il sistema sanguigno AB0 e le sue varianti “deboli”

di Sergio Barocci

agglutinazione dei globuli rossi del sangueLandsteiner nel suo celebre esperimento, che risaliva al 1900 e con il quale scopri il sistema AB0, si servì di un campione del suo sangue e di quello di altri cinque suoi colleghi. Dopo aver separato il siero dai globuli rossi cimentò ciascuna sospensione eritrocitaria con ciascun siero nelle varie combinazioni. In alcuni casi i globuli rossi apparivano agglutinati. Egli concluse che tale risultato era dovuto alla presenza sulla superficie cellulare eritrocitaria di due antigeni o agglutinogeni e che era possibile suddividere gli individui esaminati e verosimilmente tutti gli esseri umani in tre gruppi:

Gruppo A, per la presenza dell’antigene A sui globuli rossi,

Gruppo B, per la presenza dell’antigene B,

Gruppo 0, per l’assenza sia dell’antigene A , sia di quello B.

L’agglutinazione era dovuta alla presenza nel siero di particolari anticorpi agglutinanti o agglutinine che si legavano agli antigeni eritrocitari.
Poiché nessuno degli individui che aveva partecipato all’esperimento era stato trasfuso con globuli rossi, Landsteiner dedusse che ogni soggetto doveva possedere anticorpi naturali nel suo siero, specifici per gli antigeni che non erano presenti sulle proprie cellule.
Quindi, gli individui di gruppo A hanno anticorpi naturali anti-B nel loro siero, quelli appartenenti al gruppo B, anticorpi naturali anti-A mentre quelli appartenenti al gruppo 0 hanno nel loro siero sia l’anticorpo anti-A sia l’anticorpo anti-B.
Sia gli anti-A che gli anti-B danno reattività crociata e questo spiega il fenomeno dell’incompatibilità trasfusionale.
Due anni più tardi, come già riferito in precedenza , due collaboratori di K. Landsteiner il viennese Alfredo De Castello e il triestino Adriano Sturli scoprirono in un individuo la presenza di entrambi gli antigeni sui propri globuli rossi. Questo soggetto venne classificato di gruppo AB e come era prevedibile non si rinvenne nel suo siero nè l’anticorpo anti- A e né l’anticorpo anti-B.
Il sistema AB0 è basato sull’antigene presente a livello della superficie cellulare del globulo rosso. Tutti gli esseri viventi rientrano in uno di questi quattro gruppi: 0 anti-A anti-B, A anti-B, B anti-A, AB nessun anticorpo.
Alla nascita gli antigeni A, B ed il loro precursore glicosfingolipidico o sostanza H non sono ancora completamente espressi anche se la loro presenza può essere dimostrata su eritrociti di embrioni di 5-6 settimane. Con gli antisieri specifici, gli eritrociti di neonati, reagiscono più debolmente di quelli dell’adulto. Gli antigeni del sistema AB0 raggiungono il completo sviluppo verso i 2-4 anni e successivamente si mantengono costanti per tutta la vita.

anticorpi ed antigeni sugli eritrocitari nel sistema ematico AB0

anticorpi ed antigeni sugli eritrocitari nel sistema ematico AB0

La genetica di questo sistema si ampliò in seguito alle scoperte di E. von Durgen e di L. Hirszefeld i quali, nel 1911 studiando attentamente i sieri anti-A (da soggetti di gruppo B) dimostrarono che il gruppo A poteva essere ulteriormente suddiviso in due sottogruppi A1 ( il più numeroso, circa l’80%) e A2 (circa il restante 20%).
La differenza tra l’antigene A1 e l’antigene A2 probabilmente è legata al numero di siti antigenici e alla loro diversa distribuzione sulla superficie dei globuli rossi.
Sierologicamente, tale classificazione, viene definita mediante l’impiego di due reagenti. I comuni antisieri anti – A non consentono di differenziare i due sottogruppi, mentre ciò è possibile con reagenti specifici, in quanto agglutinano le emazie A1 ma non le A2.
Le emazie di circa l’80% dei soggetti che possiedono l’antigene A vengono agglutinate dai sieri anti A1 . Questi individui vengono classificati A1 o A1B. Il rimanente 20%, le cui emazie sono agglutinate dai reagenti anti-A ma non dagli anti – A1 vengono classificati invece come A2 o A2B.
Nella pratica trasfusionale non è necessario determinare a quale sottogruppo di A appartenga il donatore o il ricevente, tranne il caso in cui i soggetti A2 o A2B posseggano nel loro siero anticorpi anti – A1. Questi anticorpi anti- A1 si riscontrano in circa l’1% – 8% dei soggetti A2 e in circa il 22% – 35% dei soggetti A2B.
Gli Antigeni del sistema AB0 presentano una certa variabilità di frequenza da una popolazione all’altra in relazione alle differenze etniche fra i popoli. Molti nativi sudamericani, ad esempio, sono prevalentemente di gruppo 0. In Europa e nel Nordamerica dominano rispettivamente i gruppi A e 0, mentre nell’Asia centrale è più abbondante il gruppo B.
La Tabella 1 riporta i valori percentuali riferiti alla media dell’intera popolazione italiana nazionale dove esistono anche alcune differenze tra le varie aree geografiche.

