漏 Borgis - Post阷y Nauk Medycznych 7/2012, s. 576-582
*Jadwiga Fabija艅ska-Mitek, Agata Giele偶y艅ska, Katarzyna Koza
Nowe uk艂ady grupowe krwi
New blood group systems
Zak艂ad Immunohematologii Centrum Medycznego Kszta艂cenia Podyplomowego, Warszawa
Kierownik Zak艂adu: dr hab. n. med. Jadwiga Fabija艅ska-Mitek
Streszczenie
Nauka o grupach krwi, czyli o antygenach na krwinkach czerwonych i skierowanych do nich przeciwcia艂ach rozwija si臋 od 112 lat. Pocz膮tek da艂o jej genialne odkrycie uk艂adu grupowego ABO przez Karola Landsteinera. Umo偶liwi艂o ono w znacznym zakresie dob贸r bezpiecznej krwi do przetaczania oraz rozw贸j chirurgii, immunologii, hematologii i transplantologii. Do 2011 roku znano 30 uk艂ad贸w grupowych obejmuj膮cych ponad 300 antygen贸w. Podstaw膮 poznania nowego antygenu grupowego jest nadal jego reakcja ze swoistym przeciwcia艂em, wytworzonym przez osob臋 bez danego antygenu. Dla sklasyfikowania uk艂adu grupowego musi by膰 znane pod艂o偶e genetyczne, czyli gen koduj膮cy dany antygen i allele koduj膮ce antygeny przeciwstawne oraz budowa biochemiczna struktur b艂onowych b臋d膮cych ich no艣nikami. W lutym 2012 roku ukaza艂y si臋 publikacje o potencjalnie dw贸ch nowych uk艂adach grupowych Langereis (Lan) i Junior (Jr), kt贸rych pojedyncze antygeny odkryto kilkadziesi膮t lat temu. W 2011 roku przedstawiono wyniki bada艅 nad uk艂adem grupowym znanym cz臋艣ciowo od ponad 80 lat, kt贸ry obecnie nazwano P1Pk. W pracy przedstawiona jest fascynuj膮ce droga odkrywania tajemnic tych uk艂ad贸w dzi臋ki wykorzystaniu najnowszych technik badawczych oraz poznawanie ich biologicznej, nie tylko transfuzjologicznej roli.
Summary
Science of blood groups, which means red blood cells antigens and antibodies directed towards them, has been developing for 112 years. It started with brilliant discovery of ABO blood group system by Karl Landsteiner. This finding has allowed to match appropriate blood for transfusion and enhanced development of surgery, immunology, haematology and transplantology. Until 2011, 30 blood group systems, containing over 300 antigens, have been known. Every new blood group antigen is still described after reaction with specific antibodies, produced by the person without this antigen. In order to classify the new blood group system, genetic basis have to be described, i. e. the gene coding the antigen and alleles coding antithetical antigens, as well as biochemical structure of membrane component carrying these antigens. In February 2012 two papers have been released, regarding two potentially new blood group systems, Langeris (Lan) and Junior (Jr). Both of them contain only one antigen discovered decades ago. In 2011 results have been described on the blood group system known partially for over 80 years, currently known as P1Pk. In this paper the authors reveal fascinating road to discovery the secrets of group systems mentioned above using the latest research techniques, as well as exploring of their biological, not only transfusiological, role.
Wst臋p
Nauka o grupach krwi zwana dawniej serologi膮, dzi艣 zasadnicza cz臋艣膰 immunohematologii, rozwija si臋 od 112 lat. Jej pocz膮tki si臋gaj膮 genialnego odkrycia (1900/1901) Karola Landsteinera, wiede艅skiego lekarza, kt贸ry podzieli艂 ludzi na trzy grupy w zale偶no艣ci od aglutynacyjnych cech ich krwi w stosunku do krwi innych os贸b (1, 2). Odkrycie to, nagrodzone w 1921 roku nagrod膮 Nobla, da艂o pocz膮tek transfuzjologii i mia艂o kluczowe znaczenie dla rozwoju chirurgii, immunologii, hematologii, a p贸藕niej transplantologii. Przez wiele lat znano tylko jeden unikatowy – ze wzgl臋du na obecno艣膰 naturalnych regularnych przeciwcia艂 – uk艂ad ABO (O od niemieckiego ohne, czyli bez A, bez B, w Polsce dot膮d nazywane zero). Przyj臋to najpierw zasad臋 nadawania poznawanym antygenom oznacze艅 literowych i po ponad 膰wier膰wieczu od odkrycia ABO zidentyfikowano kilka nowych antygen贸w uodporniaj膮c zwierz臋ta, kt贸re wytwarza艂y swoiste przeciwcia艂a, podobne do przeciwcia艂 wyst臋puj膮cych czasem u ludzi. Wykryto antygeny: M, N, S i P, z kt贸rymi mog膮 reagowa膰 naturalne (powstaj膮ce przez kontakt z r贸偶nymi antygenami 艣rodowiska), nieregularne (wyst臋puj膮 rzadko i zanikaj膮) przeciwcia艂a, co odr贸偶nia je od naturalnych, ale regularnych przeciwcia艂 skierowanych do antygen贸w uk艂adu ABO (s膮 zawsze obecne, poza wyj膮tkowymi patologiami).
