Почему у людей разные группы крови и чем это полезно?

Молекулярный механизм деления на группы

Разделение крови на группы основано на строении антигенов, закреплённых на внешней мембране эритроцитов. Эти структуры представляют собой гликопротеины и гликолипиды. Самая известная система классификации, AB0, открытая в 1900 году австрийским исследователем Карлом Ландштейнером, опирается на два основных углеводных антигена, обозначаемых буквами A и B.

В основе антигенов лежит вещество-предшественник, так называемый антиген H. За его синтез отвечает отдельный ген FUT1 на 19-й хромосоме. Далее в дело вступает ген AB0, расположенный на 9-й хромосоме человека. Этот ген кодирует фермент гликозилтрансферазу, определяющий итоговую форму углеводной цепочки.

• Аллель A кодирует фермент, присоединяющий к антигену H молекулу N-ацетилгалактозамина, формируя антиген A.
• Аллель B кодирует фермент, присоединяющий молекулу D-галактозы, что приводит к образованию антигена B.
• Аллель 0 содержит мутацию со сдвигом рамки считывания, из-за чего белок синтезируется усечённым и полностью теряет ферментативную активность. Антиген H остаётся в первоначальном неизменном виде.
• При генотипе AB клетка экспрессирует оба работающих фермента, поэтому на поверхности эритроцита присутствуют углеводные цепочки обоих видов.

В жидкой части крови, плазме, содержатся естественные антитела изогемагглютинины. Это белки иммунной системы классов IgM и IgG. При первой группе крови (0) в плазме циркулируют антитела анти-A и анти-B. У человека со второй группой (A) присутствуют антитела анти-B, у человека с третьей (B) вырабатываются анти-A, а обладатели четвёртой группы (AB) вовсе лишены таких антител в плазме.

Резус-фактор и второстепенные антигенные системы

Вторым по клинической значимости параметром выступает резус-фактор, обнаруженный в 1940 году Карлом Ландштейнером и Александром Винером. Это трансмембранный белок RhD, выполняющий функции ионного канала. Если ген RHD активен, на эритроцитах присутствует белок RhD, и человек считается резус-положительным. Примерно у 15% представителей европеоидной расы этот ген отсутствует или сильно повреждён, поэтому они резус-отрицательны.

Помимо AB0 и Rh, Международное общество переливания крови признаёт более 40 самостоятельных генетических систем групп крови. Среди них выделяются системы Kell, Duffy, Kidd, MNS и Diego. На эритроцитах каждого человека находится сложнейшая комбинация из сотен различных антигенных маркеров, делающая клеточный профиль практически индивидуальным.

Эволюционная выгода полиморфизма

В популяции сохраняется сбалансированный полиморфизм, когда ни один вариант не вытесняет остальные полностью. Если бы всё человечество обладало одинаковым молекулярным набором на мембранах клеток крови, патоген, приспособившийся к этому набору, мог бы вызвать поголовное вымирание вида. Разнообразие групп крови распределяет риски и предотвращает гибель человечества от одной глобальной пандемии.

Естественный отбор на протяжении тысячелетий закреплял разные мутации под давлением конкретных локальных инфекций.

• Малярийный плазмодий Plasmodium falciparum связывается с эритроцитами и вызывает образование смертоносных агрегатов, так называемых розеток, способных закупоривать микрососуды мозга. Эритроциты группы 0 формируют значительно менее плотные розетки, поэтому у носителей первой группы риск гибели от церебральной формы малярии снижен примерно на 66%. По этой причине первая группа крови преобладает в экваториальной Африке.
• Холерный вибрион Vibrio cholerae продуцирует токсин, который активнее воздействует на энтероциты кишечника у людей с первой группой крови. Они переносят холеру с высокой вероятностью критического обезвоживания. В дельте реки Ганг, историческом очаге холерных пандемий, концентрация первой группы минимальна, а третья группа (B) встречается чаще, чем в других уголках Земли.
• Чумная палочка Yersinia pestis несёт поверхностные структуры, химически схожие с антигеном H первой группы крови. Иммунная система людей с первой группой медленнее распознаёт эту бактерию из-за молекулярной мимикрии. В регионах Европы, опустошённых чумой в Средние века, преимущество в выживании получили обладатели второй и третьей групп.
• Норовирусы связываются со специфическими углеводными цепочками на клетках слизистых оболочек. Люди с определёнными мутациями гена FUT2 не экспрессируют антигены групп крови на секреторных клетках и демонстрируют врождённую устойчивость к наиболее распространённым штаммам этого вируса.