Skąd się wzięły grupy krwi układu ABO?
Grupy krwi A, B, AB i O takie jak u człowieka są rzadkością w przyrodzie. Krwinki osobników tego samego gatunku często różnią się antygenami, ale na ogół nie ma naturalnie występujących przeciwciał, które je rozpoznają. Wyjątkiem są małpy człekokształtne, u których antygeny grupowe układu ABO mogą być takie same, jak u człowieka. Wprawdzie goryl ma tylko grupę B, ale szympans może mieć grupę A lub O, a orangutan – A, B lub O, co oznacza, że planując transfuzję krwi u szympansa czy orangutana, trzeba dobrać grupy krwi, podobnie jak u człowieka. Co ciekawe, mutacje w genie kodującym transferazę ABO u małp są inne niż te, które ma człowiek (chociaż skutek jest ten sam: różne antygeny grupowe). Wniosek: nie odziedziczyliśmy tych mutacji po naszym wspólnym przodku. I jeszcze jedno: tylko u człowieka i małp człekokształtnych antygeny A i B występują na krwinkach. Pozostałe gatunki ssaków mają tylko antygen A, ponieważ „praprzodkiem” genu kodującego transferazę ABO był gen kodujący enzym syntezujący tylko antygen A. Ale są wyjątki: transferaza ABO myszy ma aktywność cisAB, tak więc mysz ma jednocześnie antygeny A i B.
ABO i ewolucja
Pierwszy podział na grupy A i O miał miejsce około dwóch milionów lat temu (wtedy właśnie wystąpiła mutacja powodująca powstanie nieaktywnej transferazy ABO, czyli pojawiła się pierwsza osoba z grupą O). Było to więc już po rozdzieleniu się linii naszych przodków od linii małp człekokształtnych. Ostateczne zróżnicowanie na A, B i O nastąpiło mniej więcej 300 000 lat temu. Nasi kuzyni, neandertalczycy i denisowianie, mieli podobne grupy krwi jak my, czyli A, B i O.
ABO w różnych regionach
U współczesnych ludzi antygeny układu ABO ma prawie każdy (wyjątki to wspomniany fenotyp Bombay, a także niewydzielacze, którzy mają antygeny układu ABO tylko na krwinkach). Częstość grup krwi jest jednak różna w różnych grupach etnicznych. Pierwsi zauważyli to Ludwik i Hanna Hirszfeldowie, kiedy w czasie I wojny światowej badali grupy krwi żołnierzy wielonarodowej Armii Orientu stacjonującej w Salonikach. Grupę A najczęściej spotyka się w Europie, szczególnie w Skandynawii (do 55%), a rzadziej w innych regionach (Indie 29%, Ameryka Południowa 5%). Grupa B jest najczęstsza w Indiach (45%) i Azji południowo-zachodniej (35%), a w Europie ma ją mniej niż 15% osób. Częstość występowania grupy O jest najniższa w Indiach (20%), w Europie wynosi 45–55%, w Afryce średnio 55%, a wśród rdzennych mieszkańców Ameryki Południowej powyżej 90% (Ryc. 1).
Ryc. 1. Częstość grup krwi A, B i O na świecie. Źródło: Wikipedia, licencja CC BY-SA 3.0.
Co spowodowało te różnice? Uważa się, że przyczyną były chorobotwórcze patogeny, przy czym największą rolę odegrały dwa z nich: zarodźce z rodzaju Plasmodium, które powodują malarię, i bakterie Vibrio cholerae, które powodują cholerę.
Malaria
Malaria to tropikalna choroba pasożytnicza, przenoszona przez komary z rodzaju Anopheles (Ryc. 2). Powodują ja zarodźce, czyli pasożytnicze protisty z rodzaju Plasmodium. Objawami malarii są napady gorączki połączone z bólami głowy i wymiotami. Najbardziej zagrożone są dzieci: co minutę na świecie jedno dziecko umiera na malarię. Jest to najczęstsza na świecie choroba zakaźna: co roku zapada na nią ok. 240 milionów ludzi, a ok. 630 000 umiera. Wśród kilku zarodźców, które zarażają człowieka, najwięcej zgonów powoduje zarodziec sierpowaty (Plasmodium falciparum).
