第三节　红细胞血型抗体

一、概述

（一）抗体概念与分类

抗体（antibody，Ab）是指机体免疫系统在抗原刺激下，由效应B淋巴细胞产生的可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。抗体是体液免疫的重要产物，主要分布于血浆及其他体液或分泌液中。需要明确的是，免疫球蛋白是化学结构概念，具相似结构的球蛋白统称为免疫球蛋白。而抗体是生物学功能概念，抗体均为免疫球蛋白，但免疫球蛋白并非均具有抗体活性。

免疫球蛋白由两条重链（heavy chain，H链）和两条轻链（light chain，L链）组成，重链分子量约为轻链的2倍，重链与轻链之间由二硫键相连。根据结构域不同，重链可分为μ、δ、γ、ε和α五种，由450~550个氨基酸残基组成，分子量约55~75kDa（dalton，Da；中文名为道尔顿，是衡量原子或分子质量的单位，其质量为¹²C原子质量的1/12）。轻链有κ和λ两种，约由214个氨基酸残基组成，分子量约为25kDa。两条重链与轻链可形成结构对称的免疫球蛋白，根据重链的不同，免疫球蛋白可分为5类，即IgA、IgD、IgE、IgG和IgM，其中IgA有2种亚型，IgG有4种亚型。不同种类和亚型的免疫球蛋白具有不同的抗原结合能力及免疫效应（表 1-7，图 1-12）。

初次免疫应答早期产生的抗体以IgM型为主，IgM分子的重链为μ链。再次免疫应答产生的抗体以IgG型为主，IgG分子的重链为γ链。IgG多以单体形式存在，也有少量IgG以多聚体形式存在。健康人血浆中IgG1含量最为丰富，占IgG总量的60%~70%，其次为IgG2，占20%~30%，IgG3占5%~8%，IgG4含量最少，约占5%。IgG1、IgG2与IgG4的循环半衰期约为22d，IgG3的半衰期为7d。

（二）免疫球蛋白分子单体的连接与水解

免疫球蛋白分子单体可通过具有连接功能的J链连接起来，形成免疫球蛋白二聚体或多聚体。J链是由浆细胞合成的酸性糖蛋白，分子量约为15kDa。J链羧基端具有连接免疫球蛋白分子单体的作用，经J链连接后，其直径明显增大。免疫球蛋白分子单体直径约为15~25nm，而连接成IgM五聚体后，直径可达40~95nm（图1-13）。抗体的大小在血型检测、不规则抗体筛查、交叉配血等输血前检测中起着重要作用，是设计试验方法的基础。

使用蛋白酶水解免疫球蛋白分子，研究其结构与功能时发现不同蛋白酶可在不同位置水解免疫球蛋白分子，并形成不同的酶切片段（图1-14）。

木瓜蛋白酶（简称木瓜酶）可使免疫球蛋白分子在重链间二硫键近N端处断开，形成3个水解片段：2个相同的单价抗原结合片段（fragment of antigen-binding，Fab）和一个可结晶片段（crystalizable fragment，Fc）。Fab片段由1条轻链和近N端的1/2重链组成，具有与特异性抗原结合的功能。Fc片段由两条重链近C端的1/2组成，具有抗原性和引起不同免疫效应的功能。

胃蛋白酶可使免疫球蛋白分子在重链间二硫键近C端处断开，得到一个具有抗体活性的双价 F（ab'）₂片段和无活性的小分子多肽碎片（pFc’）。

免疫球蛋白分子蛋白酶水解特性具有重要的临床应用价值，例如，经蛋白酶水解去除免疫球蛋白分子Fc片段后，可减少超敏反应。

（三）抗体的功能

抗体具有特异性识别抗原并引起相应生物学效应的功能，其功能的实现与抗体结构密切相关。Fab段具有识别抗原的功能，Fc段具有引起生物学效应的功能。

Fab段由重链可变区与轻链可变区经链内二硫键连接而成，具有高度多态性。其多态性由可变区氨基酸组成、排列顺序及空间构象决定。可变区位于Fab片段N端外侧，是与抗原结合的部位。免疫球蛋白是柔性分子，其构象可随着与抗原的结合而发生改变，当抗体与抗原特异性结合时，免疫球蛋白分子会发生由“T”型至“Y”型的构象转变（图1-15），以便牢固地与抗原结合，发挥其免疫清除作用。不同抗体结合抗原表位数目不同，例如，免疫球蛋白单体可结合2个抗原表位，为双价；分泌型IgA为4价；IgM理论上为10价，但受空间位阻影响，一般只能结合5个抗原表位。

