SYSTÉMY LIDSKÝCH KREVNÍCH SKUPIN

Transkript

1 Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie Oddělení fyziologie a imunologie živočichů SYSTÉMY LIDSKÝCH KREVNÍCH SKUPIN bakalářská práce Brno 2010 Autor: Marie Pešková Vedoucí práce: RNDr. Helena Nejezchlebová, Ph.D.

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci na téma Systémy lidských krevních skupin vypracovala samostatně jako literární rešerši pouze za pomoci uvedených zdrojů a pod vedením RNDr. Heleny Nejezchlebové, Ph.D. na Oddělení fyziologie a imunologie živočichů. V Brně dne: podpis: Pešková Marie

3 Poděkování Děkuji RNDr. Heleně Nejezchlebové, Ph.D. za vedení a rady, které mi poskytla při psaní mé bakalářské práce a za čas který této práci věnovala. Také bych chtěla poděkovat Mgr. Janě Kamarýtové za poskytnuté rady ohledně vypracování bakalářské práce.

4 OBSAH ABSTRAKT... 6 ÚVOD... 7 KREV... 8 KREVNÍ BUŇKY... 8 Bílé krvinky... 8 Krevní destičky... 9 Červené krvinky ANTIGENY A PROTILÁTKY OBECNÝ POPIS ANTIGENŮ A PROTILÁTEK Antigeny Protilátky ANTIGENY KREVNÍCH SKUPIN PROTILÁTKY PROTI KREVNÍM SKUPINÁM KREVNÍ SKUPINY HISTORIE KREVNÍCH SKUPIN KREVNÍ SKUPINY, SOUPRAVY, ŘADY AB0, HH SYSTÉM Genetika AB0 (H) Antigeny systému AB0 (H) Protilátky AB0 (H) Podskupiny AB0 (H) Sekretorství MNS SYSTÉM Genetika systému MNS Antigeny systému MNS Protilátky proti MNS systému RH FAKTOR Přehled antigenů Protilátky proti Rh antigenům Genetika systému KREVNÍ SYSTÉM KELL... 31

5 Přehled antigenů Protilátky proti systému Kell Genetika systému Kell KREVNÍ SYSTÉM LEWIS Přehled antigenů Protilátky proti systému Lewis Genetika systému KREVNÍ SYSTÉM DUFFY KREVNÍ SYSTÉM KIDD KREVNÍ SYSTÉM DIEGO Přehled antigenů Protilátky proti systému Diego KLINICKÝ VÝZNAM HEMOLYTICKÁ TRANSFÚZNÍ REAKCE FETÁLNÍ ERYTROBLASTÓZA (HEMOLYTICKÉ ONEMOCNĚNÍ NOVOROZENCŮ) ZÁVĚR SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK OBRÁZKY TABULKY POUŽITÁ LITERATURA LITERATURA INTERNETOVÉ ZDROJE... 46

6 ABSTRAKT Tato bakalářská práce zpracovává formou literární rešerše problematiku krevních systémů a jejich antigenů na povrchu erytrocytů. V úvodu práce jsou obecně shrnuty informace týkající se krve a jejího složení jako prostředí, v němž se erytrocyty nachází. Dále se zabývá přehledem a funkcemi antigenů jako součástí buněčných membrán a přehledem protilátek, které jsou proti nim vytvářeny. Hlavní část práce je věnována přehledu vybraných krevních skupin, jejich antigenům a genetickým informacím o nich. Klíčová slova: krev, antigeny, protilátky, krevní systémy, AB0, MNS, Rh, Kell, Lewis, Duffy, Kidd, Diego ABSTRAKT This bachelor degree thesis formed as literary review describes the issues of blood systems and their antigens on the membrane of erythrocytes. At first the paper provides a general summary of information about blood itself and its components, which presents the environment for the erythrocytes. It also deals with an overview of antigens and their function as a part of cell membranes and an overview of antibodies produced against these antigens. The main part of the paper is devoted to an overview of selected blood group systems, their antigens and their genetics. Keywords: blood, antigens, antibodies, blood systems, AB0, MNS, Rh, Kell, Lewis Duffy, Kidd, Diego 6

7 ÚVOD Krevní skupiny je možné označit jako zděděné vlastnosti erytrocytů, jež jsou dány přítomností nebo nepřítomností specifického antigenu na membráně erytrocytu a jež jsou rozpoznávány specifickými protilátkami. Protilátky se pak mohou v krvi vyskytovat přirozeně nebo jsou tvořeny až po kontaktu imunitního systému s cizorodým antigenem. Pokud dojde k této reakci, hrozí vážné nebezpečí hemolýzy erytrocytů, ale také může docházet k jejich shlukování, a tím k ucpávání cév. Díky studiu antigenů a protilátek, které bylo ve větší míře zahájeno po objevení krevního systému AB0 v roce 1900 Landsteinerem, byly umožněny úspěšné krevní transfúze, které dříve z důvodů inkompatibility krve končívaly smrtí. Pokud inkompatibilita nastává v případě těhotné matky může vést až ke smrti dítěte. Část této práce bude věnována této problematice. Práce bude převážně zaměřena na souhrn dosavadních poznatků o vybraných krevních systémech a jejich antigenech. Mezi vybrané systémy byly zařazeny ty, jejichž antigenní determinanty jsou závislé převážně na glykoproteinech, sem patří skupiny AB0, H a Lewis, a systémy, jejichž antigeny jsou závislé převážně na proteinech a to MNS, Rh, Kell, Duffy a Diego. Jedná se pouze o malou část v dnešní době již určených a popsaných krevních antigenů. Součástí práce bude část o molekulární a genetické charakteristice těchto vybraných antigenů. 7

8 KREV A JEJÍ KOMPONENTY Krev Krev je červená vazká tekutina a spolu s tkáňovým mokem tvoří vnitřní prostředí organismu. Specializované vnitřní prostředí krve je uzpůsobeno pro přenos látek a plynů, jež umožňují přežití buněk organismu, a také zajišťuje některé obranné funkce organismu. Stálost prostředí je udržována fyziologickými mechanismy homeostázy, jedná se především o udržení stálé koncentrace vodíkových a vápenatých iontů a glukózy, stálé teploty a stálé hladiny ph. Objem krve v těle člověka se pohybuje okolo 5,5 l. Její hlavní složky jsou krevní buňky a krevní plazma. Krevní plazma, tvořící asi 55% veškerého objemu krve, je složená především z vody, která se vyskytuje buď volně jako rozpouštědlo hydrofilních látek nebo vázaná ve sloučeninách, např. s bílkovinami. Další složkou jsou anorganické látky sloužící především k udržování osmotického tlaku krve a hladiny ph. Organickou složku plazmy tvoří krevní proteiny (albuminy, globuliny, fibrinogen), glukóza, tuky, vitamíny, hormony, žlučová barviva a látky neproteinové povahy, např. močovina a kyselina močová. Krevní buňky vznikají v organismu procesem hematopoézy, kdy se pod vlivem různých růstových faktorů diferencují z homogenní populace pluripotentních buněk. Během fetálního vývoje probíhá hematopoéza primárně v placentě, játrech a slezině a poté se přesouvá do kostní dřeně, kde dále probíhá během postnatálního vývoje (Schaller et al., 2008). Krevní buňky Bílé krvinky Bílé krvinky (leukocyty) jsou jaderné elementy krve. Vznikají diferenciací pluripotentních kmenových buněk v kostní dřeni do dvou základních linií. A to myeloidní linie, která dávná vzniknout monocytům a granulocytům, jež se podílí na nespecifické imunitě, a linie lymfoidní, ve které se tvoří NK buňky a lymfocyty T a B, součást imunity specifické (Hořejší a Bartůňková, 2005) viz. obrázek 1. T lymfocyty reagují na antigeny přítomné na erytrocytech a následně stimulují B lymfocyty k tvorbě specifických protilátek. Některé druhy leukocytů na svém povrchu nesou antigeny krevních skupin. Jedná se například o granulocyty a monocyty, u kterých jsou antigeny Lewis X a sialovaný Lewis X 8

