Tag: grupy krwi

Układ grupowy Duffy, czyli jak uciec przed malarią

Marcin CzerwińskiLeave a comment

Piotr Gąsiorowski w swoim doskonałym cyklu na temat ewolucji napisał o mutacjach ograniczających podatność na malarię, takich jak np. niedokrwistość sierpowatokrwinkowa. Choroba ta jest wynikiem mutacji w genie kodujących hemoglobinę β. Na obszarach endemicznych dla malarii co czwarty człowiek jest nosicielem takiego genu; osoby takie są oporne na malarię. Obecność dwóch alleli z mutacją (w Afryce Zachodniej jest 3% takich osób) powoduje, że krwinki czerwone mają sierpowaty kształt (stąd nazwa), co podwyższa ich skłonność do rozpadu czyli hemolizy. Takie osoby chorują na anemię i mają inne komplikacje zdrowotne. Nosiciele (czyli osoby, którzy mają jeden zmutowany allel) nie mają poważnych dolegliwości, chociaż mogą mieć problemy z nerkami. Można więc powiedzieć, że 3% objawowych homozygot (czyli osób z dwoma zmutowanymi allelami) które chorują na anemię to koszt dostosowania się do środowiska, w którym malaria jest stale obecna.

Piotr Gąsiorowski wspomniał o jeszcze jednej mutacji, która ogranicza podatność na malarię. Jest nią mutacja w genie kodującym antygen Duffy. Czym jest to białko? O tym w poniższym wpisie.

Grupy krwi Duffy a i Duffy b

Jak już pisałem w moim wpisie o grupach 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. 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 osoby mają 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 znanych jest obecnie (2024 r.) 45 układów grupowych zawierających 362 antygeny. Są wśród nich dobrze znane, jak ABO czy Rh, ale też rzadziej wspominane, jak właśnie Duffy. Antygeny tego układu znajdują się na białku Duffy obecnym na komórkach śródbłonka, który „wyściela” nasze naczynia krwionośne. To samo białko jest też na krwinkach czerwonych. Jaka jest jego rola?

Duffy czyli DARC

Białko Duffy, znane też jako DARC (Duffy Antigen Receptor for Chemokines, czyli receptor dla chemokin z antygenem Duffy) składa się z 336 reszt aminokwasowych. Przebija błonę komórkową 7 razy i ma 3 łańcuchy cukrowe (Ryc. 1). Jest kodowane przez gen ACKR1 znajdujący się na chromosomie 1.

Ryc. 1. Struktura białka Duffy (DARC). DARC składa się z 336 reszt aminokwasowych (oznaczonych jednoliterowymi symbolami). Polimorfizm Fya/Fyb to glicyna (G)/kwas asparaginowy (D) w pozycji 42. Pokazano też polimorfizmy w pozycjach 89 i 100: zastąpienie cysteiny (C) przez argininę (R) oraz alaniny (A) przez treoninę (T) powoduje powstanie fenotypu Fyx. CHO to łańcuchy cukrowe przyłączone do reszt 16, 27 i 33. Zaznaczono też immunogenny fragment białka o nazwie Fy6.

Według: Łukasik E. i Waśniowska K., Post. Hig. Med. Dośw. 2016, 70:143-171. Licencja CC BY 4.0.

Z białkiem Duffy związane są dwa antygeny grupowe o nazwach Duffy a i Duffy b (w skrócie Fya i Fyb). Przyczyną ich powstania jest różnica w sekwencji aminokwasowej: w pozycji 42 łańcucha polipeptydowego jest glicyna w Fya i kwas asparaginowy w  Fyb. Kodowane są przez dwa allele o nazwach FY*A i FY*B. Jeżeli oba allele są obecne, to mamy fenotyp Fy(a+b+). Jeżeli tylko jeden, to Fy(a+b-) lub Fy(a-b+). U osób o fenotypie Fy(a+b+) połowa antygenów Duffy stanowią cząsteczki Fya (czyli z glicyną w pozycji 42), a połowę – Fyb (z kwasem asparaginowym w tej pozycji). W przypadku osób o fenotypie Fy(a+b-) i Fy(a-b+), 100% cząsteczek białka Duffy to odpowiednio białka typu Fya i Fyb.

Około 1% ludzi ma allel FY*B. Koduje on białko, w którym reszty aminokwasowe w pozycjach 89 i 100 są zastąpione innymi resztami (wyjaśnione na Ryc. 1). Obecność dwóch takich alleli powoduje powstanie fenotypu Fyx znanego też jako Fyweak: białko Duffy jest wprawdzie obecne, ale w bardzo niewielkiej ilości.

W przeciwieństwie do grup A/B/O, większość ludzi nie ma przeciwciał rozpoznających antygeny Duffy. Przeciwciała takie mogą być jednak obecne u osób, którym wielokrotnie przetaczano krew. Jest tak dlatego, że nasz układ odpornościowy może rozpoznać antygen Duffy, którego nie mamy, jako coś obcego. Tak właśnie było w przypadku Richarda Duffy (zmarł w 1956 r.), który chorował na hemofilię, miał grupę Fy(a-b+) i w wyniku wielokrotnych transfuzji wytworzył przeciwciała anty-Fya. Od jego nazwiska pochodzi nazwa całego układu grupowego.

