I血型系统研究进展

邵长年

山东省济宁市中心血站，山东济宁 272000

在血液学的相关研究之中，血型系统的研究由来已久，也取得了不少可观的成果，全世界的医学工作者和研究人员多多少少都有投入其中。一个又一个的血型系统被发现和提出，继而被深入剖析其机制及临床意义。这些成果，从基因水平到抗原表型，都可能意味着某个重大医学突破。但是到目前为止，关于I 血型系统的相关研究，仍然趋于分散和割裂，并且与其他血型系统相比还是相对稀少。该研究者于是详尽查阅了所有已知的I 血型系统的研究文献，并运用科学方法，综合分析，试图尽量全面地阐明I 血型系统的研究现状，同时尝试摸索概括出，基于I 血型系统研究现状的重要理论基础，希望能够指明对于I 血型系统研究本身、以及临床相关疾病有重大现实意义的研究方向，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

抗I 抗体的发现是winner 及其同事在1956年完成的，这种抗原由高效价自身抗体检出的强度存在差异，被他们用I 来命名；少数人的红细胞与这个抗体仅有微弱的反应，这种弱的表现型被称为成人i。抗-i 抗体与抗-I 抗体的特点相反，与脐血以及成人i 细胞反应强，但和正常成人细胞呈弱反应，由Marsh 和Jenkins 于1960年发现。

此后，随着人们对I 抗原和i 抗原的不断研究发现：I 抗原和i 抗原的表达受发育的调节。成人红细胞完全表达I 抗原，仅表达一小部分的i 抗原，而胎儿和新生儿红细胞却主要表达i 抗原。出生之后，I 抗原的数量不断地增加，与之相反的是i 抗原数量的减少，婴儿历经1年零6 个月后，红细胞Ii 抗原状态就达到了正常人水平。镰状细胞性疾病、地中海贫血、继发性睡眠性血红蛋白尿（PNH）[1-3]、低增性贫血、阵Ⅱ型先天性再生障碍性贫血（HEMPAS）和急性白血病都属于血液紊乱，反向转换（I 抗原到i抗原）也参与其中。

1988年提出集合的概念，虽然指出了一组抗原在血清学、生物化学或遗传上有关联，但由于当时客观条件限制，还无法证明其是否为一个血型系统；之后I 抗原和i 抗原归于集合207。但由于编码β-1,6-N 乙酰葡萄糖胺转移酶（βGlcNAcT）基因的成功克隆出，此酶负责碳水化合物i 的支链化。随后27 号血型系统得以创建，将I 抗原单列出来。

1.2 重要进展

日本的Yamaguchi 等[4-8]提出了成人i 和先天性白内障之间的关系的报道。他们通过对8 例成人i 先证者、7 例有血缘关系的表型为I 的亲属进行研究，发现所有8 例成人i 的个体都患有先天性白内障；所有7 例I 个体都拥有正常的视力。这些家系显示，I 基因座位和先天性白内障的基因座位可能是紧密相连的。

I 抗原形成靠的是IGnTC 基因的转录，其可被转录因子CCAAT/增强子结合蛋白α（C/EBPα）[9-12]增强，2007年有研究指出红系分化过程中i-I 的转化也受其调控[13]。

2 方法

2.1 生化结构

i 抗原和I 抗原是碳水化合物，存在于携带着ABH[9-12]和Lewis 血型抗原的复杂寡糖结构内部。而在红细胞上，大多数人类细胞的表面及羊水、血浆、唾液、乳液、卵囊液和尿液等体液的可溶性糖蛋白上，都存在i 抗原与I 抗原，能够把其看作组织血型抗原。人类i 抗原、I 抗原依次为直链型、支链型的多聚N-乙酰半乳糖胺单位（LacNAc），即Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-NAc-R 以及Galβ1-4GlcNAcβ1-3(Galβ1-4GlcNAcβ1-6)Galβ1-4GlcNAc-R。i 抗原的生物合成需要β-1,3 -N-乙酰葡萄糖胺转移酶和β-1,4-半乳糖转移酶的依次激活，接着将决定性的Glc-NAcβ1-6 支链在β-1,6-N 乙酰葡萄糖胺转移酶的作用下添加，多聚LacNAc 直链转化成分支结构，从而形成I 抗原。

