人类的血型系统非常复杂,有30多种。除了最常用的ABO血型系统外,血型系统还有Rh血型系统、MN血型系统、HLA血型系统、P血型系统等。
ABO血型系统
ABO血型是以红细胞膜上是否存在A抗原和B抗原来分类的。ABO血型共分“A、B、AB、O”四种。
红细胞膜上只含有A抗原者为A型,只含有B抗原者为B型,含有A与B两种抗原者为AB型,A和B两种抗原均无者为O型 (O代表"什么都没有")。如果红细胞膜上没有某种抗原,则血液(血清)里会存在对应抗体,例如 A 型血人群血清里有“抗-B” 抗体(但没有“抗-A”抗体)。
不兼容血型输血时产生溶血反应 (泛指紅血球的不正常分解死亡的現象),例如A型血液输入B型血受体时,受体血液内的“抗-A”抗体会与输注的A型血液的红细胞膜上的A抗原发生免疫反应,进而破坏输注的红细胞(免疫性溶血)。
人类ABO血型系统的遗传是由9号染色体上的A、B、O三个等位基因控制的。共有六组基因型:AA,AO,BB,BO,AB,OO。
其中,A和B是显性基因,而O是隐性基因,所以ABO血型系统基因的表现型(即血型)只有“A、B、AB、O”四种。血型相同的人其遗传基因型不一定相同。
ABO血型系统的基因型和表现型:
基因型 | 表现型(血型) | 红细胞膜上存在抗原 | 血清里存在抗体 | 能够接受输血来源血型 |
---|---|---|---|---|
OO | O | 无 | 抗-A,抗-B | O |
AA, AO | A | A | 抗-B | A,O |
BB, BO | B | B | 抗-A | B,O |
AB | AB | A,B | 无 | A,B,O |
血型遗传规律
通常规律
根据等位基因和显性/隐形基因相关知识,一般情况下,父母血型与子女血型关系有以下推论:
- 子女为A或B血型,则父母至少有一方是血型与之相同或者是AB。
- 子女为AB血型,则父母双方血型均不可能是O,并且不可能同时为A或同时为B。
- 子女为O血型,则父母双方血型均不可能是AB。
关系表
父母血型 | 子女可能出现的血型 | 子女不应有的血型 |
---|---|---|
O+O | O | A,B,AB |
O+A | A,O | B,AB |
O+B | B,O | A,AB |
O+AB | A,B | AB,O |
A+A | A,O | B,AB |
A+B | AB,A,B,O | - |
A+AB | A,B,AB | O |
B+B | B,O | A,AB |
B+AB | A,B,AB | O |
例外
以上关系并非绝对。一些原因可能导致父母与子女血型与上面约束不符合。
CisAB 血型
这种 AB 血型的特点是,A 型和 B 型基因在同一条染色体上,可以同时遗传给子代;而一般的 AB 型,A 型和 B 型在不同的染色体上,父/母亲只能遗传一个给子代。因此当 O+CisAB 结婚时,孩子可能是 ABO 型,表型即为 AB 型——打破上表规律。
嵌合体血型
这种血型者体内有两类血型红细胞群体,因此可能出现两种血型的遗传规律,同样可能打破通常的血型遗传规律。
亚型血
以 AB 型举例,假如父母一方有 AB 型,理论上是有 A、B 抗原,而无对应抗体的,但如果某抗原很弱,则可能产生对应抗原。
比如父亲是 AB 型,但 B 抗原很弱,体内就会产生 B 抗体,当与 O 型女性结婚时,可能会出现 A 型血的遗传规律,而出现 O 型血的子代。
孟买血型