Antygen Fya występuje trochę częściej u mieszkańców Azji (ma go 99% mieszkańców), a antygen Fyb  u mieszkańców Europy (83% mieszkańców). W Afryce jest ciekawa sytuacja: większość jej mieszkańców nie ma ani antygenu Fya ani Fyb, co jest wynikiem obecności częstego w Afryce allelu FY*BES (Ryc. 2). Fenotyp taki nazywany jest Fy(a-b-). Jaka jest przyczyna tego zjawiska? Żeby to wyjaśnić, trzeba opisać funkcję pełnioną w naszym organizmie przez białko Duffy.

Ryc. 2. Częstość występowania alleli FY*A, FY*B i FY*BES. Źródło: Howes R.E. et al., Nat. Commun. 2010, 2:266. Licencja CC BY 4.0.

Duffy i chemokiny

Białko Duffy jest receptorem dla chemokin, czyli niewielkich białek (masa cząsteczkowa 8-12 kDa) produkowanych przez komórki naszego organizmu w sytuacjach stresowych. Chemokiny należą do rodziny cytokin, czyli białek regulujących odpowiedź odpornościową organizmu. Ich rola jest szczególna: odpowiadają za chemotaksję, czyli reakcję ruchową na bodźce chemiczne. Większość receptorów dla chemokin to białka związane z białkiem G (pisałem o tym białku we wpisie o receptorach smaku). Po związaniu chemokin białka te przesyłają sygnał do komórki, zmuszając ją do reakcji (w tym przypadku ruchu). Znanych jest ponad 50 rodzajów chemokin i ponad 20 rodzajów receptorów, które je rozpoznają.

Chemokiny wiążą się do receptorów na powierzchni komórek i powodują, że komórki te przemieszczają się w stronę wyższego stężenia chemokin. Ma to wielkie znaczenie dla obrony naszego organizmu przez patogenami. Przykładowo, jeżeli skaleczymy się w rękę, bakterie wnikają do rany i zaczynają się namnażać. W odpowiedzi na obecność bakterii, komórki skóry bądź nabłonka wytwarzają cytokiny, których zadaniem jest informowanie komórek układu odpornościowego (takich jak leukocyty, makrofagi czy granulocyty) o obecności bakterii. Te same komórki wytwarzają też chemokiny, które stanowią coś w rodzaju drogowskazów dla komórek układu odpornościowego. Obecność chemokin to sygnał dla tych komórek, że mają przemieszczać się w kierunku, gdzie chemokiny powstają.

Białko Duffy nie jest typowym receptorem dla chemokin, ponieważ nie tworzy kompleksu z białkiem G i nie może przesyłać sygnału do komórki. Dlatego jest nazywane „receptorem zlewowym” (sink receptor). Jego rola to wiązanie chemokin na powierzchni komórek, co powoduje obniżenie stężenia chemokin w osoczu. Ponieważ krwinki czerwone to najliczniejsze komórki w naszym organizmie (jest ich 29 x 1012 wobec 7 x 1012 wszystkich pozostałych komórek), białko Duffy na czerwonych krwinkach pełni rolę „magazynu” chemokin.

No dobrze, ale co to ma wspólnego z malarią?

Duffy i malaria

Malaria jest zakaźną chorobą przenoszoną przez komary, a powodowaną przez pasożytnicze protisty  z rodzaju Plasmodium (polska nazwa: zarodźce). Człowiek jest żywicielem pośrednim dla pięciu gatunków, z których najgroźniejsze są dwa: Plasmodium falciparum, czyli zarodziec sierpowaty, i Plasmodium vivax, czyli zarodziec ruchliwy. Ok. 260 milionów ludzi zapada rocznie na malarię, z czego ok. 600 000 (w większości dzieci) umiera. Większość zachorowań jest powodowana przez P. vivax, ale 90% ofiar śmiertelnych powoduje P. falciparum.

Zakażenie rozpoczyna się, gdy samica komara przekłuwa skórę, wstrzykując zakaźne formy zarodźca nazywane sporozoitami. Trafiają one do wątroby, gdzie w ciągu kilku dni przekształcają się w merozoity, które infekują krwinki czerwone (Ryc. 3).

Ryc. 3. Cykl życiowy zarodźca malarii. Według: Wikimedia Commons. Licencja CC BY 4.0.

Merozoity namnażając się w krwinkach czerwonych i co 48 godzin rozrywają je, co powoduje ataki gorączki. Podatność na malarię zależy od wielu czynników, w tym m.in. od grup krwi układu ABO. Osoby o grupie krwi O są nieco bardziej oporne na malarię powodowaną przez P. falciparum, dlatego wśród mieszkańców terenów endemicznych dla malarii przeważają osoby z grupą O.

Ale ten mechanizm nie działa w przypadku P. vivax, dlatego ewolucja zastosowała tu inny wybieg. Białko Duffy jest jednym z dwóch receptorów dla merozoitów P. vivax (drugim jest receptor dla transferyny). Znaczy to, że zarodziec może infekować krwinki tylko wtedy, gdy te mają na powierzchni białko Duffy. Jak wspomniałem, istnieją dwie grupy krwi, Fya i Fyb, przy czym antygen Fya jest trochę gorzej rozpoznawany przez merozoity P. vivax. Dlatego osoby o fenotypie Fy(a+b-) są nieco bardziej oporne na zakażenia tym pasożytem. Ale naprawdę dużą oporność wykazują osoby, u których białko Duffy w ogóle nie występuje na powierzchni krwinek. Takie osoby mają fenotyp Fy(a-b-), który jest wynikiem obecności dwóch alleli o nazwie FY*BES. Allele te kodują prawidłowe białko Duffy, które ulega ekspresji wyłącznie na komórkach śródbłonka, natomiast nie ma go na powierzchni krwinek czerwonych. Jest to wynik punktowej mutacji w promotorze tego genu, czyli we fragmencie genu odpowiadającym za uruchomienie  transkrypcji (czyli przepisania sekwencji DNA na mRNA). Zamiana jednego nukleotydu (tyminy na cytozynę) w pozycji -67 sekwencji nukleotydowej allelu FY*B powoduje, że erytroidalny czynnik transkrypcyjny GATA-1, który odpowiada za ekspresję białka Duffy na krwinkach czerwonych oraz ich prekursorach nie może się przyłączyć do odpowiedniego fragmentu w promotorze. Skutkiem jest nieobecność białka Duffy na krwinkach. Allel z taką mutacją to właśnie FY*BES (od ES czyli erythroid silent, nieobecny na komórkach erytroidalnych). Częstość tego allelu to 90% u rdzennych mieszkańców Afryki i 68% u Afro-Amerykanów.