2.2 分子机制

2.2.1 i 基因 β1,3-乙酰胺基葡糖转移酶可以转移GlcNAc β1→3 至乳糖和LacNAc 的末端，其由β3GnT1 编码，即被称为iGnT的i 基因。此基因存在于染色体11q13.2 上，并编码415 个氨基酸，从而形成47KDa 大小的II 型跨膜蛋白。β3GnT1 基因能编码含一个不同寻常的长28 个氨基酸的跨膜区域及2 个可能的N-糖基化位点，相比于其他β1,3-氨基葡萄糖转移酶的基因，这有明显区别。

β1,3-乙酰胺基葡糖转移酶能够启动多聚乳糖胺的合成，并且还可以延长已有的低聚糖多聚乳糖胺。通过Northern 印记显示，β1,3-乙酰胺基葡糖转移酶在大部分人体组织（除了WBCs、神经组织、肺、胸腺与肝脏）上广泛表达。特别的是，粒细胞和单个核细胞在糖蛋白和脂蛋白上表达的主要是2 型多糖链，其RNA 在WBCs 中是检测不到的。

至今已发现7 个β1,3-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶成员。他们的编码基因彼此间有显著的同源性，都与较大的β1,3-半乳糖基转移酶家族有关联。

2.2.2 I 基因 细胞表面I 抗原结构的形成由一个不常见的分子遗传机制决定。IGnT（HUGO 基因命名委员会命名为GCNT2），即人类I 基因，β6GlcNAcT 基因。其位于染色体6p24.2 上，包含5个外显子，依次是1A、1B、1C、2 和3，表达3 种不同的转录本，即IGnTA、IGnTB 与IGnTC，见图1。IGnTA（GCNT2A，IGnT2），由外显子1A、2、3 编码，是人类组织上最常见的转录本。而在纯化的人类晶状体上皮细胞内仅发现IGnT2B（GCNT2B）转录本，由外显子1B、2、3 编码[17]。其也在胎儿神经和成人小脑中高度表达。人类网织红细胞上仅表达IGnTC（GCNT2C），由外显子1C、2、3 编码，对造血干细胞进行的研究[18]已经证实，红细胞血型I 抗原的表达也由其决定[17]。即成人与脐血CD34+细胞上IGnT 的表达非常低，而且，在红系分化过程中，IGnT 的增加与I 抗原表达量的增加是平行的。

图1 人类I 基因座示意图[10]

3 个IGnT 转录本IGnTA、IGnTB 与IGnTC 的外显子1 不同，但有相同的外显子2 和外显子3。外显子1A、1B、1C 所编码的核苷酸分别为925bp、919bp、925bp。而相同的外显子2 和3 所编码的核苷酸分别为93bp 与191bp。

尽管由相同的基因所编码，这3 种转录本只有66～73%的同源性，由于其外显子1 的序列不同，造成它们的酶活性差异显著。在酶活性实验中[17]，IGnTC 的酶活性是另外2 个的2 倍，这是因为外显子1 编码了近77%的酶活性区域，包括跨膜区域、主干区域以及含核苷酸结合位点的催化区域。这3 种转录本的外显子2、3 编码了酶的C 末端区域。另外，这3 个IGnT cDNAs 并没有任何相同的5’区，而且其在人类不同组织上的表达形式也不同。

2.3 成人i 及其与先天性白内障的关系

成人i 表现型非常罕见，频率约为1/17000～1/4400。成人i 红细胞上有丰富的i 抗原，而I 抗原则很少。对一些家系的研究发现，成人i 的遗传符合隐性基因的特点，I 和i 的表现似一对等位基因，i 相对I 为隐性。

日本的Yamaguchi 等在1972年首次报道了成人i 与先天性白内障的关系。他们对8 例成人i 先证者、7 例有血缘关系的表型为I 的亲属进行研究，结果表明：8 例成人i 的个体都患有先天性白内障，而7 例I 个体视力均正常。这些家系显示，I 基因座位和先天性白内障的基因座位可能是紧密相连的。欧洲原住民中有两例家系报道伴有先天性白内障，但通常该人群中成人i 表现型不伴有此病。IGnT 的3 个转录本（如上所述）在被人们发现之后，终于能够解释成人i 和先天性白内障的病理关系了。外显子1C（有核红细胞与网织红细胞上主要表达的同种型）发生突变，可产生成人i 表型，但没有先天性白内障。尽管其红细胞上IGnT[19-22]的活性丧失，但通过晶状体与其他组织的IGnTA 与IGnTB 作用，其体内IGnT 的活性还是完整的。相反，因为3 种转录原本就具有相同的外显子2 和3，所以，外显子2 和3 的突变，会导致全部组织都缺失IGnT 的活性。因此，成人i 并伴随有先天性白内障可由外显子2 和3 的突变造成[17]。然而Chen 等人发现基因敲除的IGnT 缺陷小鼠虽然I 基因座与人类I 基因座高度同源，但并未患有先天性白内障，所以，对于成人i 和先天性白内障的病理关系，还有待进一步研究[23]。有关特定突变位点和表型的总结[17，24-25]，见表1。

