Grupy krwi: układ ABO (1)

Co to są grupy krwi?

Podział krwi na grupy jest metodą klasyfikacji krwinek czerwonych na podstawie obecności na ich powierzchni cząsteczek zwanych antygenami grupowymi, które mogą być wykrywane przez przeciwciała (białka produkowane przez układ odpornościowy w odpowiedzi na stymulację przez obce cząsteczki). Przeciwciała takie mogą spowodować aglutynację (czyli zlepianie się) krwinek; jeżeli osobie, która ma takie przeciwciała, przetoczy się krwinki przez nie rozpoznawane, to może nastąpić tzw. ostra reakcja poprzetoczeniowa grożąca śmiercią. Tak więc jeżeli kilka osób ma tę samą grupę krwi, to znaczy, że na ich krwinkach są takie same antygeny. Antygeny te na podstawie podobieństwa sklasyfikowane są w grupach, nazywanych układami grupowymi. U człowieka znane są obecnie (2022 r.) 43 układy grupowe zawierające 349 antygenów grupowych. O niektórych z nich jeszcze napiszę. Na Ryc 1. jest przykład aglutynacji krwinek grupy N przez przeciwciała anty-N; układ grupowy MN to jeden ze wspomnianych 43 układów grupowych. Ale najważniejszym pod względem klinicznym, a zarazem najbardziej znanym, jest układ grupowy ABO.

Ryc. 1. Aglutynacja ludzkich krwinek grupy N przez przeciwciała anty-N (Fot. Marcin Czerwiński)

Grupy krwi A, B, AB i O u człowieka stanowią rzadkość na tle innych gatunków ssaków, ponieważ w osoczu ludzi obecne są obecne przeciwciała rozpoznające te antygeny (co u innych gatunków rzadko się zdarza). Dzieje się tak dlatego, że antygeny A i B są powszechnie występującymi w przyrodzie cukrami, w związku czym nasz układ odpornościowy może wytworzyć przeciwciała rozpoznające te antygeny, których nie mamy. I tak, jeżeli dana osoba ma na swoich krwinkach antygen A, to przeważnie wytwarza przeciwciała anty-B; podobnie jest przypadku antygenu B oraz przeciwciał anty-A. Jeżeli ktoś ma grupę O, to wytwarza oba rodzaje przeciwciał, a u osób o grupie AB ich nie ma ich wcale. Przeciwciała te powstają w wyniku kontaktu z bakteriami żyjącymi w naszych jelitach (jest to tzw. mikrobiota jelitowa), a także z antygenami obecnymi w pokarmie. Przeciwciała te pojawiają się u dzieci ok. 3 lat po urodzeniu i są obecne przez całe życie, chociaż w starszym wieku ich poziom spada. Należy dodać, że antygeny układu grupowego ABO są obecne nie tylko na krwinkach, ale również na komórkach większości tkanek naszego ciała (o czym jeszcze będzie).

Trochę historii

Grupy krwi układu ABO zostały odkryte przez austriackiego uczonego Karla Landsteinera w 1900 r. Badał on krew swoich współpracowników w Instytucie Higieny Uniwersytetu Wiedeńskiego i zauważył, że zmieszanie krwi różnych osób może spowodować aglutynację. Wyróżnił on trzy (później cztery) grupy krwi, co przyniosło mu Nagrodę Nobla w 1930 r. Dziesięć lat później Emil von Dungern i Ludwik Hirszfeld zadali sobie pytanie, czy grupy krwi można dziedziczyć. Ponieważ pracowali w Instytucie Badania Raka w Heidelbergu, przebadali krew pracowników tej instytucji, i wykazali, że tak istotnie jest, a grupy krwi dziedziczą się zgodnie z prawami Mendla (Gregorz Mendel przedstawił prawa dziedziczenia w r. 1866). Nadali grupom krwi nazwy A, B i O, które obowiązują do dziś (piszemy wielką literę O, ale czytamy „zero”). Wiele osób pyta, dlaczego nie piszemy cyfry 0 zamiast litery O, skoro czytamy „zero”. Nie ma dobrego wyjaśnienia i jest to przedmiotem kontrowersji (np. Rada Języka Polskiego zaleca cyfrę 0, co wskazał Piotr Gąsiorowski). Niemniej w profesjonalnym użyciu, również w Polsce, jest wyłącznie litera O.

