Нулевая отметка крови

Дефицит донорской крови с каждым годом возрастает. Отчасти тому виной увеличение продолжительности жизни людей и развитие медицинских технологий. Если избавиться от необходимости хотя бы учитывать совместимость групп крови донора и реципиента при переливании, дефицит станет менее острым. Фото: U.S. Air Force photo/Val Gempis

Кровь часто называют «красным золотом». Ее простая нехватка в организме человека приводит к смерти.

Врачи не одно столетие ломают голову над тем, как сделать возможной передачу этого «золота» от одного владельца к другому. Неудачей заканчивались попытки переливать людям кровь животных, и даже переливания крови одного человека другому часто заканчивались смертью больного. В начале XX века австрийский врач Карл Ландштейнер (Karl Landsteiner, 1868–1943) разгадал, какие характеристики крови необходимо учитывать при переливании. А в начале века XXI датский учёный Хенрик Клаузен (Henrik Brink Clausen) предложил метод, использование которого позволяет пренебрегать этими важными характеристиками. Благодаря ученым стало возможным «обнулить» любую группу крови. Это позволит в ближайшем будущем значительно уменьшить риск осложнений и смерти при неправильном переливании, а также решить проблему нехватки донорской крови.

Антигены и антитела

Однако для того чтобы разобраться в методе Клаузена, уточним, что представляет собой группа крови человека.

В состав крови входят красные кровяные тельца — эритроциты. На их поверхности, липопротеидной мембране, находятся специфические антигены. Одна из функций антигенов состоит в том, чтобы сигнализировать организму о наличии клеток-«чужаков» и вызывать тем самым иммунную реакцию организма. Антигены могут иметь разную химическую природу. Так, антигены А и В являются олигосахаридами, то есть разновидностью углеводов, резус-антиген является белком.

Иммунная система человека не реагирует на свои антигены. Но если в организм человека попадают те их разновидности, которых у него нет, они воспринимаются как «чужаки», которых необходимо уничтожить. В ответ организм человека начинает синтезировать антитела — белки, относящиеся к иммуноглобулинам, которые начинают склеивать эритроциты, что приводит к их разрушению.

На протяжение веков медики пытались найти правильный способ переливания крови, донорами нередко становились животные и люди. Увы, такие эксперименты чаще заканчивались смертью пациента. Лишь в начале XX века было установлено, что решающее значение при переливании крови имеет совместимость антигенов донора и реципиента. Иллюстрация: The Lancet, 1828-1829

Именно набор антигенов, присутствующих на эритроцитах, и определяет группу крови человека. В настоящее время известно около четырёхсот антигенов, расположенных в мембране красных кровяных телец, поэтому существует немало классификаций групп крови. Так, наличие антигенов А и В определяет группу АВО человека, наличие антигена Rh определяет резус-фактор, наличие антигенов К и к определяет группу крови по классификации Келла, по наличию ацетилхолинэстеразы строится классификационная система Картрайта.

Только из тех антигенов, которые учитываются в классификациях групп крови, можно составить почти тристо млн. комбинаций. Если же учитывать и все остальные антигены, то число комбинаций превысит пятьсот млрд. К счастью, свойства большинства антигенов выражены слабо, и при переливании крови ими можно пренебречь. Наибольшее значение имеют системы АВО и Rh.

В начале XX столетия австрийский ученый Карл Ландштейнер открыл систему групп крови АВО, что дало ученым ключ к пониманию основ правильного переливания. Согласно классификации АВО, на поверхности эритроцита может присутствовать антиген А (II группа), антиген В (III группа), оба антигена — А и В (IV группа), или ни одного. Последней группе дали название «О» — от немецкого «ohne», что означает «без», но все называют эту группу «нулевой». Позднее выяснилось, что олигосахарид А может иметь две немного разные структуры — их назвали А1 (её имеют около 80% людей группы А) и А2.

Иммунная система формирует антитела к тем антигенам, которых нет на собственных эритроцитах. Таким образом, у людей с группой крови О в крови есть антитела к антигену А и к антигену В. В то же время у людей с группой крови АВ нет антител ни к одному из двух антигенов.

Функции антигенов А и В пока не установлены. Отсутствие их не приводит к каким-либо нарушениям в работе организма; это наводит на мысль, что их функция была утрачена на каком-то этапе эволюции. Некоторые ученые находят связь между группами крови и склонностью к определенным заболеваниям. Например, существует мнение, что люди с группой крови О более склонны к язвам, а рак желудка чаще встречается у людей с группой крови А. На сегодняшний день это мнение нельзя считать общепризнанным.