9 (sialovaný derivát Lewis X antigenu sloužící jako ligand pro vazbu selektinů (Daniels, 2002)) považovány za normální markery (Mannony et al., 1982). U lymfocytů se jedná například o antigenní determinanty krevních skupin AB0 a Lewis, jejichž exprese je řízena geny Se a Le. Tyto antigeny jsou na povrch lymfocytů adsorbovány z krevní plazmy (Mollicone et al., 1988). Obrázek 1 : Diferenciace kmenové buňky během krvetvorby. (upraveno podle Základy imunologie (Hořejší a Bartůňková, 2005)) Krevní destičky Krevní destičky (trombocyty) jsou pouze bezjaderné úlomky buněk kostní dřeně tzv. megakaryocytů. Uplatňují se při zástavě krvácení, což je životně důležitý proces, který při poškození cév zabraňuje ztrátám krve nebo vykrvácení. 9

10 Přestože se jedná o bezjaderné úlomky buněk, mohou na svém povrchu nést dva druhy ABH determinant. Jedná se buď o z plasmy adsorbované prekurzory nebo vlastní determinanty nesené na glykoproteinech nebo glykolipidech. Trombocyty vykazují α-1,2-lfucosyltransferázovou (H transferáza) aktivitu, což umožňuje tvorbu antigenu H, a rovněž aktivitu N-acetylgalaktosaiminyl transferázy (A transferáza) a galaktosyl transferázy (B transferáza), které syntetizují krevní skupiny A a B (Mollicone, 1988). I přes funkčnost A a B transferáz však nemusí docházet k prezentaci jimi syntetizovaných antigenů, to nastává u A 2 krevních destiček, u nichž H antigen není exprimován (Cooling et al., 2005). Z ostatních antigenů krevních systémů se jedná například o Le a antigen získávaný z plazmy (Daniels, 2002). Červené krvinky Červené krvinky (erytrocyty) jsou bezjaderné elementy krve, jejichž hlavní funkcí je přenos dýchacích plynů, tedy kyslíku (O 2 ) a oxidu uhličitého (CO 2 ). Svým množstvím 4-5 x 10 9 erytrocytů/ml krve se řadí mezi nejpočetnější krevní buňky, okolo 96% krevních buněk (Schaller et al., 2008). Bikonklávní tvar a schopnost snadné deformace dovoluje erytrocytům průchod i poměrně úzkými krevními kapilárami. Přenos kyslíku je umožněn přítomností metalochromního proteinu hemoglobinu, jedná se o tetramer dvou neidentických řetězců α a β s centrální molekulou železa na niž se váže kyslík. Hemoglobin tvoří asi 95% obsahu erytrocytů. Vývoj erytrocytů probíhá během fetálního vývoje převážně v játrech a postupně probíhá také ve slezině a kostní dřeni. Okolo 3. týdnu po narození probíhá hematopoéza pouze v kostní dřeni. Diferenciace pluripotentních kmenových buněk v kostní dřeni je silně ovlivňována cytokinovým prostředím. Převážně působením interleukinu 3 (IL-3) a faktoru stimulujícího kolonie granulocytů a makrofágů (GM-CSF) se pluripotentní buňka diferencuje v myeloidní kmenovou buňku. Dalším působením těchto faktorů a také hormonu erytropoetinu, jež je produkován ledvinami, probíhá diferenciace v erytroblasty. Erytroblasty obsahují buněčné jádro, které však při svém dalším vývoji ve zralé erytrocyty ztrácejí. Erytropoetin stimuluje dozrávání erytroblastů a řídí uvolňování zralých stádií erytrocytů do krevního oběhu. Staré nebo poškozené erytrocyty jsou z krevního oběhu odfiltrovány ve slezině pomocí retikulo-endotelového systému. 10

11 ANTIGENY A PROTILÁTKY Obecný popis antigenů a protilátek Antigeny Antigeny jsou buď cizorodé látky z vnějšího prostředí (xenoantigeny, heteroantigeny) nebo látky z vnitřního prostředí (autoantigeny), které rozpoznává imunitní systém a reaguje na ně. Jedná se prakticky o jakékoliv chemické struktury, nejčastěji však proteiny a polysacharidy, zpravidla ve formě makromolekul (Hořejší a Bartůňková, 2005). K reakci dochází mezi antigenem a receptorem T-lymfocytů (TCR) nebo antigenem a protilátkou jež se na něj váže. Úplné antigeny jsou imunogeny (látky indukující imunitní odpověď) reagující s TCR i protilátkami. Skládají se z haptenu a epitopu, kdy hapten slouží jako nosič epitopu, jež je při reakci rozpoznáván. Neúplné antigeny (hapteny) nejsou imunogeny, ale jsou schopny vyvolat reakci s protilátkou in vitro (tzn. ve skle", v laboratorních podmínkách mimo živý organizmus) (Rosypal, 1999). Protilátky Protilátky patří do skupiny proteinů, které se označují jako imunoglobuliny (Ig). Základní stavbu imunoglobulinů tvoří čtyři polypeptidové řetězce, dva těžké řetězce (H) se stejnou primární strukturou a dva lehké řetězce (L) se stejnou primární strukturou. H řetězce jsou v pantové oblasti navzájem spojeny disulfidickým (cystinovým) můstkem, ke každému z nich je připojen jeden L řetězec rovněž pomocí cystinového můstku (Hořejsí a Bartůňková, 2005) - viz. obrázek 2. Imunoglobuliny jsou na různých místech H řetězce glykosylovány sacharidy pomocí N-glykosidové vazby. Jednotlivé řetězce se skládají z konstantních a variabilních oblastí. Konstantní oblasti jsou shodné u řetězců téhož typu. Část konstantní oblasti těžkých řetězců je flexibilní a označuje se jako pantová, umožňuje snadnější vazbu na antigen změnou prostorové konformace protilátky vůči antigenu. Variabilní oblasti se pak navzájem liší i mezi jednotlivými typy imunoglobulinů, protože obsahují 3 hypervariabilní oblasti (HV, CDR - complementarity determining regions) a 4 oblasti základní struktury (FR - framework region). Specificita imunoglobulinu je pak podmíněna především primární strukturou hypervariabilních úseků, které tvoří místo pro vazbu na antigen (Rosypal, 1999). Působením vhodných proteolytických enzymů je možné protilátky rozštěpit na fragmenty. Enzymem papainem dojde k rozštěpení Ig v pantové oblasti. Vznikají dva 11