Dzięki odkryciom Landsteinera, von Dungerna i Hirszfelda, a także dzięki wprowadzeniu cytrynianu sodu jako środka przeciwdziałającego krzepnięciu oraz konserwującego krew (Albert Hustin, Belgia, 1914), transfuzje krwi stały się bezpiecznym zabiegiem, niejednokrotnie ratującym życie. Obecnie transfuzja krwi to najczęściej wykonywany zabieg medyczny. Tu ciekawostka: jeszcze do lat trzydziestych XX wieku stosowano różne nazwy grup krwi, takie jak I/II/III/IV (chociaż Komitet Higieny Ligii Narodów opowiedział się za nazwami A/B/AB/O w 1928 r.). Upowszechnienie nomenklatury zaproponowanej przez von Dungerna i Hirszfelda nastąpiło w czasie II wojny światowej za sprawą Służby Krwi Armii USA: od 1941 r., na tzw. nieśmiertelnikach, czyli identyfikatorach żołnierzy, znalazły się grupy krwi A/B/AB/O. Inne armie wkrótce zastosowały ten sam system, i po wojnie nie wrócono już do dawnych nazw.

Czym różnią się krwinki A, B, AB i O?

Dzięki pra­com Winifred Watkins i Waltera Morgana w Wielkiej Brytanii oraz Elvina Kabata w USA opublikowanych w latach 60 ubiegłego wieku wiemy, że różnice między grupami krwi są spowodowane obecnością na powierzchni krwinek dwóch różnych cukrów. W przypadku grupy A jest to N-acetylogalaktozamina, a w przy­padku grupy B – galaktoza. Osoby o gru­pie O nie mają tych cukrów na powierzch­ni komórek.

Ryc. 2. Antygeny układu grupowego ABO (rysunek: Krzysztof Mikołajczyk, program: BioRender)

Wymienione cukry nie występują solo, ale są częścią większych struktur cukrowych, i dopiero te cukry są antygenami grupowymi układu ABO.  Na Ryc. 2 pokazane są struktury antygenów tego układu z zastosowaniem międzynarodowych symboli cukrów. Greckie litery i cyfry (α2, β3) oznaczają wiązanie między cukrami (które mogą być różne). W czerwonej ramce jest podstawowa struktura składająca się z trzech cukrów (galaktoza, fukoza, N-acetyloglukozamina), która nosi nazwę antygenu H. Jest to jedyna struktura układu ABO obecna na komórkach u osób z grupą O. Osoby z grupą A mają dodatkowy cukier w postaci N-acetylogalaktozaminy, a osoby z grupą B – galaktozy. Osoby z grupą AB mają oba rodzaje cukrów (Ryc. 3).

Ryc. 3. Grupy krwi, antygeny grupowe i przeciwciała (rysunek: Krzysztof Mikołajczyk, program: BioRender)

I tu pytanie: jeżeli antygeny grupowe ABO są cukrami, to dlaczego ich obecność w postaci grup krwi się dziedziczy? Otóż za przyłączanie cukrów do białek lub lipidów odpowiadają enzymy zwane glikozylotransferazami, które przyłączają pojedyncze cukry do większych cząsteczek, takich jak białka lub lipidy. Enzymy te są bardzo swoiste, co znaczy, że każdy enzym przyłącza tylko jeden rodzaj cukru. Każda glikozylotransferaza ma kodujący ją gen, a genów takich jest w genomie człowieka około 300. Antygeny A i B są syntezowane właśnie przez jeden z tych enzymów, o nazwie glikozylotransferaza ABO, który jest kodowany przez gen ABO. Enzym ten występuje w dwóch formach, nazywanych formami allelicznymi: swoistej wobec N-acetylogalaktozaminy (A) oraz swoistej wobec galaktozy (B). Różnica w swoistości jest wynikiem czterech mutacji w genie kodującym ten enzym, które powodują zmianę czterech reszt aminokwasowych w tym białku. Glikozylotransferaza ABO zdolna do przyłączania galaktozy (enzym o swoistości B), zawiera trochę większe reszty aminokwasowe w tzw. centrum aktywnym, czyli miejscu bezpośrednio odpowiedzialnym za przyłączanie cukrów. Do tego „bardziej ciasnego” centrum aktywnego pasuje jedynie galaktoza, ale nie N-acetylogalaktozamina, która jest większa, bo zawiera dodatkowo resztę acetylową (jest to jedyna różnica między tymi cukrami). Skutkiem jest przyłączanie wyłącznie galaktozy. I odwrotnie: „bardziej obszerne” centrum aktywne glikozylotransferazy o swoistości A przyjmuje jedynie “większą” N-acetylogalaktozaminę.

W następnym odcinku napiszę o dziedziczeniu grup krwi.

Literatura dla dociekliwych:

Układ grupowy ABO:

https://phmd.pl/resources/html/article/details?id=7380

Ludwik Hirszfeld i badania nad grupami krwi:

https://kosmos.ptpk.org/index.php/Kosmos/article/view/2564

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/vox.13214

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *