Krevní skupiny. ABO Rh faktor Duffy MNSs Lutheran Kell Diego

Transkript

1 Krevní skupiny Krevní skupina (krevní typ) je popis vlastností červených krvinek jedince, resp. sacharidů a bílkovin na jejich buněčné membráně. Je ale známo dalších zhruba 50 systémů krevních typů. Krevní skupina je určena antigeny na povrchu červených krvinek. Některé z antigenů jsou čisté bílkoviny, jiné jsou tvořeny bílkovinami s polysacharidy. Nepřítomnost některého z těchto znaků vede k přirozené produkci příslušných protilátek. Krevní transfúze neidentické krevní skupiny by vedla k okamžité imunologické reakci a shlukování a rozpadu krvinek darované krve. Darovaná krev by byla organismem odmítnuta a výsledný produkt chemické reakce by způsobil akutní zdravotní problémy, které by mohly vést až k hemolytické anémii, selhání ledvin, šoku a smrti. ABO Rh faktor Duffy MNSs Lutheran Kell Diego

2

3

4 Krevní systém AB0 historie výzkumu 1901 Karl Landsteiner objevil tři krevní skupiny A, B a C (dnešní A, B a 0) 1930 Nobelova cenu za fyziologii a lékařství 1907 Psychiatr Jan Janský popsal čtvrtou krevní skupinu, která obsahuje znaky A i B. Janský používal označení skupin I, II, III a IV 1924 Bernstein odhalil principy dědičnosti Společně s Weinerem pak r.1940 objevil Rh faktor na opici druhu makak rhesus 1990 Yamamoto a kol. definovali lidský AB0 lokus

5 Krevní systém AB0 princip 4 krevní skupiny A, B, AB, 0 dle přítomnosti antigenů A, B a H (0), ty se nazývají aglutinogeny. Antigeny Antigeny systému AB0 jsou glykolipidy a liší se pouze v posledním cukerném zbytku: A: N-acetyl-galaktosamin, B: galaktóza,h: -. Poslední cukerné zbytky zodpovídají za to, že molekuly jsou rozpoznávány jako tři různé antigeny. Protilátky Tabulka přítomných antigenů a protilátek u jednotlivých krevních skupin systému AB0. Charakteristická je přítomnost protilátek IgM a IgG v séru. Nazývají se aglutininy. Tyto protilátky jsou namířeny vždy proti antigenům AB0 systému, které se nevyskytují v krvi jejich nositele. Krevní systém AB0 genetika Geny zapojené do krevního systému AB0 1. Geny enzymu fukozyltransferázy 2. Geny enzymu glykosyltransferázy

6 Antigen H, fukozyltransferáza Antigen H je prekursorový řetězec a se vyskytuje ve dvou typech, které se mezi sebou liší ve vazbě mezi terminální galaktózou a předcházejícím ji N-acetylglukozaminem. Vazba β1-3 se vyskytuje v řetězci typu I, který je přítomen v tkáních a tělních tekutinách. Vazba β1-4 se vyskytuje v řetězci typu II, který je charakteristický pro erytrocyty. Po připojení fukózy k prekursorovému řetězci typu I nebo II vzniká antigen H Enzym fukozyltransferáza je kódován dvěma různými, ale blízkými geny (FUT1 a FUT2), které jsou umístěny na 19. chromozómu (19q13.3). Gen FUT1 kóduje protein Fut1 (H enzym), který je exprimován na povrchu erytrocytů Gen FUT2 kóduje protein Fut2 (Se enzym), který je přednostně exprimován ve slinách a v tkáních Bombay fenotyp Pokud je přítomna alela h/h, nedochází k tvorbě prekurzoru a jedinec se sérologicky projevuje jako nula, ačkoliv může mít zcela funkční gen pro skupinu A, B nebo AB. Sekretorský systém Pokud je přitomna alela se/se, neexprimuje se druhy typ fukózy FUT2. Ta je přítomna v tkáních entodermálního původu a je zodpovědná za připojení antigenového substrátu k substanci H. Krevní skupina jedince se sérologicky projeví normálně, není však přítomna v sekretech.

