血型与输血¶
血型是由多组红细胞抗原共同构成的遗传表型。一个人有某种抗原而另一个人没有时,后者在妊娠、输血或其他免疫暴露后可能产生针对它的抗体;若相应红细胞再次进入循环,抗体便可促成凝集、补体激活或脾肝巨噬细胞清除。输血相容性所处理的,正是供者成分带入的抗原或抗体与受者免疫环境是否相遇。
ABO 和 RhD 最先受到关注,是因为 ABO 不相容可迅速造成严重溶血,D 抗原又很容易诱导同种免疫。Kell、Kidd、Duffy、MNS 等系统同样可产生具有临床意义的抗体;国际输血协会(International Society of Blood Transfusion,ISBT)持续为这些系统、抗原和等位基因维护统一命名。安全输血需要由血型鉴定、抗体筛查、成分选择和交叉配血组成证据链。1
血型系统与共同遗传的红细胞抗原¶
按照 ISBT 的遗传学定义,一个血型系统收纳由同一基因或两个以上紧密连锁的同源基因所决定的抗原,并与其他血型系统在遗传上相互独立。抗原的化学本质并不统一:ABO 抗原是糖蛋白和糖脂末端的寡糖决定簇,Rh、Kell、Kidd 和 Duffy 等抗原则位于不同膜蛋白上。它们有的参与膜稳定或跨膜运输,有的生理功能尚不清楚;“血型抗原”只说明该结构能被特定抗体辨认,不表示它原本是为输血而存在。
血清学所见的凝集,是一个抗体连接多个红细胞后形成可见团块;溶血则是红细胞膜破裂或抗体包被细胞被清除的结果。二者可以相联,却不是同义词。免疫球蛋白 M(immunoglobulin M,IgM)分子跨度大,常能直接造成盐水介质中的凝集,并可有效激活补体;免疫球蛋白 G(immunoglobulin G,IgG)通常需要抗人球蛋白试验等方法才能显示红细胞表面的包被,也更容易经抗体可结晶片段(fragment crystallizable region,Fc 区)受体介导在脾、肝发生血管外清除。实际反应还取决于抗体效价、亲和力、最适温度、补体结合能力和抗原密度,不能只凭“凝不凝集”判断体内后果。2
针对红细胞血型抗原的抗体多数是同种抗体(alloantibody):受者缺少某抗原,却在接触同种他人的相应抗原后发生免疫。ABO 抗体看似例外——没有明确输血史的人也会在出生后数月逐渐出现抗 A 或抗 B——但它们同样不是出生时预装的。其形成被认为与肠道微生物、食物等来源中类似 A、B 决定簇的糖结构有关;因此“天然抗体”指没有已知红细胞免疫史,并非不经过免疫系统形成。3
H 前体的 ABO 末端糖修饰¶
红细胞膜上的 ABO 决定簇以 H 抗原为前体。FUT1 编码的岩藻糖基转移酶先在前体糖链末端加入岩藻糖,形成 H 结构;随后,ABO 基因编码的 A 型转移酶加入 N-乙酰半乳糖胺(GalNAc),B 型转移酶加入半乳糖(Gal)。常见 O 等位基因产生无活性或活性极低的酶,H 前体因而保持未修饰状态。O 型红细胞不是“没有血型抗原”,而是没有 A、B 决定簇并保留较多 H 抗原。4
| ABO 表型 | 红细胞上的主要 ABH 决定簇 | 血浆中通常可检出的 ABO 抗体 | 正反定型的对应关系 |
|---|---|---|---|
| A | A,仍有部分 H | 抗 B | 红细胞与抗 A 反应;血浆与 B 试剂红细胞反应 |
| B | B,仍有部分 H | 抗 A | 红细胞与抗 B 反应;血浆与 A 试剂红细胞反应 |
| AB | A、B,H 相对较少 | 通常无抗 A、抗 B | 红细胞与抗 A、抗 B 均反应;血浆与 A、B 试剂红细胞均不反应 |
| O | H;无 A、B | 抗 A、抗 B | 红细胞与抗 A、抗 B 均不反应;血浆与 A、B 试剂红细胞均反应 |
这张表给出常见成人模式;A\(_1\)、A\(_2\) 等亚型可有不同抗原密度,少数 A\(_2\) 或 A\(_2\)B 个体还可出现抗 A\(_1\)。近期输血、造血干细胞移植、抗原减弱和抗体形成状态都可能造成正反定型差异;亚型的意义首先在于解释这些血清学差异。
孟买表型的 ABO 上游基因依赖¶
A、B 等位基因表现为共显性,常见 O 等位基因相对隐性;但这个单基因模型只有在 H 前体能够形成时才成立。若两份 FUT1 都不能在红细胞上形成 H 抗原,即使基因组中有功能性 A 或 B 等位基因,转移酶也失去受体底物,红细胞便不能内源形成 A、B 或 H。红细胞完全缺少 H、血浆含抗 H 的经典孟买表型(Oh)由此产生,其正定型容易看似 O 型,普通 O 型红细胞却仍不相容;若 FUT2 仍能在分泌物中形成 ABH 结构并使红细胞出现微弱吸附表达,则可形成血清学表现不同的类孟买表型。5
