原與B抗原的有無，可以將血液分為4型：如果只存在A抗原，則稱為A型；只存在B抗原，則稱為B型；若A與B兩種抗原都存在，則稱為AB型；這兩種抗原都沒有的，則稱為O型。
不同血型的血液里可能存在抗-A或抗-B抗體（也稱血凝集素，見右圖）。這些抗體通常是免疫球蛋白IgM，無法通過胎盤從母體進(jìn)入胎兒血液，但會(huì)在出生后一年內(nèi)出現(xiàn)在人體內(nèi)，產(chǎn)生原因可能是環(huán)境中某些與A、B抗原決定簇類似的糖類的刺激。這些抗體遇到與本身血型不合的紅細(xì)胞時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溶血反應(yīng)，例如一個(gè)A血型的人如果輸入B型血，會(huì)立刻導(dǎo)致體內(nèi)的抗-B抗體與B型紅細(xì)胞的表面B抗原結(jié)合，引發(fā)補(bǔ)體介導(dǎo)的紅細(xì)胞自溶。相同的抗原-抗體反應(yīng)也會(huì)在B血型的人輸入A型血或O型血的人輸入其他血型的血液時(shí)發(fā)生。只有AB血型的人體內(nèi)沒有抗A和抗B，可以接受其他血型的血液，故曾被稱為“萬能受血者”；而各種血型的人均可以輸入O型血，因此O型血的人曾被稱為“萬能供血者”（見下表）。然而，這種“萬能”的說法并不嚴(yán)格。以A血型的受血者輸入O型血為例，O型血的紅細(xì)胞不含B抗原，不會(huì)與受血者體內(nèi)的抗-B反應(yīng)，但O型血中的抗-A會(huì)與受血者血液中帶有A抗原的紅細(xì)胞反應(yīng)。當(dāng)輸血量較小時(shí)，輸入的抗-A抗體被受血者的血清充分稀釋，其影響可以降低；但如果輸血量較大，抗-A無法得到充分稀釋，仍可能引發(fā)受血者的溶血反應(yīng)。在這種情況下，一個(gè)解決之道是將送血者血液中的抗體分離，否則不應(yīng)進(jìn)行異型輸血。
| 受血者 | 供血者 |
|---|---|
| A型 | A或O型 |
| B型 | B或O型 |
| AB型 | A、B、AB或O型 |
| O型 | O型 |
遺傳性
ABO血型系統(tǒng)的遺傳是單基因決定的。ABO基因位于9號(hào)染色體的長臂上（9q34），有三個(gè)主要的等位基因IA（A）、IB（B）和i（O）。IA和IB的產(chǎn)物是具有活性的酶，分別催化A抗原和B抗原的合成，而等位基因i的產(chǎn)物不具有酶活性，無法催化A、B抗原合成。由于人類染色體是雙倍體，一個(gè)人通常只能擁有三個(gè)等位基因中的兩個(gè)，分別來自父母雙方。這兩個(gè)等位基因的類型，即血型的基因型（genotype），決定了人類血型的表型（phenotype）。
IA和IB對(duì)i均為顯性，故而只有基因型是ii的人才有O型血，基因型是IAIA或IAi的人是A血型，基因型是IBIB或IBi的人是B血型。而IA和IB是共顯性，因此基因型是IAIB的人具有兩種表型，即AB血型。
一般說來，如果父母雙方均為O型血，子女必然是O型；如果父母有一方是AB型血，子女不可能是O型；A型和O型血的父母不可能生育B型或AB型血的子女，B型和O型血的父母不可能生育A型或AB型血的子女。因此，ABO血型系統(tǒng)曾經(jīng)廣泛用于親子鑒定。父母與子女血型的詳細(xì)關(guān)系及子女血型的可能性見下表：
| 父母血型／基因型 | A型 | B型 | O型（OO） | AB型（AB） | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AA | AO | BB | BO | ||||
| A型 | AA | A型(AA) 100% | A型 100% (AA 50%、AO 50%) |
AB型 100% | A型(AO) 50% AB型 50% |
A型(AO) 100% | A型(AA) 50% AB型 50% |
| AO | A型 100% (AA 50%、AO 50%) |
A型 75% (AA 25%、AO 50%) O型 25% |
B型(BO) 50% AB型 50% |
A型(AO) 25% O型 25% B型(BO) 25% AB型 25% |
A型(AO) 50% O型 50% |
A型 50% (AA 25%、AO 25%) B型(BO) 25% AB型 25% |
|
| B型 | BB | AB型 100% | B型(BO) 50% AB型 50% |
