第二章　红细胞血型系统

第一节　红细胞血型免疫学基础

一、红细胞血型抗原

1．红细胞血型抗原的分类及统一命名

2．红细胞血型抗原的生化结构

红细胞抗原的生化结构有两组基本类型。一组类型的血型抗原的决定簇是结合到蛋白或脂上的碳水化合物(多糖)，这些血型抗原的特异性由碳水化合物(多糖)所决定，负责这些抗原的基因，编码一个中间体分子，大多是酶，可转移糖分子到蛋白或脂上而产生抗原的特异性，由暴露在红细胞表面的蛋白表达抗原，属于这一组的抗原有ABO、Lewis、Rh等。另一组类型的抗原特异性由蛋白的氨基酸序列所决定，由基因直接控制抗原的多态性，大多数的血型抗原属于这组结构类型。

目前已清楚，携带血型抗原的蛋白是分别以单串通、多串通及连接于糖磷脂酰肌醇(GPI)三种方式嵌入红细胞膜。表2-2汇总了目前已了解的红细胞血型抗原的分子和生化特性，包括每个红细胞上血型抗原的数量、分子量、携带抗原的红细胞膜成分和抗原的生化成分。

3．血型抗原的基因学说

被ISBT认可的血型系统中，每个系统都会有一个或一个以上的抗原，这些抗原由1～3个单基因紧密连锁的同源基因所编码，例如MNS、Rh、Chido-Rog-ers。一些表达不同血型系统抗原的基因可处于同一染色体上，有些甚至是连锁的，但是它们之间通常有着可测的重组率。表达25个血型系统抗原的基因，至今除四个以外，均已被克隆，因此血型基因多态性的分子基础能逐步地被阐明，血型多态性的产生大多由一个或多个错义的突变而形成，单个核苷酸的碱基的改变导致所编码氨基酸的改变和产生抗原的多态性。其他涉及血型多态性的基因结构，包括有单个核苷酸的缺失、整个基因的缺失、插入以及紧密连锁的同源基因的遗传物质的改变等。在不同的种族、民族、地区和人群中，血型抗原频率的分布可以不同，即使是同一血型抗原，其基因结构也可能存在差别，这在非分泌型se基因、SHD基因等均有报道。

4．红细胞抗原的生物功能和进化

应用血型抗原的分子结构和血型基因多态性的研究成果，尤其是经过与相似结构的其他功能性分子的比较及类推，或通过一些血型抗原所在已知功能的蛋白的提示，推断了许多血型抗原可能具备的生物功能。但是，大多数的血型系统都存在抗原全无的表现型(null型)，具有这种表现型的红细胞上缺少相应的血型蛋白以及血型抗原，可这类表现型通常是健康人，因此认为尽管血型抗原可显示出重要功能，但这些功能在红细胞上或在其他组织上可能大多是多余的，在它们缺乏时，其他的结构能执行这些生物功能，关于这一点还有待进一步研究。目前所了解的血型抗原的生物功能可分成以下几方面。

(1)作为化学增活素受体　Duffy血型的糖蛋白，具备化学增活素受体的作用，其活性是在分子的氨基端上，已证实Duffy(a－b－)的红细胞，不能结合化学增活素IL-8。

(2)运输功能(作为传送蛋白)　一些血型抗原位于特异性的运输分子上，Diego和Wright血型抗原位于运输分子带3上，带3是一类主要的阴离子交换器。Colton抗原位于通道-形成完整蛋白(CHIP)上，这是一类主要的水通道蛋白，因此Colton抗原可能是水的传送器。Kidd抗原可能是具有脲运输作用的蛋白的一部分，Rh抗原可能涉及铵的运输。

(3)补体通道作用　三个血型系统已发现是涉及补体通道的分子，Chido/Rogers抗原是G4分子的一部分。Cromer抗原位于衰变加速因子(DAF)红细胞膜分子上。Knops抗原是G3b补体受体的一部分。DAF的作用是防止红细胞受补体的破坏，已发现Cromer阴性的红细胞对补体敏感性有轻度增加的现象。