FUT2 主要决定分泌上皮能否在唾液、消化道黏液等分泌物中形成可溶性 ABH 结构,通常不替代红系细胞的 FUT1。“分泌者/非分泌者”与红细胞 ABO 表型因而属于相联但不同的层级。ABH 决定簇可位于多种糖链骨架,其组织和分泌物表达取决于细胞类型、前体链及 FUT2 状态;糖链合成与高尔基体加工的普遍机制见内膜系统。
Rh 红细胞膜蛋白抗原系统¶
Rh 与 ABO 的糖链体系不同。相邻的 RHD 与 RHCE 位于 1 号染色体,编码多次跨膜的 RhD 和 RhCE 蛋白;D 位于 RhD,C/c 与 E/e 主要由 RhCE 的序列差异形成。日常所谓“Rh 阳性/阴性”只是在问红细胞上能否检出 D,并没有给出完整 Rh 表型。弱 D、部分 D 和杂合基因等变异还会使“有或无”的二分出现血清学边界,具体判定需按试剂、分子结果和输血情境处理。6
多数 Rh 抗体不会像 ABO 抗体那样在没有相关暴露时普遍存在。D 阴性个体接触 D 阳性红细胞后可能产生抗 D;妊娠和输血也可诱导抗 C、抗 c、抗 E 或其他红细胞抗原的抗体。临床重要的 Rh 抗体多为 IgG,常在脾等处造成血管外溶血,也能通过胎盘。首次暴露并不等于“绝对安全”:原发应答形成需要时间,但既往妊娠、未记录输血、交叉反应或已有低水平抗体会改变风险;输入的红细胞也可能在数日或数周后被新生抗体清除。
血型鉴定的红细胞与血浆检测¶
ABO 正定型把受检红细胞分别与抗 A、抗 B 试剂反应,询问“细胞带有什么抗原”;反定型把受检血浆分别与已知 A、B 试剂红细胞反应,询问“血浆中有什么对应抗体”。两侧结果应互相支持,因为它们检查的是同一表型的两个后果。婴儿出生后的 ABO 抗体尚未稳定形成,4 月龄以内反定型检出的抗体还可能来自母体,因此不能把成人正反定型规则原样用于新生儿。7
RhD 定型主要是红细胞与抗 D 试剂的正向检测,没有一组像 ABO 那样普遍存在的“天然抗 D”可供反定型。ABO/RhD 定型之后,抗体筛查再用表达多种临床重要抗原的试剂 O 型红细胞检测受者血浆;筛查阳性时,需要鉴定抗体并选择缺少相应抗原的供者红细胞。
交叉配血是把选择结果落实到具体血液成分。血清学主交叉试验让供者红细胞与受者血浆相遇,直接检查这一单位是否会被受者抗体攻击;历史上的次交叉试验则让受者红细胞与供者血清相遇,检查供者抗体是否攻击受者细胞。在满足严格条件时,也可由经验证的信息系统完成电子交叉配血。现代红细胞成分仅带少量供者血浆,供者抗体风险主要由成分制备、供者筛查和血浆含量管理控制,次侧相容问题由此进入整个成分质量系统。
血液成分的相容方向¶
输入红细胞时,主要担心受者血浆抗体识别供者红细胞抗原;输入血浆时,方向相反,主要担心供者血浆中的抗 A、抗 B 攻击受者红细胞。由此得到下表的 ABO 基本关系。它只讨论 ABO,不替代 RhD、非 ABO 抗体筛查、成分标签和交叉配血。
| 受者 ABO 型 | ABO 相容的红细胞成分 | ABO 相容的血浆成分 |
|---|---|---|
| O | O | O、A、B、AB |
| A | A、O | A、AB |
| B | B、O | B、AB |
| AB | AB、A、B、O | AB |
这也解释了为什么“万能供者”必须连同成分说清楚。O 型红细胞没有 A、B 决定簇,可在特定紧急情境减少 ABO 抗原不相容,却仍携带 RhD 和许多其他抗原,成分中也并非绝无血浆;AB 型血浆通常没有抗 A、抗 B,却仍可能包含其他抗体或血浆相关风险。所谓“万能”只是 ABO 这一层的条件化便利,不是跳过检测的许可。8
血小板表面的 ABO 抗原量有个体差异,制剂又含有一定供者血浆,所以既要考虑血小板回收和止血效果,也要考虑供者抗 A/抗 B。ABO 同型血小板通常优先,但供应、出血紧迫性、抗体效价和机构政策会影响选择。血小板本身不表达 RhD;RhD 相关致敏主要来自制剂中残余红细胞,因此其处理也不能照抄红细胞成分表。
成分输血的意义,是把缺少或急需补充的功能单元与不必要的暴露分开。红细胞成分主要增加携氧细胞量,血小板成分提供初级止血反应单元,血浆和特定凝血因子制品补充可溶性蛋白。成分选择取决于缺失机制、出血状态和实验室证据,疾病名称本身不足以直接指定输注成分;血细胞生成与计数见血细胞生理,完整凝血与血小板止血机制见生理性止血。
妊娠期母体抗体与胎儿红细胞¶