Снизить риск осложнений возможно, если переливать не цельную кровь донора, а только те элементы, в которых нуждается реципиент. Фото: Cpl. Daniel J. Redding

Как рушатся азбучные истины

Врачи не перестают удивлять нас новыми любопытными фактами — всем известные и, казалось бы, проверенные истины оборачиваются заблуждениями. Так, раньше не вызывало сомнений, что группа крови, как отпечатки пальцев, остаётся неизменной в течение всей жизни. Но выясняется, что это не так.

Фенотип АВО может меняться при ряде инфекций. Некоторые бактерии выделяют в кровь фермент, превращающий А1-антиген в В-подобный. Этот фермент отщепляет какую-то часть антигена А, оставшаяся его часть становится похожей на антиген В. Если в момент болезни пациенту сделать анализ крови, можно получить ложный результат — анализ может показать группу крови В. Но в это время человеку нельзя вливать группу крови В, поскольку в плазме его крови всё же содержатся антитела к ней. После выздоровления человека фенотип эритроцитов возвращается к первоначальному. Получается, что, с точки зрения лабораторного анализа, такая болезнь сопровождается временной сменой группы крови.

Ослабить количество антигенов АВО на поверхности эритроцитов может и любая болезнь, связанная с повышенной выработкой эритроцитов — например, талассемия. В такой ситуации лабораторный анализ может показать, что у человека группа крови О. Антитела в пробирке не «найдут» ничтожное количество оставшихся антигенов А и В, или реакция их взаимодействия будет незаметна.

Антигены группы крови АВО могут измениться и в процессе развития опухолевых заболеваний крови.

В январе этого года в журнале «The New England Journal of Medicine» появилась статья, в которой рассказывается о последствиях пересадки печени девятилетней девочке. Через несколько месяцев после операции анализ крови девочки показал, что её эритроциты, которые ранее были резус-негативными (Rh-), приобрели резус-позитивный фенотип (Rh+), то есть на эритроците появился новый антиген — резус-белок, которого раньше не было. Эритроциты стали такими, какими были у донора печени. Кроме того, подавляющее большинство лейкоцитов крови девочки стали мужскими — теперь они содержат хромосомы Х и Y. Учёные считают, что такие перемены свидетельствуют о том, что в донорской печени содержалось небольшое количество стволовых клеток, которые и стали причиной появления новых клеток крови. Вот уже четыре года пациентка не принимает никаких лекарств, у неё нет осложнений после операции или каких-либо проблем с печенью.

Антигены присутствуют не только на эритроцитах, но и на других клетках крови — лейкоцитах и тромбоцитах, а также в слюне и физиологических жидкостях. Считается, что и в крови, и в физиологических жидкостях эти антигены совпадают — по плевку на месте преступления можно определить группу крови преступника. Но случаются и исключения. «Убийца века» Андрей Чикатило за время следствия дважды попадал в круг подозреваемых лиц. Ему делали анализ крови и отпускали, поскольку антигены группы его крови не совпадали с антигенами спермы, найденной на телах жертв. Эксперты полагались на правила, а Чикатило оказался исключением — человеком с группой крови А и группой спермы АВ. Подвела святая вера в криминалистические догмы.

Дети, чьи родители имеют II и III группы крови, могут унаследовать I, II, III и IV группы. Иллюстрация: US National Library of Medicine

Мы с тобой одной крови?

Теоретически человеку можно вливать ту группу крови, в которой нет чужеродных антигенов. То есть человеку с группой крови О можно вливать только О, человеку с группой крови А — кровь групп А или О, но не групп В или АВ, содержащих антиген В, которого нет у реципиента и который вызвал бы иммунный ответ. В случае, если у нуждающегося группа крови АВ, ему годится кровь любой группы, разумеется, если подходит резус-фактор.

Существуют и другие эритроцитарные маркеры, помимо антигенов А, В и резус-белка, которые могут вносить свой вклад в развитие иммунного ответа. Поэтому перед переливанием проводят реакцию крови на совместимость. Небольшое количество эритроцитов донора смешивают с плазмой крови реципиента и изучают соединение под микроскопом. Если кровь несовместима, в результате реакции происходит склеивание (агглютинация) эритроцитов, что приводит к их разрушению. Гемолитическая реакция может произойти немедленно (острая реакция), через несколько дней или даже две недели. Это зависит от того, какие именно чужеродные антигены были влиты, от первоначального количества антител, объема перелитой крови и других факторов. В случаях внутрисосудистого гемолиза при разрушении эритроцитов освобождается гемоглобин, который выводится с мочой (гемоглобинурия), окрашивая её в коричневый цвет. У пациента начинается лихорадка, боли, может развиться почечная недостаточность. При гемолитической реакции не исключена и смерть.