7 Lewisův krevní systém Lele (FUT3) Antigeny Lea a Leb - genu Le, FUT3 (19p 13.3) je fukosyltransferáza, která mění řetězec H-prekurzoru typu 1 (za vzniku Lea) a/nebo H řetězec typu 1 (za vzniku Leb). Konečný fenotyp tak závisí i na účinnosti genu Se (FUT2). Syntéza těchto antigenů probíhá v plazmě, sekretech a endodermálních tkáních. Tato Lewis substance (z plazmy) adheruje na erytrocyty a vytváří tak Lewis antigeny (ty tudíž chybí na erytrocytech novorozenců). Síla antigenu se může měnit v těhotenství nebo v souvislosti s onemocněními zažívacího traktu (např. infekce Helicobacter pylori). Nejčastější jsou fenotypy Le(a+, b-) a Le(a-, b+). V přítomnosti genů le, se vzniká fenotyp Le(a-, b-). Varianta Le(a+, b+) je v kavkazské a africké populaci raritní.

8

9 Tvorba enzymu glykosyltransferáza AB0 gen leží na dlouhém raménku 9. chromozomu (9q34) a skládá se ze 7 exonů a 6 intronů. A/B antigeny na povrchu erytrocytů jsou sacharidy, produktem genu AB0 je glykosyltransferáza, která je schopna přenášet cukr na L- fukopyranózu na antigen H. Glykosyltransferáza se vyskytuje ve dvou formách. Jako α-1,3-n-acetylgalaktozaminyltransferáza přenáší 2acetamido-2-deoxy-D-pyranózu, čímž vzniká antigen A. Jako α-1,3-n- galaktozyltransferáza připojuje D-galaktózu a vzniká tak antigen B. Alela 0 nese v 261. pozici mutaci, která zapříčiní stop kodon a produktem je nefunkční enzym.

10 Krevní systém AB0 evoluce Antigeny typu AB0 byly nalezeny i u jinych organizmů včetně rostlin a bakterií. U primátů platí stejné principy dědičnosti a Landsteinerův zákon krevních skupin jako u člověka. Primáti Starého i Nového světa mají antigeny i v sekretech. Původní krevní skupina u člověka je 0. Asi před lety mutace způsobila vznik alely A. Tato mutace způsobila, že se na povrchu jejich krvinek a buněk mukózního epitelu začal tvořit antigen A. Původní místo vzniku krevní skupiny A je patrně střední Evropa a Skandinávie. Ke vzniku krevní skupiny B došlo asi před lety pravděpodobně v Asii a Japonsku. Nejmladší krevní skupinou je AB, která vzniká křížením jedinců s alelou A s jedinci B. Aby k tomu mohlo dojit, bylo nutné, aby se populace nesoucí tyto alely střetly.

11 Krevní skupina AB je podmíněna přítomnosti alely A i B a představuje nejvzácnější krevní skupinu, která je celosvětově zastoupena jen z 5 %. V mnoha populacích se vůbec nevyskytuje. Nejvyšší zastoupeni má v severní Indii. V Česku bylo podle MZ ČR v roce 2013: A - 41% B - 18 % AB - 9 % 0-32 %

12 Krevní systém AB0 selekční tlak skupin v Nestejnoměrné rozložení krevních populaci Alely nejsou v rovnováze dle HW equlibria U většiny rezistencí není přesný princip znám Většina závěrů vychází pouze z populačních a klinických studií, které ne vždy jsou provedeny vhodným způsobem Rezistence vůči bakteriálním nákazám Rezistence vůči virovým nákazám Rozdíl v četnosti onkologických onemocnění Rozdíl v plodnosti Autoimunitní onemocnění Rozdílná dieta AB0 Se/se

13 Rezistence vůči virovým nákazám Základní princip rezistence Viry nesou antigeny na kapsidu. Některé z antigenů na povrchu viru jsou součástí hostitelské buňky, např. spalničkový virus bude mít antigeny podle buňky v níž se pomnožil (Preece et al, 2002). Pokud by se virus uvolnil například z buňky která nese antigeny A a nakazil by jedince s krevní skupinou 0, protilátky anti-a, které má jedinec 0 v krvi tento vir zlikvidují a navodí tak u jedince odolnost. Naopak jedinci s krevní skupinou A protilátky proti svým antigenům (anti-a) netvoří a jsou vůči takovému viru citliví. Tento princip popisuje proč jedinci se skupinou A a B Dětská obrna (poliomyelitida, lat. poliomyelitis) jsou náchylnější na virové infekce. Původcem je Poliovirus z čeledi Picornaviridae, přenos fekálně orální cestou, jídlem, infikovanou vodou Asymptomatická, (90 95%), mírné příznaky (5-10%), těžká forma 0,5%, post-polio syndrom V ČR od roku 2007 hexavakcína, od roku 1988 snaha o celosvětové vymýcení, v současné době se vyskytuje pouze v Pákistánu, Afghánistánu, Indii a několika afrických státech. Dle statistických výzkumů nejméně postihuje děti s krevní skupinou B, nejnáchylnější jsou pak skupiny 0 a A2 (Jungeblut et al., 1947). HIV HIV Noroviry

