Tính kháng nguyên gây ra các phản ứng miễn dịch của máu
Khi các sự truyền máu từ một người sang một người khác được thực hiện lần đầu tiên, sự ngưng kết và tán huyết ngay lập tức hoặc trì hoãn của các tế bào hồng cầu (RBCs) thường xảy ra, gây ra các phản ứng truyền máu điển hình mà thường dẫn đến tử vong. Người ta đã phát hiện ra từ sớm là các nhóm máu của những người khác nhau có các thuộc tính kháng nguyên và miễn dịch sao cho các kháng thể trong huyết tương của một nhóm máu sẽ phản ứng và các kháng nguyên trên các bề mặt của RBCs của một nhóm máu khác. Nếu như các sự thận trọng thích hợp được thực hiện thì có thể xác định trước liệu các kháng thể và các kháng nguyên xuất hiện trong máu người cho và người nhận có gây ra một phản ứng truyền máu hay không.
Tính đa dạng của các kháng nguyên trong các tế bào máu
Ít nhất 30 kháng nguyên thường gặp và hàng trăm các kháng nguyên hiếm gặp khác mà mỗi trong số đó nhiều lúc có thể gây ra các phản ứng kháng nguyên-kháng thể, đã được tìm thấy trên các bề mặt màng tế bào của các tế bào máu người. Hầu hết các kháng nguyên thì yếu và vì thế chủ yếu quan trọng trong việc nghiên cứu tính di truyền của các genes để thiết lập quan hệ cha mẹ.
Hai loại kháng nguyên cụ thể mà dường như có khả năng hơn nhiều so với các loại kháng nguyên khác trong việc gây ra phản ứng truyền máu. Chúng là hệ thống O-A-B (O-A-B system) và hệ thống Rh (Rh system).
Các nhóm máu O-A-B
Các kháng nguyên A và B – các ngưng kết nguyên (agglutinogens)
Hai kháng nguyên – type A và type B – xuất hiện trên các bề mặt của RBCs trong một phần lớn người. Chính các kháng nguyên này (còn được gọi là các ngưng kết nguyên [agglutinogens] bởi vì chúng thường gây ra sự ngưng kết RBC) gây ra hầu hết các phản ứng truyền máu. Do cách các ngưng kết nguyên này được di truyền nên nhiều người có thể không có cả hai trên các tế bào của họ, có thể có một hoặc có thể có cả hai một cách đồng thời.
Các nhóm máu O-A-B chính. Trong việc truyền máu từ một người sang một người khác, máu của người cho và người nhận thường được phân thành bốn nhóm máu O-A-B chính, như được thể hiện trong Bảng 1, phụ thuộc vào sự có mặt hay vắng mặt của hai ngưng kết nguyên, các ngưng kết nguyên A và B. Khi cả ngưng kết nguyên A và B đều không xuất hiện thì nhóm máu là nhóm O (type O). Khi chỉ ngưng kết nguyên A có mặt thì nhóm máu là nhóm A (type A). Khi chỉ ngưng kết nguyên B có mặt thì nhóm máu là nhóm B (type B). Khi cả ngưng kết nguyên A và B đều có mặt thì máu là nhóm AB (type AB).
Sự quyết định di truyền của các ngưng kết nguyên. Locus gene của nhóm máu ABO có ba alleles, nghĩa là ba dạng khác nhau của cùng một gene. Ba alleles này – IA, IB và IO – xác định ba nhóm máu. Chúng ta thường gọi các alleles này là A, B và O nhưng các nhà di truyền thường biểu diễn các alleles của một gene bởi các biến thể của cùng một ký hiệu. Trong trường hợp này, ký hiệu chung là chữ cái “I”, là viết tắt của immunoglobulin.
Alleles nhóm O thì không có chức năng hay hầu như không có chức năng, vì thế, nó không tạo ra ngưng kết nguyên nhóm O đáng kể trên các tế bào. Ngược lại, các alleles nhóm A và nhóm B tạo ra các ngưng kết nguyên mạnh mẽ trên các tế bào. Vì thế, allele O thì lặn so với cả alleles A và B, các alleles mà cho thấy tính đồng trội (co-dominance).
Bởi vì mỗi người chỉ có hai bộ NST nên chỉ một trong số các allele này là xuất hiện trên mỗi trong số hai bộ NST ở bất cứ người nào. Tuy nhiên, sự có mặt của ba alleles khác nhau có nghĩa là có sáu tổ hợp có thể có của các alleles, như được thể hiện trong Bảng 1: OO, OA, OB, AA, BB và AB. Các tổ hợp này của các alleles dược gọi là các kiểu gene (genotypes) và mỗi người sẽ có một trong sáu kiểu gene.
Một điều cũng có thể quan sát thấy từ Bảng 1 là một người với kiểu gene OO sẽ không tạo ra các ngưng kết nguyên, và vì thế nhóm máu là O. Một người với kiểu gene OA hoặc AA tạo ra ngưng kết nguyên type A và vì thế có nhóm máu A. Các kiểu gene OB và BB cho ra nhóm máu B, và kiểu gene AB cho ra nhóm máu AB.
