Tajemnice grup krwi. Skąd się wzięły i czy są nam potrzebne?

Krew to zdecydowanie najcenniejszy składnik naszego ciała. Mimo iż prace nad organami hodowanymi w warunkach laboratoryjnych z roku na rok postępują, na sztuczną krew nie ma co liczyć. Wśród wielu interesujących składników krwi jeden element budzi szczególne zainteresowanie naukowców i lekarzy - grupy krwi. Jest z nimi związanych mnóstwo tajemnic, których naukowcom wciąż nie udało się rozwiązać.

Dlaczego 40 proc. rasy białej ma typ krwi A, podczas gdy występuje ona tylko u 27 proc. Azjatów? Rozwiązanie zagadki grup krwi może przybliżyć nas do celu ostatecznego hematologii - stworzenia funkcjonalnego substytutu tej tkanki.

Określenie "tkanka" w poprzednim zdaniu nie jest przypadkowe. Z biologicznego punktu widzenia krew jest bowiem płynną tkanką łączną, składającą się z wyspecjalizowanych komórek oraz osocza, w którym są one zawieszone. Krew wypełnia nasze ciało - krąży w naczyniach krwionośnych lub w jamie ciała. Dzięki pracy serca, krew jest pompowana przez tętnice do wszystkich zakamarków ciała i wraca do niego za pośrednictwem żył.

U noworodka występuje krew w ilości zaledwie mniej więcej filiżanki, natomiast dorosły człowiek ma przeciętnie 5-6 litrów tej substancji (mężczyźni więcej od kobiet). O krwi można by napisać książkę (jest też dziedzina medycyny zajmująca się krwią - hematologia), ale ten artykuł dotyczy tylko jednej z najbardziej niezwykłych właściwości krwi: ich grup.

W 1900 r. austriacki lekarz Karl Landsteiner odkrył grupy krwi, zdobywając 30 lat później Nagrodę Nobla w dziedzinie: fizjologia lub medycyna. Od tego czasu poczyniono ogromne postępy w medycynie, ale najbardziej elementarne pytanie - po co tak naprawdę nam grupy krwi? - pozostaje bez odpowiedzi.

Dzięki temu, że lekarze są świadomi występowania różnych grup krwi, mogą ratować życie pacjentów przetaczając im ten niezwykły płyn. Ale przez większość historii ludzkości możliwość oddania własnej krwi innej osobie przyprawiała o palpitacje serca.

Lekarze renesansowi dumali o tym, co by się stało, gdyby ich krew umieścić w żyłach innych osób. Niektórzy myśleli, że proces taki może wyleczyć ze wszystkich chorób organizmu albo doprowadzić do szaleństwa. W końcu, na początku 1600 r., podjęto próby transfuzji krwi, z katastrofalnymi skutkami. Francuscy lekarze wstrzyknęli krew cielęcą pacjentowi, który natychmiast zaczął się pocić, wymiotować i oddawać mocz o "kolorze sadzy". Ponownie przetoczono mu krew, ale nieszczęśnik zmarł.

Nic dziwnego, że zła reputacja okryła transfuzje krwi na 150 lat. Nawet w XIX w. tylko nieliczni lekarze odważyli się testować procedurę. Jednym z nich był James Blundell, który podczas praktyki lekarskiej był świadkiem wielu zgonów kobiet podczas porodów. Po śmierci jednej z pacjentek w 1817 r., stwierdził, że nie jest w stanie pogodzić się ze stanem rzeczy. "Nie mogłem przestać o tym rozmyślać, zwłaszcza, że pacjentkę prawdopodobnie dałoby się ocalić przez transfuzję" - pisał w pamiętnikach.