12 fragmenty Fab s protilátkovou specificitou, protože obsahují vazebné místo pro antigen, a dále vzniká jeden Fc fragment, který je tvořen ze zbytku konstantní části těžkého řetězce. Fc fragment nemá protilátkovou specificitu. V imunitních reakcích se uplatňuje především při vazbě na komplementový protein C1 a na Fc-receptor fagocytů. Působením enzymu pepsinu, dojde také ke vzniku Fab fragmentů, ty však zůstávají spojené disulfidickými můstky v pantové oblasti a tvoří jeden fragment F(ab`) 2. Fc fragment nevzniká, uvolňují se pouze peptidové fragmenty Fc (pfc`) (Hořejší a Bartůňková, 2005). Obrázek 2: Struktura molekuly imunoglobulinu. (upraveno podle Základy molekulární biologie. (Rosypal, 1999)) Obrázek 3: Působení enzymů papainu a pepsinu na molekuly Ig. (převzato z Janeway s Immunobiology (Murphy et al.., 2007)) 12

13 Lehké řetězce protilátek rozdělujeme na typy κ a λ, které se liší svou primární strukturou konstantních domén. Velikost a struktura obou řetězců jsou si velmi podobné, jsou však kódovány různými geny, jež se nachází na odlišných chromozomech (Hořejší a Bartůňková, 2005). V organizmu jsou zastoupeny v poměru κ : λ - 64 : 35. Těžké řetězce protilátek rozdělujeme na základní typy α, γ, δ, ε a μ. Typ α se pak rozděluje na subtypy α1 a α2. Typ γ se dále dělí na subtypy γ1, γ2, γ3 a γ4. Jsou kódovány genovými úseky na chromozomu 14. Kterýkoliv z typů těžkých řetězců se může párovat s lehkým řetězcem typu κ i λ a vytváří tak kompletní molekulu imunoglobinu. Podle typu přítomného těžkého řetězce jsou imunoglobuliny rozdělovány do 5 tříd (izotypů) IgA (IgA1, IgA2), IgG (IgG1 IgG4), IgD, IgE, IgM (Hořejší a Bartůňková, 2005). Tabulka 1: Klasifikace lidských imunoglobulinů. (upraveno podle Úvod do molekulární biologie (Rosypal, 1999)) Třída Podtřída Lehký řetězec (L) Těžký řetězec (H) IgG1 γ1 IgG IgG2 γ2 IgG3 γ3 IgG4 γ4 IgA IgGA1 κ nebo λ α1 IgGA2 α2 IgM IgGM μ IgD - δ IgE - ε IgG Imunoglobuliny třídy IgG tvoří hlavní část sérových imunoglobulinů a to až 80%. Těžký γ řetězec je tvořen třemi konstantními doménami a jednou doménou variabilní. Lehké řetězce jsou typu κ nebo λ a skládají se z jedné domény konstantní a jedné domény variabilní.. IgG se rozdělují do 4 podtříd - IgG1, IgG2, IgG3, IgG4. Jednotlivé podtřídy se strukturně liší počtem cystinových můstků v pantové oblasti a detaily struktury v jednotlivých domén. 13

14 Rovněž se liší svými schopnostmi vázat se na Fc - receptory fagocytů a schopností aktivace komplementu. Mezi jejich funkce v imunitní reakci patří převážně schopnost opsonizace (navázání určitých látek na povrch antigenu, které navozuje jeho fagocytózu imunitními buňkami) a neutralizace antigenu. Jsou rovněž schopné přecházet přes placentu z krevního oběhu matky do krevního oběhu plodu. Obrázek 4: Monomer IgG s vyznačenými místy glykosylace. (převzato z Janeway s Immunobiology (Murphy et al., 2007)) Obrázek 5: Monomer IgA1 a dimer IgA s vyznačenými místy glykosylace. (upraveno z Janeway s Immunobiology (Murphy et al., 2007)) IgA Imunoglobuliny třídy IgA tvoří asi 10-15% sérových Ig. Těžký řetězec α je tvořen třemi konstantními doménami a jednou variabilní doménou. Lehké řetězce jsou pak typu κ nebo λ a skládají se z jedné domény konstantní a jedné domény variabilní. Jsou rozlišovány dvě formy IgA a to sérová a slizniční (sekreční). Sérový se vyskytuje převážně jako monomer, vzácněji pak jako dimer nebo trimer, v nichž jsou základní jednotky spojeny J řetězcem. Sekreční se vyskytuje jako dimer nebo tetramer, kde základní jednotky jsou opět spojeny J řetězcem a sekreční komponentou (zbytek transportního Fc receptoru). IgA sekretovaný na mukózní povrch membrán představuje první obranou linii proti bakteriím (Rosypal, 1999). Sekreční se vyskytuje ve slinách, slzách, nosním sekretu, potu a kolostru (mateřské mléko produkované v pozdním těhotenství a několik dní po porodu). IgA se dále 14

15 rozdělují do 2 podtříd IgA1 a IgA2. IgA1 je produkován převážně slizničními plazmocyty a IgA2 je produkován zejména v kostní dřeni (Hořejší a Bartůňková, 2005). IgA neaktivuje komplement a jeho hlavní funkcí je opsonizace antigenu. IgM Třída IgM představuje asi 5 10% celkových sérových imunoglobulinů. Těžký řetězec μ je tvořen čtyřmi konstantními doménami a jednou variabilní doménou a je silně glykosylován. Lehké řetězce jsou pak typu κ nebo λ a skládají se z jedné domény konstantní a jedné domény variabilní. Monomerní IgM se váže na membránu B lymfocytů a tvoří tak membránový B receptor pro antigeny (Rosypal, 1999). Sekretovaný IgM tvoří pentamery, ve kterých jsou jednotlivé monomery spojeny J řetězcem a cystinovými můstky do kruhu. Díky pentamerní struktuře má molekula IgM 10 vazebných míst pro antigen, ale vlivem sférické zábrany se na ni může navázat pouze 5 větších antigenů současně. (Rosypal, 1999). Během ontogeneze a také během prvního setkání s antigenem jsou IgM pentamery produkovány jako první z imunoglobulinů. IgM se neváže na Fc fragmenty fagocytů avšak dobrou vazbou na C1, po navázání na antigen, je účinný při aktivaci komplementu. Obrázek 6: Monomer a pentamer IgM s vyznačenými místy glykosylace. (převzato z Janeway s Immunobiology (Murphy et al.,2007)) 15

16 Antigeny krevních skupin Antigeny krevních skupin vázané na membránu červených krvinek často zastávají mnohé další funkce, jež souvisí s funkcí erytrocytů jako buněk takových. Jedná se o proteiny; glykoproteiny, na nichž protilátka primárně rozpoznává polypeptidový řetězec; glykoproteiny, na nichž protilátka rozpoznává cukernou složku antigenu; glykolipidy, na nichž protilátka rozpoznává cukernou složku antigenu (Daniels a Bromilow, 2008). Samotné antigenní determinanty jsou pak sacharidové povahy vázané na membránové proteiny a sphingolipidy a determinanty proteinové povahy nesené proteiny, glykoproteiny a proteiny s glykosilfosfatidylinositolovým (GPI) zakotvením do membrány (King, 1994) Typ 1 (single pass) proteinových a glykoproteinových nosičů antigenů prochází membránou erytrocytu jednou, má vnější N terminální doménu a cytoplazmatickou C terminální doménu. Typ 2 rovněž prochází membránou jednou, má však vnější C terminální doménu a vnitřní N terminální doménu. U typu 3 se jedná o polytopické (multi pass) struktury, jež buněčnou membránou prochází několikrát, oba terminální konce se nachází v cytoplazmě. Výjimkou je glykoprotein skupiny Duffy, který má extracelulární N terminální doménu. Proteiny a glykoproteiny typu 4 jsou pouze cytoplazmatické bez extracelulární domény a na erytrocytech se nevyskytují. Nosiče typu 5 membránou neprochází a jsou k ní pouze ukotveny pomocí GPI, na který se připojují C terminálním koncem přes sacharidy (Daniels a Bromilow, 2008). Proteiny jsou velmi často glykosilovány za vzniku glykoproteinů. Sacharidy jež se váží na aminokyselinovou kostru jsou buď O glykany, které jsou menší sacharidy (většinou tetrasacharidy), anebo N glykany, což jsou velké větvené sacharidy. K vazbě O glykanů dochází prostřednictvím serinu nebo treoninu a k vazbě N glykanů prostřednictvím asparaginu (King, 1994). Sacharidové struktury na povrchu erytrocytů vytváří záporně nabitou bariéru, glykokalyx. Ten zabraňuje samovolné agregaci (shlukování) cirkulujících 16