Чтобы уменьшить риск развития осложнений, переливают не цельную кровь, а только определенные клетки, в которых нуждается реципиент. К тому же переливание только эритроцитарной массы уменьшает шансы «подхватить» инфекции.

Никто не застрахован от ошибок. Так, в США на каждые 15 тысяч переливаний случается одно ошибочное — неправильно подписали образец, что-то перепутали. Для того, чтобы свести риск ошибок к минимуму, было предложено множество технических решений — создавались компьютерные базы данных, предельно автоматизировалась процедура передачи порции крови от донора реципиенту. Но лишь небольшое количество больниц вкладывает деньги в покупку этого дорогостоящего оборудования. Кроме того, никакая техника не может решить проблему нехватки донорской крови. Даже Красный крест, широко известная и уважаемая организация, испытывает постоянный дефицит крови. Статистика свидетельствует, что в последние годы дефицит донорской крови возрос. Во-первых, всё меньше людей её сдают. Во-вторых, спрос каждый год возрастает на несколько процентов из-за увеличения общей продолжительности жизни и развития медицинских технологий. Только в США ежегодно переливание крови делают почти пяти миллионам пациентам. В соответствии со стандартными требованиями к состоянию здоровья около 60% населения могут сдать свою кровь для переливания, но менее 5% людей это делают. В России дело обстоит ещё хуже — донорами крови становится менее 1,5% людей, и её нехватка приобрела уже катастрофические масштабы.

Группа крови О всегда в дефиците — её используют во всех сомнительных случаях, если группа крови реципиента неизвестна. Необходимо отметить, что относительно универсальной может считаться не просто кровь группы О, а только кровь этой группы с отрицательным резус-фактором. Ситуацию усугубляет тот факт, что обладатели группы крови О по неустановленным причинам более склонны к кровотечениям, чем носители антигенов А или В.

Стрижка крови «под ноль»

Вот уже несколько десятилетий ученые ищут способ сделать всю кровь для переливания универсальной. Возможны две стратегии — скрыть сахарные молекулы антигенов А и В, сделать их недоступными для иммунных клеток, или удалить, «отрезать» их с поверхности эритроцитов.

В ходе экспериментов антигены А и В удавалось «закрыть» с помощтью ковалентного присоединения к ним полиэтиленгликоля — химически инертных полимерных молекул. Но такие эритроциты жили меньше положенного срока, выяснилось также, что иммунная система 25% реципиентов не признавала «за свою» кровь, обработанную полиэтиленгликолем.

Один из способов сделать кровь универсальной — «обнулить» её, то есть отщипить антигены с поверхности эритроцитов. Оказалось, что один из ферментов зелёных кофейных зёрен способен отщиплять В-антигены, но дальнейшие исследования показали, что найденный фермент малоэффективен. Фото (SXC license): Eziquel Boita

В 1980-е годы группа ученых из Нью-Йорка показала, что один из ферментов зеленых кофейных зёрен способен отщеплять В-антиген с поверхности эритроцитов. Правда, дальнейшие исследования выявили неэффективность практического применения этого метода: требовалось очень большое количество этого фермента, работал он медленно, а оптимальный для его работы рН был значительно ниже, чем рН крови.

Лаборатория Хенрика Клаузена из Копенгагенского университета (Københanvs universitet) занималась поиском более эффективных ферментов для отщепления антигенов, определяющих группу крови. «Перебрав» две с половиной тысячи ферментов бактерий и грибов, учёные обнаружили два интересных кандидата. Один фермент из кишечной бактерии Bacteroides fragilis, отщепляет антиген В. Второй, из бактерии Elizabethkingia meningosepticum, отщепляет антиген А. Очищенные ферменты высокоэффективны. Например, фермента из Bacteroides fragilis требуется в тысячи раз меньше, чем фермента из зеленых кофейных зёрен.

Таким образом, появилась возможность «обнулить» любую группу крови и сделать её универсальной.

Хенрик Клаузен сообщил о полученных результатах в январе этого года. Сейчас ученые сотрудничают с американской компанией ZymeQuest, которая уже начала клинические испытания. Если технология подтвердит свою эффективность на практике, спрос на неё будет огромен — она обещает решить проблему не только неправильного переливания крови, но и постоянной нехватки «красного золота».

Наталья Александрова