Fc段是抗体的生物效应区，可与具有相应受体的细胞结合，发挥相应的生物学效应：

1.激活补体

当抗原与抗体结合时，免疫球蛋白分子呈“Y”型构象，是控制发挥免疫效应的分子开关，可使Fc段CH2区补体结合位点暴露出来，为补体经典激活途径提供条件。IgM、IgG1、IgG2、IgG3的Fc段存在补体结合位点，可通过经典途径激活补体。IgM型抗体激活补体的能力最强，约为IgG型抗体的1 000倍。不同亚型IgG抗体激活补体的能力不同，由高至低依次为IgG3 > IgG1 > IgG2 > IgG4。IgA、IgG4和IgE可通过旁路途径激活补体，发挥免疫杀伤功能。

2.结合Fc受体

不同抗体的Fc段可与不同细胞表达的Fc受体结合，表现出不同的免疫效应。例如，IgG和IgA的Fc段可与中性粒细胞、巨噬细胞结合，增强吞噬细胞的吞噬能力，起到调理吞噬的作用。同时可起到抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibodydependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）。IgE的Fc段可与嗜碱性粒细胞、肥大细胞结合，引起I型超敏反应（即过敏反应）。

3.通过胎盘屏障

IgG型抗体是目前发现的唯一可以通过胎盘屏障的抗体，通过胎盘屏障的能力与Fc段有关。IgG抗体Fc段与胎盘上皮细胞Fc受体结合，以转运的方式通过胎盘进入胎儿体内，IgG1通过胎盘屏障的能力最强。切除Fc段后，剩余的Fab片段不具备通过胎盘屏障的能力。

二、红细胞血型抗体

（一）红细胞血型抗体分类

按照不同分类原则，红细胞血型抗体可分为不同类别。

1.按抗体性质分类

红细胞血型抗体可分为IgM型和IgG型，偶见IgA型。目前已发现300多种红细胞血型抗体，每种抗体都可与红细胞相应抗原发生特异性结合。

2.按免疫途径分类

红细胞血型抗体可分为天然抗体和免疫性抗体。

（1）天然抗体：

天然抗体是指人或动物未经明显感染或人工注射抗原而天然存在的各种抗体。

天然抗体本质上也是由免疫刺激产生，只是免疫过程不够明显，多在无觉察的情况下刺激免疫系统而产生。最常见的是ABO血型IgM型天然抗体，自然界中有许多物质具有与红细胞ABO血型抗原相同或相似的ABH抗原（如食物、细菌等），若个体红细胞缺乏某种抗原，经免疫刺激后即可产生相应抗体。

（2）免疫性抗体：

免疫性抗体是机体在抗原物质刺激下，由B淋巴细胞分化成的浆细胞所产生的可与相应抗原发生特异性结合的抗体。

免疫性抗体产生的规律是体内存在某种抗原（或表位）时，则不会产生相应抗体；若缺乏某种抗原（或表位）时，则有可能产生相应抗体。是否产生相应抗体取决于是否受到相应抗原（或表位）的免疫刺激、免疫刺激途径、进入机体内的抗原量、机体免疫状态等多种因素。例如，免疫功能良好的RhD（-）患者输注RhD（+）红细胞后产生抗-D的概率为20%~30%，而处于失血状态或免疫功能受抑（如恶性肿瘤、艾滋病等）的RhD（-）患者输注RhD（+）红细胞后产生抗-D的概率将显著降低（详见第四章第一节）。

3.按Landsteiner规则分类

红细胞血型抗体可分为规则抗体与不规则抗体。

（1）规则抗体：

规则抗体是指符合Landsteiner规则的抗体。Landsteiner规则描述的是抗原与抗体之间的对应关系，即A型个体血浆中存在抗-B，但无抗-A；B型个体血浆中存在抗-A，但无抗-B；O型个体血浆中存在抗-A与抗-B，而AB型个体血浆中无抗-A与抗-B（表 1-8）。