Osoby z dwoma takimi allelami mają prawie 100% oporność na zakażenia P. vivax. Prawie, bo zahamowanie ekspresji białka Duffy na krwinkach czerwonych nie jest jednak całkowite i na niedojrzałych krwinkach występuje niewielka ilość tego białka. Takie młode krwinki mogą być „tylnymi drzwiami”, przez które zarodziec wnika powodując malarię. Ochrona jest jednak znacząca, i prawdopodobnie dlatego częstość fenotypu Fy(a-b-) w Afryce wynosi od 8% w Sudanie do 86% w Botswanie (Ryc. 2). Uważa się, że mutacja powodująca powstanie allelu FY*BES pojawiła się w Afryce ok. 60 000 – 30 000 lat temu i rozpowszechniła się w wyniku presji ze strony zarodźca P. vivax.

Co ciekawe, w Europie Środkowej (Polska, wschodnie Niemcy) kilka do kilkunastu procent ludzi jest nosicielami allelu FY*BES (Ryc. 2). Może to powodować pewne problemy w transfuzjologii, bo osoby o fenotypie Fy(a-b-), którym przetoczy się krwinki Fy-dodatnie, mogą wytworzyć przeciwciała anty-Duffy. Jeszcze do lat 50. ubiegłego wieku malaria powodowana przez P. vivax była obecna w Europie, i być może to spowodowało rozpowszechnienie się tego allelu?

Czy fenotyp Fy(a-b-) to same zalety?

Tak jak w przypadku anemii sierpowatokrwinkowej, fenotyp Fy (a-b-) też może powodować pewne negatywne skutki. Ponieważ białko Duffy stanowi „podręczny magazyn” chemokin, a najwięcej jest go na krwinkach czerwonych, to brak tego białka na krwinkach powoduje podwyższenie stężenia chemokin w osoczu. Może mieć to szczególne znaczenie w przypadku chemokin angiogennych, czyli stymulujących powstawanie nowych naczyń krwionośnych. Guzy nowotworowe potrzebują naczyń krwionośnych do rozwoju, dlatego podwyższone stężenie takich chemokin może stymulować ich rozwój. Przekłada się na wyższą częstość niektórych chorób nowotworowych, zwłaszcza raka prostaty (drugi co do częstości nowotwór u mężczyzn). U Afro-Amerykanów, wśród których większość stanowią osoby o fenotypie Fy(a-b-), zachorowalność na raka prostaty w porównaniu do osób o pochodzeniu europejskim  jest wyższa o ponad 60%, a śmiertelność o 100%.

Literatura dodatkowa

Podstawowe wiadomości o białku Duffy

https://phmd.pl/api/files/view/116837.pdf

Białko Duffy i malaria

http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.102014

Fenotyp Duffy-ujemny i zakażenia P. vivax

https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.10.019

Ludwik Hirszfeld: pionier transfuzjologii i immunologii w czasach trudnych dla Polski i Europy (2)

Marcin CzerwińskiLeave a comment

W poprzednim wpisie napisałem o pierwszych odkryciach Hirszfelda i jego działalności w Polsce międzywojennej. Teraz o II wojnie światowej i o tym, co przyszło po niej. Tekst ten nie byłby możliwy bez książki Urszuli Glensk „Hirszfeldowie. Zrozumieć krew”.

Wojna

We wrześniu 1939 roku Ludwik Hirszfeld miał uczestniczyć w Międzynarodowym Kongresie Mikrobiologów w Nowym Jorku. Zmienił jednak plany, być może dlatego, że jego córka Maria przyjechała na wakacje z Paryża, i pozostał w Warszawie. W czasie jednego z pierwszych nalotów zniszczony został Instytut Przetaczania i Konserwacji Krwi, więc Hirszfeld zaangażował się w stworzenie stacji krwiodawstwa w Szpitalu Ujazdowskim. Hanna Hirszfeldowa organizowała w tym czasie prowizoryczny szpital w szkole na Saskiej Kępie. Kiedy w pierwszych miesiącach okupacji hitlerowcy zakazali Żydom poruszania się po Alejach Ujazdowskich, nazwanych wtedy Siegesstrasse, Hirszfeld ignorował to rozporządzenie. W pierwszych dniach okupacji został zwolniony z pracy w Państwowym Zakładzie Higieny. Nowym dyrektorem został dr Robert Kudicke, dawny znajomy z Heidelbergu.