17 erytroctů a současně erytrocyt částečně ochraňuje před průnikem některých patogenů (Reid a Jahalom, 2000). Všechny antigeny krevních skupin jsou serologicky prokazatelné na povrchu erytrocytů, navíc je však mnoho z nich možno prokázat i na neerytroidních tkáních, kde však mohou zastávat jiné fyziologické a patologické funkce než v případě erytrocytů (Colin, 2001). Určením aminokyselinové sekvence proteinů nesoucích antigeny krevních skupin, ve většině případů pomocí určení sekvence nukleotidů jež daný protein kódují, jim bylo možné přiřadit pravděpodobné funkce, které v buňce zastávají, a to pomocí porovnání jejich struktury se strukturou jiných proteinů se známou funkcí. Určení aminokyselinové sekvence rovněž poskytlo klíč k určení způsobu jejich zakotvení v membráně erytrocytů (Reid a Yahalom, 2000). Velké množství krevních skupin má nulové fenotypy, kdy nedochází k prezentaci žádného z jejích antigenů. Tyto nulové fenotypy vznikají například při mutacích v genech jež kódují membránové proteiny na něž jsou antigeny vázány, protein pak není přítomen v membráně žádné tkáně (Daniels, 1999). Obrázek 7: Diagram typů proteinů a glykoproteinů krevních skupin a jejich ukotnení v membráně erytrocytů. (upraveno podle Essential Guide to Blood Groups (Daniels a Bromilow, 2008)). 17

18 Funkce krevních antigenů. Biologické funkce, které byly na základě výše uvedených poznatků (př. strukturní podobnost s jinými proteiny, sekvence aminokyselin) přisouzeny antigenům, popřípadě nosičům antigenů (proteiny, glykoproteiny), zahrnují strukturu membrány, enzymatickou aktivitu, transport, receptory exogenních ligandů a patogenů, adhezivní funkce, regulace komplementu a formování glykokalyxu (Reid a Yahalom, 2000; Daniels, 1999). V tabulce 2 je uveden stručný přehled funkcí vybraných antigenů krevních skupin. Těmito funkcemi se budou v práci později zabývat části, které jsou vybraným krevním skupinám určeny. Tabulka 2: Struktura a předpokládané funkce membránových makromolekul reprezentující krevní systémy. (upraveno podle Functional aspects of red cell antigens (Daniels, 1999)) Číslo Název Struktura Funkce 001 AB0 Sacharidy vázané na glykolipidy a Neznámá, formování glykoproteiny glykokalyxu 002 MNS Glykoforin A a B Neznámá, formování glykokalyxu 004 Rh - 2 multi pass polypeptidy Neznámá, možný NH 4 (membránou prochází 12x) transportér 006 Kell Sigle pass glykoprotein 2 typu Endopeptidáza 007 Lewis Sacharidy vázané na glykolipidy Neznámé, receptorové funkce 008 Duffy Multi pass glykoprotein (7x) s Chemokinový receptor 18

19 vnějším N terminálním koncem 009 Kidd Multi pass glykoprotein (10x) Ureázový transportér 010 Diego Band 3, Multi pass glykoprotein Aniontový transportér, (14x) stavba skeletu membrány 018 H Sacharidy vázané na glykolipidy a Neznámá, formování glykoproteiny glykokalyxu Protilátky proti krevním skupinám Krevní skupiny jsou mimo jiné specifikovány přítomností protilátek, které jsou v těle jedinců produkovány. Tyto protilátky jsou označovány jako aglutininy a patří mezi imunoglobuliny (URL1). Přirozené protilátky proti AB0 systému, označované jako isohemaglutininy, jsou přítomny v těle dospělého jedince i bez předchozí imunizace krví, tedy bez předchozího kontaktu s cizím krevním antigenem. Protilátky proti ostatním krevním skupinám se tvoří až po proběhlé imunizaci, například při neshodě krevních skupin při transfúzích nebo při těhotenství, kdy má matka jinou krevní skupinu než plod a dojde k průniku fetálních erytrocytů do krevního oběhu matky. U přirozených protilátek proti krevním skupinám se jedná o imunoglobuliny IgM. Získané protilátky vzniklé po imunizaci jsou ve většině případů imunoglobuliny IgG, mohou se však vyskytovat i imunoglobuliny IgA (URL1). Přirozené IgM protilátky shlukují erytrocyty přímo i ve fyziologickém roztoku, kdežto získané IgG protilátky vyžadují přítomnost bílkovinného prostředí (Daniels a Bromilow, 2008; Malaska, 1957). 19

20 KREVNÍ SKUPINY Historie krevních skupin Dříve se předpokládalo, že krev je u všech jedinců stejná a fatální následky některých provedených krevních transfuzí nebyly pochopeny. Prvním objeveným, a dnes patrně nejlépe prostudovaným, krevním systémem byl v roce 1901 krevní systém AB0. Kdy rakouský lékař Landsteiner popsal 3 krevní skupiny: A, B a C (C byla následně přejmenována na 0) (URL 2). V roce 1902 pak Decastello a Sturli identifikovali čtvrtou krevní skupinu, kterou nazvali AB (Race a Sanger, 1954). Všechny čtyři krevní skupiny pak byly kompletně stanoveny v roce 1907 Jánským a nezávisle na něm v roce 1910 Mossem (Malaska, 1957). První objev krevní skupiny Rh je datován do roku 1939 Levinem a Stetsonem, kteří však objevený antigen nepojmenovali. Během svých pokusů s krví opice makak rhesus pak Ladsteiner a Wiener označili tento antigen jako Rh. Většina dnes známých krevních skupin popřípadě jejich jednotlivých antigenů byla objevena na základě náhodných reakcí s uměle vytvořenými séry. Například Anti Lewis protilátka, později určená jako anti-le a, byla poprvé popsána v roce 1946 Mourantem, kdy tyto protilátky aglutinovaly erytrocyty okolo 25% anglické populace (Daniels, 2002). Avšak antigen Le a byl popsán již v roce 1939 Ueyamou a Furuhatou, kteří ho označili jako T antigen (Schenkel Brunner, 2000). K prvnímu důkazu protilátky proti antigenu KEL1 a tím k důkazu samotné skupiny, došlo v roce v roce 1946 za využití antiglobulinového testu (Daniels a Bromilow, 2008). Pro analýzu a identifikaci antigenů byly využívány také polyklonální protilátky, v dnešní době se téměř výhradně využívají monoklonální protilátky. Krevní skupiny, soupravy, řady Krevní skupiny jsou charakterizovány antigeny, pro uznání statusu krevní skupiny proto musí být rozpoznávány specifickými protilátkami. Pokud se u antigenu jedná o polymorfismus detekovaný na membráně erytrocytu například DNA sekvencováním není status krevní skupiny uznán (Daniels, 2008). Mezinárodní společnost pro krevní transfuzi (The International Society of Blood Transfusion - ISBT) uznává 285 krevních antigenů rozdělených do 29 krevních skupin (Daniels a Bromilow, 2008). Nově objevené krevní antigeny byly dříve pojmenovávány abecedně (př. AB0, MNS) nebo podle osoby u níž byly poprvé detekovány protilátky vytvářející se proti nim (př. Duffy, 20