Prze艂omem w badaniach antygen贸w krwinek czerwonych by艂o wprowadzenie do laboratori贸w serologicznych techniki antyglobulinowej (1945 rok), zwanej odczynem lub testem Coombsa, w kt贸rej do wywo艂ania reakcji aglutynacji u偶ywa si臋 zwierz臋cych przeciwcia艂 anty-IgG, skierowanych do ludzkich immunoglobulin na krwinkach czerwonych (3). Okaza艂o si臋, 偶e przetaczanie krwi oraz kontakt matki z krwi膮 dziecka w czasie porodu, prowadz膮 czasem do immunizacji charakterystycznymi antygenami krwinek czerwonych. Powstaj膮 w贸wczas przeciwcia艂a klasy IgG, nazwane odporno艣ciowymi. Pierwszym antygenem wykrytym przez ludzkie przeciwcia艂a odporno艣ciowe by艂 antygen D, okre艣lany najpierw jako czynnik Rh. Nazw臋 Rh nadano p贸藕niej ca艂emu uk艂adowi grupowemu obejmuj膮cemu obecnie kilkadziesi膮t antygen贸w. Do dzi艣 wykryto setki antygen贸w czerwonokrwinkowych, posiadaj膮cych ma艂e lub du偶e znaczenie kliniczne, w zale偶no艣ci od ich oddzia艂ywania ze swoistymi przeciwcia艂ami o okre艣lonej aktywno艣ci hemolitycznej. Prowadz膮c badania rodzinne ustalano zwi膮zki antygen贸w i klasyfikowano je tworz膮c kolejne uk艂ady grupowe. Od roku 1990, kiedy wykryto geny uk艂adu ABO i ustalono ich sekwencje nukleotydowe, szybko rozwija si臋 genetyka antygen贸w grupowych (4). Badania molekularne i biochemiczne umo偶liwiaj膮 charakterystyk臋 uk艂ad贸w grupowych na poziomie DNA, na poziomie bia艂ek strukturalnych b臋d膮cych no艣nikami antygen贸w oraz enzym贸w tworz膮cych w臋glowodanowe determinanty antygenowe na glikoproteinach i glikolipidach b艂onowych. Sto lat po odkryciu Landsteinera, czyli na pocz膮tku XXI wieku znano ponad 20 uk艂ad贸w grupowych obejmuj膮cych ponad 200 antygen贸w, a w 2011 roku 30 uk艂ad贸w z ponad 300 antygenami (5, 6).
Doniesienia z pocz膮tku bie偶膮cego roku pozwalaj膮 oczekiwa膰 na zatwierdzenie dw贸ch nowych uk艂ad贸w grupowych: Langeries i Junior. Ponadto zweryfikowano informacje o znanym od 80 lat uk艂adzie grupowym nr 003 okre艣lanym najpierw jako P, potem P1, obecnie P1PK.
Wykrywanie, nazewnictwo i klasyfikacja grup krwi
Poj臋cie grup krwi odnosi si臋 obecnie do wszystkich antygen贸w na krwinkach czerwonych. Nad ich nazewnictwem i klasyfikacj膮 czuwa od 1990 roku Robocza Komisja ISBT (International Society of Blood Transfusion), kt贸ra co kilka lat informuje o liczbie uk艂ad贸w grupowych, antygen贸w, o lokalizacji gen贸w w chromosomach i ich budowie. Uk艂ady posiadaj膮 kolejne numery, ostatnio od 001 (ABO) do 030 (RhAG), odpowiadaj膮ce kolejno艣ci wykrywania. Antygeny w ka偶dym uk艂adzie posiadaj膮 te偶 oznaczenia numeryczne (np. antygen A: 001001, B: 001002, D: 004001, E: 004003 itd.). Zapis ten jest wygodny dla rejestracji elektronicznej, jednak w codziennej pracy i w publikacjach immunohematolodzy pos艂uguj膮 si臋 pierwotnymi nazwami literowymi lub nazwami i ich skr贸tami nadawanymi p贸藕niej od nazwisk ludzi, u kt贸rych zidentyfikowano odpowiednie przeciwcia艂a, a za ich pomoc膮 nowe antygeny np. Kell, Duffy, Kidd, Colton, Diego itd. (5-7).
Nadal podstaw膮 identyfikacji antygenu jest jego reakcja ze swoistym przeciwcia艂em. Nast臋pnie musi by膰 znany spos贸b dziedziczenia antygenu, wykryty jego gen, allele oraz sekwencje nukleotyd贸w. Aby umie艣ci膰 antygen w uk艂adzie grupowym wykazuje si臋 zwi膮zek z jego przeciwstawnym odpowiednikiem (np. Jka i Jkb, K i k, itd.) oraz ustala si臋 budow臋 biochemiczn膮 no艣nika antygen贸w nale偶膮cych do tego samego uk艂adu. Antygeny, kt贸re nie spe艂niaj膮 warunk贸w zaliczenia do uk艂ad贸w grupowych pozostaj膮 w kolekcjach lub w seriach, gdy s膮 antygenami powszechnymi (> 90% w populacji) lub prywatnymi (< 1%). Kolekcje i serie s膮 rodzajem „poczekalni” do czasu odkrycia cech umo偶liwiaj膮cych wprowadzenie antygenu do istniej膮cego uk艂adu grupowego lub utworzenie nowego uk艂adu (7).
Uk艂ad grupowy Langereis Lan
Antygen Lan znany jest od 1961 roku jako antygen powszechny wyst臋puj膮cy we wszystkich populacjach z cz臋sto艣ci膮 > 99%. Zosta艂 odkryty, gdy stwierdzono pierwszy raz przeciwcia艂a u osoby nie posiadaj膮cej go i by艂 sklasyfikowany jako antygen o du偶ej cz臋sto艣ci wyst臋powania w serii 901 z numerem 901.002. Opisano przeciwcia艂a anty-Lan odpowiedzialne za poprzetoczeniowe reakcje hemolityczne od bardzo s艂abych do ci臋偶kich. Choroba hemolityczna p艂odu/noworodka posiadaj膮cego grup臋 krwi Lan (+), kt贸rego matka ma grup臋 Lan (-) i przeciwcia艂a anty-Lan, jest 艂agodna lub nie wyst臋puje. Ze wzgl臋du na ma艂膮 liczb臋 os贸b Lan (-) nie mo偶na wykluczy膰 innych ni偶 opisane dot膮d objaw贸w (7).