Początkowo Hirszfeldom udało się pozostać w domu na Saskiej Kępie, gdzie Hirszfeld napisał podręcznik „Immunologia Ogólna”, ale w lutym 1941 r. zostali zmuszeni do przeprowadzenia do getta. Zamieszkali na plebanii kościoła Wszystkich Świętych przy placu Grzybowskim 3/5. Przewodniczący Gminy Adam Czerniaków powierzył Hirszfeldowi powołanie Rady Zdrowia, która miała podjąć próbę przeciwdziałania epidemii duru plamistego. Niemcy wykorzystywali epidemię, żeby atakować Żydów jako szerzących zarazę: gubernator Ludwig Fischer powiedział w wywiadzie dla Nowego Kuriera Warszawskiego, że Żydzi roznoszą tyfus plamisty, ale sami są odporni. Wraz ze współpracownikami Hirszfeld potajemnie szczepił ludzi na tyfus korzystając ze szczepionki produkowanej przez prof. Rudolfa Weigla we Lwowie  (a później przez dr. Edmunda Wojciechowskiego w Państwowym Zakładzie Higieny). Konspiracyjnie uczył też  medycyny: kursy miały ponad 500 słuchaczy, wojnę przeżyło mniej niż 50.

Wraz z dawnymi asystentkami z PZH, które również znalazły się w getcie, opracował metodę diagnostyki tyfusu plamistego polegającą na precypitacji bakterii z moczu i krwi za pomocą surowicy pacjenta. Na początku 1941 r. wraz z Różą Amzelówną zaobserwowali u pacjentki z chłoniakiem Hodgkina (zmarła dwa tygodnie później) rzadki przypadek krwinek, które nie były aglutynowane przez surowice anty-A ani anty-B. Surowica pacjentki silnie aglutynowała krwinki grupy O, co znaczyło, że nie ma antygenu H obecnego na krwinkach tej grupy. Taki rzadki fenotyp jest spowodowany mutacją w genie FUT1 kodującym fukozylotransferazę 1 (piszę o tym w tekście o układzie grupowym ABO).

Był to prawdopodobnie fenotyp Bombay, odkryty w tym mieście (obecnie Mumbay) i opisany przez Y.M. Bhende i współpracowników w czasopiśmie „The Lancet” w 1952 r.  Hirszfeld opisał ten przypadek w Polskim Tygodniku Lekarskim w 1946 r, a następnie w „The Lancet” w odpowiedzi na artykuł Bhende i wspólpr. Można przypuszczać, że fenotyp Bombay mógłby się nazywać Warszawa, gdyby Hirszfeld miał możliwość opublikowania tego wyniku w 1941 r.

Ostatnie laboratorium w getcie Hirszfeld próbował zorganizować w szpitalu przy ulicy Żelaznej, ale nie zostało ono uruchomione, ponieważ 22 lipca 1942 roku rozpoczęła się Grossaktion Warschau, czyli likwidacja getta. Hirszfeldom udało się uciec wcześniej, prawdopodobnie między marcem i lipcem 1943 r. Ucieczkę zorganizowali Konstanty Potocki i Stefan Schmidt, a fałszywe dokumenty sporządził dr Feliks Przesmycki, jego dawny współpracownik z Państwowego Zakładu Higieny. Po „aryjskiej” stronie czekał przyjaciel Hirszfeldów, Stanisław Kiełbasiński. Przez krótki czas Hirszfeldowie ukrywali się w Warszawie, a także w Wesołej i Miłośnie, a potem trafili do wsi Szczytniki na Kielecczyźnie (powiat buski). Wyjazd zorganizował dr Szymon Starkiewicz, dyrektor sanatorium dla dzieci w Busku-Zdroju, oraz Jadwiga Przondo, nauczycielka z Buska, zaangażowana w działalność AK. Po pewnym  czasie przenieśli się do majątku Adama i Ludwiki Grabkowskich we wsi Kamienna (powiat kazimierski). Tam w styczniu 1943 r. zmarła ich jedyna córka Maria, prawdopodobnie na zapalenie płuc spowodowane wycieńczeniem. Została pochowana pod przybranym nazwiskiem Halecka na cmentarzu w Kocinie. Po jej śmierci Hanna i Ludwik przenieśli się do Miłosny, pod opiekę Laury Keningowej i Ireny Przedpełskiej, a potem do wsi Lipka (powiat wołomiński), gdzie doczekali wycofania się Niemców.

Udało im się przeżyć wojnę. Nie przeżyły najbliższe współpracownice Hirszfelda: Róża Amzelówna, Bronisława Fejginówna, Tekla Epsteinówna, Bronisława Fejginówna i Róża Zajdel.

Po wojnie

W 1944 r. Hanna i Ludwik przedostali się do Lublina. Brali udział w uruchamianiu Wydziału Lekarskiego na nowo utworzonym Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej. Nie chcieli wracać do Warszawy, ich dom na Saskiej Kępie spłonął w ostatnich dniach wojny. Przenieśli się do Wrocławia, gdzie Ludwik Hirszfeld podjął się organizacji Wydziału Medycznego na Uniwersytecie i stworzył własną jednostkę badawczą, Zakład Mikrobiologii Lekarskiej.

W maju 1946 r. Hirszfeld wraz z żoną pojechał na trzy miesiące do USA. Odwiedzał laboratoria, spotykał się z amerykańskimi uczonymi. Podziwiał postępy amerykańskiej nauki, ale w opublikowanych Wrażeniach z Podróży do Stanów Zjednoczonych i Kanady pisał: „Za dużo i za szybko się pracuje, za mało czasu pozostawia na koncepcje…za dużo mówi się o olbrzymich fabrykach, a za mało o pierwszym przebłysku myśli…”.