distribuzione del gruppo sanguigno AB0 nella popolazione italiana

Tab. 1 – Distribuzione del gruppo sanguigno AB0 nella popolazione italiana

Gli antigeni AB0 non sono esclusivi dei globuli rossi ma si trovano anche sulle cellule di molti tessuti e liberi nei liquidi corporei. Antigeni strutturalmente simili si trovano anche nel mondo vegetale e nei batteri.
La determinazione del gruppo ematico AB0 comporta necessariamente:
• La ricerca degli antigeni o agglutinogeni sui globuli rossi (prova diretta)
• La ricerca degli anticorpi o isoemoagglutinine nel siero (prova indiretta)

compatibilità trasfusionale per il plasma e per i globuli rossi, nel sistema AB0

compatibilità trasfusionale per il plasma e per i globuli rossi, nel sistema AB0

1. Le emazie 0 sono compatibili con tutti gli altri gruppi perché prive degli antigeni A e B (emazie universali)
2. Il plasma 0 è trasfondibile solo a pazienti 0 perché contiene sia anticorpi Anti A che anticorpi anti B
3. Le emazie AB sono compatibili solo con i soggetti AB perché contengono entrambi gli antigeni
4. Il plasma AB è trasfondibile a chiunque perché non contiene anticorpi anti A né anti B (plasma universale)

 

LE VARIANTI DEBOLI DEL SISTEMA AB0

Sono state descritte anche delle altre varianti deboli a carico dell’antigene A caratterizzate da un basso numero di siti antigenici A e dal corrispondente aumento di sostanza H e meno frequentemente per l’antigene B. I geni responsabili di tali varianti costituiscono meno dell’1% del totale dei geni A. La più comune variante dell’antigene A è l’A3 e la sua caratteristica sierologica è rappresentata dal fatto che questi globuli rossi reagiscono con il comune reagente anti A con modalità definita a campi misti o “mixed-field” in quanto, insieme ad alcune emazie agglutinate , si notano altre che non mostrano tale reazione.
Le emazie A3 vengono agglutinate dal siero A,B. Con il siero anti H i globuli rossi A3 reagiscono più intensamente dei globuli rossi A1. Inoltre negli individui con la variante A3 possono essere occasionalmente presenti anticorpi anti A1.
Per quanto riguarda i sottogruppi B deboli, essi sono ancora meno frequenti e i criteri per la loro differenziazione sono analoghi a quelli del gruppo A.

 