B型(BB) 100% | B型 100% (BB 50%、BO 50%) |
B型(BO) 100% | B型(BB) 50% AB型 50% |
| BO | A型(AO) 50% AB型 50% |
A型(AO) 25% O型 25% B型(BO) 25% AB型 25% |
B型 100% (BB 50%、BO 50%) |
B型 75% (BB 25%、BO 50%) O型 25% |
B型(BO) 50%、 O型 50% |
B型 50% (BB 25%、BO 25%) A型(AO) 25% AB型 25% |
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| O型（OO） | A型(AO) 100% | A型(AO) 50% O型 50% |
B型(BO) 100% | B型(BO) 50% O型 50% |
O型 100% | A型(AO) 50% B型(BO) 50% |
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| AB型（AB） | A型(AA) 50% AB型 50% |
A型 50% (AA 25%、AO 25%) B型(BO) 25% AB型 25% |
B型(BB) 50% AB型 50% |
B型 50% (BB 25%、BO 25%) A型(AO) 25% AB型 25% |
A型(AO) 50% B型(BO) 50% |
A型(AA) 25% B型(BB) 25% AB型 50% |
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異常型
cis-AB
極少數(shù)人類個(gè)體的一條染色體中同時(shí)存在一個(gè)cis-AB基因，它編碼的酶可以同時(shí)催化A抗原和B抗原的合成。cis-AB是從一個(gè)親本遺傳而來的，因此即便其基因型是cisAB / O，也會(huì)表現(xiàn)為AB型，若與O型血的人（基因型O / O）生育，子女的血型可能是AB或O，而不像通常AB型血與O型血的父母只能有A或B型血的子女。
ABO血型在人群中的分布
隨著地域、人群的不同，ABO各個(gè)血型的頻率也有很大區(qū)別，常作為研究人類的民族分化、遷徙史的工具。
世界人群
從世界角度來看，IB等位基因的頻率最低，約為16%，在中亞一帶的阿爾泰民族最常見，而在美洲和澳大利亞原住民中最為罕見。IA等位基因較IB更為常見，約21%的世界人口攜帶IA，但相對(duì)高頻率的區(qū)域比較分散，如北美印第安人黑腳族（30-35%），澳大利亞一些原住民族群（40-53%），斯堪的納維亞地區(qū)北部的拉普人，或者薩米人（50－90%）等，而在中南美的印第安人中，IA幾乎無分布。由于IA、IB兩種等位基因型頻率不高，O血型稱為世界上最常見的血型，平均頻率達(dá)63%，特別是在中南美洲印第安人中，O型血頻率接近100%，O血型在澳大利亞原住民和西歐人群（特別是凱爾特人）中也很常見，在東歐和中亞的頻率則相對(duì)較低。[11] A型在北歐西歐與日本、湖南最多。
漢族
早在1918年，已有關(guān)于漢族人群ABO血型頻率的調(diào)查資料[12]。ABO表型在各地漢族人群的分布情況是：A型一般占20%-39%，B型一般占20%-38%，極少數(shù)人群低于20%；O型一般在30%和40%之間，但廣西、廣東、海南、臺(tái)灣等地的大多數(shù)人群中，O型頻率都超過40%；AB型一般在6%-12%[13]。
參考文獻(xiàn)
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- ↑ Distribution of Blood Types
- ↑ Kilgore B, Lu JH. Iso-agglutination test of Chinese bloods for transfution compatibility. China Med Jour.. 1918, 32: 21.
- ↑ 杜若甫（2004）．《中國人群體遺傳學(xué)》．北京：科學(xué)出版社，p.100-114．
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參考來源
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