Po powrocie z USA Hirszfeld zrozumiał, że lata wojny to czas bezpowrotnie stracony. Nauka poszła do przodu, a on nie był już w stanie, choćby ze względów finansowych, włączyć się w badania prowadzone przez czołowych uczonych. Ale pracował nadal. Wiele uwagi poświęcał konfliktowi serologicznemu między matką i płodem, analizował istotę ciąży „heterospecyficznej”  i będącej jej konsekwencją choroby hemolitycznej płodu i noworodka. Teorię tę zaproponował Hirszfeld jeszcze przed wojną, ale nie znalazła wtedy wielu zwolenników. Dziś wiemy, że choroba taka może mieć miejsce w sytuacji, gdy grupy krwi dziecka i matki są różne, ale najczęściej jest ona spowodowana przez obecność antygenów Rh, odkrytych przez Landsteinera i Wienera w 1940 roku. Obecnie w przypadku konfliktu stosuje się ludzkie przeciwciała anty-Rh, ale w czasach Hirszfelda profilaktyki tej jeszcze nie znano.

We Wrocławiu we współpracy z Kazimierzem Jabłońskim stosowano natomiast nowatorską metodę ratowania noworodków poprzez transfuzję wymienną. Terapia ta pozwoliła na uratowanie życia ponad dwustu dzieci. Wiele z nich żyje do dziś.

W nominacji do Nagrody Nobla wysuniętej przez Ernesta Witebsky’ego (USA) w roku 1950 metoda leczenia konfliktu serologicznego została uznana za jedno z trzech najistotniejszych osiągnięć Hirszfelda, obok odkrycia zasady dziedziczenia grup krwi i opisania częstości ich występowania w różnych populacjach (Ryc. 1).

Ryc. 1. Ludwik Hirszfeld ze współpracownikami we Wrocławiu. Źródło: Dominique Belin, Genewa, archiwum rodzinne Hirszfeldów.

Znaczącym nurtem w powojennej działalności Hirszfelda była medycyna sądowa, zwłaszcza w sprawach o wykluczanie ojcostwa. Ze względu na to, że grupy krwi są cechami dziedzicznymi, analiza antygenów grupowych umożliwia wykluczenie niektórych mężczyzn jako domniemanych ojców. Jeżeli dziecko ma grupę krwi A, a matka O, ojcem może być tylko osoba o grupie A lub AB. Grupy krwi były stosowane w medycynie sądowej od lat dwudziestych ubiegłego wieku, ale skuteczność tych badań nie była duża ze względu na to, że znano jedynie układ grupowy ABO. Dopiero odkrycie układu grupowego MN w r. 1927 i Rh w roku 1940  umożliwiło rozszerzenie liczby badanych antygenów, co znacznie podwyższało prawdopodobieństwo wykluczenia osoby, która nie może być ojcem dziecka. Hirszfeld we współpracy z Hugo Steinhusem i Józefem Łukaszewiczem opracowali tabelę, pozwalającą na określenie takiego prawdopodobieństwa. Obecnie w sprawach o wykluczenie ojcostwa stosuje analizę DNA, ale metody opracowaną przez Hirszfelda, Steinhausa i Łukasiewicza używano jeszcze w latach 80. XX wieku.

Rozwój badań naukowych komplikowała nie tylko sytuacja ekonomiczna, ale także presja polityczna, między innymi próba narzucenia stalinowskich wymogów nowej genetyki spod znaku Łysenki. Autorytet naukowy tylko do pewnego stopnia chronił Hirszfelda przed atakami krzewicieli nowej doktryny w naukach biologicznych. Blokowano podejmowane przez niego próby przekształcenia uniwersyteckiego Zakładu Mikrobiologii w instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk. Dopiero na kilka miesięcy przed jego śmiercią władze pozwoliły na powołanie Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN. Został jego pierwszym dyrektorem.

Ludwik Hirszfeld napisał prawie 400 prac naukowych, otrzymał honorowe doktoraty uniwersytetów w Pradze (1950) i Zurychu (1951). Zmarł 7 marca 1954 i został pochowany na cmentarzu św. Wawrzyńca we Wrocławiu. Nekrolog ukazał się m.in. w The Lancet (Ryc. 2).

Ryc. 2. Pogrzeb Ludwika Hirszfelda, plac Grunwaldzki we Wrocławiu.  Źródło: Dominique Belin, Genewa, archiwum rodzinne Hirszfeldów.

Najbliższy współpracownik Hirszfelda we Wrocławiu, Feliks Milgrom, napisał: „Hirszfeld należy do wymarłej grupy uczonych, którzy stworzyli dyscyplinę immunohematologii i immunogenetyki. Jest pamiętany przez jego uczniów jako oddany nauczyciel. Był doskonałym przykładem jego ulubionego aforyzmu: „Ten, kto chce zapalać innych, sam musi płonąć”.

Dlaczego nie dostał Nagrody Nobla? Moim zdaniem powinien dostać, ale w 1930 r. wraz z Karlem Landsteinerem. Nie było jednak wtedy raczej przyjęte, żeby Nagrodę Nobla dawać kilku osobom. Wyjątkiem były sytuacje, kiedy te osoby z sobą współpracowały, jak np. Banting i MacLeod przy odkryciu insuliny (Nagroda Nobla 1923 r.). Po wojnie było już trochę za późno na Nobla za grupy krwi.