14 Malárie Anopheles, Plasmosium Pozitivní selekce na rezistentní alely Fenotypový projev adaptace na nákazu Plasmodiem Odolnost vůči komářímu štípnutí Absolutní rezistence Lehčí průběh nemoci Nerozvine se cerebrální forma Nižší riziko úmrtí Nižší riziko opakované nákazy Absence nebo slabší průběh horečnatých ataků Populační výzkum Výzkum dvojčat Hemoglobinopathi e HbS, HbC, HbE, HbD Talasémie Deficiece glukoso6- fosfát dehydrogenázy Eliptocystóza Ovalocystóza HLA systém Duffy antigen MNS antigen Rezistence: Povrch erytrocytů Strukturní variace globinových genů Regulační variace globinových genů Oxidativní stres Cytoadherence Imunitní reakce. Tvorba dalších adaptací Plasmodia, např. exprese vlastní glukoso-6- fosfát dehydrogenázy Rezistence na antimalarika Rezistence na pesticidy

15 Rezistence vůči bakteriálním nákazám Základní princip rezistence Patogeny generují polysacharidy podobné krevním skupinám a pomocí nich přilnou na povrch cytoplasmatické membrány buněk hostitele a dokáží se přizpůsobit jeho fenotypu. U krevní skupiny 0, kde na povrchu nejsou žádné antigeny, je přilnavost nejvyšší i bez tohoto přizpůsobení. Tento mechanismus byl popsán u několika častých mukózních patogenů: Neisserias, Hemophilus, Campylobacter a Helicobacter. Nemoci dýchacích cest (Streptococus pneumoniae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae) Zápal plic náchylnější skupina A, B či AB. 0 se vyskytovala pouze ve 25 % případů oproti její 32 % četnosti v populaci. se/se nejnáchylnější na infekce sliznic. Dýmějový mor Yersinia pestis způsobuje dýmějový mor, tato bakterie vlastni antigen podobny H antigenu AB0 systému, proto jsou na toto onemocněni nejvíce náchylní jedinci s krevní skupinou 0. Tomu nasvědčuje i fakt, že je nejméně frekventovanou skupinou ve starobylých centrech morové epidemie v Mongolsku, Turecku a Egyptě (Muschel, 1966)., 1966). Infekce střevními bakteriemi (E. coli O157, Vibrio cholerae, Helicobacter pylori) U cholery a nákazy E. coli jsou k nákaze nejnáchylnější jedinci nesoucí krevní skupina A. Dokladem pozitivní selekce by mohl být nejvyšší výskyt krevní skupiny A a B v okolí delty Gandy, kde v minulosti docházelo s rozsáhlým epidemiím cholery. Při epidemii cholery ve Skotsku v 90. letech bylo 87,5% nakažených nositelem krevní skupiny 0. Helicobacter pylori Šíření morové epidemie během Justiniánské epidemid (

16 Rozdíl v četnosti onkologických onemocnění Mezi jednotlivými nositeli krevních skupin systému AB0 jsou rozdíly nejen v incidenci, ale také v průběhu a prognóze nemoci, tvorbě metastáz, době dožití, délky relapsu atd. Rakovina prsu krevní skupina bývá využívána i jako prediktivní hodnota a prognostický faktor. U ženy s krevní skupinou A dochází k rychlejšímu rozvoji nemoci, nejméně náchylné jsou nositelky 0 Rakovina ženských pohlavních orgánů nejhorší prognóza pro krevní skupinu A, nejméně náchylné jsou nositelky 0 Rakovina plic velmi nepatrné rozdíly, nejnáchylnější A Rakovina trávicího ústrojí rakovina žaludku velmi významná korelace s krevní skupinou A Rakovina jater, slinivky A i B, při onemocnění exprese nesprávných antigenů Rakovina střeva Rh faktor Rakovina nervové soustavy - velmi významná asociace s krevní skupinou A, slabší s B Melanom - velmi významná asociace s krevní skupinou 0 Hematoonkologické onemocnění - velmi významná asociace s krevní skupinou A