21 Diego). Podle standardní terminologie ISBT, kterou zavedla v roce 1980 "Pracovní skupina pro názvosloví antigenů červených krvinek" (Working Party on Terminology for Red Cell Surface antigens), je každému antigenu přiřazeno šestimístné identifikační číslo. První tři čísla určují příslušnost ke krevní skupině ( ), soupravě ( ) nebo řadě (700, 901), druhé tři čísla určují samotný antigen (př. antigen K krevní skupiny Kell ) (Daniels et al., 2004). V terminolgii může být rovněž využito 3 5 velkých písmen pro přiřazení ke skupině a následně čísel pro identifikaci daného antigenu (př. KEL001). Číselná část názvu bývá často pro zjednodušení zkracována (př. KEL1) (Daniels a Bromilow, 2008). Krevní skupiny se skládají z jednoho nebo více antigenů, jež jsou kódovány jedním genem nebo komplexem dvou a více úzce spjatých homologních genů, mezi nimiž prakticky nedochází k rekombinacím. Musí prokazovat určitou genetickou stálost a musí být geneticky oddělené od ostatních krevních systémů. Některé antigenní determinanty jsou přímo kódovány geny pro danou krevní skupinu. U jiných, převážně se jedná o antigenní determinanty cukerné povahy, geny kódují specifické transferázové enzymy, které následně katalyzují biosyntézu daného antigenu (Daniels, 2002). Krevní soupravy zahrnují antigeny s podobnými genetickými, biochemickými a sérologickými vlastnostmi, které však pro nedostatek dalších informací nemohou být zahrnuty do již existujících krevních skupin, popřípadě vytvořit skupinu novou (Dean, 2005). Původně bylo určeno 11 krevních souprav, z čehož 3 byly uznány jako krevní skupiny (Gerbich (201), Cromer (202), Indian (203)) a 3 byly začleněny do již existujících krevních skupin (Auberger (204) zařazeno do krevní skupiny Lutheran (005), Gregory (206) do krevní skupiny Dombrock (014) a Wright (211) do krevní skupiny Diego (010)). Mezi krevní soustavy jsou stále zařazeny antigeny Cost (205), Ii (207), Er (208), Globoside (209), Le c a Le d (210) (Daniels, 2002). Pro lepší přehlednost, zobrazeno v tabulce 3. 21

22 Tabulka 3: Krevní soupravy. (upraveno podle Human Blood Groups (Daniels, 2002)) Číslo Název Symbol Počet antigenů 205 Cost COST Ii I Er ER Globoside GLOB (Le c a Le d ) - 2 Krevní řady. Antigeny erytrocytů, které není možné zařadit mezi krevní skupiny ani soupravy byly rozděleny do dvou řad. Krevní řada 700 obsahuje vzácné antigeny s frekvencí výskytu méně než 1%, což platí pro 22 antigenů. Krevní řada 901 zahrnuje obecné antigeny s frekvencí výskytu vyšší než 99%, do této řady patří 11 antigenů (Dean, 2005). Pro zařazení antigenu do řady 700 musí být splněno několik podmínek antigen musí mít frekvenci výskytu nižší než 1%, musí mít dědičný charakter, nesmí být součástí již existující krevní skupiny nebo soupravy, musí být sérologicky odlišitelný od ostatních antigenů řady 700 a protilátky s ním reagující a erytrocyty na nichž je exprimován musí být dostupné, aby mohli být porovnávány s dalšími příklady (Daniels, 2002). Protilátky proti řadě 700 jsou tvořeny, jako u většiny krevních antigenů, po následné imunizaci při transfuzích nebo během těhotenství (některé z nich mohou vést k fetální erytroblastóze) (Daniels, 2002). Antigeny krevní řady 901 byly původně řazeny do řady 900. Během let výzkumu však došlo k přesunutí velkého množství antigenů z této řady do krevních skupin nebo souprav, řada 900 se tak stala nepřehlednou a proto všechny antigeny do ní stále náležící byly sdruženy do řady 901 (Daniels et al., 2004). Z důvodu vysoké frekvence výskytu antigenů krevní řady 901, více než 99%, se protilátky zaměřené proti těmto antigenům objevují pouze velmi zřídka (Telen et al., 1990). 22

23 AB0, Hh systém Podle přítomnosti antigenu (aglutinogenu) na membráně erytrocytu jsou rozlišeny 4 krevní skupiny A, B, AB a 0. V plazmě se pak vyskytují protilátky proti těmto krevním skupinám a to vždy protilátka proti té krevní skupině, která není přítomná na membráně erytrocytu. Nejjednodušší rozlišení systému je na krevní skupinu A, která má na membráně erytrocytu antigen A a v plazmě přítomnu protilátku anti B, krevní skupinu B, která má na povrchu erytrocytu antigen B a v plazmě protilátku anti A, krevní skupinu AB, jež má na membráně erytrocytu přítomné oba antigeny a v plazmě žádnou z protilátek a krevní skupina 0, která na membráně erytrocytu exprimuje antigen H a v plazmě má anti A i anti B protilátky. Genetika AB0 (H) Dědičnost AB0 (H) se řídí Mendlovými zákony dědičnosti (Race a Sanger, 1954). AB0 lokus se nachází na chromozomu 9 v oblasti 9q34.1 q34.2 a má tři hlavní alelické formy. Kdy alely genu A a B kódují funkční glykosyl transferázy a alela 0 je umlčená alela, kódující neaktivní glykosyl transferázu. H lokus (gen FUT1) se nachází na chromozomu 19 v oblasti 19q13.3. Kóduje vznik specifické fukosyl transferázy pro H antigen. Jedinci s h/h fenotypem neprodukují H antigen a mají tzv. fenotyp Bombay (0 h ). To znamená, že i pokud mají funkční glykosyl transferázy pro antigeny A a B, tyto antigeny nevznikají, protože na povrchu erytrocytu se nenachází jejich prekurzor antigen H (Dean, 2005). Antigeny systému AB0 (H) A a B antigeny nejsou primárními produkty genů, ale produkty systému transferáz pro krevní skupinu AB0. Tento systém se skládá ze dvou enzymů, α-n-acetylgalaktosaminil transferázy také nazývané A transferázy a α-galaktosyl transferázy nazývané B transferáza. Tyto glykosyltranferázy představují základ AB0 systému, protože katalyzují přesun N- acetylgalactosaminu (NAcGal) a galaktosy (Gal) z odpovídajících cukerných nukleotidů (UDP-NAcGal, UDP-Gal) na odpovídající glykoprotein vázaný na membráně erytrocytu, tedy na H antigen (Schaller et al., 2008). H antigen je pak syntetizován α-1,2-lfucosyltransferázou (H transferáza), která řídí přesun L fukosy na terminální galaktosu jedné ze základních akceptorových sekvencí oligosacharidů na membráně erytrocytu (Daniels, 2002). 23