Blundell przekonał się, że wcześniejsze eksperymentalne transfuzje krwi nie udawały się z powodu jednego podstawowego błędu - przetaczania "krwi bestii" jak sam to ujął. Brytyjczyk wykoncypował, że lekarze nie powinni przenosić krwi pomiędzy gatunkami, ponieważ "różne rodzaje krwi różnią się bardzo od siebie". Człowiek powinien dostać krew innego człowieka. Nikt jednak do tej pory nie próbował wykonać takiego zabiegu. Blundell postanowił, że spróbuje. Zaprojektował system kominów, strzykawek i rur, które mogły skierować krew od dawcy do schorowanego pacjenta. Lekarz przetestował urządzenie na psach, a następnie został wezwany do łoża śmierci pacjenta, który się wykrwawiał. Tylko transfuzja krwi mogła mu ocalić życie.

Od kilku dawców pobrano ponad 400 ml krwi, którą wstrzyknięto w ramię umierającego mężczyzny. Po zabiegu powiedział on Blundellowi, że czuje się znacznie lepiej, ale po dwóch dniach i tak zmarł. To utwierdziło Brytyjczyka w przekonaniu, że transfuzje krwi mogą ratować życie. Blundell w sumie przetoczył krew 10 pacjentom. Tylko 4 z nich przeżyło.

Blundell słusznie zauważył, że ludzie powinni dostawać tylko ludzką krew. Ale nie wiedział on o innym istotnym fakcie - ludzie powinni dostawać krew tylko od niektórych innych ludzi. Jest wielce prawdopodobne, że to nieznajomość tej zależności doprowadziła do śmierci kilku jego pacjentów. Zgony te nabierają jeszcze tragiczniejszego wymiaru, zważywszy na to, że grupy krwi odkryto kilka lat później w wyniku dość prostej procedury.

Pierwsze wskazówki dotyczące istnienia różnych rodzajów krwi odnotowano już na początku XIX w. Wtedy to naukowcy mieszający krew różnych ludzi w probówkach zauważyli, że czasami czerwone krwinki się sklejają. Ale ponieważ większość oddanej do badań krwi pochodziła od osób chorych, wywnioskowano, że to rodzaj patologii niewartej dalszego rozważania. Nikomu nie przyszło do głowy sprawdzić, czy krwinki zdrowych osób także się sklejają. Aż do czasu wspomnianego na początku Karla Landsteinera.

Landsteiner odkrył, że pod wpływem odczynów zlepnych, krew różnych osób zachowuje się inaczej. Uczony wyróżnił trzy grupy krwi - A, B i C, które dzisiaj funkcjonują w medycynie jako A, B i 0 (grupę krwi AB odkryto kilka lat później). Generalnie różnią się one etapem, na którym zatrzymała się synteza antygenów na powierzchni erytrocytów. Oczywiście nasza krew różni się także obecnością antygenu Rh (wspólnego z rezusami, skąd pochodzi nazwa), co jako pierwszy zauważył amerykański badacz Philip Levine w połowie lat 20. ubiegłego wieku.

Landsteiner mieszał krew pochodzącą od różnych osób i zauważył pewną powtarzalność. Podczas mieszania plazmy z grupy A z próbką grupy A od innej osoby, krew pozostawała cieczą. Tak samo było w przypadku osocza i krwinek z grupy B. Ale jeżeli zmieszano osocze z grupy A z krwinkami z grupy B, krew aglutynowała. Z krwią z grupy 0 było inaczej. Gdy Landsteiner mieszał krwinki z grupy A lub B z plazmą 0, zlepiały się one ze sobą. Ale mógł dodać plazmy A lub B do czerwonych krwinek 0 bez efektu aglutynacji.

Dzięki tej wiedzy już w 1907 r. udało się z sukcesem przetoczyć krew.