表1 与成人i 表型相关的IGnT 突变

2.4 相关通路

在红细胞分化过程中，多聚LacNAc 直链与支链之间的转化可能起着重要作用。2007年有研究指出红系分化过程中i-I 的转化受转录因子CCAAT/增强子结合蛋白α（C/EBPα）的调控，其可增强IGnTC 基因的转录，最终形成I 抗原[13]。然后他们选择K-562 细胞系作为细胞模型，从而证明C/EBPα Ser21 残基的磷酸化状态决定着i 向I 的转变，而去磷酸化的C/EBPα Ser21 促进IGnTC 基因的表达，进而形成I 抗原。应用成人红细胞和粒细胞祖细胞与使用可衍生这些细胞的K-562 细胞模型的研究结果一致，CD34+造血细胞中C/EBPα 慢病毒载体表达的研究结果也与其一致，都证明C/EBPα Ser21 的去磷酸化形式诱导粒细胞CD15、I 抗原和网织红细胞CD71 抗原的表达。总之，这些结果表明红细胞生成类似于粒细胞生成中多聚-LacNAc 分支（I 抗原）形成的机制，也就是为C/EBPα Ser21 的去磷酸化起重要作用。

3 讨论

综上所述，Ii 血型系统的I 抗原与i 抗原的生化结构已经明确阐明，其分子机制也已明确。但是成人i 与先天性白内障的关系还需进一步的解释。经过研究证实，不同细胞C/EBPα Ser-21磷酸化的调节作用非常复杂，与此同时信号途径也不尽相同。所以研究需侧重于数量上，来揭示红细胞和粒细胞的C/EBPα Ser-21 磷酸化状态使用的细胞调节机制是否相同是目前最重要的工作。细胞机制也需要详细阐明，从而对更深一层地研究阐明出生后多聚-LacNAc 链直链向支链转变的分子机制提，可以供有效的信息。对于反向转换（I 抗原到i 抗原）的认识，这些研究结果对于详细阐明相关血液学紊乱的病因与病理机制将有重要意义。以便探索治疗、预防的最佳办法。

[1]Alvarez P,Bogen O,Chen X,et al.Ectopic endometrium-derived leptin produces estrogen -dependent chronic pain in a rat model of endometriosis[J].Neuroscience,2014,258.

[2]Sava Sezik,Ersin Aksay,Turgay Y lmaz Kl.The Effect of Fresh Frozen Plasma Transfusion on International Normalized Ratio in Emergency Department Patients[J].Journal of Emergency Medicine,2014.

[3]Meenu Wadhwa,Chris Bird,Tom Dougall,et al.Establishment of the first international standard for PEGylated granulocyte colony stimulating factor(PEG-G-CSF):Report of an international collaborative study[J].Journal of ImmunologicalMethods,2014.

[4]Layasadat Khorsandi,Fereshteh Nejad-Dehbashi,Akram Ahangarpour,et al.Three-dimensional differentiation of Bone marrow-derived mesenchymal stem cells into insulin-producing cells[J].Tissue and Cell,2015,47(1):66-72.

[5]Makiko Ogata,Naoko Iwasaki,Risa Ide,et al.GLP-1-related proteins attenuate the effects of mitochondrial membrane damage in pancreatic β cells[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2014,447(1)：45-50.

[6]Ewa Kozela,Nathali Kaushansky,Giovanni Coppola,et al.?Cannabidiol effects on mRNA levels and signaling pathways in MOG-35–55 activated encephalitogenic T cells[J].Journal of Neuroimmunology,2014,275(1-2).