24 4 základní sekvence akceptorových oligosacharidů jsou: typ 1: Galβ(1-3)GlcNAcβ-R - nalézán jako sekreční komponenta a v plazmě typ 2: Galβ(1-4)GlcNAcβ-R - převládající na erytrocytech typ 3: Galβ(1-3)GalNAcα-R - nalézán převážně v epitéliích střeva,a plic typ 4: Galβ(1-3)GalNAcβ-R - nalézán převážně na glykolipidech ledvin (King, 1993; Reid a Lomas Francis, 2004). A a B antigeny jsou přednostně exprimovány na oligosacharidových strukturách vázaných na membránové glykoproteiny jako jsou aniontový transportér band 3 a glukósový transportér GLU1. Mohou být exprimovány i na glykosfingolipidech zanořených do membrány (Reid a Lomas Francis, 2004). H antigen je biochemický prekurzor antigenů A a B. Při poruše genu pro H-tansferázu (nebo fenotypu h/h) pak není na povrchu erytrocytů exprimován H antigen nutný pro následnou syntézu antigenů A a B. I přes funkčnost A a B-tansferázy pak nedochází k syntéze antigenů A a B a jedinec se projevuje jako by měl krevní skupinu 0, tedy bez antigenních struktur pro geneticky danou krevní skupinu (Daniels, 2002). Obrázek 8: Syntéza antigenů AB0 (H) systému. (upraveno podle The blood group antigen: Facts Book (Reid a Lomas - Francis, 2004)) 24

25 Protilátky AB0 (H) I přesto, že jsou tyto protilátky označované jako přirozeně se vyskytující bez předchozí imunizace, v těle se vytváří ve střevě jako odpověď na antigeny A a B, jež jsou přítomné u mnoha živočichů a rostlin, kteří jsou přijímáni jako potrava. Proto se u novorozenců tyto přirozené protilátky nevyskytují a vytváří se až během prvních měsíců života. Jedná se o protilátky typu IgM (občasně se mohou vyskytovat i IgG). IgM jsou, jak bylo popsáno výše, schopné aktivace komplementu a tím umožňují lyzi buňky. Protilátky anti-a a anti-b jsou tedy schopné vyvolat intravaskulární hemolýzu a akutní hemolytickou transfúzní reakci (Dean, 2005). Hemolytické onemocnění novorozenců ve většině případů není způsobováno AB0 systémem, protože protilátky toho systému jsou převážně IgM, které neprochází placentou. Pokud dojde k tvorbě IgG protilátek proti AB0 a jejich prostupu přes placentu není reakce příliš silná, protože jsou většinou typu IgG2, které neaktivují komplement a protože AB0 antigeny jsou exprimovány na velkém množství fetálních tkání a v tělních tekutinách, čímž je hemolytický potenciál protilátek značně oslaben (Daniels, 2009a). Podskupiny AB0 (H) Krevní skupina A má několik podskupin. Prvním zjištěním podskupin bylo rozlišení krevní skupiny A na A 1 a A 2 a tím také A 1 B a A 2 B Dungernem a Hirszfeldem (Race a Sanger, 1954). Kdy krev některých jedinců skupiny A byla aglutinová protilátkami, pocházejícími rovněž od jedinců skupiny A. Podskupiny A se liší převážně v rychlosti a síle aglutinace protilátkou. Nejsilnější a nejrychlejší reakci poskytuje podskupina A 1 následovaná podskupinou A 2 (Malaska, 1957). Rozlišujeme 9 slabých podskupin A a to: A int, A 3, A x, A m, A end, A el, A bantu, A lae, A finn. Některé z těchto vzácných variant mohou být kombinovány se skupinou B. Přítomnost těchto variant skupiny A, předpokládá existenci alespoň 9 variant genu pro A-transferázu. Kdy se předpokládá, že například A2 transferáza není tak účinná v konverzi H antigenu na A jako A1 konvertáza. Čímž se na A 1 erytrocytech vyskytuje vetší množství míst s A antigenem než u A 2 erytrocytů (King, 1993). Aktivita transferázy v séru A 1 jedinců je 5 10 krát vyšší než v séru A 2 jedinců (Reid a Lomas Francis, 2004). Podskupiny skupiny B jsou poměrně vzácné, což však může být způsobeno obecně poměrně malým zastoupením skupiny B ve většině populací. Podskupiny B jsou špatně 25

26 klasifikovatelné uvádí se např. podskupiny B 3, B x, B m nebo B el podobné svým analogickým A podskupinám a B x, do které se řadí ty, které nevyhovují žádné ze čtyř uvedených. Podle procenta aglutinace s anti B jsou rovněž děleny na B 60, B 20 a B 0 (Daniels, 2002). Sekretorství K expresi substancí skupin AB0 (H) nedochází pouze na membráně erytrocytů, ale také v tělních tekutinách a epiteliálních tkáních. Tato exprese je ovlivněna přítomností sekretorového genu Se (FUT2), který se může vyskytovat ve dvou alelách Se a se. Nachází se na chromozomu 19 v oblasti 19q13.3. Řídí expresy specifické fukosyl transferázy v séru, mléce, sekrečních tkáních, trávícím a dýchacím traktu. Tato fukosyl transferáza je velmi podobná fucosyl transferáze produkované genem FUT1 a jejím enzymatickým produktem je rovněž H antigen, který se však přednostně váže na akceptorové oligosacharidy typu 1 a 3 (Dean, 2005; King 1993). Podle sekretorství jsou pak lidé rozlišeni na sekretory a non sekretory. Sekretoři mají ve svém genotypu alespoň jednu dominantní alelu Se, tedy genotypy SeSe nebo Sese. Jedná se asi o 80% populace. Nonsekretoři pak tvoří asi 20% populace a jedná se o recesivní homozygoty, tedy sese. (Daniels a Bromilow, 2008; Dean, 2005). 26

27 MNS systém Krevní systém objevený v roce 1927 Landsteinerem a Levinem, byl pojmenován podle prvních tří antigenů jež u něj byly identifikovány a to M, N a S. Někdy je také označována jako MNSs (Reid a Lomas Francis, 2004). Jedná se o vysoce komplexní systém tvořený 45 antigeny. Jeho komplexnost vyplývá především z existence rekombinací mezi úzce spjatými homologními geny GYPA a GYPB, jež kódují expresi glykoproteinů glykoforinu A (GPA) a glykoforinu B (GPB), které jsou nosiči cukerných determinant daných antigenů (Daniels a Bromilow, 2008). Antigeny jsou exprimovány také ve tkáních a to na epitelu a endotelu ledvin (Reid a Lomas Francis, 2004). Genetika systému MNS MNS oblast sestává z dvou sousedících lokusů obsahujících geny GYPA a GYPB. Nachází se na chromosomu 4 v oblasti 4q28.2 q31.1. Třetí gen spjatý s glykoforiny tohoto systému je GYPE, který se nachází rovněž na 4 chromozomu v oblasti 4q31.1 vedle genu GYPB a pravděpodobně hraje roli v uspořádání a tvorbě nových alel genů GYPA a GYPB. Sám však pravděpodobně nekóduje žádnou složku membrány erytrocytů (King, 1993). GYPA se vyskytuje ve dvou převažujících alelických formách nazývaných MNS1, která zajišťuje tvorbu antigenu M, a MNS2, které kóduje tvorbu antigenu N. Gen GYPB se také vyskytuje ve dvou převažujících alelických formách a to MNS3 pro antigen S a MNS4 produkující antigen s. Oba geny jsou homologní v 97% sekvence (Dean, 2005). Mezi ostatní geny kódující antigeny MNS systému patří například MNS5 kódující U antigen, MNS6 kódující antigen He a další. Antigeny systému MNS Nosiči MNS antigenů jsou proteiny GPA a GPB, případně hybridní molekuly sestávající z části z GPA a z části z GPB. Jedná se o transmembránové proteiny typu 1 (tedy single pass). Jsou využívány jako receptory cytokinů a některých parazitů (např. Plasmodium falciparum). GPA a GPB nemají přímou spojitost s membránovým skeletem erytrocytu, nicméně GPA interaguje s band 3 proteinem, o němž bude zmínka ve spojitosti s krevním systémem Diego. GPA rovněž váže C4 komponentu komplementové kaskády, čímž erytrocytu částečně poskytuje ochranu před lýzí komplementem (Reid a Yahalom, 2000). GPA je nosičem vysoce polymorfních antigenů M a N. Nejčastěji se vyskytující fenotypy u bělochů jsou pak M+N+, M+N- a M-N+. GPB, který není na povrchu erytrocytu 27