Obserwacje Landsteinera uświadomiły naukowcom, że transfuzje niewłaściwej krwi są potencjalnie niebezpieczne. Austriak nie wiedział jednak, co dokładnie odróżnia jedną grupę krwi od drugiej. Wiedział tylko, że są "inne". Późniejsze pokolenia naukowców odkryły, że czerwone krwinki każdego typu są ozdobione różnymi cząsteczkami na ich powierzchni. W grupie krwi A cząsteczki te są ułożone warstwowo, jak w dwupiętrowym domu. Na pierwszym piętrze znajduje się antygen H, a na drugim piętrze pojawia się antygen A. U osób z grupą krwi B, drugie piętro przytoczonego domu ma inny kształt, natomiast populacja z krwią 0 ma tylko antygen H.

Układ immunologiczny każdej osoby jest dobrze zaznajomiony z własnymi tkankami, a także krwią. Jeśli w organizmie pojawi się krew niewłaściwego typu, komórki odpornościowe reagują jak na ciało obce i nacierają do ataku. Wyjątkiem od tej reguły jest grupa krwi 0. Krwinki mają na powierzchni tylko antygeny H, które są obecne także w innych typach krwi. Gdy taka krew pojawi się w organizmie osób z grupą A lub B, nie zostaje zaatakowana, bo wygląda "znajomo". Ta cecha sprawia, że osoby obdarzone grupą krwi 0 są uznawane za uniwersalnych dawców, a krążący w ich żyłach płyn jest szczególnie cenny.

Cała ta wiedza została zbudowana na prostym odkryciu Landsteinera. Ale ani on, ani współcześni hematolodzy nie znają jednoznacznej odpowiedzi na pytanie: po co tak naprawdę są grupy krwi? Dlaczego czerwone krwinki różnych osób nawzajem sobie przeszkadzają? Przecież obecność jednej grupy krwi w populacji z ewolucyjnego punktu widzenia byłaby korzystniejsza.

W 1996 r. Peter D'Adamo opublikował książkę, w której przekonuje, że w celu ujednolicenia naszego ewolucyjnego dziedzictwa wszyscy powinniśmy odżywiać się zgodnie z naszą grupą krwi. Według D'Adamo grupy krwi "pojawiły się w krytycznych momentach rozwoju człowieka". Badacz uważa, że typ 0 wykształcił się u naszych przodków łowców-zbieraczy w Afryce, typ A dominował u rolników, a typ B pojawił się 10-15 tys. lat temu w Himalajach. Typ AB jest najmłodszy i wynika z mieszania grup krwi A i B.

Na podstawie tych prostych zależności, D'Adamo przekonuje, że jest w stanie określić jakie potrawy powinny spożywać osoby z różnymi grupami krwi. Ponieważ grupa krwi A wywodzi się od przodków-rolników, osoby ją obdarzone powinny być wegetarianami. Osoby z grupą krwi 0, wywodzącą się od myśliwych, do zachowania zdrowia muszą mieć dietę bogatą w mięso i unikać produktów mlecznych. W książce "Jedz zgodnie ze swoją grupą krwi" (dostępnej także w Polsce) D'Adamo sugeruje, że pokarmy, które nie są kompatybilne z naszą krwią, zawierają antygeny wywołujące różnego rodzaju choroby.

Mimo iż wydaje się to absurdalne, to książka D'Adamo sprzedała się w na świecie w 7 mln kopii. Lekarze ciągle są pytani przez pacjentów, czy dieta oparta na grupie krwi ma jakikolwiek sens? Niedawno naukowcy pracujący dla belgijskiego Czerwonego Krzyża z Emmą De Buck na czele postanowili to sprawdzić. Przenalizowali ponad 1000 przeprowadzonych badań, ale żadne z nich jednoznacznie nie wskazały na skuteczność diety opartej na grupach krwi. Taka opinia została opublikowana w "American Journal of Clinical Nutrition".

Mimo sceptycyzmu środowiska naukowego, osoby odżywiające się w zgodzie z własną krwią, donoszą o poprawie samopoczucia, a nawet zniknięciu różnych chorób. Niewykluczone, że grupy krwi faktycznie są powiązane z dietą, choć najprawdopodobniej nie w tak prostolinijny sposób, jak opisał to D'Adamo.

