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血型的發(fā)現(xiàn)及其分子基礎(chǔ)

 風濕中心 2020-11-12

血液,自古以來就被人們用來做各種事情。由于其神秘性,人們在認識它的過程中,不斷面臨科學(xué)與迷信、正確和錯誤的判斷及選擇。

血型發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)實需求

古羅馬的角斗場里,得勝的角斗士會將對方的血喝下去,以獲得勇氣和力量;在我國古代部落及不那么古代的幫會之中,入伙的成員都會進行“歃血為盟”的儀式,以表達親密和信賴;史書和古代的法醫(yī)學(xué)著作中也多次提到“滴血認親”的記載。血液,自古以來就被人們用來做各種事情。由于其神秘性,人們在認識它的過程中,不斷面臨科學(xué)與迷信、正確和錯誤的判斷及選擇。應(yīng)該說,這是緣于人們對失血這一令人恐怖的生命過程最樸實的反應(yīng),在認識這一過程中,人們逐漸開始嘗試輸血治療疾病和挽救生命。所以說,輸血是血型發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)實需求,血型發(fā)現(xiàn)的歷史和輸血的歷史密不可分。但是,如何正確的輸血則花去人類幾百年的時間。

1616年,英國的Harvey發(fā)現(xiàn)人體血液是循環(huán)的,這一發(fā)現(xiàn)為輸血奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。1654年意大利醫(yī)生Folli宣稱發(fā)明了“輸血”。1656年,Wren用銀制成小管,用動物膀胱作為注射器,將藥物和血液輸注給狗。1665年英國生理學(xué)家Lower將一只狗的頸動脈與另一只狗的頸靜脈相連接輸血成功。1667年法國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家和醫(yī)生Denis將羊血輸給人,輸后患者稍有好轉(zhuǎn),但數(shù)日后發(fā)生了嚴重的輸血反應(yīng),并有黑色尿出現(xiàn)。10年后法國、英國下令禁止輸血,并一直持續(xù)了150年。

但這似乎沒有停止住人們繼續(xù)研究它的步伐。1795年美國醫(yī)生Philip Syng Physick進行了有記載的最早的人體全血輸血。當時整個外科手術(shù)感染死亡率很高,直到1867年英國醫(yī)生李斯特控制了輸血中的感染后人們才保證了輸血過程的安全。1873年至1880年美國的外科醫(yī)生開始用牛奶或羊奶為病人輸血,1884年開始改用生理鹽水以降低牛奶中的免疫原性。

1817年英國生理學(xué)家和產(chǎn)科醫(yī)生Blundell用狗作實驗時,發(fā)現(xiàn)因出血瀕死的狗在輸入了另一只狗的血液后獲救。在此基礎(chǔ)上,他將人血輸給了嚴重大出血的產(chǎn)婦,共10例除兩例已瀕死者外,余8例有5例救治成功。后來人們把這個實驗視為現(xiàn)代輸血科學(xué)的開端。但是,開端之后竟是一端極長的空白,人們反復(fù)地嘗試,還是沒有找到讓輸血更安全的辦法。事實上,人們似乎對這個“撒手锏”敬而遠之,一般到了輸血的程度,無論是患者還是醫(yī)生的態(tài)度均已是“死馬作活馬醫(yī)”。[1,2]

血型發(fā)現(xiàn)

歷史的車輪滾動到20世紀初,經(jīng)歷過無數(shù)成功和失敗后人們不禁思索為什么有時輸血可以救人有時卻會殺人。這個問題同樣也困擾著奧地利醫(yī)生卡爾·蘭德斯泰納(karl Landsteiner)。蘭德施泰納生于維也納,后在維也納大學(xué)學(xué)醫(yī)。學(xué)習(xí)期間,他發(fā)表了一篇食品對血的成分的影響的論文,他當時認為血是一種“特別的湯”。

畢業(yè)后蘭德施泰納在國外待了五年,師從赫爾曼·埃米爾·費歇爾(葡萄糖結(jié)構(gòu)的確定者,1903年諾貝爾獎獲得者)學(xué)習(xí)有機化學(xué),隨后他又在Eugen von Bamberger(有機化學(xué)家,以發(fā)現(xiàn)Bamberger重排機理而聞名)的實驗室中進行短暫的學(xué)習(xí),接著他又師從Arthur Hantzsch(Hantzsch嘌呤合成即依此人命名)。這三位優(yōu)秀的大師對他今后的科學(xué)之路產(chǎn)生了重要的影響。