GENETICA DEL SISTEMA AB0

ereditarietà del sistema AB0Gli antigeni AB0 rappresentano dei caratteri ereditari trasmessi secondo le leggi mendeliane controllati da un gene situato sul cromosoma 9 capace di esprimersi con tre forme alternative o alleli : A,B,0 o IA,IB, I0. In seguito alla suddivisione dell’antigene A in A1 e A2, il numero degli alleli è stato elevato a quattro : A1, A2 ,B, 0. Ciascun genitore trasmette alla prole uno dei quattro possibili alleli che possono dar luogo a fenotipi e genotipi come indicato nella Tabella 2.
Si deve al matematico tedesco Felix Bernstein la definizione nel 1924 delle modalità con cui gli antigeni AB0 venivano ereditati attraverso l’applicazione della legge di Hardy-Weinberg Egli ipotizzò l’esistenza di un singolo locus con tre alleli A,B e 0 con i geni A e B codominanti ed entrambi dominanti su 0 recessivo o “amorfo” .
Ciascun genitore trasmette al figlio uno dei tre possibili che possono dar luogo ai fenotipi e ai genotipi elencati in Tabella 2.
Poiché il gene 0 è amorfo, cioè non in grado di esprimere alcun antigene o un suo carattere , viene mascherato negli individui eterozigoti quando sull’altro cromosoma vi sia il gene A1, A2 o B. Anche il gene A1 domina completamente su A2.
Questo è il motivo per cui ad un determinato antigene o fenotipo possono corrispondere più genotipi . Ad esempio al fenotipo A1 possono corrispondere tre genotipi A1A1, A1A2, A1O. In totale vi sono 6 fenotipi a cui corrispondono 10 genotipi

Felix BernsteinFelix Bernstein (1878–1956) matematico tedesco che lavorò anche nel campo della genetica.

Il numero di genotipi possibili per un numero di alleli o complessi genici n è dato dalla seguente formula: n/2 (n + 1) dove n = alleli

Esempio:      4 alleli         n = 4 x (4+1)/2 = 10 genotipi

Per risalire dal fenotipo (antigene, gruppo) di un individuo al genotipo cioè per conoscere se il soggetto ad es. di gruppo B sia geneticamente BB o B0 occorre effettuare uno studio familiare.

Tab. 2 - Genotipi e fenotipi del sistema AB0

Tab. 2 – Genotipi e fenotipi del sistema AB0

Lo studio della trasmissione ereditaria ha infatti reso possibile la loro applicazione in campo medico-legale nell’esclusione di paternità.

La terminologia, è stata semplificata e gli individui 00 sono definiti di gruppo 0, quelli AA o A0 definiti di gruppo A e i soggetti BB o B0 definiti di gruppo B. Infine, i soggetti AB sono definiti di gruppo AB (Tabella 3)

 

 

genotipi e fenotipi semplificati del sistema AB0

Tab. 3 – Genotipi e fenotipi semplificati del sistema AB0

Ricapitolando: per il sistema AB0 si hanno:
4 fenotipi → A, B, AB e 0
3 alleli → IA, IB e I0
Dove IA e IB sono codominanti (si esprimono contemporaneamente) ed I0 recessivo.

Quindi:  N = 3x(3+1)/2 = 6 genotipi

Pertanto, il sistema AB0 si basa sull’antigene presente a livello della superficie cellulare del globulo rosso.
IA/- → antigene A;      IB/- → antigene B;     IA/IB → antigeni A e B;     I0/I0 → nessun antigene

 

Il fenotipo Bombay

I gruppi A, B e AB sono caratterizzati dalla presenza, sulla superficie dei globuli rossi, di particolari antigeni. Questi antigeni sono generati dal legame tra una molecola detta sostanza H e uno zucchero , che si forma per mezzo di enzimi detti glicosil transferasi A o B. Quando ,tali enzimi sono assenti come nel caso del gruppo 0, la sola presenza della sostanza H non basta a generare l’antigene.
La sostanza H viene prodotta da un enzima chiamato fucosil-transferasi che viene codificato dal gene H sul cromosoma 19. La presenza o meno del fucosio è sotto il controllo di una coppia di alleli, i geni H ( capacità di produrre la sostanza H ) e h (incapacità), indipendenti dai geni A e B. Solo il gene H anche se allo stato eterozigote ( Hh) è in grado di aggiungere il fucosio mentre il gene h è amorfo .
Quindi la presenza di questo gene h allo stato omozigote ( hh ) comporta il mancato legame del fucosio e di conseguenza non solo non produce la sostanza H ma anche le sostanze con funzione antigenica A e B . Quindi, i globuli rossi di soggetti omozigoti per gene “h” risultano privi degli antigeni A, B, o H.