Các tần số tương đối của các nhóm máu khác nhau. Tỷ lệ của các nhóm máu khác nhau trong một nhóm người được nghiên cứu là xấp xĩ như sau:
- O: 47%
- A: 41%
- B: 9%
- AB: 3%
Rõ ràng từ các phần trăm này là các gene O và A xuất hiện thường xuyên, ngược lại, gene B xuất hiện không thường xuyên.
Các ngưng kết tố (agglutinins)
Khi ngưng kết nguyên nhóm A không xuất hiện trong RBCs của một người, các kháng thể được gọi là các ngưng kết tố kháng A (anti-A agglutinins) phát triển trong huyết tương. Ngoài ra, khi ngưng kết nguyên nhóm B không xuất hiện trong RBCs thì các kháng thể được gọi là các ngưng kết tố kháng B (anti-B agglutinins) phát triển trong huyết tương.
Xem lại Bảng 1 một lần nữa, chú ý rằng máu nhóm máu O mặc dù không chứa các ngưng kết nguyên, nhưng chứa cả các ngưng kết nguyên kháng A và kháng B. Máu nhóm A chứa các ngưng kết nguyên type A và các ngưng kết tố kháng B và máu nhóm B chứa các ngưng kết nguyên type B và các ngưng kết tố kháng A. Cuối cùng, nhóm máu AB chứa cả các ngưng kết nguyên A và B nhưng không có các ngưng kết tố.
Hàm lượng của các ngưng kết tố ở các độ tuổi khác nhau. Ngay sau sinh, lượng ngưng kết tố trong huyết tương thì gần như bằng không. Ở 2 đến 8 tháng sau sinh, một đứa trẻ bắt đầu sản xuất các ngưng kết tố – ngưng kết tố kháng A khi ngưng kết nguyên nhóm A không xuất hiện trong các tế bào, và các ngưng kết nguyên kháng B khi ngưng kết nguyên nhóm B không xuất hiện trong tế bào. Hình 1 cho thấy các hàm lượng thay đổi của các ngưng kết tố kháng A và kháng B ở các độ tuổi khác nhau. Một hàm lượng tối đa thường được đạt đến ở 8 đến 10 tuổi và hàm lượng này dần dần giảm trong suốt những năm còn lại của cuộc đời.
Nguồn gốc của các ngưng kết tố trong huyết tương. Các ngưng kết tố là gamma globulins, giống như hầu hết tất cả các kháng thể, và chúng được sản xuất bởi cùng các tế bào tủy xương và tuyến bạch huyết mà sản xuất các kháng thể đối với các kháng nguyên khác nhau. Hầu hết trong số chúng là các phân tử immunoglobulin IgM và IgG.
Nhưng tại sao các ngưng kết tố này được sản xuất ở những người mà không có các ngưng kết nguyên tương ứng trong RBCs của họ? Một câu trả lời có khả năng cho câu hỏi này là các lượng nhỏ các kháng nguyên A và B đi vào trong cơ thể trong thức ăn, vi khuẩn, và các con đường khác và các chất này khởi động sự phát triển của các ngưng kết tố kháng A và kháng B.
Ví dụ, sự truyền kháng nguyên nhóm A vào trong một người nhận có một nhóm máu không chứa A gây ra một đáp ứng miễn dịch điển hình, với sự hình thành của nhiều ngưng kết tố kháng A hơn trước đó. Ngoài ra, trẻ sơ sinh có rất ít các ngưng kết tố, nếu có, cho thấy sự hình thành ngưng kết tố xảy ra gần như hoàn toàn sau sinh.
Quá trình ngưng kết trong các phản ứng truyền máu
Khi các nhóm máu không phù hợp khi mà các ngưng kết tố huyết tương kháng A hay kháng B được trộn lẫn tương ứng với RBCs mà chứa các ngưng kết nguyên A hay B thì các RBCs ngưng kết do các ngưng kết tố bám vào trong RBCs. Bởi vì các ngưng kết tố có hai vị trí liên kết (loại IgG) hay mười vị trí liên kết (loại IgM) nên một ngưng kết tố đơn có thể bám vào hai hoặc nhiều hơn các RBCs cùng lúc, bằng cách đó, làm cho các tế bào liên kết lại với nhau bởi ngưng kết tố. Sự liên kết này làm cho các tế bào tụ lại, đó là quá trình ngưng kết (agglutination). Sau đó, các cụm này lấp các mạch máu nhỏ trên khắp hệ thống tuần hoàn. Trong suốt vài giờ đến vài ngày sau đó, sự biến dạng vật lý của các tế bào hoặc sự tấn công bởi các tế bào bạch cầu thực bào phá hủy các màng của các tế bào ngưng kết, giải phóng hemoglobin vào trong huyết tương, được gọi là sự tán huyết (hemolysis) của RBCs.
