01基因基础
1996年Smythe等应用D基因和CE基因转录cDNA技术证实,CE基因不是由于可变剪接而形成,且C和E抗原位于同一蛋白多肽上。cDNA技术已明确证明RHD和RHCE各自编码一条RHD多肽和一条RHCE多肽,均由417个氨基酸组成,RhD和RhCE两条多肽只有31~35个氨基酸不同。RhCE多肽也同RhD一样连续穿过细胞膜12次,呈6个环状,也形成了6个细胞外结构区域,C端和N端位于胞质内。下图圆圈表示决定RhCE多肽抗原性的氨基酸位置,而其中C/c不同抗原性是Ser103Pro, E/e是Ala226Pro。
CE多肽链及决定C/c和E/e特异性氨基酸
具有多态性的抗原是指具体一个抗原有变异体,如D表位不完全型,是D抗原的变异体,故D抗原为多态性抗原。毫无疑问的,Rh血型系统的C、c、E、e抗原具有多态性。D和CcEe抗原有92%同源性,CE和D抗原多肽链只有三十多个的氨基酸不同。CcEe多态性见下表。外显子1中有1个核苷酸不同,外显子2有5个核苷酸不同,故所表达的C和c亦不同,外显子1表达的第103位氨基酸能确定C/c的特异性,丝氨酸确定C,脯氨酸确定c;外显子5表达的第226位氨基酸确定E/e多态性,脯氨酸确定E,丙氨酸确定e。
CE抗原多态性-氨基酸序列差异(与D多肽比较)
CE多肽链与D多肽链对比
02 Rh单倍型、基因型和表型
单倍型是指“单倍体的基因型”。指在同一染色体上进行共同遗传的多个基因座上等位基因的组合;简单说就是若干个决定同一性状的紧密连锁的基因构成的基因型。Rh最常见的单倍型有8个,传统的CDE、Rh-Hr和ISBT规范的以字母/数字方式对Rh基因单倍型的表述及其频率,见下表,不同人种人群其基因单倍型频率不同。
Rh基因单倍型的表述及其频率
8个单倍型可以组成36个基因型。然而应用抗-D、抗-C、抗-c、抗-E、抗-e只能区分18个表型,见下表。其中8个表型代表各自一个基因型,另5个表型代表各自两个基因型,另4个表型代表各自3个基因型,而最后1个表型代表6个基因型。以CDE命名系统中,表型命名经常代表其基因型命名,如DcE/dcE。而真实的基因型是要经过家系调查研究才能确定。与表型D+C+c+E+e+相对应有6种基因型,使用抗体抗-ce、抗-Ce、抗-CE或抗-cE可以分开这6种基因型,但是这些抗体很稀少,很难得到。近年来,应用分子生物学技术可以区分D/D和D/d。对具有RhCE杂合子的D/d基因型的人,仍不能区分该CE基因与D基因是顺式(trans)或反式(cis)关系。Rh抗原遗传已被证实是符合孟德尔遗传定律,对D、C、c、E、e这5个Rh抗原分别进行家系遗传分析,是可靠和简单的方式。也可能以基因单倍型的形式进行家庭成员遗传分析,但需做大量的工作,因为有多于100种以上的表型配合,而且大多数表型代表多于一个基因型。例如,表型配合DCe/dce×DCe/dce代表6个基因型的配合以及可能有10个不同基因型的后代。
Rh表型和可能的基因型
纯合子、杂合子及剂量效应:纯合子是指两条染色体上的等位基因是相同的。杂合子是指两条染色体上的等位基因是不一样的。如单倍型DCe/DCE,其D基因、C基因在两条染色单体上都是相同的,被称为纯合子D基因、和纯合子C基因,而E基因在两条染色单体上是不一样的,一条染色体上的等位基因是e,另一条染色体上的等位基因是E,这就是杂合子基因。纯合子基因的抗原数目多于杂合子基因抗原,与抗体的反应更强些。如果能检测两条染色体的抗原,通过抗原单倍型,就可以判别基因的纯合子与杂合子。例如;检测Rh的5个主要抗原DCcEe,判别基因的单倍型可能是DCE/Dce、DCe/DcE,这些基因型都是杂合子基因。由于没有d基因,检测的D抗原为阳性时,是不能判别D基因是纯合子还是杂合子的,因为只要一条染色体上有D基因,就会检测到D抗原阳性。必须通过遗传学的家系调查和基因检测,才能判别纯合子与杂合子,有的时候要检测上两代的D基因才能判别。
03 D抗原和C、c、E、e抗原