Ostatnio, wykorzystuj膮c limfocyty Japonki o grupie krwi Lan (-), kt贸ra wytworzy艂a przeciwcia艂a anty-Lan, wyprodukowano przeciwcia艂o monoklonalne OSK43 (8). U偶yto je do oznaczania os贸b Lan (+) i Lan (-) metodami hemaglutynacji, cytometrii przep艂ywowej i immunofluorescencji. W populacji japo艅skiej w艣r贸d 713 384 dawc贸w krwi wykryto 14 os贸b Lan (-), kt贸re stanowi艂y 0,002% populacji. Stwierdzono silniejsz膮 ekspresj臋 antygenu Lan na krwinkach z p臋powiny ni偶 na krwinkach os贸b doros艂ych.
Za pomoc膮 przeciwcia艂a OSK43 uzyskano metod膮 immunoprecypitacji bia艂ko b艂onowe z lizatu krwinek czerwonych. Wa偶y艂o ono 80 kDa i technik膮 spektrometrii masowej zosta艂o zidentyfikowane jako ABCB6, nale偶膮ce do rodziny ABC (ATP-binding cassette) transporter贸w wykorzystuj膮cych energi臋 z ATP (9, 10). ABCB6 znane by艂y wcze艣niej jako podrodzina mitochondrialnych transporter贸w porfiryn, bior膮cych udzia艂 w syntezie hemu i posiadaj膮cych du偶膮 ekspresj臋 w kom贸rkach erytropoetycznych. Metod膮 elektroforezy w 偶elu poliakrylamidowym stwierdzono obecno艣膰 ABCB6 w艣r贸d bia艂ek b艂onowych erytrocyt贸w os贸b Lan (+) i brak u os贸b Lan (-).
Klon K-562 – ludzkich kom贸rek erytroleukemii – transfekowano materia艂em genetycznym ABCB6 i uzyskano ekspresj臋 ABCB6 w b艂onie kom贸rkowej. Kom贸rki te reagowa艂y nast臋pnie z przeciwcia艂em OSK43 o swoisto艣ci anty-Lan, co potwierdzi艂o, 偶e bia艂ko ABCB6 jest no艣nikiem antygenu LAN (8).
Izolowano DNA os贸b Lan (+) i 11 niespokrewnionych Lan (-) oraz zsekwencjonowano gen odpowiadaj膮cy za syntez臋 bia艂ka ABCB6. Stwierdzono, 偶e allel ABCB6 –/– u os贸b Lan (-) wyst臋puje na chromosomie 2 w locus ABCB6, kt贸ry wykryto u os贸b Lan (+). Scharakteryzowano mutacje punktowe w siedmiu z szesnastu ekson贸w oraz w jednym intronie. Potwierdzono recesywne dziedziczenie tej grupy krwi wynikaj膮ce albo z homozygotyczno艣ci tej samej mutacji null, albo heterozygotyczno艣ci dw贸ch r贸偶nych mutacji (8).
Po 50 latach od wykrycia antygenu Lan, w nowej dekadzie XXI wieku poznano jego pod艂o偶e genetyczne, stwierdzono obecno艣膰 recesywnego allelu null, kt贸ry mimo niewielkich r贸偶nic na poziomie DNA nie daje produktu, scharakteryzowano bia艂ko ABCB6 odpowiadaj膮ce za swoisto艣膰 grupy krwi Lan (+). W ten spos贸b spe艂niono kryteria niezb臋dne do utworzenia uk艂adu grupowego, kt贸ry nazwano Langeries z symbolem Lan i dwiema grupami krwi: Lan (+) i Lan (-).
Uznaj膮c udzia艂 ABCB6 w transporcie porfiryn i hemopoezie (11, 12) badano je u ludzi Lan (-). Nie stwierdzono upo艣ledzenia produkcji hemu ani objaw贸w porfirii. By膰 mo偶e ABCB6 nie jest jedynym bia艂kiem niezb臋dnym do transportu porfiryn lub osoby Lan (-) maj膮 mechanizm kompensuj膮cy niedob贸r tego bia艂ka. Sugesti臋 t臋 potwierdza rola przypisywana ABCG2, scharakteryzowanemu jako no艣nik om贸wionego ni偶ej uk艂adu grupowego Junior (13).
Wcze艣niej badano obecno艣膰 ABCB6 na kom贸rkach nowotworowych, podejrzewaj膮c, 偶e jak inne transportery z rodziny ABC, mo偶e mie膰 zwi膮zek z oporno艣ci膮 na leki przeciwnowotworowe (14, 15). Wobec braku jednoznacznych opinii, obecnie powt贸rzono badania z OSK43 anty-Lan. Z przeciwcia艂ami reagowa艂y tylko kom贸rki raka w膮troby spo艣r贸d 6 rodzaj贸w kom贸rek nowotworowych (8). Zasugerowano, 偶e ludzi z grup膮 krwi Lan (-) powinno si臋 monitorowa膰 pod k膮tem farmakokinetyki i hepatotoksyczno艣ci. Mog膮 by膰 oni bardziej wra偶liwi na leki przeciwnowotworowe ni偶 osoby Lan (+) posiadaj膮ce bia艂ko ABCB6, a ich hepatocyty mog膮 by膰 nara偶one na substancje toksyczne bardziej ni偶 hepatocyty os贸b Lan (+).