Ahmed El-Sohemy jest ekspertem w nowo powstającej dziedzinie wiedzy zwanej nutrigenomiką. Wraz ze swoim zespołem badawczym, zgromadził on 1500 ochotników do śledzenia wpływu różnego rodzaju spożywanej żywności na ich zdrowie. Dwie osoby mogą w inny sposób zareagować na tę samą dietę, ze względu na odrębny garnitur genów.

- Prawie za każdym razem, gdy udzielam wywiadu, ktoś w końcu pyta mnie, jak to jest z tą dietą opartą na grupie krwi. Żadna z rzeczy opisanych w książce D'Adamo nie jest wspierana przez naukę - powiedział El-Sohemy.

El-Sohemy podzielił uczestników eksperymentu zgodnie z zaleceniami D'Adamo. Osoby z grupą krwi 0 jadły tylko mięso, a ochotnicy z grupą krwi A były na diecie wegetariańskiej. Okazało się, że niektóre diety faktycznie mogą przełożyć się na dobre lub złe samopoczucie osób, które z nich korzystają. Na przykład osoby, które były na diecie związaną z grupą krwi A, miały mniejszy indeks BMI, mniejszą wagę i niższe ciśnienie krwi. Ludzie przypisani do diety związanej z grupą krwi 0 mieli z kolei obniżony poziom trójglicerydów. Z kolei dieta, której powinny trzymać się osoby z grupą krwi B, nie dawała żadnych korzyści.

- Haczyk polega na tym, że odkryte przez nas korzyści nie mają niczego wspólnego z ludzką krwią. Oznacza to, że osoby z grupą krwi 0 spokojnie mogą bazować na diecie związanej z grupą krwi A i vice versa - podsumował El-Sohemy.

Tuż po odkryciu Landsteinera w 1900 r., naukowcy zaczęli zastawiać się, czy inne zwierzęta także mają grupy krwi. Okazało się, że krew niektórych gatunków naczelnych całkiem dobrze mieszała się z niektórymi ludzkimi grupami krwi. Fakt ten nie musiał oznaczać, że mamy taką samą grupę krwi, a że odziedziczyliśmy ją od wspólnego przodka. Grupa krwi A mogła ewoluować więcej niż jeden raz.

W latach 90. ubiegłego wieku niepewność zniknęła, bo biolodzy molekularni rozszyfrowali grupy krwi. Okazało się, że jeden gen - zwany AB0 - odpowiada za budowę dodatkowych antygenów w grupach krwi A i B. W przypadku osób z grupą krwi B, w genie AB0 dochodzi do kilku kluczowych mutacji. Osoby z krwią 0 mają w genie AB0 mutacje uniemożliwiające produkcję enzymu budującego albo antygen A, albo antygen B.

Znając tę zasadę, uczeni postanowili przyjrzeć się występowaniu genu AB0 u innych gatunków. Zespół z paryskiego National Center for Scientific Research pod kierownictwem Laure Segurel przeprowadził najbardziej ambitne eksperymenty genów AB0 u naczelnych. Okazało się, że gibony, podobnie jak ludzie, mają grupy krwi A i B. Szympansy, które są uznawane za naszych najbliższych krewnych, mają tylko grupy krwi A i 0. Goryle natomiast mają tylko grupę krwi B. Nawet u ludzi występują mutacje, które zapobiegają białku AB0 budować drugą warstwę antygenów, co powoduje zmianę krwi z A lub B do 0.

