AB0-Blutgruppensystem: Antigene, Antikörper, Vererbung
Wie Zuckerstrukturen auf Erythrozyten und natürliche Antikörper im Serum die vier AB0-Blutgruppen festlegen und wie man daraus Agglutination, Transfusionsverträglichkeit und Erbgänge ableitet.
Das Wichtigste in Kürze
- Das AB0-System beruht auf endständigen Oligosacchariden an Glykolipiden und Glykoproteinen der Erythrozytenmembran; die Blutgruppen unterscheiden sich in der Glykosylierung, nicht in der Primärstruktur von Proteinen.
- Erythrozyten der Blutgruppe 0 tragen weder A noch B, sondern das H-Antigen, aus dem die A- und B-Transferase die anderen Antigene aufbauen.
- Anti-A und Anti-B entstehen im ersten Lebensjahr ohne Fremdblutkontakt, stammen aus Plasmazellen, sind überwiegend IgM und nicht plazentagängig.
- Serum A enthält Anti-B, Serum B Anti-A, Serum 0 beide; Serum AB enthält keine Isoagglutinine und agglutiniert keine Erythrozyten.
- Vollblut 0 verträgt Plasma aller Gruppen, Vollblut AB verträgt Erythrozyten aller Gruppen.
- A und B sind kodominant, 0 ist rezessiv; zwei 0-Eltern haben nur Kinder mit 0, zwei AB-Eltern Kinder mit A, AB oder B.
Worum es geht
Das AB0-System ordnet jedem Menschen eine von vier Blutgruppen zu. Es beruht auf Zuckerstrukturen der Erythrozyten und auf Antikörpern, die ohne fremdes Blut im Blutserum entstehen. Wer es versteht, kann die Verträglichkeit von Blutkonserven begründen und Erbgänge lösen.
AB0-Antigene
Die Membran der Erythrozyten trägt auf ihrer Außenseite, der extraplasmatischen Seite, verzweigte Zuckerketten. Sie hängen an Glykolipiden und Glykoproteinen und gehören zur Glykocalyx. Die AB0-Antigene sind die endständigen Zuckerreste dieser Ketten, also kurze Oligosaccharide.
Ein Blutgruppenantigen ist ein erblich festgelegtes Oberflächenmerkmal der Erythrozyten, gegen das ein anderer Mensch Antikörper besitzen oder bilden kann. Im AB0-System ist es eine Zuckerstruktur.
Die Blutgruppen unterscheiden sich daher in der Glykosylierung der Membranbestandteile. Die Primärstruktur der Membranproteine ist dafür nicht verantwortlich. Was variiert, ist allein der letzte Zucker an der Spitze der Kette.
Grundgerüst ist das H-Antigen. Es trägt endständig eine Galactose mit angehängter Fucose. Zwei Enzyme, sogenannte Glykosyltransferasen, bauen es weiter aus:
- Die A-Transferase hängt N-Acetylgalactosamin an und erzeugt das A-Antigen.
- Die B-Transferase hängt eine zusätzliche Galactose an und erzeugt das B-Antigen.
- Menschen mit Blutgruppe AB besitzen beide Enzyme und tragen beide Antigene.
Bei Blutgruppe 0 fehlt eine funktionsfähige Transferase. Die Erythrozyten tragen deshalb weder A noch B, sondern das unveränderte H-Antigen. Da fast jeder Mensch das H-Antigen als Vorstufe besitzt, löst es kaum Antikörper aus. Erythrozyten der Blutgruppe 0 haben im AB0-System also die schwächste antigene Wirkung, nicht die stärkste.
Anti-A- und Anti-B-Antikörper
Gegen die AB0-Antigene richten sich die Isoagglutinine Anti-A und Anti-B. Sie entstehen auf ungewöhnliche Weise. Jeder Mensch bildet sie im ersten Lebensjahr, auch ohne je Kontakt mit fremden Erythrozyten gehabt zu haben. Als Auslöser gelten ähnliche Zuckerstrukturen von Darmbakterien. Das Immunsystem bildet dann Antikörper gegen das Antigen, das der eigene Körper nicht trägt. Gegen die eigenen Antigene bleibt es tolerant.
Isoagglutinine sind natürlich vorkommende Antikörper gegen Blutgruppenantigene anderer Menschen. Sie verklumpen Erythrozyten, die das passende Antigen tragen.
Wie alle Antikörper stammen Anti-A und Anti-B aus Plasmazellen. Sie gehören überwiegend zur Klasse IgM und nur zu einem kleinen Teil zu IgG. IgM ist ein großes Pentamer mit zehn Antigenbindungsstellen. Es kann die Plazentaschranke nicht passieren (Aufbau der Klassen unter Immunglobulinklassen). Anders verhält sich Anti-D, das erst nach Sensibilisierung als IgG entsteht (Rhesussystem).
Besonders prüfungsrelevant: Anti-A und Anti-B bilden Plasmazellen im ersten Lebensjahr ohne vorherigen Fremdblutkontakt, und sie sind überwiegend IgM. Achte auf die beiden Folgen: Sie sind nicht plazentagängig und unterscheiden sich darin vom IgG-Antikörper Anti-D.
Welche Antikörper jemand besitzt, folgt aus einer einfachen Logik.