Landsteiner规则是ABO血型鉴定的理论依据，其描述对象是红细胞抗原型（正定型）与血浆抗体型（反定型）之间的对应关系而与抗体性质无关。无论是IgM型还是IgG型抗体，只要符合Landsteiner规则描述的对应关系则均为规则抗体。Landsteiner规则仅适用于ABO血型系统，符合Landsteiner规则的抗体主要是IgM型天然抗体。

（2）不规则抗体：

不符合Landsteiner规则描述的对应关系的抗体均称为不规则抗体。

一般情况下，某种红细胞血型抗原阴性（或表位阴性）的个体体内没有针对该抗原（或表位）的抗体，但通过输血、妊娠等免疫途径，则有可能刺激机体产生相应抗体。某些通过免疫途径产生的免疫性抗体不符合Landsteiner规则，故称为不规则抗体（也称额外抗体、同种抗体、意外抗体）。

（3）血型系统：

规则抗体仅存在于ABO血型系统，而不规则抗体可存在于包括ABO血型系统在内的任何血型系统。

不规则抗体多见于ABO以外的血型系统，但ABO血型系统同样存在不规则抗体。ABO弱表现型个体在接受输血、移植等明确或不明确的免疫刺激后有可能产生不规则抗体。例如，A₂型个体可产生不符合Landsteiner规则的抗-A₁，B_弱型个体可产生抗-B。

ABO血型系统不规则抗体是引起正、反定型不符的重要原因，也是发现弱表现型的重要提示线索。临床进行不规则抗体检测时，由于所用红细胞试剂均为O型，只能检出ABO血型系统以外的不规则抗体，而无法检出ABO血型系统不规则抗体。严格而规范的血型鉴定程序及判断标准是发现ABO血型系统不规则抗体的重要途径。

（二）红细胞血型抗体产生规律

1.抗原种类与免疫应答

异体红细胞进入体内后会刺激免疫系统产生相应的免疫反应，根据异体抗原与自身抗原的差异，可表现出免疫耐受或免疫应答等不同免疫效应。

当异体红细胞抗原与自身红细胞抗原相同时，免疫系统会认为这是机体自身成分而不会刺激免疫效应细胞产生特异性抗体，表现出免疫耐受。例如，ABO同型输血，受血者不会产生相应的ABO血型系统免疫性抗体。

当异体红细胞抗原种类（或表位）多于自身红细胞抗原时，免疫活性细胞就会对该抗原（或表位）进行识别，并产生相应的免疫效应。例如，可引起B淋巴细胞介导的特异性体液免疫应答。

能够引起体液免疫的抗原多为相对分子质量在10 000Da以上的蛋白质或多糖大分子。体液免疫应答过程可分为紧密相关的三个阶段：抗原识别和递呈阶段，即免疫细胞对抗原的摄取、加工、递呈等一系列过程；活化、增殖和分化阶段，即B淋巴细胞接受相应抗原刺激后活化、增殖的阶段；效应阶段，即产生特异性抗体阶段（图1-16）。

2.抗原性与免疫应答

红细胞血型抗原性与免疫应答密切相关。红细胞抗原可以是单链线性结构或分支结构的糖类抗原，也可以是氨基酸组成或空间构象不同的蛋白质类抗原。红细胞血型抗原性与抗原分子量、膜外结构域、抗原性质和数量等因素有关。一般而言，糖类抗原分子量较大，在红细胞膜外形成的结构域也较大，其抗原性比蛋白类抗原强。

不同红细胞血型抗原性差别较大，抗原性强则更易刺激机体发生较强烈的免疫应答，产生高亲合力、高效价的抗体。若此类血型抗原不合时，可引起溶血性输血反应或HDFN。

红细胞抗体产生的效价、数量与异体红细胞刺激机体免疫系统的次数有关，通常可分为初次免疫应答与再次免疫应答（图1-17）。

红细胞抗原首次进入机体可引起初次免疫应答，使B淋巴细胞活化，一部分转化为记忆B淋巴细胞，一部分转化为产生抗体的效应细胞——浆细胞。初次免疫应答所需时间较长，一般情况下约需1~2周，有文献报道产生抗-D约需8~9周。初次免疫应答产生的抗体，其效价与亲合力较低，维持时间也较短。最早出现的抗体是IgM型抗体，随后可出现IgG型抗体，在一定时间内IgG抗体能保持较高水平。研究显示，RhD抗原引起的初次免疫应答所产生的抗-D是一种亲和力低的IgM型抗体，具有广谱反应性，4℃时可与其他一些血型抗原发生反应。37℃时与RhD抗原结合较弱，凝集现象可能观察不到，随着温度降低结合强度不断增强。低亲和力IgM型冷反应性抗-D通常不具有显著的临床意义。