Uk艂ad grupowy Junior Jr
Antygen Jra znany jest od 1970 roku jako antygen powszechny w serii 901 i by艂 dotychczas sklasyfikowany pod numerem 901.003 (7). Wiadomo, 偶e biorcy krwi o grupie Jr (a-), kt贸rzy wytworzyli przeciwcia艂a anty-Jra s膮 wyzwaniem dla transfuzjolog贸w, bowiem niezwykle trudno znale藕膰 dla nich zgodnego dawc臋, a podanie krwi niezgodnej w zakresie Jr prowadzi do ostrej reakcji hemolitycznej. U kobiety z przeciwcia艂ami anty-Jra mo偶na spodziewa膰 si臋 w ci膮偶y ci臋偶kiej lub 艣miertelnej postaci choroby hemolitycznej p艂odu/noworodka. Najwi臋cej ludzi Jr (a-) wykryto w populacji japo艅skiej oraz u Cygan贸w z zachodniej Europy (13).
Po sukcesie bada艅 nad antygenem Lan i zidentyfikowaniu uk艂adu Lan, podj臋to analogiczne badania nad antygenem Jra. Przeciwcia艂o monoklonalne anty-Jra o symbolu HMR0921, znane od 1994 roku (16), u偶yto do precypitacji no艣nika antygenu z b艂on ludzkich erytrocyt贸w. Nie uzyskano produktu prawdopodobnie ze wzgl臋du na ma艂膮 liczb臋 miejsc antygenowych lub zbyt ma艂e powinowactwo przeciwcia艂a. HMR0921 zastosowano do poszukiwania antygenu Jra na erytrocytach przedstawicieli r贸偶nych gatunk贸w ssak贸w, stosuj膮c czu艂膮 technik臋 cytometrii przep艂ywowej (13). Stwierdzono najsilniejsze reakcje z krwinkami kot贸w i te krwinki u偶yto do immunoprecypitacji. Uzyskano bia艂ko o ci臋偶arze 70 kDa, kt贸re za pomoc膮 spektrometrii masowej zidentyfikowano jako Abcg2, kodowane przez koci odpowiednik ludzkiego genu ABCG2. Nast臋pnie transfekowano ludzk膮 lini臋 kom贸rkow膮 K-562 i uzyskano ekspresj臋 genu ABCG2. Tak przygotowane kom贸rki K-562 reagowa艂y z przeciwcia艂em monoklonalnym HMR0921. W analizie elektroforetycznej bia艂ek z b艂on erytrocyt贸w ludzi Jr (a+) uzyskano bia艂ko ABCG2, kt贸rego obecno艣ci nie stwierdzono u os贸b Jr (a-).
Badano DNA genu ABCG2 u 18 niespokrewnionych os贸b z grup膮 krwi Jr (a-) i wykryto 8 mutacji null. Wi臋kszo艣膰 Jr (a-) by艂a homozygotyczna w zakresie jednej mutacji, niekt贸rzy byli heterozygotami dla dw贸ch mutacji null. Inne mutacje zidentyfikowano w Japonii i Korei, inne u Cygan贸w. Cz臋sto艣膰 wyst臋powania gen贸w null w Japonii ustalono na poziomie 1,4-2,4%, co mo偶e odpowiada膰 za fenotyp Jr (a-) u 0,026-0,066% populacji. Po wykryciu genetycznego pod艂o偶a grupy krwi Jr (a+) i Jr (a-), lokalizacji genu w 4. chromosomie i przedstawieniu sekwencji alleli oraz scharakteryzowaniu no艣nika antygenu jako bia艂ka ABCG2, mo偶na utworzy膰 kolejny uk艂ad grupowy o nazwie Junior i symbolu Jr.
Wcze艣niej badano biologiczn膮 i kliniczn膮 rol臋 ABCG2. Uznano, 偶e jest to transporter, kt贸ry ma udzia艂 w tworzeniu bariery mi臋dzy 艣rodowiskiem a organizmem, o czym 艣wiadczy najwi臋ksza jego ilo艣膰 w 艂o偶ysku, przewodzie pokarmowym i na granicy krew – m贸zg (17-19). Taka rola wi膮偶e si臋 zazwyczaj z udzia艂em w oporno艣ci na leki (20). Przypisuje si臋 du偶e znaczenie ABCG2 w wielolekowej oporno艣ci kom贸rek raka piersi (21-23). Z kolei jeden z alleli ABCG2 uznano za odpowiedzialny za skaz臋 moczanow膮, co wykazano u japo艅skich m臋偶czyzn (24). Obecnie, gdy poznano zwi膮zek tego no艣nika bia艂kowego z antygenem Jr, to dysponuj膮c krwi膮 ludzi o grupie krwi Jr (a-) przyst膮piono do weryfikacji niekt贸rych hipotez (13). Zbadano poziom moczan贸w u os贸b Jr (a-) i stwierdzono, 偶e by艂 on podwy偶szony, jednak nieistotnie w stosunku do os贸b Jr (a+). Poniewa偶 w艣r贸d badanych przewa偶a艂y kobiety, sugerowano, 偶e nie mo偶na wykluczy膰 ochronnego wp艂ywu 偶e艅skich hormon贸w i dlatego nale偶y kontynuowa膰 badania. Z kolei u trzech kobiet Jr (a-) wykonano badania porfiryn, gdy偶 przypisano rol臋 ABCG2 w ich transporcie, podobn膮 do ABCB6, kt贸ry jest no艣nikiem uk艂adu Lan. Stwierdzono niewykrywalny lub bardzo niski poziom porfiryn w osoczu i wysoki wewn膮trz krwinek czerwonych. Badania b臋d膮 przeprowadzone u kolejnych os贸b o grupie krwi Jr (a-).