Hanna Hirszfeldowa przeżyła męża o dziesięć lat. Była szanowaną profesorką pediatrii, założycielką Pierwszej Kliniki Pediatrycznej we Wrocławiu. Jest pochowana razem z mężem na cmentarzu św. Wawrzyńca we Wrocławiu.

Literatura dodatkowa

Urszula Glensk: Hirszfeldowie. Zrozumieć krew. Wydawnictwo Universitas, 2019 r. ISBN:

9788324235988

https://lubimyczytac.pl/ksiazka/4873895/hirszfeldowie-zrozumiec-krew

Ludwik Hirszfeld: biografia i odkrycia naukowe

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

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

Film TVP o Ludwiku Hirszfeldzie z serii „Geniusze i marzyciele”. Scenariusz i reżyseria: Paweł Wysoczański

https://vod.tvp.pl/programy,88/geniusze-i-marzyciele-odcinki,318794/odcinek-5,S01E05,299930

Ludwik Hirszfeld: pionier transfuzjologii i immunologii w czasach trudnych dla Polski i Europy (1)

Marcin Czerwiński4 komentarze

Ludwik Hirszfeld w Szwajcarii. Źródło: Dominique Belin, Genewa, archiwum rodzinne Hirszfeldów.

Początki

Ludwik Hirszfeld urodził się 5 września 1884 r. w Warszawie w spolonizowanej rodzinie żydowskiej. Studiował medycynę w Würzburgu i Berlinie, gdzie w 1907 r. obronił doktorat na temat fizycznych aspektów aglutynacji. Studia medyczne były drogie i Hirszfeld prawdopodobnie nie byłby w stanie ich sfinansować bez wsparcia żony, Hanny Hirszfeldowej  (pobrali się w 1905 r.). Hanna pochodziła z bogatej rodziny ortodoksyjnych Żydów w Łodzi. Studiowała medycynę we Francji i Niemczech, napisała dwa doktoraty, po latach została profesorką pediatrii. Jej rola we wspieraniu kariery Ludwika Hirszfelda jest stanowczo niedoceniona, pisze o tym Urszula Glensk w znakomitej książce „Hirszfeldowie. Zrozumieć krew”.

Pierwsze odkrycia

W 1907 r. Hirszfeld podjął pracę w  Zakładzie Serologii Instytutu Badania Raka w Heidelbergu, którego kierownikiem był Emil von Dungern. W tym czasie znane już były publikacje Karla Landsteinera  z lat 1900 – 1902 na temat grup krwi u człowieka, i Hirszfeld z von Dungernem zadali sobie pytanie, czy są one cechami dziedzicznymi. Zbadali grupy krwi 348 osób z 72 rodzin pracowników Instytutu i wykazali, że grupy krwi dziedziczy się zgodnie z prawami Mendla, przy czym grupy A i B są dominujące, a grupa O – recesywna. W przypadku jednoczesnej obecności grup A i B mamy do czynienia z kodominacją. Wprowadzili też do dziś używane nazwy grup krwi: A, B, AB i O (Landsteiner oznaczał je cyframi rzymskimi). Jak pisał Hirszfeld, było tak dlatego, że grupa A w populacji niemieckiej występowała częściej, a grupa B – rzadziej. Grupa O (piszemy O, ale czytamy zero) odnosiła się do osób, których krwinki nie były aglutynowane przez przeciwciała anty-A ani anty-B. Podstawy układu grupowego ABO opisałem w innym wpisie.

Były to odkrycia o fundamentalnym znaczeniu dla genetyki, ponieważ po raz pierwszy wykazały dziedziczenie cech, które łatwo można było określić za pomocą dostępnych odczynników. Ponadto, transfuzje krwi mogły stać bezpiecznym zabiegiem medycznym. Kiedy w 1930 r. Karl Landsteiner otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie grup krwi, w swojej mowie noblowskiej stwierdził: „w badaniach nad dziedziczeniem grup krwi  najważniejsze wyniki uzyskali von Dungern i Hirszfeld”.

Rok później ci sami badacze zauważyli, że aglutynacja krwinek grupy A może być silna lub słaba, i na tej podstawie wyróżnili podgrupy A1 i A2. (ok. 80% ludzi w Europie ma grupę A1). Dlaczego tak się dzieje, wyjaśniono za pomocą metod biologii molekularnej wiele lat później.

Cztery lata spędzone w Heidelbergu Hirszfeld uważał za najbardziej twórcze w całym życiu. Ale kiedy w 1912 r. Hanna została lekarzem w klinice pediatrycznej w Zurychu, Hirszfeld przeniósł się na tamtejszy uniwersytet, gdzie w 1914 r. przedstawił habilitację i został docentem.

Bałkany

Hirszfeldom bardzo podobało się życie w Szwajcarii, ale kiedy 28 lipca 1914 r. rozpoczęła się I wojna światowa, oboje zgłosili się na ochotnika do armii Serbii. Dlaczego Serbii? Byli obywatelami Rosji i mogli wejść w skład armii rosyjskiej, ale nie chcieli wspomagać zaborcy. Mała Serbia bohatersko stawiała opór wojskom austro-węgierskim, ale dysproporcja w sile militarnej była olbrzymia. Brakowało zwłaszcza lekarzy, bo Serbia nie miała własnego uniwersytetu medycznego. Hirszfeldów skierowano do małego miasta Valjevo, gdzie sytuacja była szczególnie trudna. Wszystkie szpitale były pełne rannych i chorych żołnierzy, a tyfus plamisty dziesiątkował także ludność cywilną. Hirszfeldowie zdołali opanować epidemię w Valjevie, ale w całej Serbii zmarło co najmniej 100 000 żołnierzy i 300 000 osób cywilnych (Ryc. 1).