ABO血型系统还与Hh血型系统有密切关系,对于Hh血型基因为hh(隐形纯合子)的个体,其不管ABO基因型如何,ABO血型均表现为O。在这种情况下,有可能出现 O + O/B 血型的父母生出A或AB血型子女这种情况。(Hh血型基因为hh的称为“孟买血型”,详见下文)
基因突变
子女的与血型相关基因出现突变,导致与父母血型的关系不符合通常规律。
人群分布
B等位基因分布最多的地方是在亚洲中部,其次是非洲,美洲和澳大利亚则相对地少,在世界上,B等位基因是ABO血型等位基因中最少的,只占16%的人口。
A等位基因则较B等位基因多些,占世界总人口约21%,他们分布的地方比较散。
O血型则是世界上最常见的,约占63%的人口,他们主要集中在中南美洲,那里接近100%的人是O血型,其次是澳洲原住民和西欧地区(尤其是凯尔特人),东欧和亚洲中部则较少。
Tips
- 由于表现型为A或B者可能分别来自AO和BO基因型,故A型或B型血型的父母完全可能生下O型表现型的子女。
- 血液里的抗-A和抗-B抗体(血凝集素)是免疫球蛋白IgM,其无法通过胎盘从母体进入胎儿血液,通常在出生后一年内出现在人体内,产生原因可能是环境中某些与A、B抗原决定簇类似的糖类的刺激。这些抗体遇到与本身血型不合的红细胞时,就会产生溶血反应。
- 由于 O 型血里存在“抗-A、抗-B”抗体,严格地说O型血给A/B/AB型血输血时也会和受血者体内的抗原发生溶血反应。但输血量不大时输入的血液里的抗体会被受血者的血清充分稀释,所以输血量不大时一般不会出现问题。
- (根据上一条)同型输血是输血的第一原则,O型血只作为在同型血紧缺、同时病患情况危急的时候的替代,并且在给非O型血的病患输入O型血之前,必须先尽可能地去除掉O型血中的血浆,以减少或避免溶血反应。
进化选择
基因学研究表明,ABO血型系统非常古老,人类和长臂猿的A型和B型抗原都来源于2000万年的一个共同祖先,证实了ABO血型系统具有跨物种的多态性。但ABO血型系统在进化过程中受到的自然选择压力尚不明确,只有一些基于统计数据和对照研究的初步分析:
- 非O型血的人比O型血的人更容易得重症疟疾。免疫细胞似乎能够更加容易地发现被感染的O型血中的红细胞,从而将疾病扼杀在摇篮里。
- A型血的人比其他血型的人更容易得胃癌,相反地,O型血的人最不容易得胃癌。
- O型血的人比非O型血的人患静脉血栓栓塞的比例要少。
Hh血型系统
Hh血型是ABO血型系统的基础,由一对等位基因H和h控制。H是显性基因,h是隐形基因。
Hh血型系统与ABO血型系统关系:
H+A=A抗原,H+B=B抗原,AB都有=AB型血,单H=O型血,没H (即hh纯合子)=孟买血型。
孟买血型
Hh血型系统基因型为 hh 的血型称为“孟买血型”,非常罕见。孟买血型的人体内没有H物质,无论其是否拥有A、B血型的等位基因,A抗原或B抗原都无法合成。他们不能接受任何ABO血型的血液,因为这些血液中至少含有A、B、H抗原中的一种,对他们来说均为外源抗原,从而引起自身免疫反应。
因此,他们只能接受其他孟买血型个体的输血。由于孟买血型非常罕见,一般血库都没有这种血液储备。预计进行输血(如手术)的孟买血型病人往往预先储存自身血液,即自体储血。
Rh血型
Rh血型系统通常根据“人类红细胞表面有无RhD抗原”分型。
- Rh+:称作“Rh阳性”、“Rh显性”,表示红细胞有“RhD抗原”。大部分人是这种。
- Rh−:称作“Rh阴性”、“Rh隐性”,表示红细胞没有“RhD抗原”。
基因:RHD (存在于1号染色体上若干位点)
- RhD+:表达“RhD抗原”
- RhD-:不表达“RhD抗原”