Odkrycie genetycznego i biochemicznego pod艂o偶a nowego uk艂adu grupowego Junior i grup krwi: Jr (a+) i Jr (a-) ma du偶e znaczenie dla transfuzjologii i immunohematologii, ze szczeg贸lnym uwzgl臋dnieniem choroby hemolitycznej p艂odu/noworodka i ochronn膮 rol膮 no艣nika antygenu Jr w 艂o偶ysku. Wykrycie, 偶e ludzie z grup膮 krwi Jr (a-) nie posiadaj膮 transportera ABCG2, jest wa偶ne dla bada艅 nad oporno艣ci膮 na leki i stosowaniem indywidualnych ich dawek, nad transportem mocznika i hemopoeaz膮 (25-28).
Uk艂ad grupowy P1PK
Pocz膮tki charakterystyki omawianego uk艂adu si臋gaj膮 1927 roku, kiedy Landstainer i Levin odkryli antygen P (obecnie P1), szczepi膮c kr贸liki krwinkami czerwonymi ludzi i uzyskuj膮c surowic臋 ze swoistymi przeciwcia艂ami (29). Nazw臋 antygenu, a nast臋pnie uk艂adu grupowego utworzono jako kolejn膮 liter臋 po zastosowanych wcze艣niej w serologii literach M, N i O. Do uk艂adu P zaliczono antygeny: P, Pk i LKE. P贸藕niejsze badania biochemiczne wykaza艂y wzajemn膮 zale偶no艣膰 biosyntezy tych antygen贸w oraz jej zwi膮zek z syntez膮 innych antygen贸w w臋glowodanowych, kt贸rych geny koduj膮 glikozylotransferazy odpowiedzialne za swoiste cukry w uk艂adach ABO, H, Lewis. Na pocz膮tku XXI wieku, ze wzgl臋du na niewyja艣nione pod艂o偶e genetyczne zmieniono klasyfikacj臋 uk艂adu P (symbol ISBT: P1, nr 001), w kt贸rym wyr贸偶niono dwie grupy krwi: P1 w obecno艣ci antygenu i P2 bez antygenu P1. Antygen P zaliczono do uk艂adu grupowego Globozyd (nr 028), Pk i LKE do kolekcji Globozyd (nr 209) (5, 7).
Drog臋 biochemicznej syntezy antygen贸w P1, Pk, P, LKE przedstawiono na rycinie 1 (30). Antygen Pk powstaje z laktozyloceramidu, do kt贸rego 4-α-galaktozylotransferaza (α4GalT) do艂膮cza galaktoz臋. Odkryto gen A4GALT koduj膮cy ten enzym i jego lokalizacj臋 w chromosomie 22 (31, 32). Antygen P (globozyd) powstaje z antygenu Pk, gdy enzym 3-β-N-acetylogalaktozaminylotransferaza dodaje do 艂a艅cucha N-acetylogalaktozamin臋. Sklonowano gen B3GALNT1 koduj膮cy ten enzym i okre艣lono jego lokalizacj臋 w chromosomie 3 (33). Dalsze przy艂膮czanie do 艂a艅cucha galaktozy i kwasu sjalowego powoduje powstanie antygenu LKE. Antygen P1 powstaje z paraglobozydu (laktozyloceramid z N-acetyloglukozamin膮 i galaktoz膮) r贸wnie偶 przez do艂膮czenie galaktozy przez 4-α-GalT kodowan膮 przez gen zlokalizowany w chromosomie 22 (34). U os贸b z grup膮 krwi P2 (P1-) nie dochodzi do takiego przekszta艂cenia paraglobozydu, natomiast laktozyloceramid ulega dalszym przemianom. Obecno艣膰 krytycznych mutacji w genach A4GALT i B3GALNT1 jest genetycznym pod艂o偶em rzadkiego fenotypu p, w kt贸rym na krwinkach czerwonych nie ma antygen贸w Pk i P oraz fenotypu Pk bez antygenu P (35, 36).
Ryc. 1. Synteza antygen贸w P1, Pk, P i LKE.
Mimo prowadzonych bada艅 d艂ugo nie udawa艂o si臋 wyja艣ni膰, dlaczego osoby z fenotypem p nie maj膮 antygenu P1, a osoby P2 maj膮 antygen Pk oraz jaka zmiana w genie odpowiada za grupy krwi P1 i P2. Poszukiwano przyczyn zr贸偶nicowanej ekspresji antygenu P1, pytaj膮c czy mo偶na j膮 wyja艣ni膰 jedynie zygotyczno艣ci膮 genu. Rozwa偶ano trzy hipotezy obecno艣ci fenotypu P1 i P2. Pierwsza zak艂ada艂a istnienie jednego enzymu α4GalT, kt贸ry przenosi galaktoz臋 zar贸wno na laktozyloceramid, jak i paraglobozyd, jednak do wykorzystania paraglobozydu jako substratu konieczne by艂oby bia艂ko regulatorowe (37). Druga hipoteza zak艂ada艂a istnienie dw贸ch gen贸w koduj膮cych dwa r贸偶ne enzymy, kt贸rych inaktywacja prowadzi艂aby do wyst膮pienia fenotypu p (37). Trzecia hipoteza postulowa艂a istnienie jednego genu z trzema allelami: jeden koduje enzym α4GalT, kt贸ry przy艂膮cza reszt臋 cukrow膮 do obydwu zwi膮zk贸w, drugi koduje enzym α4GalT, kt贸ry przekszta艂ca tylko laktozyloceramid, trzeci koduje nieaktywn膮 transferaz臋 (38).