Ryc. 1. Ludwik i Hanna Hirszfeldowie w towarzystwie pułkowników armii serbskiej. Valjevo, 1914. Źródło: Dominique Belin, Genewa, archiwum rodzinne Hirszfeldów.

W tych trudnych warunkach Ludwik Hirszfeld zdołał wyizolować i opisać dwa nieznane wcześniej szczepy bakterii powodujące dur rzekomy A i dur rzekomy C. Jeden z tych szczepów nazwano później Salmonella hirszfeldii.

Przystąpienie Bułgarii do wojny po stronie państw centralnych w październiku 1915 r. spowodowało załamanie się serbskiej obrony. Armia wraz z królem i rządem wycofała się przez góry do Albanii, a Hirszfeldowie podążyli wraz z nią. Na krótko wrócili do Zurychu, aby znów pojechać na Bałkany, tym razem do Salonik jako lekarze Sojuszniczych Armii Wschodu (Armées Alliées d’Orient). Armie te, skierowane do Grecji w 1916 r. z inicjatywy premiera Francji Aristide’a Brianda, miały być zbrojnym ramieniem Ententy na Bałkanach. Służyli w nich żołnierze wielu narodowości, co skłoniło Hirszfeldów do zbadania częstości grup krwi u osób o różnym pochodzeniu etnicznym. Były zakrojone na wielką skalę (zbadano ponad 8000 żołnierzy) i wykazały, że grupa A występuje częściej u Europejczyków (Anglicy: 46% A, 10% B), a grupa B u Azjatów (Hindusi: 27% A, 48% B). Artykuł ukazał się w The Lancet w 1919 r., i był pierwszym opracowaniem wykazującym zróżnicowaną częstość występowania grup krwi w różnych populacjach. Prawdopodobną przyczyną tych różnic jest presja ze strony patogenów, takich jak zarodziec malarii czy przecinkowiec cholery, pisałem o tym we artykule o układzie grupowym ABO (Ryc. 2).

Ryc. 2. Laboratorium bakteriologiczne w Salonikach (Hirszfeld stoi pośrodku). Źródło: Dominique Belin, Genewa, archiwum rodzinne Hirszfeldów.

Powrót do Polski

Kiedy w 1918 r. powstała odrodzona Polska, Hirszfeldowie po 17 latach pobytu w różnych krajach Europy zdecydowali się na powrót. Ludwik argumentował, że w ojczyźnie ma się przeszłość, teraźniejszość i przyszłość, a na emigracji tylko teraźniejszość. Hanna była bardziej sceptyczna, ale nie protestowała. Wrócili pod koniec 1919 r. Początki nie były łatwe.  Przywiezione franki szwajcarskie wymienili na polskie marki, które wkrótce straciły jakąkolwiek wartość. Stać ich było jedynie na wynajęcie małego mieszkania przy ul. Marszałkowskiej 49 z widokiem na podwórko-studnię (obecnie jest w tym miejscu hotel MDM). Ich jedyna córka Maria urodziła się w Warszawie 12 sierpnia 1920 r., w krytycznym momencie sowieckiej ofensywy. Hanna podjęła pracę w Uniwersyteckiej Klinice Chorób Dziecięcych przy ul. Litewskiej 16 (budynek istnieje do dziś). Ludwik zajmował się organizowaniem Zakładu Badania Surowic i Szczpionek, który został wkrótce przekształcony w Państwowy Zakład Higieny (PZH). Jego pierwszym dyrektorem był kuzyn Hirszfelda, Ludwik Rajchman, późniejszy współzałożyciel UNICEF. Rozbudowa i organizacja Zakładu, zlokalizowanego w Warszawie przy ulicy Chocimskiej 24, była możliwa dzięki Fundacji Rockefellera i innych funduszy amerykańskich. Monitorowano tam zagrożenia epidemiologiczne (zwłaszcza ogniska duru i czerwonki), produkowano też surowice i szczepionki. Pod koniec lat dwudziestych PZH wytwarzał ponad 80 preparatów, w tym insulinę, szczepionkę przeciw gruźlicy BCG czy szczepionkę przeciw błonicy (dyfterytowi).

A sytuacja epidemiologiczna w Polsce, z zwłaszcza na wschodzie, była fatalna. Epidemie duru brzusznego i czerwonki były na porządku dziennym. Po wizycie w Ławrze Poczajowskiej na Wołyniu słynnej z prawosławnego klasztoru i ikony Matki Boskiej, Hirszfeld napisał: „Do Ławry przybywa rocznie 80 000 pątników, a w całej wsi nie ma ani jednej ubikacji. 80 000 ludzi załatwia się dosłownie pod płotem. Ludność zacofana, zabobonna, zwalcza epidemie za pomocą wypędzania diabła” (Ludwik Hirszfeld, Historia Jednego Życia).

Będąc de facto dyrektorem Zakładu (Ludwik Rajchman przebywał przeważnie w siedzibie Ligi Narodów w Genewie), Hirszfeld nie zaniedbywał pracy naukowej, w tym badań nad grupami krwi: wspólnie z Wandą Halberówną i Janem Mydlarskim prowadzili badania nad częstością występowania grup krwi w populacji polskiej i wykazali, że jest ona różna się w różnych województwach. Grupa A występowała z częstością od 32,2% w województwie lubelskim, do 46% w województwie krakowskim; grupa B z częstością od 16,9% (nowogródzkie) do 23,7% (krakowskie) (Ryc. 3).