只有两个染色体的RhD基因均为RhD-型才会表现为“Rh−”血型,称之为“RhD-纯合子”个体。这种个体只能接受同类个体的输血。亚洲人种中RhD-型基因频率5-10%,“RhD-纯合子”个体比例<1%。
本质上,RhD分型属于“Rh血型系统”。“Rh血型系统”的内部基因组成非常复杂,并非单纯的等位基因,请参考下文“Rh基因”部分。
溶血反应
Rh血型系统一般不存在天然抗体,Rh-受血者第一次接受Rh+输血时,不会出现免疫反应。但Rh-的受血者接受了Rh+血液后,体内会产生免疫性抗Rh抗体,如再次输受Rh+血液时,即可发生溶血性输血反应。
对于 Rh- 血型的孕妇,由于母体与胎儿之间会通过脐带和胎盘发生物质交换,所以需要特别注意:
- 第一次怀孕时,如果的胎儿是Rh+型,胎儿血液里的Rh+红细胞会通过胎盘进入母体,刺激母体产生Rh抗体(相当于母体接受了一次 Rh+ 的输血)。
- 再次怀孕时,如果胎儿仍然是 Rh+,其血液通过胎盘进入母体后,会唤醒上一次怀孕时留下的免疫记忆,刺激母体再次产生大量抗体。后果可能引发胎儿的溶血症,甚至导致胎儿死亡。
- 如果孕妇以前曾流产过,更需要注意。
Rh基因
Rh血型并不是只由一对等位基因控制的。目前的研究证实,Rh血型抗原由位于1号染色体短臂上2个紧密连锁高度同源的 RHD 和 RHCE 基因编码,两个基因各含有10个外显子。RHD 基因编码 RhD 多肽,RHCE 基因编码 RhC/c 和 RhE/e 多肽。也就是说,常见的Rh抗原有5种:D,C/c,E/e。(为什么只有D没有d?事实上至今没有检测到d抗原的存在,但尽管相对于D的d抗原可能不存在,人们还是习惯用d来表示与D相对的阴性表型。)RHD 和 RHCE 基因之间的交换重组、缺失和点突变产生了8种常见的单体:Dce,dce,DCe,dCe,DcE,dcE,DCE,dCE,分别简写成R0,r,R1,r΄,R2,r˝,Rz和ry。当D抗原表达的时候就使用大写字母“R”,当D不表达时就使用小写的“r”。当然,事实上全部的Rh抗体远远不止这5种,该系统目前已经发现及命名的有50多种抗原,非常复杂。由于上述5种抗原中D抗原的抗原性最强(抗原性D>E>C>c>e),发生溶血反应也最强,所以临床上常用的的Rh血型是以抗D血清检测来决定的,即分为RHD(+)或RHD(-),也就是说,日常去医院检测到的Rh阳性血型指的是表达D抗原的个体,Rh阴性血型指的是不表达D抗原的个体。
Rh血型系统是一个很复杂,最富多态性的血型系统。所以,抛掉D抗原以外的Rh血型抗原暂且不谈,单把D抗原拿出来,根据红细胞膜上D抗原表达的数量和质量的不同(数量指D抗原抗原性不同,质量指D抗原抗原表位数的变化),又可以分为五种:
- D,即D抗原正常。
- 弱D:即D抗原量少,但抗原表位数无变化。
- 表位不完全型D:D抗原数目基本正常,但是缺乏正常D抗原上部分抗原表位。
- 表位不完全型弱D:缺失部分抗原决定簇同时D抗原数目也减少。
- 增强D:D抗原数目增多,抗原性大大增加。
通常在中国,弱D和部分D的表型作为供血者时,视为RHD(+),而作为受血者时,视为RHD(-)。
为什么Rh阴性的血型比较稀少呢?一种可能的解释是,编码D抗原的 RHD 基因在通常情况下是正常表达的,所以绝大多数人的Rh血型是RHD(+),但是由于RHD 基因缺失、RHD 基因出现突变、基因重排、杂化基因等原因(这些事件发生几率均较小),导致D抗原的表达异常或者缺失,从而出现RHD(-)表型,但显然占据的比例是较小的。RHD(-)表型的比率在不同人种、不同民族等也存在一定的差异,这里不再深入详述。