ABO血型系統

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ABO血型系統是人類最早認識也是最為重要的血型系統。ABO血型由紅血球膜上的不同抗原所決定,與人類輸血時發生的溶血反應密切相關,具有重要的臨床意義。ABO抗原也存在於和一些類等其他動物體內。[1]ABO血型可能繼承自數百萬年前一個共同的靈長類祖先,並在傳染病免疫反應具關鍵作用[2]

發現史[編輯]

1900年,奧地利維也納大學病理研究所的生物學家卡爾·蘭德施泰納首次報導,健康人的血清對一些人類個體的紅血球有凝聚作用。通過混合不同人的血清和紅血球,他發現了A、B、O三種血型[3],他的學生Decastrello和Sturli又於兩年後發現了第四種——AB型[4]。蘭德施泰納因此獲得1930年度諾貝爾生理學或醫學獎捷克血清學家揚斯基也於1907年獨立發現人類血液可分為四種血型[5]。但由於當時通訊不便,只有蘭德施泰納的成就得到科學界廣泛承認,揚斯基則幾乎被遺忘,僅在前蘇聯等少數國家仍有提及。

1910至1911年,波蘭人希爾斯菲爾德德國人馮·登格恩發現了ABO血型系統的遺傳性。1924年,德國數學家貝恩斯坦進一步闡釋了ABO的遺傳方式是由同一基因座上的幾個等位基因決定的[6]英國人沃特金斯(Watkins)和摩爾根(Morgan)發現,決定ABO抗原不同的分子基團(稱為抗原決定簇表位,英文:epitope)由糖類轉化而來,決定A抗原的是N-乙醯半乳糖胺(N-acetylgalactosamine),決定B抗原的是半乳糖(galactose)[7]。1990年,日本學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結構[8]

ABO抗原[編輯]

決定ABO系統四種血型的抗原糖鏈組成

人類ABO血型系統的抗原合成基於前體物質H抗原。H抗原是一種糖脂,基本分子結構是以糖苷鍵與多肽鏈骨架結合的四糖鏈,即β-D-半乳糖、β-D-N-乙醯葡萄糖胺、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-岩藻糖。H抗原的決定基因FUT1位於19號染色體,長度超過5000個鹼基對,包括3個外顯子FUT1基因有兩個等位基因HhH等位基因編碼岩藻糖轉移酶,使岩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岩藻糖轉移酶。hh純合子個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

編碼ABO抗原決定簇的是9號染色體上的ABO基因,總長度18000至20000個鹼基對,包括7個外顯子,其中最大的第7外顯子和第6外顯子的鹼基數占整個編碼序列的77%[9]ABO基因有三個最主要的等位基因:IAA)、IBB)和iO),這些等位基因的原初產物是糖基轉移酶。IA等位基因編碼α-1,3N-乙醯氨基半乳糖轉移酶,能將α-N-乙醯半乳糖胺接到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外顯子包含一個核苷酸缺失,導致其編碼的蛋白質無法正常表達,從而失去酶活性,因此,O型血的抗原就是未經改變的H抗原。

A、B抗原主要表達在紅血球膜上,以糖蛋白或糖脂的形式,呈樹枝狀突出細胞表面。在大多數上皮細胞內皮細胞以及體液中,也有A、B抗原的存在。

亞型[編輯]

1930年,人們發現A抗原可以分為A1與A2兩個亞型。目前已知,A型至少包括20個亞型,絕大多數是A1和A2(>99%),其中A1的比例超過80%[10]。 1980年以前,人們通常認為紅血球的ABH決定簇主要存在於鞘糖脂分子上,但是,1980年發表的幾篇報導指出:糖脂與糖蛋白相比,在ABH抗原決定簇中僅扮演次要角色。紅血球上的多數ABH抗原都位於離子交換蛋、帶3蛋白、葡萄糖轉運蛋白以及帶4.5蛋白的單個高度分枝的多聚N-乙醯氨基乳糖的N-型糖苷鍵上。

血清學[編輯]

不同ABO血型個體的紅血球表面抗原與血清IgM抗體

根據紅血球膜上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入胎兒血液,但會在出生後一年內出現在人體內,產生原因可能是環境中某些與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血球時,就會產生溶血反應,例如一個A血型的人如果輸入B型血,會立刻導致體內的抗-B抗體與B型紅血球的表面B抗原結合,引發補體介導的紅血球自溶。相同的抗原-抗體反應也會在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發生。只有AB血型的人體內沒有抗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」的說法並不嚴格。以A血型的受血者輸入O型血為例,O型血的紅血球不含B抗原,不會與受血者體內的抗-B反應,但O型血中的抗-A會與受血者血液中帶有A抗原的紅血球反應。當輸血量較小時,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,仍可能引發受血者的溶血反應。在這種情況下,一個解決之道是將送血者血液中的抗體分離,否則不應進行異型輸血。