Ryc. 2. Komar Anopheles stephensi. Źródło: Center for Disease Control and Prevention, domena publiczna.
Kiedy zarażony komar ukłuje człowieka, wstrzykuje wraz ze śliną formy zarodźca zwane sporozoitami. W ciągu kilku minut trafiają one do wątroby, gdzie po 2–3 tygodniach przekształcają się w merozoity, które wnikają do czerwonych krwinek, gdzie dzielą się: kiedy powstanie ich kilkanaście, rozrywają krwinkę i wydostają się do osocza. Wtedy właśnie mają miejsce napady gorączki, a uwolnione merozoity wnikają do innych krwinek. Część z merozoitów przekształca się w płciowe formy zarodźca czyli gametocyty: te po zassaniu wraz z krwią przez komara przekształcą się gamety. W przewodzie pokarmowym komara następuje zapłodnienie, a po kilku kolejnych przekształceniach powstają nowe sporozoity, które czekają w śliniankach komara, aż pojawi się kolejna osoba do ukłucia (Ryc. 3).
Białko PfEMP-1
Jaki związek z malarią mają grupy krwi? Nasz układ odpornościowy potrafi wykrywać i niszczyć krwinki z zarodźcami w środku. Robią to wyspecjalizowane komórki nazywane makrofagami, których najwięcej jest w wątrobie. Dlatego zarodziec sierpowaty wypracował sprytną metodę unikania tych narządów: produkuje białko o nazwie PfEMP-1 (Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1), które przebija błonę krwinki. Za jego pomocą zarażone krwinki wiążą się do śródbłonka, czyli ścianek naczyń krwionośnych. Zwiększa to szanse na uniknięcie kontroli przez makrofagi. Ale dla gospodarza, czyli człowieka chorego na malarię, wiąże się to z niebezpieczeństwem. Zarażone krwinki mają tendencje do łączenia się w większe agregaty, które mogą zablokować naczynia włosowate. Skutkiem może być udar mózgu, albo (w przypadku kobiet w ciąży) poronienie.
Tu uwaga: komórki wątroby są niezbędne dla zarodźców zaraz po wniknięciu do organizmu; następuje w nich przekształcenie sporozoitów w merozoity. Ale kiedy merozoity zasiedlą już krwinki, to wątroba i jej makrofagi są wielkim zagrożeniem dla zarodźców. Dlatego właśnie wypracowały sobie mechanizm unikania wątroby.
Do jakich receptorów wiąże się białko PfEMP-1? Do białek śródbłonka, które mają na powierzchni antygeny A i B. Jeżeli ktoś ma grupę A, to jego komórki śródbłonka mają na powierzchni antygeny A, i tak samo jest z grupą B. Do tych antygenów wiążą się zarażone krwinki, i stanowi to dla nich (a raczej do zarodźców w ich wnętrzu) coś w rodzaju bezpiecznej poczekalni. Czasem w ogóle nie trafiają do wątroby. Zwiększa to szanse zarodźców szanse na przeżycie. Ale jednocześnie prawdopodobieństwo udaru mózgowego lub poronienia jest większa.
Podobnie jest u osób z grupą B, z tym że tych antygenów jest trochę mniej niż antygenów A, więc zdolność grupy B do ochrony przed malarią jest nieco wyższa, bo trochę więcej zarażonych krwinek trafia do wątroby (chociaż nie są to duże różnice).
Osoby z grupą O nie mają na śródbłonku antygenów A ani B, więc wszystkie zarażone krwinki trafią do wątroby, gdzie sporo z nich ulega likwidacji wraz z „pasażerami na gapę”.