(4)黏附分子作用　Indian血型抗原位于黏附分子CD44上，Lutheran血型抗原是细胞内核纤维蛋白结合的黏附分子，LW是β整合蛋白结合的黏附分子。

(5)结构完整性作用　血型糖蛋白是红细胞表面的主要结构蛋白，对膜结构的稳定性有重要作用，并且因其汇集了红细胞表面阴性电荷的大部分，为防止不合适的红细胞间的反应作出贡献。MN抗原是血型糖蛋白A的一部分，Ss抗原是血型糖蛋白B的一部分，Gerbich抗原是血型糖蛋白C和D的一部分，已发现缺少血型糖蛋白C和D将导致椭圆形红细胞形成和减弱红细胞变形能力。

(6)酶的活性　Cartwright血型抗原位于乙酰胆碱酯酶分子，Kell抗原的基因与锌-结合肽酶的基因很相似，这些抗原与相关酶活性的联系尚在研究中。

(7)微生物受体　Duffy抗原和Knops抗原是疟原虫的受体，Cromer抗原可能是大肠埃希菌的受体而与尿道感染有关。P血型抗原的糖苷脂可能是细小病毒19的受体；Cromer抗原的DAF分子可能是肠病毒如柯萨奇病毒或埃可病毒的受体。脊髓灰质炎病毒在其黏附过程中，可能会使用含有Indian血型抗原的CD44分子。

(8)血型抗原多态性在进化中的作用　在微生物入侵红细胞的机制上，血型抗原多态性在进化中的作用得到解释。血型等位基因在进化过程中存在选择性优势，可使红细胞难以与某些微生物结合。Duffy抗原的化学增活素是间日疟原虫的受体，在非洲黑人中，普遍存在Fy(a－b－)的表现型，红细胞上缺乏Duffy抗原和糖蛋白，因此免受疟原虫的感染。

二、红细胞血型抗体

血型抗体是在血型抗原物质刺激下形成，并能与该抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白(immunoglobulin，简称Ig)。免疫球蛋白是血液、组织液和分泌液中的一类糖蛋白，血清电泳时抗体活性主要在γ-球蛋白区，也有少量可延伸到β区及α2-球蛋白区。免疫球蛋白不耐热，在60～70℃被破坏，能被多种蛋白酶水解，使抗体活性破坏。

抗体是免疫球蛋白的主体，是体液免疫反应的主要效应分子，它们能特异性地结合或识别入侵的病原体(抗原)，是机体防御系统的重要组成部分。红细胞血型抗体的另一主要功能是与红细胞的表面抗原结合，通过补体作用，导致红细胞破坏，产生血管内或血管外溶血。

红细胞血型系统中有大量的抗原，相应地也有大量的特异性抗体识别这些抗原，血型抗体在红细胞血型的研究和应用中占有十分重要的地位，因而需要了解免疫球蛋白的结构和功能，以及它们作为血型抗体的免疫反应特征。

1．IgG

人体的总血清免疫球蛋白中IgG约占75%，且亦发现于血管外液内。它是2条重链与2条轻链的单独基本的免疫球蛋白单位，有4个IgG分子亚类(IgG1、IgG2、IgG3及IgG4)，其相对的IgG分子浓度依次为60%～70%、14%～20%、4%～8%及2%～6%。此亚类的重链氨基酸顺序与链间双硫键的排列各异。轻链可为κ、λ或两者都有，能在各种免疫球蛋白中发现。IgG是唯一能通过母体胎盘到达胎儿的免疫球蛋白，在其亚类中以IgG2通过胎盘的效率最低。

IgG有结合补体的能力，其能力由强至弱依次为IgG3、IgG1、IgG2。IgG4不能以经典路径使补体固定，但可在替代路径中参与。

2．IgM

IgM约占人体总血清免疫球蛋白的10%，并以5个基本免疫球蛋白单位组成的五聚体特征出现，且有一个额外的短多肽链，称为J链。虽然此五聚体分子具有10个抗原结合部，但在任一分子上的全部10个单位只能同时与较小的抗原(如半抗原)起反应。当同时与较大的抗原起反应时，价数(结合部位的利用度)降到5，这可能是由于这个分子各个μ链内部的弯曲性有限，使可连接抗原结合部位的数目因空间限制而减少。虽然IgM的抗原结合部位通常具有低的结合吸引力，但为多个抗体结合部位所均衡。