28 tak hojný jako GPA, je nosičem antigenů S a s. Nejčastější fenotypy u bělochů jsou S-s+, S+s+, S+s- (Daniels a Bromilow, 2008). Vysokou frekvenci výskytu (až 99%) má antigen U, nesený na GPB, jehož exprese je pravděpodobně ovlivněna interakcí s membránovým glykoproteinem asociovaným s Rh (RhAG Rh associated glykoprotein) (Reid a Lomas Francis, 2004). Velké množství variant antigenů systému MNS je převážně výsledkem aminokyselinových substitucí v GPA a GPB a formování hybridních GPA GPB molekul (Daniels, 2009a). Jedná se například o antigeny Vr, St a, Miltenberg antigeny(mt a ) vznikající polymorfismem v jediném nukleotidu, Dantu, Henshaw antigen (He) nesený na GPB vyskytující se pouze u černochů, Mur antigen vyskytující se spíše u Asijatů (Reid a Lomas Francis, 2004; Dean, 2005; Daniels a Bromilow, 2008). 'N' antigen je antigen velice podobný N antigenu, ale je nesen na GPB molekule a nereaguje s anti N (Reid a Lomas Francis, 2004). Protilátky proti MNS systému Protilátky proti MNS systému jsou typu IgM nebo IgG, podle toho, proti kterému antigenu se tvoří (Dean, 2005). Anti M protilátky jsou typu IgM a jedná se o poměrně často se vyskytující přirozené protilátky. Oproti tomu anti N, které jsou také IgM typu, jsou celkem vzácné. Většina anti M a anti N nejsou aktivní při teplotě 37 C a proto pouze velmi zřídka způsobují okamžité nebo opožděné hemolytické reakce (Daniels a Bromilow, 2008). Anti S, anti s a anti U jsou protilátky typu IgG a tvoří se až po předchozí imunizaci. Hemolytické reakce způsobují velmi zřídka, pokud se však objeví jsou velmi vážné (Dean, 2005). 28

29 Rh faktor Objev systému je datován do roku 1940, kdy byl pojmenován Landsteinerem a Wienerem. První zmínky se o něm však objevují již v roce 1939, kdy Levine a Sterson zkoumali přítomnost antigenu v séru matky jejíž dítě trpělo hemolytickým onemocněním i přes kompatibilní AB0 systém (Race a Sanger, 1954). Přehled antigenů Rh faktor patří se svými 51 antigeny k nejkomplexnejším z lidských krevních systémů. Klinicky nejvýznamnější a nejvíce imunogenní antigen této skupiny je antigen D. Následován polymorfismy C/c a E/e (Daniels, 2009b). 20 z 51 Rh antigenů mají frekvenci výskytu 1 99% u alespoň jedné z hlavních etnických skupin (Daniels, 2009a). Produkty Rh genů jsou silně polytopické transmembránové multi pass proteiny (viz. obr. 9), které nenesou žádné oligosacharidové řetězce a navzájem se liší v pouze v aminokyselinách (Daniels, 2009b). Antigeny jsou pak ve velké míře závislé na struktuře a tvaru tohoto proteinu a na interakcích mezi jednotlivými extracelulárními smyčkami řetězce. Rozdílné antigeny pak mohou vznikat už při minimálních konformačních změnách řetězce (Avent a Reid, 2000). Přítomnost Rh antigenu na membráně erytrocytu je spjata s přítomností Rh asociovaného glykoproteinu (RhAG), který nenese žádný z Rh antigenů, přesto je jeho přítomnost zásadní pro jejich expresy. V jeho nepřítomnosti nejsou Rh antigeny exprimovány (Dean, 2005). Přesná funkce Rh proteinu není známá, ale předpokládá se, že se jedná o strukturální protein, který může být zapojen do transportu amoniaku (Reid a Yahalom, 2000). Obrázek 9: Schématické znázornění D a CcEe polypeptidu. (převzato z The molecular genetics of blood group polymorphism (Daniels, 2009b)) D antigen (RH1). D antigen je představován specifickou konformací antigenních determinant po celém RhD proteinu. D- fenotyp, označovaný také jako d, je pak způsoben 29

30 delecí genu RHD a tím způsobenou nepřítomností RhD proteinu v membráně erytrocytu (Avent a Reid, 2000). D antigen se vyskytuje v i v několika dalších fenotypech, které byly rozděleny mezi 2 hlavní. U fenotypu slabé D je exprimován kompletní D antigen, ale v omezeném množství. Slabé D je rovněž často spojován se substitucí aminokyselin v RhD řetězci v částech které nejsou odhaleny mimo membránu erytrocytu. U fenotypu parciální D část D antigenu chybí, změna aminokyselin v extracelulárních smyčkách RhD proteinu způsobuje, že některé epitopy nejsou exprimovány (Daniels a Bromilow, 2008). C, c, E a e antigeny (RH2, RH4, RH3, RH5). Polymorfismy C/c a E/e jsou představovány substitucemi aminokyselin na RhCcEe proteinu. U C/c polymorfismu se jedná o substituci 4 aminokyselin. Oproti ostatním Rh antigenům je c poměrně stálý bez většího množství variant. Pro vznik E/e polymorfismu je dostačující substituce pouze jedné aminokyseliny (Avent a Reid, 2000). Další Rh antigeny. Z ostatních 49 Rh antigenů patří 21 antigenů mezi vzácné, 8 mezi antigeny s poměrně vysokou frekvencí výskytu a 20, jak bylo uvedeno výše, má frekvenci výskytu 1 99% u alespoň jedné z hlavních etnických skupin. Jedná se například o sdružené antigeny ce, Ce, CE, antigeny s malou, ale variabilní frekvencí C w a C x a antigeny VS a V (Daniels a Bromilow, 2008). Protilátky proti Rh antigenům Protilátky jsou typu IgG a mohou způsobovat vážné hemolytické transfúzní reakce, většinou opožděného a extravaskulárního typu (Daniels, 2002; Reid a Lomas Francis, 2004). Anti D je nejčastějším původcem vážného hemolytického onemocnění novorozenců. Vážnější následky má také v případě reakce anti c protilátek. Mírný průběh tohoto onemocnění je spojován s protilátkami anti C, anti E a anti - e (Dean, 2005). Protilátky produkované proti sdruženým antigenům pak působí silně specificky, kdy například protilátky anti Ce reagují s erytrocyty DCe/DcE, se kterými však nereagují anti ce (Daniels a Bromilow, 2008). Genetika systému Exprese antigenů je řízena dvěma homologními geny a to RHD kódujícím D antigen a RHCE kódujícím převážně Cc a Ee antigeny, ale i mnohé další, např. C w (RH8), C x (RH9) a VS (RH20). Geny jsou lokalizovány na chromozomu 1 v oblasti 1p36 (Dean, 2005). Pro 30

