Конкурс «Био/Мол/Текст»-2022/2023

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2022/2023.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Еще в конце XVII века люди пытались переливать кровь от здоровых людей больным, но чаще всего человек, которому переливали, умирал. Причина этих смертей была неизвестна вплоть до начала XX века.

В 1900 году австрийский химик-иммунолог Карл Ландштейнер (рис. 1) открыл систему групп крови, названную в будущем AB0-системой.

Выяснилось, что на мембранах эритроцитов присутствуют антигены — гликопротеиновые или гликолипидные структуры. При отсутствии того или иного антигена на мембранах к этому антигену вырабатываются антитела — специфические иммунные белки.

У людей с группой 0 (I группа по русскоязычной классификации) на мембране эритроцитов нет ни антигенов А-типа, ни антигенов типа B, и, соответственно, присутствуют антитела обоих типов. Стоит отметить, что специфичным антигеном группы 0 является H-антиген. На мембранах эритроцитов группы А (II) присутствует агглютиноген A, а в плазме есть антитела B-типа. С группой B (III) все наоборот — антиген B и антитела A. Наконец у людей с группой крови AB (IV) на мембранах эритроцитов есть антигены обоих типов, а в плазме нет ни A-, ни B-антител (рис. 2).

Получалось, что при несовместимости групп крови у донора и реципиента «чужие» эритроциты могли просто слипаться, так как их антигены связывались с антителами в плазме. Это чаще всего и приводило к смерти реципиента.

Уже позже было доказано, что антигены, специфичные для разных групп крови, присутствуют не только на мембранах эритроцитов, но и на мембранах клеток многих других тканей. В их числе — эпителиальные ткани рта, желудочно-кишечного тракта, легких, мочевого пузыря, молочной железы, шейки матки и предстательной железы.

Со времени открытия системы были предприняты попытки изучить ее потенциальную связь с различными заболеваниями. Сообщалось, что полиморфизм группы крови АВО связан с восприимчивостью и исходами ряда инфекционных и метаболических заболеваний, когнитивных расстройств и опухолей, а также заболеваний сердечно-сосудистой системы [1].

Инфекционные заболевания

Как было уже ранее сказано, на мембране эритроцитов находятся гликопротеины и гликолипиды, выполняющие функцию антигенов. Кроме того, эти структуры служат рецепторами для прикрепления бактерий и вирусов к клеточной поверхности. Из-за этого различие антигенов на мембранах в группах AB0 может приводить и к различиям в уязвимости к заболеваниям [2].

Бактерии

Однако с бактериальными заболеваниями дело обстоит немного сложнее. Выяснилось, что на бацилле бактерий, вызывающих некоторые заболевания, также могут находится антигены, похожие на человеческие. В этом случае заболеванию лучше всего будут противостоять люди, имеющие антитела к данному антигену, а наиболее уязвимой окажется группа, на мембране клеток которой есть похожий антиген [2].

Например, на бациллах чумы и холеры присутствует H-подобный антиген. Это делает людей с группами A и B более устойчивыми к болезням, а лиц группы 0 — наиболее уязвимыми [2].

Предполагается, что по похожим причинам пациенты с группой 0 легче заражаются и тяжелее переносят желудочно-кишечные вспышки, вызванные E. coli, группа A связана с повышенной заболеваемостью синегнойной палочкой, а группа B — гонореей, туберкулезом и стафилококком. Группа AB, как и группа 0, связана с повышенной заболеваемостью кишечной палочкой [2].

Вирусы

С вирусом оспы история похожа на историю с бациллами чумы и холеры. На нем присутствует A-подобный антиген, что делает группы, имеющие анти-A, то есть группы B и 0, более устойчивыми к нему. А группы AB и А, в свою очередь, связаны с повышенной заболеваемостью оспой [2].

Наименьший риск заражения норовирусами имеют люди с группой крови B. Так получается из-за того, что норовирус может связываться с антигенами A и H, но не с антигенами В [3].