当机体再次接触相同红细胞抗原时，可引起再次免疫应答，记忆B淋巴细胞迅速活化，表现出与初次免疫应答完全不同的特点。再次免疫应答可引起“回忆反应”并产生大量抗体，约为初次免疫应答的几倍至几十倍。所需时间短，通常为1~2d，甚至在数小时内即可产生大量抗体，7d左右达到高峰。抗体维持时间也较长，以高亲和力IgG型抗体为主（图1-17）。例如，RhD抗原引起的再次免疫应答可产生亲和力与特异性强的抗-D，交叉反应也会消失。

（三）红细胞血型抗体的免疫效应

红细胞血型抗体以IgM和IgG为主，其Fc段均有激活补体的能力，可引起Ⅱ型超敏反应（也称抗体依赖的细胞毒超敏反应、细胞毒型或细胞溶解型超敏反应）。IgM或IgG型抗体与红细胞相应抗原结合后形成“抗原-抗体”复合物，补体可与复合物结合，形成“抗原-抗体-补体”复合物，并在红细胞膜上穿孔，破坏膜结构完整性使细胞质外流引起红细胞溶解发生溶血反应。IgA型抗体虽不能直接激活补体，但可通过旁路途径激活补体，破坏红细胞。

不同性质的血型抗体对补体的依赖程度不同。IgM型抗体对补体依赖程度高，而IgG型抗体依赖程度较低。体外实验显示，IgM型ABO血型抗体与相应抗原结合后，若无补体存在则不会引起溶血，而IgG型抗体无论有无补体参与却均可引起溶血。

不同性质的血型抗体引起的Ⅱ型超敏反应临床表现不同。IgM型抗体分子量较大，主要分布在血管内不易透出血管，故IgM型抗体主要引起血管内溶血。红细胞破碎后会将原本封闭在红细胞内的内容物释放入血，不同脏器分别对释放入血的内容物进行代谢处理，并表现出相应症状。血管内溶血发病急，输血后几分钟内即可发生，进展迅速并伴有明显的临床症状。

IgG型抗体常引起血管外溶血，表现为迟发性溶血性输血反应，可分为原发性和继发性两种。原发性迟发性溶血性输血反应较少见，通常由输入不配合的红细胞引起，临床症状较轻。这是由于受血者开始产生抗体需要一段时间，即使产生了抗体，效价也较低，所以临床症状较轻。继发性迟发性溶血性输血反应是再次免疫应答的结果，受血者通常有输血、妊娠等免疫史。受血者再次接触相同抗原后，可引起回忆反应，IgG型抗体数量在短时间内迅速升高，破坏输入的不配合红细胞并引起溶血反应，多发生在输血后数天内或十余天后。临床常见的迟发性溶血性输血反应常由Rh血型系统IgG型抗体引起，其他血型系统（如Duffy、Kidd、Lewis、MNS、Kell等）IgG 型抗体也可引起。

（四）单克隆抗体

单克隆抗体（简称单抗）是只识别某种抗原决定簇（表位）的高纯度抗体，来自单个B淋巴细胞克隆株或一个杂交瘤细胞克隆株。单克隆抗体已广泛应用于医学诊断、蛋白质提纯、肿瘤靶向治疗以及放射免疫显像等领域。

在输血医学领域，单克隆抗体主要用于血型鉴定。常规检测中所用的单克隆抗体可以覆盖绝大多数典型的红细胞血型抗原决定簇（表位），但由于单克隆抗体来自单一克隆株故存在漏检的可能。实际工作中，可通过选用不同克隆株来源的单克隆抗体来避免一种单克隆抗体存在的检测盲点。而人源多克隆抗体也不应放弃，虽然人源抗体纯度、效价、亲和力均不及单克隆抗体，但却可覆盖更为广泛的抗原决定簇（表位），对于弱抗原的鉴定具有重要作用。