Naukowcy starający się określić, jakie korzyści zapewnia gen AB0, są bezradni. Nie ma dobrego wyjaśnienia tej zagadki, choć przeprowadzono wiele badań i symulacji. Najbardziej uderzającą manifestacją naszej niewiedzy o grupach krwi jest incydent, który odnotowano w Bombaju w 1952 r. Naukowcy odkryli, że garstka pacjentów miała grupę krwi 0, pomimo obecności genów odpowiedzialnych za powstawanie grup A i B. Mimo tego, krew w kontakcie z surowicami wzorcowymi nie ulegała aglutynacji. Oprócz występujących zazwyczaj w osoczu osób z grupą krwi 0 przeciwciał anty-A i anty-B, w opisywanym fenotypie występowały jeszcze przeciwciała anty-H. Co to oznacza w praktyce? Osoby z fenotypem bombajskim mogą przyjąć krew tylko od innych osób w tym samym stanie. Nawet przetoczenie krwi 0 może okazać się dla nich zabójcze.

Fenotyp bombajski udowadnia, że nie ma żadnych bezpośrednich zalet życia lub śmierci występowania grup krwi w układzie AB0. Niektórzy naukowcy sugerują, że wyjaśnienie występowania różnych grup krwi może skrywać się w ich zmienności. Występują one z tego powodu, że różne rodzaje krwi chronią nas przed różnymi chorobami.

Lekarze zaczęli dostrzegać związek między różnymi grupami krwi a poszczególnymi chorobami w połowie lat 20. ubiegłego wieku. Dzisiaj znanych są dziesiątki takich przykładów. Dla przykładu, osoby z grupą krwi A są bardziej narażone na raka trzustki, białaczkę, ospę, choroby serca czy ciężką malarię. Z drugiej strony, osoby z grupą krwi 0 powinny uważać na wrzody czy pęknięcie ścięgna Achillesa.

Naukowcy tacy jak Kevin Kain z University of Toronto starają się odpowiedzieć na pytanie, dlaczego osoby z grupą krwi 0 są lepiej chronione przed malarią niż pacjenci z innymi grupami krwi. Jego badania wykazały, że komórki odpornościowe mają łatwiejsze zadanie rozpoznania zainfekowanych komórek krwi, jeżeli są typu 0, niż innych rodzajów krwi.

Bardziej zastanawiające są powiązania między grupami krwi i chorobami, które nie mają nic wspólnego z krwią. Weźmy za przykład norowirusy. Te paskudne patogeny są zmorą statków wycieczkowych, gdyż mogą szaleć wśród pasażerów, powodując gwałtowne wymioty i biegunkę. Czynią to poprzez inwazję komórek wyściółki jelita, krwinki pozostawiając nietkniętymi. A jednak grupy krwi wpływają na ryzyko infekcji przez określony szczep norowirusa.

Rozwiązania tej tajemnicy można upatrywać w fakcie, że komórki krwi nie są jedynymi w naszym organizmie, które wytwarzają antygeny charakterystyczne dla grup krwi. Są one również produkowane przez komórki w ścianach naczyń krwionośnych, dróg oddechowych, skórze i włosach. Wiele osób nawet wydziela antygeny krwi w ślinie. Norowirusy wywołują chorobę, atakując antygeny krwi wytwarzane przez komórki jelitowe. Patogen może chwycić komórkę tylko wtedy, gdy jego białka pasują do antygenów grupy krwi komórki. Możliwe jest, że różne szczepy norowirusów są przystosowane do inwazji różnych antygenów krwi. To by wyjaśniało, dlaczego u niektórych osób występuje choroba morska, a u innych nie.

Może to być także wskazówką, dlaczego różne rodzaje krwi przetrwały miliony lat. Nasi przodkowie byli zamknięci w środowisku z niezliczoną ilością czynników chorobotwórczych, w tym wirusów, bakterii i innych wrogów. Niektóre z tych patogenów mogły zaadaptować się do wykorzystywania różnych antygenów krwi. Patogeny, które były najlepiej dostosowane, łatwiej atakowały organizm. Ale stopniowo traciły przewagę, bo ostatecznie zabijały organizm, w którym bytowały. Dzięki temu naczelne z rzadkimi grupami krwi były lepiej chronione przed wrogami. I tak zostało do dziś.