胎儿红细胞可在妊娠过程中、胎母出血事件或分娩时进入母体循环。若 D 阴性的母体接触 D 阳性胎儿红细胞并发生同种免疫,随后形成的 IgG 抗 D 可以通过胎盘、包被胎儿红细胞并促使其被清除;严重时造成胎儿贫血、水肿,出生后还可因胆红素负荷出现黄疸。这一过程称胎儿与新生儿溶血病(hemolytic disease of the fetus and newborn,HDFN)。抗 D 最为人熟知,但抗 c、抗 K 等其他同种抗体也能造成 HDFN;ABO 不合也可能导致新生儿溶血,只是其抗体类别、胎儿抗原表达和严重度分布不同。9
HDFN 风险取决于既往致敏、胎母出血、输血史、胎儿靶抗原及母体抗体水平随时间的变化。致敏可能发生在先前妊娠、妊娠丢失、胎母出血事件或更早的输血,也可能在首次已知妊娠中形成。
抗 D 免疫球蛋白用于尚未形成免疫性抗 D 的 D 阴性孕妇,可在常规预防时点及可能发生胎母出血的情境中,使进入母体循环的少量 D 阳性胎儿红细胞不易引发母体主动免疫。它用于预防致敏,对已经建立的抗 D 免疫记忆或已被抗体包被的胎儿红细胞没有直接治疗作用。具体筛查、给药时点和围产期处置应遵循所在地临床指南。10
血液成分改造的风险靶点¶
去白、洗涤和辐照分别针对供者白细胞、残余血浆成分及供者 T 细胞增殖,三者作用靶点不同,也不会改变供者红细胞原有的 ABO、Rh 或其他血型抗原。
| 处理 | 主要改变 | 不能由它解决的问题 |
|---|---|---|
| 去白细胞 | 过滤去除大部分供者白细胞,降低白细胞相关发热反应、人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)同种免疫及部分细胞相关病原暴露 | 不去除红细胞血型抗原,也不能可靠灭活残留 T 细胞的增殖能力 |
| 洗涤 | 以相容溶液反复重悬,减少残余血浆蛋白、抗体、添加液和部分细胞外物质 | 不是“洗掉所有血浆”,会损失部分细胞,也不能把 ABO 不相容红细胞变得相容 |
| 辐照 | 使细胞成分中的供者 T 淋巴细胞不能继续增殖,用于预防输血相关移植物抗宿主病(transfusion-associated graft-versus-host disease,TA-GVHD) | 不等同于去白、洗涤或灭菌,也不预防一般溶血反应 |
TA-GVHD 的关键机制是活性供者 T 细胞在受者体内存活、增殖并攻击组织;严重免疫缺陷会增加风险,近亲供者或 HLA 高度相合也可能让供者细胞逃过受者清除。辐照通过抑制供者淋巴细胞增殖降低风险。11
输血反应的机制分类¶
ABO 不相容的红细胞可被既有抗体迅速结合并激活补体,造成急性血管内溶血;既往致敏形成的非 ABO 抗体也可能在筛查时低于检出限,输血后经记忆应答升高,数日到数周后造成迟发性血管外溶血。发热性非溶血反应、过敏反应和 TA-GVHD 同样包含免疫机制,却作用于不同靶点,不能统称为“红细胞凝集”。12
另一些重要反应并不以血型抗原为起点。输血相关循环超负荷(transfusion-associated circulatory overload,TACO)主要是输入容量超过心血管系统可承受范围造成静水压性肺水肿;输血相关急性肺损伤(transfusion-related acute lung injury,TRALI)则以肺毛细血管通透性升高和炎症性损伤为核心。细菌污染、成分温度或渗透条件异常等也可伤害受者。因而,发生在输血期间或之后的发热、呼吸困难、低血压、黄疸等表现只是调查起点;时间关系、血型复核、直接抗人球蛋白试验(direct antiglobulin test,DAT)、溶血指标、影像和容量状态共同用于区分机制。
参考资料与延伸阅读¶
- International Society of Blood Transfusion, ISBT Blood Group Database。
- Dean, L., The ABO blood group、The Hh blood group 与 The Rh blood group. Blood Groups and Red Cell Antigens。
- Canadian Blood Services, Pre-transfusion testing 与 ABO Compatibility and Acceptable Substitutions。
- Canadian Blood Services, Irradiated, washed and CMV seronegative blood components 与 Transfusion reactions。