Mimo coraz wi臋kszej dost臋pno艣ci metod genotypowania grup krwi, ci膮gle nie udawa艂o si臋 zastosowa膰 ich z sukcesem do oznaczania os贸b P1 i P2. Dopiero w styczniu 2011 ukaza艂y si臋 wyniki bada艅 szwedzkich naukowc贸w rzucaj膮ce wi臋cej 艣wiat艂a na uk艂ad grupowy 003 (39). Sklonowali oni gen A4GALT i wykryli, 偶e opr贸cz znanych trzech ekson贸w zawiera on dodatkowy ekson nazwany 2a. Badaj膮c ten fragment DNA zidentyfikowali polimorfizm odpowiedzialny za fenotyp P1 i P2. Jest nim pojedyncza zmiana nukleotydu w pozycji 42. Wszystkie badane pr贸bki krwi P1 by艂y homo- lub heterozygotami pod wzgl臋dem obecno艣ci cytozyny w tej pozycji, za艣 pr贸bki P2 by艂y homozygotami, a 42. nukleotyd zawiera艂 tymin臋. Badania wykonane metod膮 cytometrii przep艂ywowej potwierdzi艂y zale偶no艣膰 ekspresji antygenu P1 na krwinkach od homo- lub heterozygotyczno艣ci (odpowiednio silniejsze i s艂absze reakcje z anty-P1). Podobne r贸偶nice zauwa偶ono badaj膮c ilo艣膰 antygenu Pk, kt贸rego wi臋cej by艂o u homozygot P1 ni偶 u heterozygot P1/P2. Bior膮c pod uwag臋 te wyniki za s艂uszn膮 uznano hipotez臋 trzeci膮. Zidentyfikowano dwa allele tego samego genu, jeden odpowiedzialny za fenotyp P1, drugi za P2. Wykryto, 偶e r贸偶ne zmiany nukleotydowe w obu tych genach doprowadzi艂y do fenotypu p, o czym 艣wiadczy艂y badane allele p w szwedzkiej populacji (40). Autorzy nie odrzucili kategorycznie pierwszej hipotezy zak艂adaj膮cej istnienie jakiego艣 czynnika regulatorowego. Zmiana nukleotydowa w pozycji 42 u os贸b P2 daje pocz膮tek ramce odczytu i koduje peptyd sk艂adaj膮cy si臋 z 28 aminokwas贸w. Zbadano te偶 poziom transkrypt贸w genu A4GALT u os贸b P1/P1, P1/P2 i P2/P2 i wykazano r贸偶nice w ich ilo艣ci (30 razy wi臋cej transkrypt贸w u os贸b P1 ni偶 u P2). Powy偶sze obserwacje oraz zr贸偶nicowan膮 ekspresj臋 antygen贸w P1 i Pk w zale偶no艣ci od genotypu, cytowani szwedzcy autorzy pr贸bowali t艂umaczy膰 w ten spos贸b, 偶e czynnik (sekwencja genomowego DNA, nowy transkrypt lub peptyd) zwi膮zany z P2 mo偶e obni偶a膰 transkrypcj臋 A4GALT (obni偶one warto艣ci mRNA koduj膮cego enzym) i zmniejsza膰 wytwarzanie enzymu α4GalT. Antygen Pk m贸g艂by powstawa膰 nawet przy ma艂ej ilo艣ci enzymu, bo laktozyloceramid ma do niego du偶e powinowactwo, podczas gdy antygen P1 tworzy si臋 tylko przy du偶ej ilo艣ci enzymu.
Ostatnie doniesienia ujawni艂y, 偶e inny antygen mo偶e zosta膰 w艂膮czony do nowego uk艂adu P1PK. Jest to antygen NOR, opisany tylko w dw贸ch rodzinach: po raz pierwszy w ameryka艅skiej rodzinie w 1982 roku, po raz drugi w Polsce w 1999 roku. Krwinki czerwone z tym antygenem maj膮 na swojej powierzchni nietypowe glikosfingolipidy – produkty wyd艂u偶ania globozydu, kt贸re s膮 wykrywane przez przeciwcia艂a naturalnie wyst臋puj膮ce w surowicy wi臋kszo艣ci ludzi. Za powstanie antygenu NOR odpowiedzialna jest homozygotyczna mutacja w genie A4GALT w pozycji 631, w kt贸rej cytozyna jest podstawiona guanin膮, czego skutkiem jest zamiana aminokwasu glutaminy na kwas glutaminowy w 艂a艅cuchu bia艂kowym w pozycji 211. Powstaj膮cy w ten spos贸b enzym opr贸cz przy艂膮czania galaktozy do galaktozy, nabywa te偶 zdolno艣膰 przy艂膮czania galaktozy do N-acetylogalaktozaminy, a osoby z opisan膮 mutacj膮 maj膮 antygen Pk i antygen NOR (41).
W 2011 roku opisano jeszcze jeden antygen zwi膮zany z omawianymi antygenami. Nazwano go PX2 i na razie znajduje si臋 w kolekcji 209 Globozyd. Ju偶 w 1982 roku Kannagi zaobserwowa艂, 偶e u os贸b o fenotypie p glikosfingolipid x2 mo偶e by膰 strukturaln膮 baz膮 do powstania antygenu P-like (42). Dziesi臋膰 lat p贸藕niej Thorn opisa艂 struktur臋 glikosfingolipidu x2 oraz zaobserwowa艂, 偶e u os贸b z fenotypem p ulega on nagromadzeniu w ilo艣ciach znacznie wi臋kszych ni偶 u pozosta艂ych os贸b (43). Odkrycie tego antygenu t艂umaczy, dlaczego osoby z rzadkim fenotypem Pk, z przeciwcia艂ami anty-P w surowicy, nie zawsze maj膮 zgodne pr贸by krzy偶owe z krwinkami p, mimo 偶e krwinki te nie maj膮 antygenu P. Prawdopodobnie mutacja genu wytwarzaj膮cego antygen P u os贸b Pk powoduje te偶 zahamowanie produkcji glikosfingolipidu x2, pojawiaj膮 si臋 naturalne przeciwcia艂a anty-x2, kt贸re reaguj膮 z krwinkami p posiadaj膮cymi glikosfingolipid x2 w du偶ej ilo艣ci (44).