早在1900年,蘭德施泰納就懷疑人群間的輸血所造成的凝血是一種生理現(xiàn)象而非病理現(xiàn)象。但是,如何來證明這種現(xiàn)象卻始終困擾著他。一天,蘭德施泰納想到一切輸血行為都是與“血”相關(guān)的,如果每個人的血都不相同那會怎樣呢?第二天早晨蘭德施泰納獲得了20份患者的血液進行了觀察,他將所用人的血液彼此相混并用顯微鏡觀察將會發(fā)生什么。[3]

在一大排(想想20×19/2份樣品的試管)試管架中,蘭德施泰納開始了初次的實驗。幸運的是,他無需將所有的組合都試過一遍。當他進行完一半的實驗之后,就發(fā)現(xiàn)可以輕易的將這些血液分成兩種類型。這兩種類型血液互相不溶,而類型之間則可以很好的互溶。他將這兩個類型分別命名為A、B兩種。接下來他把既能與A型血相溶、又能與B型血相溶的類型命名為C型(即后來的O型)。這就是人類血型中的三種。

當擴大樣本量之后,蘭德施泰納和他的助手們又發(fā)現(xiàn)一種較少見的既不與A型血相溶又不與B型血相溶的類型,他們命名為AB型。

經(jīng)過調(diào)查他本人、同事和病人的血液,蘭德施泰納提出了血型的概念,他認為人群中包括A、B、C(后來被命名為O)三種。1909年他可以分辨出A、B、AB和O四種主要的血型。他認識到同樣血型的人之間輸血不會導(dǎo)致血細胞被摧毀,但不同血型之間輸血會導(dǎo)致上述的凝結(jié)。

但是,進行輸血的實踐則由于輸血中的其他技術(shù)的不成熟一直拖延了幾年。最早利用蘭德施泰納血型理論進行輸血實踐的是一位美國醫(yī)生——魯本·奧登堡(Reuben Ottenberg),紐約西奈山醫(yī)院的醫(yī)生。隨后在1915年該方法又進行了改進——采用了檸檬酸鈉進行抗凝血。從此血清學(xué)的研究與輸血的臨床實踐齊頭并進,而這一切都要感謝奠定基礎(chǔ)的蘭德施泰納。[4]

今天我們知道,AB型的人可以接受所有其他血型的血,而O型的人可以為所有其他人輸血。這個知識尤其對輸血和外科手術(shù)非常重要。1930年蘭德施泰納為了這個發(fā)現(xiàn)獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后蘭德施泰納首先移居荷蘭,后來赴美國洛克非勒醫(yī)學(xué)研究所。在那里他繼續(xù)對血型的研究。他與亞歷山大·所羅門·維納一起發(fā)現(xiàn)了恒河因子。這個因子首先是在恒河猴(Rhesus Macacus)的血里發(fā)現(xiàn)的,是Rh血型的抗原物質(zhì)。

血型的分子生物學(xué)[6,7]

ABO血型抗原決定簇是一種特異性多糖,是由不同單糖底物經(jīng)幾種糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移到特定的核心多糖鏈上而形成的。因此,ABO血型表型是由各自特異的糖基轉(zhuǎn)移酶決定的。位于9號染色體上的ABO基因,總長度18000至20000個堿基對,包括7個外顯子,A和B基因編碼的蛋白都是353個氨基酸,O基因編碼的蛋白只有115個氨基酸,已證實ABO血型系統(tǒng)是三復(fù)等位單拷貝基因,中期染色體原位雜交證實了ABO基因定位于染色體9q34。

A基因編碼A轉(zhuǎn)移酶(N-乙酰一D-半乳糖胺基轉(zhuǎn)移酶,它可將底物(UDP·GalNAC)上的N一乙酰半乳糖胺連接到多糖核心鏈上形成A抗原。ABO血型系統(tǒng)的核苷酸序列高度保守,只有幾個核苷酸的差異,它們有著高度的同源性。B基因上的297、526、657、703、796、803、930位有七個核苷酸與A基因不同,但只有526、703、796、803四個核苷酸的變化造成了氨基酸序列的變化,使其編碼的B轉(zhuǎn)移酶(D-半乳糖轉(zhuǎn)移酶)的特異性不同于A轉(zhuǎn)移酶,它可將半乳糖轉(zhuǎn)移到多糖核心鏈上形成B抗原。