D抗原位于RhD基因编码的D多肽链上,该D多肽为416个氨基酸组成,与Cc/Ee多肽有92%的同源性,用单克隆抗体已确定D抗原至少有30个抗原表位。D抗原的表达包括量的变化和质的变化。D抗原量的变化表现为其抗原性的强弱。表型D--/D--抗原量最多,抗原性最强。而弱D抗原,抗原量少,最弱的抗原是Del,要通过吸收放散试验确定Del抗原性。在C抗原存在时,D抗原性减弱,基因型DcE/DcE红细胞的D抗原性强于DCe/DCe红细胞。对一些常见的基因型,红细胞D抗原强度序列大致DcE/DcE>DCe/DcE>DCe/DCe>DcE/dce>DCe/dce。D抗原的质变主要指D抗原表位数目减少。Rh基因变异导致D抗原表位部分缺失,大多数表现为抗原性减弱,但部分抗原性正常增强。该类红细胞称之为D抗原表位不完全型红细胞。D抗原表位不完全型红细胞也为D阳性,但是有D表位不完全型红细胞的人可能由于输血或妊娠产生针对其红细胞缺失的抗原表位的抗体。
C和c抗原是等位基因C和c的产物。C抗原频率在英国献血员中,C为68%,c为81%。基因频率RHCE*C是0.4327;RHCE*c是 0.5673。在非洲黑种人中,c抗原非常高,C抗原非常低,而东亚人正相反,C接近100%,c非常稀少。C和c抗原变异体:(1)弱c抗原,很多弱c抗原主要依其基因型分类,如由DCE产生的Cv,DCe产生的Cu,但都存在着争论。(2)不完全c,有极少c阳性人的红细胞不被少数强反应性的抗-c血清和单抗抗-c凝集。c阳性的个体可能产生同种异型抗-c,该抗-c往往是针对c抗原上某一抗原表位的,而该c阳性个体缺失这一抗原表位,为c抗原表位不完全型,该抗原已命名为RH26。(3)CG(RH21):罕见的表型红细胞rGr和rGrG表达强G抗原,而缺少D和正常C抗原,这些细胞与一些弱C的血清反应,如果这些血清中含有抗-CG。
E和e是Rh血型系统内另一对等位基因抗原,由编码C和c抗原的同一基因RHCE编码。在所有人群中e频率比E频率多得多,如英国人的抗原频率E:29%、e:98%。使用来源不同的抗-E试剂,以及不同的红细胞表型来推算E抗原数量有很大差异,每个细胞含有E抗原450~25600个,而e抗原的数量为13400~24400个。Masouredis等人工作表明DcE/DcE表型的每个红细胞有27500个E抗原,DcE/dce红细胞有17900个E抗原。E和e抗原变异体:E和e等位基因变化引起的Ee变异抗原有很多,ISBT已命名归类的有Ew(RH11)、RH17、es(RH20)、hrH(RH28)、hrB(RH31)、RH34、RH49等。目前还未归类的有Eu、ET、ei、hrs及HrB等。这些抗原在临床上都很罕见,一般都呈弱的E或e抗原性,有的能够引起溶血性输血反应。中国人群、白种人、黑种人主要血型系统抗原频率比较见下表。
来自《微柱凝胶免疫技术在疑难血型鉴定中的应用》(李凌波等主编)
04 Rh血型表现型表达方式
长期以来,大家习惯于用Rh 系统的5种主要抗体,检测Rh血型表现型,常用CCDee、ccDEE、ccdee ……来表达,其实这种表达方式已不合适宜了。在用5种主要抗体检测表现型时,若抗-C阳性抗-c阴性时,认为2条染色体上的C位点上都是C基因,反之都是c基因。当抗-E阳性抗-e阴性时就认为2条染色体都是E基因,反之都是e基因。由于一直没有发现抗-D的对偶抗-d,所以不能确定2条染色体上当抗-D阳性时都是D基因、抗-D阴性时都是d基因,因而出现了CCDee、ccDEE、ccdee等表现型的表达方式。这种表达方式长期以来为人们所应用,看起来似乎也合理,但当发生了基因变异和缺失时,5种抗体的检测结果推理的表现型就不对了。如这样两个例子,1个是来自Rh-HDN ,1个是来自亲子鉴定,母亲都是CCDee,儿子都是ccDEe ,这种表现型会错误地否定了他们的母子关系,而通过调查和基因研究,他们的母子关系是肯定的。因此,已往检测结果是抗-C阳性、抗-c阴性时,推测2条染色体都是C基因,将表现型表达为“CC”等的方式是不准确的。还有一个基因顺序问题,从发现了多个D----缺失型以后,血型学家就提出了CDE假说的3个连锁的Rh血型基因的顺序应是DCE,而不是CDE。
用5种基本抗体检测Rh血型结果正确表述
表格引用自AABB输血技术手册19版