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[編輯]

ABO血型系統的遺傳是單基因決定的。ABO基因位於9號染色體的長臂上(9q34),有三個主要的等位基因IA(A)、IB(B)和i(O)。IAIB的產物是具有活性的酶,分別催化A抗原和B抗原的合成,而等位基因i的產物不具有酶活性,無法催化A、B抗原合成。由於人類染色體是雙倍體,一個人通常只能擁有三個等位基因中的兩個,分別來自父母雙方。這兩個等位基因的類型,即血型的基因型(genotype),決定了人類血型的表型(phenotype)。

IAIBi均為顯性,故而只有基因型是ii的人才有O型血,基因型是IAIAIAi的人是A血型,基因型是IBIBIBi的人是B血型。而IAIB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血型系統曾經廣泛用於親子鑒定。父母與子女血型的詳細關係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%
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%
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%

異常型[編輯]

cis-AB[編輯]

極少數人類個體的一條染色體中同時存在一個cis-AB基因,它編碼的酶可以同時催化A抗原和B抗原的合成。cis-AB是從一個親本遺傳而來的,因此即便其基因型是cisAB / O,也會表現為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[編輯]

隨著地域、人群的不同,ABO各個血型的頻率也有很大區別,常作為研究人類的民族分化、遷徙史的工具。

世界人群[編輯]

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,但相對高頻率的區域比較分散,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。由於IAIB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較低。[11] A型在北歐西歐與日本、湖南最多。

漢族[編輯]

早在1918年,已有關於漢族人群ABO血型頻率的調查資料[12]。ABO表型在各地漢族人群的分布情況是:A型一般佔20%-39%,B型一般佔20%-38%,極少數人群低於20%;O型一般在30%和40%之間,但廣西廣東海南台灣等地的大多數人群中,O型頻率都超過40%;AB型一般在6%-12%[13]

參考文獻[編輯]

  1. ^ Maton, Anthea; Jean Hopkins, Charles William McLaughlin, Susan Johnson, Maryanna Quon Warner, David LaHart, Jill D. Wright. Human Biology and Health. Englewood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall. 1993. ISBN 0-13-981176-1. 
  2. ^ 人類從遙遠的靈長類祖先那裡繼承了ABO血型. [2012-10-27]. 
  3. ^ Landsteiner K. Zur Kenntnis der antifermentativen, lytischen und agglutinierenden Wirkungen des Blutserums und der Lymphe. Zentralblatt Bakteriologie. 1900, 27: 357–62. 
  4. ^ von Decastello A, Sturli A. Ueber die Isoagglutinine im Serum gesunder und kranker Menschen. Mfinch med Wschr. 1902, 49: 1090–5. 
  5. ^ Janský J. Haematologick studie u. psychotiku. Sborn. Klinick. 1907, 8: 85–139 (捷克語). 
  6. ^ Crow J. Felix Bernstein and the first human marker locus. Genetics. 1993, 133 (1): 4–7. PMID 8417988. 
  7. ^ Morgan, W. T. J. & Watkins, W. M. Br. Med. Bull. 25, 30–34 (1969), Watkins, W. M. in: Advances in Human Genetics Vol. 10 (eds Harris, H. & Hirschhorn, K.) 1–136 (Plenum, New York, 1980), Watkins, W. M. & Morgan, W. T. J. Vox Sang. 4, 97−119 (1959)
  8. ^ Yamamoto et al. Nature. 1990, 345: 229–233. 
  9. ^ Olsson ML, Chester MA. Polymorphism and recombination events at the ABO locus: a major challenge for genomic ABO blood grouping strategies. Transfution Med. 2001, 11: 295–313. 
  10. ^ Blood Group A Suptypes,The Owen Foundation, retrieved 2008-07-01.
  11. ^ Distribution of Blood Types
  12. ^ Kilgore B, Lu JH. Iso-agglutination test of Chinese bloods for transfution compatibility. China Med Jour. 1918, 32: 21. 
  13. ^ 杜若甫(2004).《中國人群體遺傳學》.北京:科學出版社,p.100-114.