血型O基因與A基因相比,只是第261位核苷酸不同,第261位的胞嘧啶在O基因中缺失,這造成了O基因在261位以后發(fā)生閱讀框架的移動,形成了新的終止密碼子。提前終止了轉(zhuǎn)移酶的翻譯,使其編碼出的蛋白只有115個氨基酸,并且沒有轉(zhuǎn)移酶的催化功能區(qū)。對轉(zhuǎn)移酶基因的研究,知道其1~96位核苷酸編碼31個氨基酸的前導(dǎo)肽使酶導(dǎo)向高爾基體。97~159位核苷酸編碼21個氨基酸的疏水區(qū),為轉(zhuǎn)移酶的跨膜區(qū),160~1062位核苷酸編碼301個氨基酸的催化區(qū)。轉(zhuǎn)移酶基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄、翻譯后定位于高爾基體上,催化血型糖鏈的形成。

H抗原與ABO、Lewis血型密切相關(guān),早期曾被劃歸于ABO血型系統(tǒng)。目前,H抗原已被國際紅細胞血型命名委員會命名為一個新的獨立的血型系統(tǒng):ISBT(國際輸血會,International Society of Blood Transfusion)018一Hh血型系統(tǒng),其系統(tǒng)符號為H,只有一個H抗原。1952年,Dende等首先報道了在孟買地區(qū)發(fā)現(xiàn)的3例特殊血型,命名為孟買表型(Bon1bay phenotype)。其血清學(xué)特點是紅細胞表面缺乏ABH抗原、分泌液中缺乏H物質(zhì),而血清中產(chǎn)生抗-A、抗-B、抗-H,在做ABO正反定型時,不僅與正常的A和B細胞發(fā)生凝集,與O細胞也發(fā)生凝集。1961年,Levine發(fā)現(xiàn)1例血清學(xué)特點與孟買型略有差異的類孟買表型。其紅細胞表面ABH抗原缺乏或弱表達,而分泌液中可檢測到少量H抗原,血清中存在抗-H,鑒于其特殊的血清學(xué)特點以及孟買型被稱為H抗原缺陷的非分泌型,故類孟買型被相應(yīng)地稱為H抗原缺陷的分泌型。ISBT推薦將H抗原缺陷型分為以下3類:1)紅細胞H抗原完全缺陷ABH非分泌型(孟買型);2)H缺陷分泌型;3)H缺陷非分泌型。

血型——現(xiàn)在的狀況

于1935年成立的國際輸血協(xié)會專門負責血型的認定與命名工作。得到承認的30種人類血型系統(tǒng)包括超過600種抗原,但其中大部分都非常罕見。目前人們還不是很清楚這些紅細胞表面抗原的含義,也不明確這些稀有抗原在臨床上的應(yīng)用。但是,探究基本血型在各種范圍內(nèi)的分布是很有意義的,因為這至少對輸血是極為重要的。[6]

ABO血型的全球分布[8,9]

A血型的人在全球的分布比B型血較廣,全球約有21%的人口為A型血。A型血不連續(xù)高分布的人群分布于以下地區(qū):蒙大拿的黑足印第安人(30-35%)、澳洲土著人(40-53%)以及北歐的薩米人。相對來說B型血人口較少,全球僅有16%。主要分布的地區(qū)為中亞、南美洲及非洲的一些地區(qū)。O型血人口最多約占全世界人口的63%,分布最多的地區(qū)是中、南非地區(qū),該地區(qū)O型血人群有時可達100%,最低地區(qū)是西歐和中亞,那里B型血人口最多。

目前,除全國范圍內(nèi)建立的血庫以外,一些個人還在網(wǎng)上建立了各種類型的稀有血型互助的網(wǎng)站,每個分享相同稀有血型的人都會找到能夠幫助他們的人。

結(jié) 語

毫無疑問,我們希望血型這種我們與生俱來的特征能夠給我們一些答案,比如我們從哪里來,我們要到何處去,我們受過什么影響。但是,這一切事實必須應(yīng)當是可證實或可證偽的。而且,正如以前人們就相信的那樣,科學(xué)不能使所有人都變得理智。我們衷心希望人們能夠認識到血型就只是血型,讓它回到自己應(yīng)當履行的職責中去。

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