Ostatnie badania odkry艂y wiele fakt贸w zwi膮zanych z antygenami powstaj膮cymi z laktozyloceramidu, umo偶liwi艂y now膮 klasyfikacj臋 antygen贸w oraz lepsze poznanie i zrozumienie mechanizm贸w ich tworzenia. Nadal pozostaje wiele pyta艅 dotycz膮cych omawianych antygen贸w i konieczne s膮 dalsze badania. Mog膮 by膰 one pomocne w zrozumieniu biologicznej i filogenetycznej roli tych powszechnych w przyrodzie struktur. Ciekawa jest zr贸偶nicowana w艣r贸d ludzi cz臋sto艣膰 wyst臋powania antygenu P1: u rasy czarnej 94%, u rasy kaukaskiej 78%, a w Kambod偶y i Wietnamie tylko u 20% (7). Antygen wyst臋puje na prawie wszystkich kom贸rkach ludzkiego cia艂a. Antygen P1 jest receptorem niekt贸rych szczep贸w E. coli oraz toksyny czerwonki. Wyst臋puje w postaci rozpuszczalnej w p艂ynie owodniowym, w w膮trobie zaka偶onej motylic膮, w bia艂ku jaja go艂臋bia, w p艂ynie z torbieli b膮blowca. Antygen Pk wyst臋puje na krwinkach czerwonych u wszystkich ludzi w niewielkich ilo艣ciach, w rzadkim fenotypie Pk (cz臋sto艣膰 ok. 0,01%) nie ulega przekszta艂ceniu do antygenu P i ma bardzo siln膮 ekspresj臋. Antygen LKE jest obecny u 98% ludzi. Przeciwcia艂a skierowane do wymienionych antygen贸w zwykle nie maj膮 znaczenia klinicznego, s膮 naturalne, nieregularne i nie reaguj膮 w temperaturze cia艂a. Problemem klinicznym jest bardzo rzadki fenotyp p, w obecno艣ci kt贸rego u kobiet dochodzi do samoistnych poronie艅, a u biorc贸w krwi do silnych reakcji hemolitycznych.
Pi艣miennictwo
1. Landsteiner K: Zur Kenntness der antifermentiven lytischen und agglutinierenden Wirkungen des Blutserums und der Lymph. Centralblatt fur Bacteriologia 1900; 27: 357-366.
2. Landsteiner K: Uber Agglutinationserscheinungen normal menschlichen Blutes. Wiener Kinische Wochenschrift 1901; 14: 1132-1134.
3. Coombs RR: Historical note: past, present and future of the antiglobulin test. Vox Sang 1998; 74: 67-73.
4. Daniels G: The molecular genetics of blood group polymorphism. Hum Genet 2009; 126: 729-742.
5. Fabija艅ska-Mitek J (red.): Immunologia krwinek czerwonych. Grupy krwi. OINpharma, Warszawa 2007; 9-168.
6. Fabija艅ska-Mitek J: Immunohematologiczne podstawy wsp贸艂czesnej transfuzjologii. [W:]. Korsak J, 艁臋towska M (red.): Transfuzjologia kliniczna. α-medica press. Warszawa 2009; 38-68.
7. Reid ME, Lomas-Francis Ch: The blood group antigen. Facts book. 2nd ed. Elsevier Academic Press 2004; 3-550.
8. Helias V, Saison C, Ballif BA et al.: ABCB6 is dispensable for erythropoiesis and specifies the new blood group systems Langereis. Nat Genet 2012; 44: 170-173.
9. Peterson JK, Shukla S, Black ChM et al.: Human ABCB6 localizes to both the outer mitochondrial membrane and the plasma membrane. Biochemistry 2007: 46: 9443-9452.
10. Borst P, Elferink RO: Mammalian ABC transporters in health and disease. Annu Rev Biochem 2002; 71: 537-592.
11. Krishnamurthy PC, Du G, Fukuda Y et al.: Identification of a mammalian mitochondrial porphyrin transporter. Nature 2006; 443: 586-589.
12. Puy H, Gouya L, Deybach J-Ch: Porphyrias. Lancet 2010; 375: 924-937.
13. Saison C, Helias V, Ballif BA et al.: Null alleles of ABCG2 encoding the breast cancer resistance protein define the new blood group system Junior. Nat Genet 2012; 44: 174-177.
14. Szakacs G, Annereau J-P, Lababidi S et al.: Predicting drug sensitivity and resistance: profiling ABC transporter genes in cancer cells. Cancer Cell 2004; 6: 129-137.
15. Szakacs G, Paterson JK, Ludwig JA et al.: Targeting multidrug resistance in cancer. Nat Rev Drug Discov 2006; 5: 219-234.
16. Miyazaki T, Kwon KW, Yamamoto K et al.: A human monoclonal antibody to high-frequency red cell antigen Jra. Vox Sang 1994; 66: 51-54.
17. Allikmets R, Schriml LM, Hutchinson A et al.: A human placenta-specific ATP-binding cassette gene (ABCP) on chromosome 4q22 that is involved in multidrug resistance. Cancer Res 1998; 58: 5337-5339.
18. Vlaming MLH, Lagas JS, Schinkel AH: Physiological and pharmacological roles of ABCG2 (BCRP): recent findings in Abcg2 knockout mice. Adv Drug Deliver Rev 2009; 61: 14-25.
19. Kobayashi D, Ieiri I, Hirota T et al.: Functional assessment of ABCG2 (BCRP) gene polymorphisms to protein expression in human placenta. Drug Metab Dispos 2005; 33: 94-101.
20. Cusatis G, Sparreboom A: Pharmacogenomic importance of ABCG2. Pharmacogenomics 2008; 9: 1005-1009.
21. Maliepaard M, Scheffer GL, Faneyte F et al.: Subcellular localization and distribution of the breast cancer resistance protein transporter in normal human tissues. Cancer Res 2001; 61: 3458-3464.