formazione del fenotipo di Bombay

Fig. 1 – Formazione del fenotipo di Bombay

Lo studio di questi geni Hh ha permesso di spiegare il raro fenotipo Bombay o Oh descritto per la prima volta da Y.M. Bhende nel 1952 in India a Bombay dove è risultato più frequente che altrove. Nella popolazione mondiale, è presente nel 0,0004%.
Nei test di determinazione del gruppo AB0( Fig.1) gli eritrociti Oh appaiono di gruppo O in quanto nel test indiretto il siero agglutina sia le emazie di gruppo A che di gruppo B. L’agglutinazione delle emazie A e B è dovuta alla presenza nel siero dei soggetti Oh di anticorpi anti H la cui formazione è determinata dall’assenza di sostanza H negli eritrociti di gruppo Oh. Tali anticorpi agglutinano sia le emazie A che B.
Il sospetto che il soggetto non possa appartenere al gruppo O viene dall’osservazione che il suo siero agglutina anche le emazie di gruppo O. La conferma, invece, che il soggetto in esame appartiene al gruppo Oh si ha cimentando i suoi eritrociti con un reagente capace di reagire specificatamente con la sostanza H. Questo reagente è rappresentato da un estratto salino di Ulex europaeus. Le emazie in esame, mancando della sostanza H, non reagiranno con questo specifico reagente.

La controprova si ha nel caso in cui si disponga di emazie di fenotipo “Bombay” dimostrando che esse non vengono agglutinate dal siero del soggetto . Quindi,la peculiarità del fenotipo Bombay sta nel non possedere la sostanza H sui globuli rossi ma nel possedere invece nel siero potenti anticorpi naturali anti-H. Dal punto di vista trasfusionale, gli individui portatori del fenotipo Bombay (non avendo la sostanza H e producendo anticorpi anti-H) possono ricevere solo donazioni da altri individui di gruppo Oh.
Questo rappresenta un grande problema nel caso di incidenti, poiché tale gruppo risulta estremamente raro. Ma fortunatamente essendo il gene h recessivo fa sì che il gruppo Oh o Bombay venga riscontrato solitamente in famiglie o in piccole comunità nei quali risulta possibile trovare altri individui dello stesso gruppo.

 

Le ricerche negli anni ’50 e ‘60

In seguito alla scoperta del fenotipo “Bombay” e agli studi di R. Ceppellini e B. Levine degli anni ’50 e a quelli successivi di W.H. Watkins, W.T. Morgan e di E.A. Kabat intorno agli anni ’60 si ipotizzò che su una sostanza di base, o sostanza precursore, doveva agire un altro sistema genetico biallelico Hh, indipendente dall’AB0 .

fenotipo di Bombay

Il fenotipo Bombay doveva essere il risultato del raro genotipo omozigote h/h che impediva la trasformazione sui globuli rossi della sostanza di base in antigene H, essendo il gene h “amorfo”, cioè incapace di produrre alcun antigene. Secondo questa teoria una coppia di alleli Hh controllava la produzione di un antigene H trasformando la sostanza “precursore” di natura glicolipidica.  Il gene H è dominante su h che risulta invece recessivo o, più esattamente “amorfo”, non in grado in ogni caso di convertire la sostanza precursore in antigene H ( questo avviene negli individui omozigoti hh)

Ruggero CeppelliniRuggero Ceppellini ( 1917–1988) immunogenetista italiano.

Una volta che l’antigene H si è formato , agirebbero , i geni del sistema AB0 e, mentre i primi due: A e B, agirebbero sull’antigene H producendo quantitativi o tipi diversi di antigeni A o B a seconda che l’individuo sia Al, A2 o sia provvisto di altri “sottogruppi” di A e B, il gene 0, essendo “amorfo”, non effettuerà alcuna conversione dell’antigene H cosicchè il globulo rosso conterrà solo i determinanti antigenici H.
I rarissimi individui con fenotipo “Bombay”, che risultano essere omozigoti hh, come già detto in precedenza, non sono in grado di trasformare la sostanza “precursore” in antigene H e pertanto le loro emazie non presentano nessun antigene nè del sistema Hh, nè quantomeno del sistema AB0 ma, avendo ereditato i geni AB0 , essi possono trasmetterli alla loro prole. Il loro fenotipo viene descritto come Oh.
Successivamente, altre ricerche e la tipizzazione di altre diverse famiglie con questo particolare fenotipo, hanno permesso l’individuazione di soggetti che non mostravano un’ assenza completa degli antigeni A e B poiché i loro globuli rossi , quando venivano cimentati con sieri anti-A o anti-B, avevano una debole agglutinazione. Questi fenotipi furono definiti para-Bombay e si ipotizzò che, pur in presenza del gene h in forma omozigote, si poteva formare una piccola quantità di antigene H, su cui si potevano legare gli antigeni A o B.
L’antigene H è riconoscibile dal punto di vista sierologico da due tipi di anticorpi : a) il primo si tratta di un’agglutinina che compare nel siero di soggetti, normalmente Al o A1B, sulle cui emazie l’antigene H è presente in scarsa quantità, b) il secondo è invece prodotto da rarissimi soggetti di fenotipo Bombay.