Tán huyết cấp tính xảy ra trong một số phản ứng truyền máu. Đôi khi, khi người nhận và người cho máu không phù hợp, sự tán huyết ngay lập tức của RBCs xảy ra trong máu tuần hoàn. Trong trường hợp này, các kháng thể gây ra sự tán huyết của RBCs bằng cách hoạt hóa hệ thống bổ thể và hình thành phức hợp tấn công màng (membrane attack complex) (còn được gọi là phức hợp phân giải màng [cytolytic complex]) mà bám vào trong lớp kép lipid của các màng tế bào; sự bàm này tạo thành các lỗ màng mà thấm với các ion và gây ra phân giải thẩm thấu (osmotic lysis) của các tế bào, như được mô tả trong loạt bài viết trước. Sự huyết tán nội mạch ngay lập tức thì ít phổ biến hơn nhiều so với sự ngưng kết được theo sau bởi huyết tán trì hoãn, bởi vì không chỉ phải có một hàm lượng cao của các kháng thể cho sự phân giải xảy ra mà còn phải có một loại kháng thể khác dường như bắt buộc, chủ yếu là các kháng thể IgM; các kháng thể này được gọi là hemolysins.
Phân loại nhóm máu
Trước khi thực hiện truyền máu cho một người thì cần thiết phải xác định nhóm máu của máu người nhận và người cho để cho các nhóm máu có thể phù hợp với nhau một cách thích hợp. Quá trình này được gọi là phân loại nhóm máu (blood typing) và ghép đôi nhóm máu (blood matching) và các quá trình này được thực hiện theo cách sau. RBCs đầu tiên được phân tách khỏi huyết tương và pha loãng với dung dịch saline. Một phần sau đó được trộn lẫn với ngưng kết tố kháng A và một phần kháng được trộn lẫn với ngưng kết tố kháng B. Sau một vài phút, các hỗn hợp được quan sát dưới một kính hiển vi. Nếu như RBCs trở nên kết tụ – nghĩa là, ngưng kết – thì một phản ứng kháng thể-kháng nguyên đã xảy ra.
Bảng 2 liệt kê sự có mặt (+) hay sự vắng mặt (-) của sự ngưng kết của bốn loại RBCs. RBCs nhóm máu O không có các ngưng kết nguyên và vì thế không phản ứng với các ngưng kết tố kháng A và kháng B. Máu nhóm A có một ngưng kết nguyên A và vì thế ngưng kết với ngưng kết tố kháng A . Máu nhóm B có ngưng kết nguyên B và ngưng kết với ngưng kết tố kháng B. Nhóm máu AB có cả ngưng kết nguyên A và B và ngưng kết với cả hai loại ngưng kế tố.
Nhóm máu Rh
Cùng với hệ thống nhóm máu O-A-B, hệ thống nhóm máu Rh cũng quan trọng khi truyền máu. Sự khác biệt chính giữa hệ thống O-A-B và hệ thống Rh là như sau. Trong hệ thống O-A-B, ngưng kết tố huyết tương chịu trách nhiệm cho việc làm cho các phản ứng truyền máu phát triển một cách tự phát, ngược lại, trong hệ thống Rh, các ngưng kết tố tự phát hầu như không bao giờ xuất hiện. Thay vào đó, một người đầu tiên phải tiếp xúc nhiều với một kháng nguyên Rh – như bởi sự truyền máu chứa kháng nguyên Rh – trước khi đủ các ngưng kết tố làm cho một phản ứng truyền máu đáng kể phát triển.
Các kháng nguyên Rh – Rh-dương và Rh-âm. Có sáu nhóm kháng nguyên Rh thường gặp, mỗi trong số đó được gọi là yếu tố Rh (Rh factor). Các nhóm này được ký hiệu là C, D, E, c, d và e. Một người mà có một kháng nguyên C thì không có kháng nguyên c, nhưng người thiếu kháng nguyên C thì luôn luôn có kháng nguyên c. Điều tương tự cũng đúng đối với các kháng nguyên D-d và E-e. Ngoài ra, bởi vì cách thức di truyền của các yếu tố này nên mỗi người sẽ có một trong số mỗi ba cặp kháng nguyên này.
Kháng nguyên nhóm D thì có tỷ lệ phổ biến rộng rãi trong dân số và có tính kháng nguyên nhiều hơn đáng kể so với các kháng nguyên Rh khác. Bất cứ ai mà có nhóm kháng nguyên này thì được gọi là Rh dương (Rh positive), ngược lại, một người mà không có kháng nguyên nhóm D được gọi là Rh âm (Rh negative). Tuy nhiên, phải chú ý rằng ngay cả ở những người Rh-âm, một số trong số các kháng nguyên Rh khác vẫn có thể gây ra các phản ứng truyền máu mặc dù các phản ứng thường yếu hơn nhiều.
Khoảng 85% trong số tất cả những người da trắng là có Rh dương, và 15% là Rh âm. Ở người Mỹ da đen, phần trăm của Rh dương là khoảng 95%, ngược lại ở người da đen châu Phi, nó là gần 100%. Hơn 95% người Mỹ bản địa và người châu Á sống ở Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc cũng có Rh dương, và tỷ lệ được ước tính trên toàn thế giới của nhóm máu Rh dương và Rh âm lần lượt là 94% và 6%.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