Ryc. 3. Ludwik Hirszfeld w swoim  gabinecie w Państwowym Zakładzie Higieny. Lata międzywojenne. Źródło: Dominique Belin, Genewa, archiwum rodzinne Hirszfeldów.

Sprawa Gorgonowej

Ludwik Hirszfeld oraz jego współpracownice z PZH: Róża Amzelówna i Wanda Halberówna byli pionierami zastosowań analizy grup krwi w medycynie sądowej. Najbardziej spektakularnym przykładem takich badań była bardzo głośna w tamtych czasach sprawa Gorgonowej: w nocy z 30 na 31 grudnia 1931 r. w Brzuchowicach koło Lwowa zamordowano córkę lwowskiego architekta Henryka Zaremby znaną jako Lusia. Zdarzenie miało miejsce w zamkniętej willi, a o morderstwo oskarżono guwernantkę (a także kochankę Zaremby), Ritę Gorgonową. Kluczowym dowodem była plama krwi znaleziona na chusteczce należącej do Gorgonowej. Początkowe analizy przeprowadzone w Krakowie sugerowały, że jest to krew Lusi, która miała grupę A (Gorgonowa miała grupę O). Ale Hirszfeld wraz ze współpracownikami wykazali, że chusteczka była dotykana przez wiele osób w czasie śledztwa, jest przesycona antygenami grupowymi i grupy krwi nie można precyzyjnie ustalić. Hirszfeld przedstawił tę opinię jako biegły sądowy w procesie przed Sądem Okręgowym w Krakowie w kwietniu 1933 r. Nie było więc twardych dowodów, ale sąd uznał Gorgonową za winną zabójstwa „pod wpływem ogromnego wzruszenia” i skazał ją na 8 lat pozbawienia wolności (wyszła na wolność we wrześniu 1939 r. w ramach amnestii z powodu wybuchu wojny). Nigdy nie przyznała się do zabójstwa.

Konflikt serologiczny

W 1926 r. Ludwik Hirszfeld jako pierwszy na świecie zaproponował, że niezgodność grup krwi między matką i płodem może być przyczyną konfliktu serologicznego i prowadzić do uszkodzenia płodu (dziś nazywanego chorobą hemolityczną płodu i noworodka). Dotyczyło to układu grupowego ABO, gdzie taki konflikt występuje rzadko. Zdarza się o wiele częściej w obrębie układu grupowego Rh, który został odkryty w 1940 r:  jeżeli kobieta o grupie krwi Rh- ma dziecko o grupie Rh+, to druga ciążą może być zagrożona. Dlaczego tak się dzieje, wyjaśniłem w moim wpisie. Rolę antygenu Rh w konflikcie serologicznym wykazano w r. 1953.

Nadchodzi wojna

Lata trzydzieste XX wieku były szczęśliwe dla Hirszfeldów. W 1930 r. zamieszkali w pięknym domu na Saskiej Kępie, przy ul. Obrońców 27 (został zniszczony w czasie wojny). Ludwik nie został wprawdzie dyrektorem PZH (władze mianowały na to stanowisko pułkownika Gustawa Szulca), ale był był powszechnie szanowanym szefem Działu Bakteriologii i Medycyny Doświadczalnej. Został profesorem Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Warszawskiego, a jego wykłady z mikrobiologii cieszyły się ogromnym zainteresowaniem. W 1937 r. pojechał na konferencję transfuzjologiczną do Paryża; powołano tam Międzynarodowe Towarzystwo Transfuzji Krwi (International Society of Blood Transfusion, ISBT), a Hirszfeld był jednym z założycieli. Hanna była powszechnie szanowanym ordynatorem Kliniki Pediatrii. Ich córka Maria zdała maturę w maju 1938 r. i podjęła studia historii na Sorbonie. Ostatnie wakacje spędzili w Jadwisinie i Wiśle, wrócili w ostatnich dniach sierpnia 1939. „A to, co później przyszło, było już otchłanią rozpaczy. Bogowie są zazdrośni. Nie wolno być zbyt szczęśliwym.” (Ludwik Hirszfeld, Historia Jednego Życia).

W następny wpisie napiszę, co działo się w czasie wojny i po niej.

Literatura dodatkowa

Ludwik Hirszfeld: Historia Jednego Życia. Wydawnictwo Literackie 2011 r. (Pierwsze wydanie 1946 r.). ISBN 9788308047897.

https://lubimyczytac.pl/ksiazka/239241/historia-jednego-zycia

Urszula Glensk: Hirszfeldowie. Zrozumieć krew. Wydawnictwo Universitas, 2019 r. ISBN 9788324235988.

https://lubimyczytac.pl/ksiazka/4873895/hirszfeldowie-zrozumiec-krew

Film TVP o Ludwiku Hirszfeldzie z serii „Geniusze i marzyciele”. Scenariusz i reżyseria: Paweł Wysoczański.

https://vod.tvp.pl/programy,88/geniusze-i-marzyciele-odcinki,318794/odcinek-5,S01E05,299930

„Mikroskopów nie trzyma się w szafie”. O dokonaniach Ludwika Hirszfelda. Marcin Czerwiński, Urszula Glensk, Kosmos 2019, 68: 145-156.

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

Ludwik Hirszfeld: A pioneer of transfusion and immunology during the world wars and beyond. Marcin Czerwiński, Radosław Kaczmarek, Urszula Glensk. Vox Sanguinis 2021, 117: 467-475.

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