 

Il carattere secretore

Gli antigeni A e B e la sostanza H si trovano sulla membrana cellulare di quasi tutte le cellule dell’organismo ad eccezione delle cellule nervose. Ulteriori ricerche, hanno dimostrato che essi possono essere inoltre presenti nei secreti organici in particolare nella saliva ma anche nel succo gastrico , sudore e lacrime. Non tutti gli individui queste sostanze gruppo specifiche ma solamente circa il 78% , i cosiddetti “secretori”. Il carattere di secretore è ereditario ed è trasmesso da una coppia di alleli Se/se in un locus indipendente da quello AB0. I secretori possono essere omozigoti Se/Se oppure eterozigoti Se/se mentre i non secretori sono omozigoti recessivi se/se. Gli individui secretori secernono la stessa sostanza che è presente sui globuli rossi , quindi, i soggetti di gruppo A secernono la sostanza A e H , i soggetti di gruppo B la sostanza B e H mentre i soggetti di gruppo 0 solo la sostanza H.

 

Anticorpi anti-A e anti-B

Gli anticorpi anti- A e anti- B, agglutinanti vengono definiti ”naturali” poiché la loro produzione avviene spontaneamente e non come conseguenza di uno stimolo rappresentato da eritrociti estranei. La stimolazione con antigeni A e B determina la produzione di anticorpi di specificità uguale a quella degli anticorpi naturali ma con differente comportamento biologico. Questi anticorpi vengono definiti “immuni”. L’immunizzazione può essere determinata da una gravidanza con feto ABO incompatibile. In genere gli anticorpi “naturali” presenti nei soggetti di gruppo A o B appartengono alla classe IgM mentre quelli prodotti in seguito alla stimolazione sono più frequentemente di classe IgG.

 

Biochimica del sistema AB0

Le indagini sierologiche effettuate alla identificazione e caratterizzazione del sistema AB0 hanno permesso di chiarire che gli antigeni del sistema AB0 sono presenti, non solo nel sangue , ma anche su altri tessuti e nei secreti di circa il 75% degli individui, definiti secretori, dipendendo da un altro sistema genetico Se/se.
Inoltre, si è visto che nella loro biosintesi possono intervenire anche altri sistemi genetici come il sistema H/h, con modalità però più complesse. Il classico concetto “un gene, un antigene” , non sempre può essere applicato a questi sistemi antigenici per il verificarsi del fenomeno della epistasi (forma di interazione fra geni) cioè di situazione che avviene quando una coppia di alleli copre l’espressione fenotipica di un’altra coppia di alleli; in altre parole , quando l’espressione fenotipica di un genotipo ad un locus dipende dal genotipo di altri loci
I geni che codificano gli antigeni AB0 sono localizzati nel braccio lungo del cromosoma 9 mentre i geni del sistema H/h che, codificano per l’antigene H, substrato accettore dei residui glucidici immunodominanti A e B, sono invece localizzai nel cromosoma 19.
Intorno agli anni’60, ulteriori conoscenze del sistema AB0 sono state rese possibili grazie a studi biochimici mediante l’impiego di metodiche sempre più specifiche che hanno confermato gran in parte le precedenti indagini sierologiche.

