不只用來算命——淺談血型的分類與轉換

更新日期:8月 10


責任編輯/嚴一

核稿編輯/林翊庭

圖說美編/柯岱君


難度:★★☆☆☆

應備知識:免疫的基本運作方式、ABO血型的差異

連結大學:生物化學、免疫學、生理學


  「你是什麼血型?」問這句除了拿來猜個性,更重要的是能夠讓醫護判斷你能輸血給誰、接受誰的輸血。那麼,輸錯血會怎樣、有哪些重要的血型系統、血型跟腸道菌叢如何互動、最新研究是怎麼把A型轉換成O型……這些問題不會可別說你認識你自己啊!就跟著我來好好了解我們每天的命脈——紅血球——吧!

所謂「血型」

  要談血型就不得不提到抗原抗體了。喔,別走開,這部份很簡單的。抗體就如同傳聞中的功能,是由免疫系統製造到血液中的蛋白質結構,會專一性地辨認外來物並攻擊外來物,保護我們的身體。抗原則是能夠被抗體辨認的結構。因為抗體具專一性,所以多數情況下,一種抗體只會攻擊一種抗原,而身體會淘汰會攻擊自己的細胞抗原的抗體。所以細胞的表面有無數種抗原,但體內通常不會有攻擊自己細胞的抗體。抗體就好像認得通緝犯特徵的警察,在體內巡邏時一看到相應的特徵就會上前處理,而這些警察通常也不會辨認普通市民的特徵去誤傷自己人。

  再講回血型呢……你應該猜到了!血型就是紅血球上抗原的差異。所以一旦輸錯血,就會造成輸進來的一大批紅血球被抗體攻擊。後果包括抗體將紅血球「凝集」成團塊,以及破壞紅血球造成「溶血」。凝集的紅血球可能會塞住小血管;溶血後血紅蛋白大量跑到血中,一來造成紅血球不足,二來則造成黃疸、腎損傷等後果。從這邊我們知道,輸血時務必要考慮血型的問題以免造成嚴重後果。那麼,你知道血型的分類方式其實有好幾種嗎?

ABO血型

  血型分很多種分類系統,其中最有名的就是ABO系統。分類方式如(圖一)。總而言之,O型血的紅血球在輸血[註1]時最好用,因為上面沒有A抗原也沒有B抗原,輸血給ABO系統中的每一種血型都沒問題。相對的,AB型的血應用範圍就比較窄,只能輸血給AB型的人。

  有趣的是,促成ABO血型差異的抗原不是普通的蛋白質或是醣類,而是一種醣蛋白。顧名思義,醣蛋白就是寡醣的結構以共價鍵與蛋白質連接,產生更多型態與功能的變化。所以,在紅血球細胞膜上的醣蛋白差異就決定了它是ABO系統的哪個血型。

  O型血擁有的抗原稱為H抗原,H抗原這種醣蛋白是構成A抗原與B抗原的基底。如(圖二),A抗原是在H抗原的醣鏈加上一個N-乙醯半乳糖胺(N-acetyl-galactosamine);B抗原是在H抗原的醣鏈加上一個半乳糖(galactose)[1]。就好像A型的紅血球是拿著紅氣球的人;B型紅血球是拿著藍色氣球的人;AB型紅血球是拿著紅藍兩種氣球的人;O型紅血球是只拿著綁汽球的線的人。警察——也就是抗體——會根據氣球的顏色進行辨認。

圖二
Rh血型系統

  Rh系統分類主要是依據C、c、D、E、e五種蛋白質抗原,總共有三組等位基因。也就是有一對等位基因決定是否表現C與c抗原;一對等位基因決定是否表現D抗原;一對等位基因決定是否表現E抗原與e抗原。但在這五個眼花撩亂的抗原中,最重要的是D抗原,因為它的抗原性(跟抗體反應的能力)最強,影響最大,所以我們主要就談這個。雖然Rh系統不只有D抗原,但論及Rh系統時主要都是考慮D抗原,所以就直接將D抗原的有無稱為Rh陰陽性了。絕大多數人都有表現D抗原,而沒表現D抗原就稱為Rh陰性(Rh-),他們只佔亞洲約1%左右的人口。因為Rh‑的人不能輸Rh+的血,因此Rh‑的人用的血液來源相當稀少。

  有趣的是,Rh-的人原本血中對D抗原的抗體不多,人體對D抗原的免疫反應也要比較久,要在接觸後2到4個月反應能力才達到高峰。因此Rh-第一次輸錯血只有延遲且輕微的反應,稱為延遲性溶血性輸血反應(delayed hemolytic transfusion reactions),第二次輸錯才有強烈反應。

  總之,輸血時要考量的血型系統不只一種,就好像是體內警察在辨認時,不只是拿甚麼顏色的氣球(ABO血型),背甚麼顏色的包包(Rh血型)也會是辨認入侵者的方法。所以輸血時都要注意。