Что касается инфекции COVID-19, здесь все довольно неоднозначно. По результатам некоторых исследований было установлено, что у пациентов с группой крови А частота инфицирования выше, чем у пациентов с группой крови О. Были проведены и исследования, подтверждающие факт того, что большинство больных с тяжелыми симптомами имели группу крови A, а легче всего переносили болезнь пациенты группы 0, однако в других исследованиях сообщалось об отсутствии связи между группам крови ABO и тяжестью или смертностью от COVID-19 [1].

Паразиты

Инфекционные заболевания, вызываемые протистами тоже иногда коррелируют с группами крови. По результатом нескольких исследований группы крови B и AB связаны с повышенной заболеваемостью сальмонеллезом. Предполагается, что тут, как и в большинстве предыдущих случаев, ключевую роль играет полиморфизм антигенов в разных группах [2].

Но одним из самых интересных примеров связи групп крови и тяжестью заболевания является малярия.

Это заболевание вызывает одноклеточное животное из рода Plasmodium (рис. 3). Существует 4 вида Plasmodium, но наиболее распространенной является малярия, вызванная P. falciparum [3].

Тяжесть малярии, вызванной P. falciparum, прямо коррелирует с наличием или отсутствием антигенов групп крови A и B. Люди с группой крови O, как правило, меньше страдают от малярии, в то время как люди с группами крови A и B подвержены большему риску малярийной анемии. Это связано с тем, что инфицированные эритроциты синтезируют мембранные белки, которые связывают антиген А и, возможно, в меньшей степени — антиген В неинфицированных эритроцитов.

Такие связанные друг с другом эритроциты образуют большие скопления, или розетки. Эритроциты только с антигеном Н образуют более мелкие и менее прочные розетки, в то время как эритроциты с антигеном А образуют более крупные и прочные розетки. Кроме того, антигены А и В позволяют инфицированным эритроцитам прикрепляться к эндотелиальным клеткам микрососудов и удаляют их из циркулирующей крови, тем самым защищая паразита от разрушения, но также мешают циркуляции крови в целом и, следовательно, обеспечению организма кислородом [4].

Кровеносная система

Группы крови могут оказывать влияние не только на инфекционные заболевания. Оказывается, от наличия определенных антигенов на мембране могут зависеть и различные заболевания сердечно-сосудистой системы [3].

В крови любого человека присутствуют разные факторы свертывания крови [5], в том числе фактор фон Виллебранда (vWF) (рис. 4) и фактор VIII (FVIII). Фермент, который уже после заживления выводит эти факторы из плазмы крови, блокируется антигенами A и В, поэтому у людей с группами А, В и АВ самих факторов в крови больше [3]. Из-за этого люди группы 0 имеют наименьший риск тромбообразования и всех вытекающих заболеваний, но более высокий риск чрезмерного кровотечения [3].

Когнитивные расстройства

В дополнение к их связи с сердечно-сосудистыми заболеваниями, более высокие уровни vWF и FVIII у лиц, не относящихся к группе крови 0, были связаны с повышенным риском деменции и когнитивных нарушений [3].

Несколько независимых исследований выявили повышенный риск когнитивных нарушений у лиц с группой крови АВ. Предполагается, что ключевую роль играют уровни FVIII, которые различаются как 0 < A < B < AB [3].

Метаболические заболевания

Перед тем, как рассказывать, как именно группа крови влияет на риск тех или иных метаболических заболеваний, стоит сказать, что часто когнитивные нарушения часто являются серьезным фактором развития диабета, гипертонии и многих других метаболических заболеваний, так что корреляция групп крови с когнитивными нарушениями будет частично сохраняться и с многими метаболическими заболеваниями [3].

Сами по себе такие заболевания являются многофакторными и, конечно, никак не могут контролироваться одним геном или антигеном, так что роль группы крови в них определить сложно. Тем не менее, некоторые взаимосвязи были обнаружены [4].

Гипертония

Некоторые исследования показывают, что уровень гипертонии у группы крови В был максимальным, за ним следовали группа крови А и группа крови А [2].

Гиперлипидемия

Исследователи также изучили взаимосвязь между антигенами группы крови ABO и гиперлипидемией, то есть повышенным уровнем холестерина в крови. Некоторые исследования показали, что холестерин низкой плотности (ЛПНП) — холестерин, накопление которого чаще всего и приводит к атеросклерозу, был выше, в то время как холестерин высокой плотности (ЛПВП) был ниже в группах крови А и В. Несмотря на это, группа крови AB была менее подвержена гиперлипидемии [2].