Struttura della N- acetil Glucosamina e della N- acteil galattosamina

Struttura della N- acetil Glucosamina e della N- acteil galattosamina

Cioè, che le specificità ABH sarebbero legate ad una componente saccaridica ed al tipo di legame che quattro zuccheri immunodominanti (D -galattosio, L-fucosio, N-acetil galattosamina o GalNAc, N-acetil glucosamina o GlcNAc ) (Figura 2) assumerebbero nella parte terminale di una catena oligosaccaridica definita “sostanza di base” sulla quale avverrebbe poi la biosintesi degli antigeni AB0 (secondo le indicazioni degli studi condotti da W.T. Morgan e W.H. Watkins) ma anche di altri antigeni dei sistemi Lewis, P, I e i.
Quindi , dal punto di vista biochimico, la formazione dei due antigeni A e B dipende dall’azione di un enzima (glicosiltrasferasi) che esiste in due forme: la A codificata dall’allele IA e la B codificata dall’allele IB che differiscono tra loro per 4 aminoacidi nelle posizioni 176, 235, 266, 268.
La diversa composizione aminoacidica conferisce alle due forme di glicosil transferasi delle proprietà leggermente diverse (specificità di substrato differenziale): la forma A addiziona N–acetil-galattosammina (gli omozigoti AA ed eterozigoti A0 produrranno l’antigene A) mentre la forma B un D-galattosio (gli omozigoti BB ed eterozigoti B0 l’antigene B) ad un glicosfingolipide di base o sostanza H o sostanza precursore comune ad altri sistemi gruppali (da heterospecific poiché reagisce con sieri di animali di specie diversa ) formato da galattosio–N acetil glucosammina–galattosio a cui un’altra glicosil trasferasi (fucosil-transferasi), la H, (sistema H/h cromosoma 19), non allelica a quelle del sistema AB0 (cromosoma 9), addiziona un L-fucosio (Figura 3)
Gli eterozigoti AB, invece, formano sia gli antigeni A che quelli B.

Il terzo allele I0 del sistema AB0 , al contrario degli alleli IA e IB codifica una transferasi completamente inattiva ( priva di attività enzimatica) che non può aggiungere alcuno zucchero per cui i globuli rossi di gruppo 0 esprimeranno sulla loro superficie solo la sostanza H non modificata ( antigene 0) a sua volta determinata da una molecola di fucosio.

residui glucidici immunodominanti rispettivamente negli Antigeni 0, A e B

residui glucidici immunodominanti rispettivamente negli Antigeni 0, A e B

Il locus H e la sostanza precursore

Il locus H e la sostanza precursore

Quindi, i gruppi A e B si possono formare solo in presenza dell’azione svolta dall’enzima H.

In definitiva:

  1.   L’antigene A è la sostanza H + l’alfa-N-acetil galattosamina che rappresenta il determinante antigenico dei globuli rossi di gruppo A
  2.   L’antigene B è la sostanza H + l’alfa D-galattosio che diventa così il determinante antigenico del gruppo B
  3.   L’antigene 0 è la sostanza H non modificata espressa sulla superficie dei globuli rossi
  4.   L’antigene AB è la sostanza H + l’alfa N–acetil galattosamina e l’alfa D-galattosio

 

Biologia molecolare del sistema AB0

A partire dagli anni ‘80, con l’utilizzo di tecniche di biologia molecolare, è incominciato un nuovo approccio dello studio del sistema AB0 che ha permesso di individuare il meccanismo genetico che controlla, a livello molecolare, l’espressione dei suoi antigeni .In quel periodo, incominciano ad essere clonati quei geni che codificano gli enzimi che determinano gli antigeni AB0 .
La disponibilità di cDNA codificante per alcune glicosiltransferasi ha così reso possibile, una ottimale caratterizzazione delle proprietà catalitiche di tali enzimi , così da definire da una parte il loro ruolo biosintetico specifico e dall’altra di poter indagare il ruolo funzionale della specifica catena glucidica sintetizzata.

Struttura tridimensionale della glicosiltransferasi, enzima in grado di trasferire residui glucidici

Struttura tridimensionale della glicosiltransferasi, enzima in grado di trasferire residui glucidici