孟買血型

  平時在測血型時是用A或B型的抗體測試血液是否會與抗體相接而凝集。如果跟兩種抗體都沒反應的通常就判定為O型血。但是有種罕見的血型,明明不是O型卻會錯認成O型喔!這種人特別的不是ABO血型系統的等位基因,而是生成H抗原的另一對等位基因。H抗原的基因負責決定是否製造H抗原,而ABO血型的等位基因是決定要對H抗原做甚麼樣的加工。基因型的「H」為會表現抗原的顯性基因、「h」為不表現抗原的隱性基因;HH、Hh基因型的人都能製造H抗原,也就正常表現ABO血型;但hh基因型的人就連H抗原也沒有,因此不論為ABO血型的哪種都沒有意義。就好像連綁氣球的繩子都沒有的紅血球,當然不會拿著紅或藍色的氣球了。

  由於孟買血型缺乏H、A、B抗原,所以血漿中辨認這三種的抗體都有。因此如果貿然輸入O型血,O型紅血球上的H抗原還是會引發抗體反應。好在,這種血型相當罕見,在印度只有萬分之一的比例,在高加索人種更只有兩百五十萬分之一[2]。這種人輸血只能接受同為孟買血型的人的血,相當稀缺。

血型與腸道菌

  身體表面很多地方有與我們共生的正常菌叢。這些細菌不只不會讓我們生病,還具有保護、幫助代謝等功能。其中在腸道的正常菌叢近年越來越被重視,牠們會影響人的代謝、消化、免疫等無數個面向,甚至可能影響用藥(與腸道菌叢和神經有關的主題,可以參考⟪大腦的幕後黑手——腸道菌叢與帕金森氏症的關係⟫ )。腸道菌叢的組成也會反過來被我們的飲食、生活環境、用藥等因素影響,這點應該很好理解。所以說生活型態和飲食造成的影響是相當深遠的。

  腸道菌叢的深遠影響說明我們體內的細菌不光是住在那裡而已,還會與細胞有諸多互動。更進一步探究來說,你是什麼血型也會影響到你腸道菌叢的組成喔!菌相中的組成比例、所屬的菌株品系會跟那個人的血型有關[3],使得腸內菌在未來可能也是能從血型出發考量到的東西。在這個環環相扣、牽一髮動全身的身體裡,每個些微的更動都可能影響我們的健康與生活。

血型轉換

  這聽起來魔幻到有點像電腦遊戲的技能,但實際上不是不可能!這種技術有很大的應用價值,因為如果可以把捐來的血轉成所有人都能用的O型血,每次需要輸血就可以顯著擴大可用的血液量。

  腸道菌叢在腸黏膜中常以不同種類,稱為黏液素(mucin)的醣蛋白為營養來源。而要消化不同結構的黏液素,就需要不同的酵素才能完成。在某些黏液素中就有A和B抗原的結構,所以根據推測,腸道菌有可能具備與A或B抗原反應的酵素。在大海撈針般的總體基因體學的大規模分析後,還真的成功找到了!腸道內有一種叫做Flavonifractor plautii的細菌會製造符合需求的兩種酵素。如(圖三),一種酵素會先把A抗原末端N-乙醯半乳糖胺的乙醯基去掉,留下半乳糖胺,再由第二種酵素切斷半乳糖胺與半乳糖間的鍵結,只留下H抗原[1];就好像專門把紅氣球(A抗原特徵)解掉放生,讓A型紅血球只剩手上氣球線(H抗原)的剪刀。如此一來,原先的A型血外表就跟O型一模一樣了。或許有一天這種酵素投諸應用後可以大大舒緩血庫O型血的短缺程度,甚至是也找到能轉換B型血的合適酵素,讓ABO血型系統全部都能變成O型,令人期待。

圖三

看完文章後,你應該會知道:

  1. ABO血型是由紅血球上的醣蛋白抗原決定

  2. 除了ABO血型系統還有孟買血型、Rh血型系統等不同的血型分類

  3. 血型甚至會影響到腸道菌叢組成

  4. 特定的腸道菌分泌的酵素能夠改變紅血球上的抗原,讓血型表現改變

參考資料

[1] Rahfeld, P., Sim, L., Moon, H., ... (2019). An enzymatic pathway in the human gut microbiome that converts A to universal O type blood. Nature Microbiology 4, 1475–1485.

[2] Dipta, T. F., & Hossain, A. Z. (2011). The Bombay blood group: are we out of risk? Mymensingh Med J. 20 (3), 536-40.

[3] Mäkivuokko, H., Lahtinen, S. J., Wacklin, P., Tuovinen E., Tenkanen, H., Nikkilä, J., … Mättö, J. (2012). Association between the ABO blood group and the human intestinal microbiota composition. BMC Microbiol. 2012, 12: 94.

[4] Tailford, L. E., Crost, E. H., Kavanaugh, D. & Juge, N. (2015). Mucin glycan foraging in the human gut microbiome. Front Genet, 6:81.

[註1]一般講的輸血不是直接輸入全血,而是把紅血球分離出來保存,需要的時候再輸給需要的人使用,所以輸血時不會接收到輸血者的血漿與其內的抗體。

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