Сахарный диабет второго типа

Большинство исследований по изучению влияния групп крови на сахарный диабет второго типа показали противоречивые результаты [2].

В некоторых говорится, что люди с группой крови 0 демонстрируют самый низкий риск сахарного диабета, тогда как люди с группой крови B подвергались наибольшему риску, за ними следуют люди с группой AB и группой А. Другие утверждают, что максимальные произвольные уровни сахара и инсулина в крови были обнаружены в группе крови А, тогда как группа крови АВ показала защитный эффект. Третьи вообще показывают, что связь сахарного диабета второго типа с группами крови отсутствует [2].

Рак

Антигены групп крови участвуют в клеточной передаче сигналов, распознавании клеток и клеточной адгезии (то есть способности клеток слипаться друг с другом и различными субстратами) [5] и, следовательно, могут играть роль в развитии и метастазировании опухоли. Как уже было ранее сказано, эпителиальные ткани рта, желудочно-кишечного тракта, легких, мочевого пузыря, молочной железы, шейки матки и предстательной железы имеют антигены ABH, но эти антигены часто отсутствуют у злокачественных тканей в этих областях [3].

Например, считается, что метилирование ДНК в промоторной области гена, кодирующего А-антиген, может приводить к его потере. Такое же возможножно и для антигена В [3].

Потеря антигенов А и В предшествует метастазированию и увеличивает накопление других антигенов, которые облегчают процесс метастазирования, то есть образования вторичных очагов опухоли. По мере прогрессирования злокачественного новообразования нормальные антигены утрачиваются и приобретаются так называемые опухолевые антигены. Снижение антигенов А, В и Н обратно пропорционально метастатическому потенциалу опухоли [3].

Известно, что антигены групп крови увеличивают клеточную подвижность и повышают устойчивость к апоптозу, эти биологические роли могут способствовать прогрессированию опухоли. Была предложена модель, которая может объяснить описанные ассоциации между их наличием или потерей и исходом заболевания [3].

У некоторых людей, не принадлежащих к группе крови А, есть опухоли с истинными антигенами А или с «А-подобными» антигенами, которые имеют свойства, очень похожие на антигены А. У этих людей опухоли будут распознаваться как чужеродные, что приведет к атаке опухоли. Это может объяснить, почему у людей с группой крови А заболеваемость раком выше, чем у людей с группой 0 — А или «А-подобные» свойства этих опухолевых антигенов не рассматриваются как чужеродные для людей с группой крови А [3].

Выводы

Многочисленные исследований доказали, что риск различных заболеваний связан с группами крови AB0, однако были и исследования, не подтвердившие это. Существуют заболевания, с которыми связь групп крови была очевидной, а механизмы ее действия — понятными. Есть и те, про которые совсем не ясно, есть ли связь в принципе, а о механизме ее действия и речи быть не может.

В этой статье были рассмотрены исследования, подтверждающие связь групп крови с различными заболеваниями. Это инфекционные и метаболические заболевания, заболевания сердечно-сосудистой системы и рак. Большинство известных механизмов этой связи заключается в разнообразии мембранных антигенов между группами, а также различием антител в плазме крови.

Литература

1. Sapha Shibeeb, Aisha Khan. (2022). ABO blood group association and COVID-19. COVID-19 susceptibility and severity: a review. Hematology, Transfusion and Cell Therapy. 44, 70-75;
2. Silamlak Birhanu Abegaz. (2021). Human ABO Blood Groups and Their Associations with Different Diseases. BioMed Research International. 2021, 1-9;
3. D. Rose Ewald, Susan C.J. Sumner. (2016). Blood type biochemistry and human disease. WIREs Mechanisms of Disease. 8, 517-535;
4. Ron Dzikowski, Thomas J. Templeton, Kirk Deitsch. (2006). Variant antigen gene expression in malaria. Cell Microbiol. 8, 1371-1381;
5. «Элементы»: Механическое чувство тромбоцита.