17 Rh faktor Vysoce polymorfní více než 40 sérologicky odlišných Rh antigenů. Oblast, která kontroluje expresi Rh antigenů, leží na krátkém raménku 1. chromosomu: 2 strukturní geny RHD a RHCE, které kódují membránové proteiny nesoucí antigeny D, d, C, c, E, e. Mezi geny je genová vazba Antigen D určuje Rh pozitivitu (Rh+) Rh negativní jedinci (Rh ) jsou recesivní homozygoti (genotyp dd) Antigeny C, c, E, e Nejsou tak silné a významné jako antigen D, přesto mohou v případě inkompatibility vyprovokovat tvorbu protilátek. Exprese antigenů C, c, E, e je kontrolována jedním genem a je výsledkem alternativního sestřihu primárního transkriptu RHCE genu; na plazmatické membráně erytrocytu vystupují jako samostatné antigeny; mezi alelami C/c a E/e je kodominance. V ČR je více než 80 % jedinců Rh+, a méně než 20 % Rh

18 Rh faktor protilátky Protilátky anti-rh se vytvářejí až v případě inkompatibility při opakovaných krevních transfuzích nebo při inkompatibilitě matky a plodu Matka Rh a plod Rh+ (po otci) dostanouli se erytrocyty plodu do mateřského oběhu, stimulují antigeny D tvorbu anti-d protilátek mateřské protilátky prochází skrze placentu hemolýza fetálních erytrocytů; antigen D obecně vyvolává silnou protilátkovou odpověď u recesivního homozygota d/d. dostanou-li se erytrocyty plodu do mateřského oběhu stimulují antigeny D tvorbu anti-d protilátek mateřské protilátky (třídy IgG) prostupují placentou a způsobují hemolýzu plodových erytrocytů; senzibilizace Rh matek nastává většinou po porodu (při porodu dochází k odlučování placenty a určité množství fetální krve proniká do oběhu matky); první dítě nebývá postižené, riziko stoupá s počtem dalších, inkompatibilních těhotenství. Hemolytická anémie, rozvoj žloutenky; v krvi se hromadí bilirubin při překročení určité hranice poškozuje CNS; zvýšení krvetvorby s vyplavováním nezralých erytroblastů = tzv. fetální erytroblastóza; v těžkých případech umírá plod in utero; poškození plodu lze předejít podáváním anti-d protilátek matce 72 hodin po senzitizační dávce Rh+ erytrocytů (po porodu či invazivní prenatální

19 Význam Rh faktoru Rh faktor není mutace Neznámý původ i význam Spojitost s odolností vůči onemocněním neštovice, HIV, mor Menší náchylnost k autoimunitním onemocněním Nákaza Toxoplasma gondii

20

21

22 Další mechanismy rezistence k malárii Deficiece glukoso-6- fosfát dehydrogenázy Eliptocystóza Ovalocystóza HLA systém

23 Eliptocytóza Autozomálně dominantní choroba Typický elipsoidní tvar červených krvinek Většina pacientů bez příznaků, 10 % případů anémie, se vyskytuje v endemických oblastech malárie, především v západní Africe Ovalocytóza SAO South- East Asian ovalocytosis Autozomálně dominantní choroba Mutace v genu pro protein pruhu 3, tzv. band 3 protein, který je důležitým integrálním glykoproteinem na membráně červených krvinek a zajišťuje správnou výměnu látek (i kyslíku) přes dvojitou lipidovou membránu erytrocytů. Důsledkem mutace v tomto genu je delece devíti aminokyselin v proteinu pruhu 3. Pruh 3 tvoří důležitý základ pro tvorbu membránového skeletu erytrocytů, a pokud je narušen, krvinky jsou náchylnější ke změně tvaru (Liu a kol. 1990, s. 1535). Nejvyšší frekvence této poruchy je pozorována u domorodé populace (až 15 %) v oblasti