[7]Fei Xin,Liping Jiang,Xiaofang Liu,et al.?Bisphenol A induces oxidative stress-associated DNA damage in INS-1 cells[J].Mutation Research-Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis,2014,769.

[8]Francesca R.alipur,E.Merit Reyes-Reyes,Bo Xu,et al.A novel small molecule that induces oxidative stress and selectively kills malignant cells[J].Free Radical Biology and Medicine,2014,68：110-121.

[9]Fangli Liu,Zhenfei Xue,Ning Li,et al.Effects of lead exposure on the expression of amyloid β and phosphorylated tau proteins in the C57BL/6 mouse hippocampus at different life stages[J].Journal of Trace Elements in Medicine and Biology,2014，28（2）：227-232.

[10]Girotra C,Padhye M,Mandlik G,et al.Assessment of the risk of haemorrhage and its control following minor oral surgical procedures in patients on anti-platelet therapy:a prospective study[J].International Journal of Oral &Maxillofacial Surgery,2014,43(1)：99-106.

[11]Raffaella Mormile,Giorgio Vittori.MAPK signaling pathway and endometriosis:what is the link[J].Archives of Gynecology and Obstetrics,2014,287(4)：837-838.

[12]Frank F.Tu,Hongyan Du,Gregory P.Goldstein,et al.The influence of prior oral contraceptive use on risk of endometriosis is conditional on parity[J].Fertility and Sterility,2014，101（6）：1697-1704.

[13]Twu YC,Hsieh CY,Yu LC,et al.I branching formation in erythroid differentiation is regulated by transcription factor C/EBPα[J].Blood,2007,110(13):4526-4534.

[14]Shizhu Chen,Cuimiao Zhang,Guang Jia,et al.Size-dependent cytotoxicity of europium doped NaYF 4 nanoparticles in endothelial cells[J].Materials Science &Engineering C,2014,43.

[15]M.M.A.Maqableh,S.Hashim,Y.S.M.Alajerami,et al.The effect of europium oxide impurity on the optical and physical properties of lithium potassium borate glass[J].Optics and Spectroscopy,2014,117(1).

[16]Ron M.Adin,Yuval Roichman.On maximal chains in the non-crossing partition lattice[J].Journal of Combinatorial Theory,Series A,2014,125.

[17]Yu LC,Twu YC,Chou ML,et al.The molecular genetics of the human I locus and molecular background explain the partial association of the adult i phenotype with congenital cataracts[J].Blood,2003,101(6):2081-2087.

[18]Zhenqiang Yao,Yanyun Li,Xiaoxiang Yin,et al.NF‐κB RelB Negatively Regulates Osteoblast Differentiation and Bone Formation[J].J Bone Miner Res,2014,29(4).

[19]Milica Stankovi,Jasmine Tomar,Christine Hiemstra,et al.Tailored protein release from biodegradable poly(ε-caprolactone-PEG)-b-poly(ε-caprolactone)multiblock-copolymer implants[J].European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics,2014.

[20]Shupeng Wu,Yu Liu,Qiaojuan Yan,et al.Gene cloning,functional expression and characterisation of a novel glycogen branching enzyme from Rhizomucor miehei and its application in wheat breadmaking[J].Food Chemistry,2014.

[21]Sunwoo Min,Sujin Jo,Ho-Soo Lee,et al.ATM-dependent chromatin remodeler Rsf-1 facilitates DNA damage checkpoints and homologous recombination repair[J].Cell Cycle,2014,13(4).

[22]David Cohen,Yuko Miyagawa,Ruhina Mehra,et al.Distribution of Non-Gal Antigens in Pig Cornea:Relevance to Corneal Xenotransplantation[J].Cornea,2014,33(4).

[23]Chen GY,Muramatsu H,Kurosawa N,et al.Abnormalities caused by carbohydrate alterations in I beta 6-N-acetylglucosaminyltransferasedeficient mice[J].Mol Cell Biol,2005,25(17):7828 -7838.

[24]Lin M,Hou M-J,Yu L-C.A novel IGnT allele responsible for the adult i phenotype[J].Transfusion,2006,46:1982-1987.

[25]Pras E,Raz J,Yahalom V,et al.A nonsense mutation in the glucosaminyl(N-acetyl)transferase 2 gene(GCNT2):association with autosomal recessive congenital cataracts[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2004,45(6):1940-1945.