IgM是胎儿免疫系统成熟时最早出现的免疫球蛋白，且是原发性抗体反应早期产生的主要类别。IgM大部分存在于血液内(80%)，而血管外IgM仅为20%；IgG在血管内、外各为50%。IgM与IgG都是在B细胞表面上所表现的主要免疫球蛋白。

IgM抗体是高度有效的凝集素，可极有效率地使补体活化。一单独的IgM分子与一红细胞的表面结合，能引发补体介导的细胞溶解现象。IgM受2-巯基乙醇(2-mercaptoethanol, 2-Me)或二硫苏糖醇(dithiothreitol，DTT)的部分还原作用使5个单位分开，释放出J链。溶血素和直接凝集活性因这种处理而破坏。

3．IgA

分泌液中的主要免疫球蛋白为IgA。它有单体与多聚体两种形式。大部分血清的IgA为单体型；小部分具有J链，以基本单位的多聚体存在。在唾液、泪液、支气管分泌液、鼻黏膜、前列腺液、阴道分泌液及小肠黏膜分泌液中，IgA主要以双聚体存在，不仅包括J链，且亦有上皮细胞起源的多肽链，称为分泌链。IgA在这些分泌液中的浓度大，推想这种免疫球蛋白的主要功能是阻止外来病原体进入身体的免疫系统。聚集的IgA能经替代活化途径激活补体。在人类有两种抗原不同的亚类，命名为IgA1及IgA2。

三、红细胞抗原和抗体的鉴定

在常规的血型血清学鉴定中，大多采用三种肉眼可见的特异性反应，即凝集反应、沉淀反应和溶血反应，其中以特异性的凝集反应最为重要，应用也较普遍。随着现代分子生物技术的发展，采用DNA技术，直接对血型抗原的基因做检测，然后判断血型抗原的表型，已成为血型抗原鉴定的先进技术。

抗体的检出及特异性鉴定所用的血清学技术很多，实验室中常采用的有代表性的技术如下。

(1)生理盐水法　IgM免疫球蛋白的抗体在盐水介质中能直接凝集相应抗原的红细胞，通常在22℃以下反应性较强，但有的IgM抗体(如抗-kell及抗-D)在37℃也有较大活性，这些抗体有重要的临床意义，用蛋白水解酶法或抗球蛋白试验也能检出这些抗体。

(2)白蛋白凝集试验　采用血清白蛋白的溶液作为胶体介质代替生理盐水，能增强IgG抗体的凝集反应，通常使用22%或30%牛血清白蛋白。

(3)低离子强度试验(low ionic-strength solution，LISS)　抗原和抗体在低离子强度的条件下能加速反应，增加红细胞凝集的强度。

(4)蛋白水解酶的方法　使用蛋白水解酶能增强多数红细胞血型抗体的反应性，特别是对Rh和Kidd等血型系统的抗体，能有助于抗体的有效检出，但由于蛋白水解酶对M、N、S、Fya及Fya，抗原的决定簇有破坏作用，不利于这些抗原的抗体检出。蛋白水解酶技术在血型血清学中的应用通常分一步法和二步法两种。酶的一步法是在被检血清和红细胞的反应系统中，直接加入蛋白水解酶液，置37℃水浴中孵育后离心观察凝集反应结果。酶的二步法是指先将红细胞置37℃中使用酶液处理，然后经洗涤和配制成红细胞悬液后与被检血清反应，经37℃孵育后，离心观察反应结果。

(5)抗球蛋白试验　血型血清学中常用的抗球蛋白技术分为直接法和间接法两种。直接法通常用于检查受检者红细胞在机体内是否被抗体致敏，在新生儿溶血病、溶血性输血反应、自身免疫性溶血性贫血等诊断试验中以及药物致敏红细胞的检查中常见使用。间接法是证实红细胞在体外被抗体结合的试验，是检查血清中抗体特异性或红细胞抗原的重要手段，通常用于未知抗体的检出及确认、交叉配合试验以及红细胞抗原如Duffy、Kell和Kidd等血型抗原的鉴定试验。