Attraverso l’analisi delle sequenze nucleotidiche dei cloni di cDNA delle regioni che codificano gli alleli del sistema AB0 si sono potute identificare delezioni (assenza di un tratto di un cromosoma, con conseguente perdita di materiale nucleotidico) o mutazioni responsabili delle differenti specificità e attività delle transferasi localizzate sugli esoni (triplette di basi specifiche per ogni aminoacido) e rispettivamente sia sul 6° esone (tripletta (pb 240-374) che sul 7° esone (pb 375-1062) . Nel caso della sequenza nucleotidica del gene che codifica la transferasi B si è visto che essa è identica per il 99% a quella della transferasi A differendo solo per le mutazioni di solo 7 nucleotidi, di cui uno localizzato sul 6° esone e gli altri sei sul 7° esone. Tuttavia, solo le sostituzioni di 4 nucleotidi (C526G, G703A, C796A e G803C) sul 7° esone sono responsabili della modificazione aminoacidica nel dominio catalitico con conseguente diversa specificità della transferasi .
Invece, per quanto riguarda la sequenza genomica del gruppo 0 essa differisce da quella di gruppo A per la delezione di una singola base a livello del nucleotide 261 (G261 -) sul 6° esone che causa uno sfasamento della cornice di lettura (reading frameshift) le mutazioni frameshift derivano da un’inserzione o una delezione di un nucleotide in una sequenza codificante e possono essere: a) silenti: se nonostante la mutazione , non viene cambiato l’ aminoacido codificato; b) missenso se cambia l’ aminoacido codificato da quel codone e c) non senso se la sequenza che prima codificava per un aminoacido ora codifica un codone di stop) e la prematura terminazione della sintesi proteica dando luogo ad una transferasi inattiva da 116 aminoacidi.
Anche i diversi sottogruppi del sistema AB0 sono associati a mutazioni puntiformi o a delezioni a livello del 6° e del 7° esone del gene. E’ stato osservato, ancora, che il polimorfismo del gruppo ematico 0 può essere dovuto a diversi alleli.
Ad esempio, l’allele 02 può perdere la caratteristica delezione a livello del nucleotide 261, ma presentare tre sostituzioni nucleotidiche A297G, C526G e G802A, di cui solo l’ultima è la responsabile della sostituzione aminoacidica (glicina-arginina) con presumibile inattivazione enzimatica .
loci che determinano i gruppi AB0Sempre nell’ambito del sistema AB0 , sono state descritte anche un certo numero di varianti minori.  Tra queste, l’allele 03 è caratterizzato dalla perdita della mutazione predominante G261. Questo è indicativo del fatto che qualsiasi mutazione dei principali alleli delle transferasi A e B può essere in grado di inattivare la funzione enzimatica con possibile generazione di un allele 0.
Infine, anche per l’allele A2 è stata descritta una mutazione frameshift che determina la produzione di una transferasi con una coda C-terminale più lunga di 21 aminoacidi. Questa transferasi, oltre ad una differenza qualitativa, risulta essere meno efficiente rispetto a quella dell’allele A1.

Con l’ introduzione, oggi, delle cosiddette tecniche di “next generation sequencing”, si è potuto individuare un numero maggiore di alleli al locus AB0, ciascuno dei quali può essere classificato come A, B, o 0 in termini di reazione trasfusionale ma che può essere distinto da variazioni della sequenza del DNA.
sei comuni alleli negli individui bianchi del gene AB0 che producono il proprio gruppo sanguignoCi sono sei comuni alleli negli individui bianchi del gene AB0 che producono il proprio gruppo sanguigno:

Sono stati anche individuati 18 alleli rari, che in genere hanno un’attività di glicosilazione più debole. Persone con alleli deboli A a volte possono esprimere anticorpi anti-A, anche se questi non sono solitamente significativi dal punto di vista clinico in quanto non interagendo stabilmente a temperatura corporea. con l’antigene. Un’altra variante rara è rappresentata dalla cis AB (una mutazione rara nel gene AB0) in cui i geni A e B sono trasmessi insieme da un unico genitore.

Allo stato attuale delle conoscenze, le ricerche di biologia molecolare effettuate sul sistema ABO hanno permesso di chiarire che:

1.  I geni A e B codificano delle glicosiltransferasi che catalizzano su v a r i e molecole lipidiche e proteiche l’inserimento di oligosaccaridi immunodominanti responsabili delle specificità antigeniche A e B mentre il gene O dà origine ad una molecola sprovvista di tale attività enzimatica.