- NHS, Haemolytic disease of the fetus and newborn。
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血型系统、抗原与等位基因的正式命名和持续更新入口见 ISBT Blood Group Database;血型系统数量应以持续更新的正式名录为准。 ↩
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凝集、IgM/IgG、补体和血管外清除的免疫血液学框架见 NCBI Bookshelf Blood transfusions and the immune system及 The Rh blood group。 ↩
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ABO 抗体在出生后随环境抗原暴露逐渐形成,整体以 IgM 为主但可包含 IgG,详见 The ABO blood group;具体类别随抗原、个体与免疫背景而异。 ↩
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H—A/B 糖链修饰与糖类/蛋白质血型系统的组织线索实质性改编自 osm.bio 《血型》固定版本,并以 NCBI Bookshelf The ABO blood group和 The Hh blood group交叉核验。osm.bio 内容按 CC BY-SA 4.0 使用。 ↩
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FUT1 形成红细胞 H 抗原、FUT2 形成分泌型 H 抗原,以及经典孟买表型缺少 H 并产生抗 H 的关系见 The Hh blood group。 ↩
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RHD/RHCE、D/C/c/E/e、弱 D 与部分 D 的分子和血清学边界见 The Rh blood group;正式等位基因表由 ISBT 工作组持续维护。 ↩
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ABO 正反定型、RhD 定型、抗体筛查、血清学/电子交叉配血及 4 月龄以内婴儿反定型边界见 Canadian Blood Services Pre-transfusion testing。 ↩
-
红细胞与血浆的 ABO 相容方向见 Canadian Blood Services ABO Compatibility and Acceptable Substitutions;非 ABO 抗体为何仍需筛查与交叉配血见 Pre-transfusion testing,血小板 ABO/Rh 抗原和残余红细胞边界见 Platelet transfusion, alloimmunization and management of platelet refractoriness。 ↩
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母体 IgG 同种抗体跨胎盘、胎儿红细胞清除及贫血/黄疸的因果链见 NCBI Bookshelf Hemolytic disease of the newborn和 NHS Haemolytic disease of the fetus and newborn。 ↩
-
未致敏 D 阴性孕妇的抗 D 免疫预防原则见 NCBI Bookshelf Hemolytic disease of the newborn及 NHS Haemolytic disease of the fetus and newborn;具体适应证、时点和剂量遵循所在地现行临床指南。 ↩
-
去白、洗涤和辐照的对象、局限及 TA-GVHD 机制见 Canadian Blood Services Irradiated, washed and CMV seronegative blood components。 ↩
-
急性/迟发性溶血、发热、过敏、TRALI、TACO 与 TA-GVHD 的分类和调查框架见 Canadian Blood Services Transfusion reactions。 ↩
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