22. Imai Y, Nakane M, Kage K et al.: C421A polymorphism in the human breast cancer resistance protein gene is associated with low expression of Q141K protein and low-level drug resistance. Mol Cancer Ther 2002; 1: 611-666.
23. Huls M, Brown CDA, Windass AS et al.: The breast cancer resistance protein transporter ABCG2 is expressed in the human kidney proximal tubule apical membrane. Kidney Int 2008; 73: 220-225.
24. Matsuo H, Takada T, Ichida K et al.: Common defects of ABCG2, a high-capacity urate exporter, cause gout: a function-based genetic analysis in a Japanese population. Sci Transl Med 2009; 1: 5-11.
25. Scharenberg ChW, Harkey MA, Torok-Storb B: The ABCG2 transporter is an efficient Hoechst 33342 efflux punp and is preferentially expressed by immature human hematopoietic progenitors. Blood 2002; 99: 507-512.
26. Zhou S, Zong Y, Ney PA et al.: Increased expression of the Abcg2 transporter during erythroid maturation plays a role in decreasing cellular5 protoporphyrin IX levels. Blood 2005; 105: 2571-2576.
27. Woodward OM, Kottgen A, Coresh J et al.: Identification of a urate transporter, ABCG2, with a common functional polymorphism causing gout. PNAS 2009; 106: 10338-10342.
28. Tamura A, Wakabayashi K, Onishi Y et al.: Re-evaluation and functional classification of non-synonymous single nucleotide polymorphisms of the human ATP-binding cassette transporter ABCG2. Cancer Sci 2007; 98: 231-239.
29. Landsteiner K, Levine P: Further observations on individual differences of human blood. Proc Soc Exp Biol 1927; 24: 941-942.
30. Daniels G: Human Blood Groups. 2nd edition. Oxford; Blackwell Science Ltd. 2002; 175-194.
31. Steffensen R, Carlier K, Wiels J et al.: Cloning and expression of the histo-blood group Pk UDP-galactose: Gal-beta1-4Glc-beta1--Cer alpha1,4-galactosyltransferase. Molecular genetic basis of the p phenotype. J Biol Chem 2000; 275: 16723-16729.
32. Keusch JJ, Manzella SM, Nyame KA et al.: Cloning of Gb3 synthase, the key enzyme in globo-series glycosphingolipid synthesis, predicts a family of alpha 1, 4-glycosyltransferases conserved in plants, insects, and mammals. J Biol Chem 2000; 275: 25315-25321.
33. Okajima T, Nakamura Y, Uchikawa M et al.: Expression cloning of human globoside synthase cDNAs. Identification of beta3--Gal-T3 as UDP-N-acetylgalactosamine: globotriaosylceramide beta 1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase. J Biol Chem 2000; 275: 40498-40503.
34. McAlpine PJ, Kaita H, Lewis M: Is the DIA1 locus linked to the P blood group locus? Cytogenet Cell Genet 1978; 22: 629-632.
35. Furukawa K, Iwamura K, Uchikawa M et al.: Molecular basis for the p phenotype. Identification of distinct and multiple mutations in the alpha 1,4-galactosyltransferase gene in Swedish and Japanese individuals. J Biol Chem 2000; 275: 37752-37756.
36. Hellberg ?, Poole J, Olsson ML: Molecular basis of the globoside-deficient Pk blood group phenotype. Identification of four inactivating mutations in the UDP-N-acetylgalactosamine:globotriaosylceramide 3-beta-N-acetylgalactosaminyltransferase gene. J Biol Chem 2002; 277: 29455-29459.
37. Naiki M, Marcus DM: An immunochemical study of the human blood group P1, P, and Pk glycosphingolipid antigens. Biochemistry 1975; 14: 4837-4841.
38. Graham HA, Williams AN: A genetic model for the inheritance of the P, P1 and Pk antigens. Immunol Commun 1980; 9: 191-201.
39. Thuresson B, Westman J, Olsson ML: Identification of a novel A4GALT exon reveals the genetic basis of the P1/P2 histo-blood groups. Blood 2011; 117: 678-687.
40. Cedergren B: Population studies in Northern Sweden. IV. Frequency of the blood type p. Hereditas 1973; 73: 27-30.
41. Suchanowska A, Czerwi艅ski M, Laskowska M et al.: Genetic background of NOR polyagglutination. Vox Sang 2011; 101 (suppl. 1): 20.
42. Kannagi R, Papayannopoulou T, Nakamoto B et al.: Carbohydrate antigen profiles of human erythroleukemia cell lines HEL and K562. Blood 1983; 62: 1230-1241.
43. Thorn JJ, Levery SB, Salyan ME et al.: Structural characterization of x2 glycosphingolipid, its extended form, and its sialosyl derivatives: accumulation associated with the rare blood group p phenotype. Biochemistry 1992; 31: 6509-6517.
44. Olsson ML, Peyrard T, Hult AK et al.: PX2: a new blood group antigen with implications for transfusion recommendations in P1k and P2k individuals. Vox Sang 2011; 101 (suppl. 1): 53.
otrzymano: 2012-05-07
zaakceptowano do druku: 2012-06-04

Adres do korespondencji:
*Jadwiga Fabija艅ska-Mitek
Zak艂ad Immunohematologii Centrum Medycznego Kszta艂cenia Podyplomowego
ul. Marymoncka 99/103, 01-813 Warszawa
tel.: +48 (22) 569-38-20
e-mail: biofizyka@cmkp.edu.pl

Post阷y Nauk Medycznych 7/2012
Strona internetowa czasopisma Post阷y Nauk Medycznych