Tak więc przed poważnymi konsekwencjami malarii najlepiej chroni grupa O. Najbardziej narażone są osoby z grupą A. Osoby z grupami B i AB też są narażone, ale w trochę mniejszym stopniu.
Przez tysiące lat spowodowało to upowszechnienie się grupy O w tych rejonach, gdzie malaria występuje endemicznie. I dlatego osób z grupą O jest tam najwięcej, a osób z grupą A najmniej (Ryc. 4).
Ryc. 4. Odziaływania krwinek zarażonych zarodźcem P. falciparum ze śródbłonkiem naczyń krwionośnych osób o grupie krwi A i O. Białko PfEMP-1 wiąże się do antygenów grupowych A lub B. Nie wiąże się do antygenu H, obecnego u osób z grupą O. Autor: Krzysztof Mikołajczyk, program: BioRender.
Cholera
Przyczyną tej zakaźnej choroby jest spożycie pokarmu lub wody skażonej bakteriami przecinkowca cholery (Vibrio cholerae, Ryc. 5). Produkowana przez nie toksyna powoduje nadmierne wydzielanie wody przez jelita. Skutkiem jest biegunka i odwodnienie, które może prowadzić do śmierci. Podobnie jak w przypadku malarii, zarazić może się każdy, ale osoby z grupą O nieco gorzej znoszą tę chorobę (czyli odwrotnie niż w przypadku malarii). Dlaczego? Żeby wniknąć do komórek jelita grubego, toksyna musi związać się do swoistego receptora, którym jest glikolipid GM1. Glikolipidy to klasa związków organicznych składających się z części lipidowej i cukrowej. Wchodzą w skład błony komórkowej, a podstawowym glikolipidem jest ceramid (znany z kremów upiększających). Toksyna może się też jednak związać antygenów grupowych układu ABO, z tym że wtedy nie może wniknąć do komórki. Dlatego są one nazywane „receptorami pułapkowymi”; można je porównać do gęstego lasu, w którym wylądowali spadochroniarze. Większość zawiśnie na gałęziach i nie dotrze do ziemi. Tak więc antygeny układu ABO można więc uważać za formę ochrony przed cholerą. Wydaje się, że grupa B chroni nieco lepiej niż grupa A (chociaż jest to przedmiotem kontrowersji). Dlatego w Indiach, gdzie cholera występuje endemicznie w dolinie Gangesu, osób z grupą B jest najwięcej, a osób z grupą O jest najmniej.
Ryc. 5. Bakterie Vibrio cholerae, zdjęcie z mikroskopu skaningowego. Źródło: Wikipedia, domena publiczna.
A co z regionami, gdzie malaria i cholera występują jednocześnie? Jak tam mogła wyglądać presja ewolucyjna? Nie ma wielu takich miejsc na świecie. Cholera występuje endemicznie w dorzeczu Gangesu, gdzie malaria wprawdzie też jest obecna, ale powoduje ją inny rodzaj zarodźca, Plasmodium vivax (zarodziec ruchliwy). Ten nie produkuje białka PfEMP-1, więc krwinki nim zarażone nie mają zdolności do przywierania do śródbłonka. Dlatego w Indiach presję wywiera raczej cholera.
Z kolei w krajach Afryki Środkowej cholera jest rzadkością, więc jako czynnik wpływający na populację dominuje malaria.
W następnym odcinku napiszę o wpływie grup krwi układu ABO na podatność na inne choroby.
Literatura dodatkowa (dla dociekliwych)
Ewolucja grup krwi układu ABO:
https://www.nature.com/articles/srep06601
Grupy ABO u naczelnych:
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1210603109
Grupy krwi układu ABO u neandertalczyków i denisowian:
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0254175
ABO i choroby:
https://phmd.pl/resources/html/article/details?id=141815
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222020715?via%3Dihub
ABO i malaria:
ABO i cholera:
https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1016/j.febslet.2010.03.050
Naukowy 2022 
Świetny tekst. Dzięki
PolubieniePolubione przez 1 osoba