31 vysvětlování sérologických vlastností je uznávána teorie existence tří alel D/d, C/c a E/e, zahrnující 8 halpotypů DCe, dce, Dce, DcE, dce, dce, DCE, dce (Daniels a Bromilow, 2008). S expresí antigenů Rh faktoru souvisí také exprese glykoproteinu RhAG, která je řízena genem RHAG nacházejícím se na chromozomu 6 (Daniels a Bromilow, 2008). Krevní systém Kell Objev krevního systému se datuje do roku 1946, kdy byly u pacientky prokázány anti Kell protilátky způsobující hemolytické onemocnění novorozenců u jejího dítěte. Jedná se o velmi komplexní systém silně imunogenních antigenů (Dean, 2005). Přehled antigenů Proteinovým nosičem Kell antigenů je single pass glykoprotein typu 2. Strukturně se podobá na zinku závislým endopeptidázám a to neurální endopeptidáze a endotelin konvertáze (Redman a Lee, 1995). Má pravděpodobně funkci endotelin 3 konvertázy produkující aktivní endotelin 3 (zprostředkovává vazodilataci) (Reid a Yahalom, 2000). Kell antigeny jsou rozšířeny ve velkém množství tkání, např. fetální játra, kosterní svalstvo, mozek, srdce a pankreas (Colin a Cartron, 2001). Mezi antigeny s vysokou frekvencí u tohoto systému patří protikladné antigeny (antigeny s dědičným vzorcem předpokládajícím jejich alelickou spřízněnost) K (KEL1)/k (KEL2), Kp a (KEL3)/Kp b (KEL4)/Kp c (KEL21) a Js a (KEL6)/ Js b (KEL7) (Daniels a Bromilow, 2008). Ostatních 23 antigenů z celkového počtu 31 antigenů se vyskytuje s nízkou frekvencí (Daniels, 2009). Protilátky proti systému Kell Jedná se o IgG (převážně IgG1) a vzácně o IgM protilátky (Daniels a Bromilow, 2008). Kell antigeny jsou silně imunogenní a mohou se vytvářet již v ranném fetálním vývoji, kdy se proti nim mohou tvořit mateřské protilátky. Například anti K patří spolu s protilátkami proti AB0 a Rh k nejčastěji se vyskytujícím erytrocytárním protilátkám a velmi často mohou podmiňovat vznik hemolytického onemocnění novorozenců (v případě tohoto krevního systému je to velmi nebezpečné, protože protilátky napadají prekurzory fetálních erytrocytů) a při nekompatibilních transfúzích způsobují závažné hemolytické reakce 31

32 (Murphy a Fraser, 1997). Anti k, anti Kp a, anti Kp b, anti Js a a anti Js b pak způsobují většinou mírnější formy hemolytických transfúzních reakcí (Reid a Lomas Francis, 2004). Anti Ku (anti KEL5) jsou protilátky produkované nulovým fenotypem skupiny (K 0 ), které reagují se všemi ostatními antigeny tohoto systému (Daniels a Bromilow, 2008). Genetika systému Kell Vysoce polymorfní gen kódující antigeny systému se nazývá KEL a nachází se na chromozomu 7 v oblasti 7q33. Kell antigeny jsou pak produkovány 5 sériemi alel kódujícími protikladné antigeny s vysokou a nízkou frekvencí výskytu. Jsou produkovány také minimálně 9 vzácnými alelami pro obecné antigeny. Molekulární rozdíly mezi jednotlivými antigeny jsou pak závislé na bodových mutacích těchto alel (Colin a Cartron, 2001). Krevní systém Lewis Přehled antigenů Antigeny krevní skupiny Lewis nacházející se na membráně erytrocytů jsou získávány z krevní plazmy. Jedná se o fukosylované glykosphingolipidy zabudovávané do membrány erytrocytu z plazmy lipoproteinovými nosiči (King, 1994). Přenos L-fukosy z GDP-fukosy na akceptorovou sekvenci je katalyzován specifickou 1,4-L-fukosyltransferázou. Antigeny jsou fenotypově a biochemicky blízce spjaty s antigeny AB0 (H) systému, komplexní reakce mezi geny z několika lokusů kontrolují expresy těchto systémů na erytrocytech a jejich sekreci, při zachování genetické samostatnosti systémů. Stejně jako u antigenů AB0 a H jsou antigenní determinanty exprimovány na základních akceptorových sekvencí oligosacharidů na membráně erytrocytu (Daniels, 2002). Dva hlavní antigeny toho systému Le a (LE1) a Le b (LE2) nejsou primárními produkty alel a nejsou produkovány erytrocyty. Jsou exprimovány pokud se L-fukosa připojí na N- acetylglukosamin akceptorového glykoproteinu typu 1 nebo pokud se naváží na H antigen. Antigeny Le x a Le y jsou isomerní typy Le a a Le b, které jsou navázány na oligosacharidové řetězce typu 2, na povrchu erytrocytů nejsou exprimovány v hojném množství (Daniels, 2002). Pokud je osoba označována jako Lewis negativní, vztahuje se toto označení pouze na fenotyp erytrocytů. Tito jedinci mohou vykazovat slabou expresy Lewis antigenů ve tkáních a v sekretech (př. v séru, slinných žlázách a slinách samotných, na epiteliálních buňkách tenkého a tlustého střeva a močového měchýře) (Schenkel Brunner, 2000). 32

33 Mezi další Lewis antigeny patří ALe a (LE5) a BLe b, které vznikají konverzí antigenů A a B navázaných na oligosacharidech typu 1 Lewis transferázou a to u A a B sekretorů (Daniels a Bromilow, 2008). Protilátky proti systému Lewis Anti - Le a a anti Le b protilátky jsou převážně IgM typ, ale mohou se vyskytovat také protilátky typu IgG. Aglutinace protilátkami není při 37 C příliš častá a snadněji k ní dochází při nižších teplotách. V přítomnosti komplementu jsou schopné ho vázat a způsobovat tak lýzi buňky. Anti Le b je poměrně vzácná protilátka (Daniels, 20002). Vzhledem ke slabé reaktivnosti protilátek při teplotě 37 C nejsou hemolytické transfúzní reakce způsobené těmito protilátkami příliš časté, spíše vzácné. Hemolytické onemocnění novorozenců může propuknout pokud dojde k tvorbě IgG protilátek. Reakce však není příliš silná protože Lewis antigeny nejsou ve velké většině případů exprimovány na fetálních erytrocytech (Daniels, 2002). Genetika systému Exprese Lewis antigenů je závislá na dvou genech a to Le (FUT3) a SE (FUT2). Lokusy těchto dvou genů se nachází na stejném chromozomu a jsou geneticky nezávislé (Reid a Yahalom, 2000). Alela Le kóduje specifickou fukosyl transferázu, potřebnou pro syntézu Lewis antigenů. U alely le se zjevně jedná o umlčenou alelu. Fenotyp Le (a+b-) je nalézán pouze u ABH nonsekretorů, naopak fenotyp Le (a-b+) se nachází pouze u sekretorů. Le (a+b+) se nachází u slabých sekretorů.u fenotypu Le (a-b-) nezáleží na sekretorství, protože tyto erytrocyty nemají aktivní gen FUT3 a neprodukují tak specifickou fucosyl transferázu ani Lewis antigeny (Daniels a Bromilow, 2008). 33