2.  Le regioni codificanti degli alleli A e B mostrano tra loro un elevato grado di omologia (99%) e le differenze fra i due alleli si limitano a sette nucleotidi. Quattro di queste provocano cambiamenti nelle sequenze delle proteine codificate (transferasi), ed in particolare provocano il cambiamento di quattro aminoacidi. Le altre tre sequenze nucleotidiche diverse sono silenti, non provocano cioè nessun cambiamento della sequenza aminoacidica delle transferasi.

globuli rossi nel circolo sanguigno3.  Tutte queste sostituzioni aminoacidiche sono alla base della diversa specificità delle transferasi nelle reazioni zucchero-nucleotide che portano alla biosintesi degli antigeni A e B che, come risultano essere UDP- Nac gluc per l’antigene A e UDP- Gal per l’antigene B. In particolare delle 4 sostituzioni aminoacidiche, mentre la prima (arginina in A, glicina in B), non riveste importanza nella determinazione di questa specificità, la terza e la quarta sostituzione (leucina e glicina in A, metionina e alanina in B) e, in minor misura la seconda sostituzione, (glicina in A e serina in B) modificano la flessibilità delle due proteine e questo sembra essere la causa delle due diverse specificità zucchero-nucleotide.

4.  Nei soggetti con fenotipo O si ha la delezione di un singolo nucleotide che dà luogo ad uno spostamento della cornice di lettura (reading frameshift) che provoca la traduzione, da parte dell’RNAm, di una proteina enzimaticamente inattiva.

5.  Differenze a livello delle sequenze nucleotidiche sono state individuate anche fra gli alleli Al e A2. In particolare sono state identificate una sostituzione ed una delezione di singole basi nella sequenza codificante dell’ultimo esone dell’allele A2. La delezione della singola base è localizzata nella porzione che codifica la parte carbossi-terminale della transferasi, nella zona cioè dove risiede il sito attivo della proteina e questa sembra essere la causa della debole attività e della diversa cinetica di questa transferasi che provoca una differenza

 

prelievo di sangue venoso a scopo trasfusionaleCONCLUSIONI

Come si fa a capire il genotipo dal fenotipo ?

1.  Se un soggetto è di gruppo A, vuol dire che esprime l’antigene H e che possiede un enzima che permette di legare una molecola di α – N-acetilgalattosamina all’antigene H.
Egli presenterà nel suo siero anticorpi anti – B.

2.  Se un soggetto è di gruppo B, vuol dire che esprime l’antigene H e che possiede un enzima che permette di legare una molecola di galattosio all’antigene H.
Egli presenterà nel suo siero anticorpi anti – A.

3.  Se un soggetto è di gruppo AB, significa che esprime l’antigene H e che possiede entrambi gli enzimi, e dunque che alcuni antigeni H legheranno galattosio, altri N-acetilgalattosamina.
Non presenterà né anti-A né anti B.

4.  Se un soggetto risulta di gruppo 0, non possiamo dire nulla sulla sua espressione degli enzimi precedentemente detti senza sapere gli anticorpi che esprime:
a)  se esprime anticorpi anti-A e anti-B, allora il soggetto non esprimerà alcuno dei suddetti enzimi, ma le sue cellule esprimeranno un antigene H libero; questo è il gruppo 0 più comune;
b)  se esprime anticorpi anti-A, anti-B e anti H, allora il soggetto non è capace di esprimere l’antigene H, per cui, anche se genotipicamente può essere AA, BB, AB, A0 o B0, fenotipicamente risulterà 0, perché anche se possedesse uno dei suddetti enzimi, questi non avrebbero il loro substrato (antigene H) su cui legare galattosio o α- N-acetilgalattosamina.

La non espressione di antigene H si propaga con modalità autosomica recessiva (per cui da due genitori Hh la probabilità di ottenere prole che manifesterà fenotipo Bombay cioé con genotipo hh, è del 25%). Infine, per la presenza di anticorpi anti-H, il fenotipo Bombay può ricevere trasfusioni di sangue solo da un altro fenotipo Bombay.

 

Voci bibliografiche

  1.   Landsteiner, K. Zentbl. Bakt. Parasitkde (Abt.) 27, 357-363 (1900).
  2.   von Dungern, E. & Hirszfeld, L. Z. Immunitatsforsch. 8, 526-562 (1911).
  3.   Bernstein, F. Klin. Wschr. 3, 1495-1497 (1924).
  4.   Watkins, WM & Morgan, WTJ Vox Sang. 4, 97-119 (1959).

 

 

2 risposte a il sistema sanguigno AB0 e le sue varianti “deboli”

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