24 Deficience enzymu G6PDH Glukózo-6-fosfát dehydrogenáza Enzym na povrchu všech buněk, Jeho hlavní funkcí je katalýza NADP+ (nikotinamid adenin dinukleotid fosfát) na redukovaný NADPH, čímž enzym G6PDH chrání buňky před poškozením oxidací. Významnou funkcí disponuje na povrchu Erytrocytů, kde neexistuje jiný enzym, který by zajistil produkci NADPH. Tím se krvinky stávají náchylnějšími k oxidačnímu stresu. Oxidanty, 4 které oxidační stres způsobují, vychytávají molekuly kyslíku a tím způsobují oxidaci a poškození červených krvinek. Přítomnost enzymu G6PDH zajišťuje pomocí vyšší produkce NADPH rychlejší navázání molekuly kyslíku, která už nemůže být odchycena škodlivými oxidanty. Molekulární podstata deficience G6PDH SNP, 60 variant, lokalizován na chromozomu X Na erytrocytech lze deficienci G6PDH pozorovat po obarvení krystalovou violetí, kdy se na povrchu objeví tzv. Heinzova tělíska, degenerované části hemoglobinu. Nejznámějšími a nejrozšířenějšími variantami enzymu jsou typy A a B. Principem rezistence vůči malárii je v případě G6PDH jeho deficience, která zapříčiní podmínky neslučitelné s přežitím malarického parazita (dojde ke změně tlaku kyslíku). Více postiženi jsou muži, u žen pouze částečná deficienci, která není škodlivá, jelikož jeden gen je dostačující pro správnou funkci enzymu. Pokud na obou chromozomech X gen pro G6PDH chybí, trpí žena úplnou deficiencí. Deficience enzymu G6PDH může při nadbytku oxidantů v těle vyvolat novorozeneckou žloutenku nebo akutní hemolytickou anémii, např. po požití některých léků (i antimalarika), po styku s oxidačními činidly, při infekcích nebo po požití fava bobů. Zvýšený oxidační stres = nepříznivý faktor pro životní prostředí parazita. Jeho růst je přerušen již v prvních fázích a postižená krvinka je fagocytována. V posledních letech vychází najevo schopnost Plasmodia falciparum vyprodukovat si vlastní enzym G6PDH v poškozených erytrocytech a tím dochází k postupné adaptaci parazita na nepříznivé podmínky.

25 Deficience enzymu Oblasti výskytu deficience G6PDH G6PDH Problém deficience G6PDH se ve velké míře objevuje zejména v malarických oblastech, čímž se prokazuje vzájemná korelace mezi oběma onemocněními. Deficiencí G6PDH trpí na světě zhruba 400 milionů lidí, čímž se řadí mezi nejčastější enzymopatie. Zvýšená distribuce deficience je tedy zaznamenána v místech malarického pásu (západní a východní Afrika, Blízký východ a jižní Asie), ale i ve Středomoří a Spojených státech amerických, kde jsou vyšší předpoklady onemocnění u mužů afroamerického původu. U afrických a asijských populací (zejména v Číně) je potom největším nebezpečím oxidační účinek některých antimalarik, která se zde hojně používají. Ve středomořské oblasti dochází k poškození krvinek po požití vysoké dávky oxidantů v tzv. bobech fava, vyvolávající favismus (druh hemolytické anémie). U některých obyvatel této oblasti stačí pouhé vdechnutí pylu, např. izraelští Kurdové a Sardiňané.

26 Krevní systém MNSs

27

28

29

30

31 Krevní systém Duffy Duffy antigen je chemokininový receptor zapojený do celé řady intracelulárních procesů. gp-fy gen je lokalizován na chromozomu 1 (1.q221.q23), 1500 pb, 2 exony 2 alely pro hlavní antigeny Fya a Fyb, které spolu se svými antiséry (anti-fya a anti-fyb) vytváří fenotypicky tři krevní skupiny Fy (a+b-), Fy (a-b+) a Fy (a+b+) Vedle alel pro antigeny Fya a Fyb je v lidské populaci přítomna také alela Fy0, která se vyznačuje nepřítomností genu DARC a tím pádem nepřítomností chemokinových receptorů na povrchu erytrocytů, určující krevní skupinu Fy (a-b-), která hraje důležitou roli v rezistenci vůči malárii.

32 Krevní systém Duffy klinický význam Astma Rakovina Infekce HIV HIV infection Záněty Inflammation Transplantace orgánů Lung transplantation Malárie Jedinci s negativní alelou Fy0 nereagují s antiséry pro Duffy antigeny Erytrocyty neobsahují na svém povrchu zmiňované glykoproteinové receptory, tudíž homozygoti s negativní Duffy skupinou nemohou být nakaženy parazitem Signifikantní je výskyt negativní Duffy skupiny v západní a východní Africe, zejména u domorodých Pygmejů, kde se nachází až v 90 %. V kontextu s výskytem malárie se oblasti shodují. Plasmodium vivax tedy nemá téměř žádnou schopnost se v těchto oblastech rozšířit.

33 Krevní systém Lutheran

34 Krevní systém Kell

35 Krevní systém Diego