Im Serum stehen immer genau die Antikörper gegen die Antigene, die auf den eigenen Erythrozyten fehlen.
| Blutgruppe | Antigen auf Erythrozyten | Antikörper im Serum |
|---|---|---|
| A | A | Anti-B |
| B | B | Anti-A |
| AB | A und B | keine |
| 0 | H, weder A noch B | Anti-A und Anti-B |
Serum der Blutgruppe AB enthält folglich keine Isoagglutinine. Es agglutiniert keine Erythrozyten, auch nicht die der Blutgruppe 0. Serum der Blutgruppe 0 enthält beide Antikörper und verklumpt Erythrozyten der Gruppen A, B und AB. Diese Zuordnung wird im Examen gerne gefragt. Präge dir besonders die beiden Extreme ein: AB ohne Antikörper, 0 mit beiden.
Agglutination und Transfusion
Agglutination ist die Verklumpung von Zellen durch Antikörper. Ein IgM-Pentamer bindet mit seinen Armen gleichzeitig mehrere Erythrozyten mit passendem Antigen. So entsteht ein Netz, das man mit bloßem Auge als Klümpchen sieht. Man kann sich das wie eine Hand mit vielen Fingern vorstellen, die mehrere Kugeln zugleich festhält.
Zur Blutgruppenbestimmung mischt man Blut mit Testseren. Anti-A-Serum verklumpt alle Erythrozyten mit A-Antigen, Anti-B-Serum alle mit B-Antigen. Daraus ergibt sich für jede Blutgruppe ein eindeutiges Muster.
| Blutgruppe | Anti-A-Serum | Anti-B-Serum |
|---|---|---|
| A | Agglutination | keine |
| B | keine | Agglutination |
| AB | Agglutination | Agglutination |
| 0 | keine | keine |
Erythrozyten der Blutgruppe 0 werden also von keinem Serum des AB0-Systems agglutiniert. Erythrozyten AB verklumpen mit beiden Testseren.
Kompatibilität beim Mischen
Entscheidend ist immer, ob Antikörper im einen Material auf passende Antigene im anderen treffen. Beim Mischen zweier Vollblute prüft man beide Richtungen. Vollblut A und B agglutinieren, denn Anti-B aus A trifft auf B-Erythrozyten und umgekehrt. Auch 0 und B verklumpen, weil das Anti-B im 0-Plasma die B-Erythrozyten bindet.
Plasma liefert nur Antikörper, Erythrozyten liefern nur Antigene. Daraus folgt:
- Vollblut 0 verträgt das Plasma von A, B und AB, denn seine Erythrozyten tragen kein A oder B. Mit Erythrozyten von A, B oder AB verklumpt es, weil sein Plasma Anti-A und Anti-B enthält.
- Vollblut AB verträgt Erythrozyten von A, B und 0, denn sein Plasma enthält keine Isoagglutinine. Mit Plasma von A, B oder 0 verklumpt es, weil seine Erythrozyten beide Antigene tragen.
Erythrozyten der Gruppe 0 vertragen sich mit jedem Empfänger, Plasma der Gruppe AB ebenso. Bei Plasma kehrt sich die Rangfolge gegenüber den Erythrozyten also um.
Agglutinationstabelle auswerten
Oft testet man Erythrozyten nicht mit Testseren, sondern mit Seren der Blutgruppen 0, A, B und AB. Dann muss man die Seren erst übersetzen.
- Seren übersetzen: Serum A enthält Anti-B, Serum B Anti-A, Serum 0 beide, Serum AB keines.
- Feste Regeln anwenden: Serum AB agglutiniert nie. Agglutiniert Serum A oder B, muss auch Serum 0 agglutinieren.
- Muster zuordnen: Reaktion mit Serum B und 0 bedeutet Erythrozyten A, mit Serum A und 0 bedeutet B, mit A, B und 0 bedeutet AB. Keine Reaktion bedeutet 0.
- Unmögliches erkennen: Agglutination durch Serum AB kommt nicht vor. Ebenso unmöglich sind Reaktion mit Serum A ohne Serum 0 und Reaktion allein mit Serum 0.
Vererbung
Das AB0-Gen besitzt drei wichtige Allele: A, B und 0. Jeder Mensch trägt zwei davon, je eines von Mutter und Vater. Das Allel 0 codiert keine funktionsfähige Transferase und verhält sich rezessiv. A und B dagegen werden kodominant vererbt.
Kodominanz bedeutet, dass zwei verschiedene Allele im heterozygoten Zustand beide vollständig ausgeprägt werden. Beim Genotyp AB stehen daher A- und B-Antigen gleichzeitig auf den Erythrozyten.
| Blutgruppe (Phänotyp) | mögliche Genotypen |
|---|---|
| A | AA oder A0 |
| B | BB oder B0 |
| AB | AB |
| 0 | 00 |
Blutgruppe 0 ist also immer homozygot. Hinter A oder B kann sich dagegen ein verdecktes Allel 0 verbergen. Das ist der Schlüssel zu fast allen Erbgangsaufgaben.
- Genotypen notieren: Für A und B beide Möglichkeiten mitdenken, also auch A0 und B0.
- Keimzellen bilden: Jeder Elternteil gibt genau ein Allel weiter.
- Kombinieren: Im Kreuzungsquadrat alle Paarungen bilden und den Phänotyp ablesen.
Zwei Eltern mit Blutgruppe 0 haben nur das Allel 0 zu vergeben. Ihre Kinder haben deshalb stets Blutgruppe 0. Zwei AB-Eltern bekommen Kinder mit AA, AB oder BB, also Blutgruppe A, AB oder B im Verhältnis 1:2:1. Ein Kind mit 0 ist hier ausgeschlossen.
Sind beide Eltern heterozygot, etwa A0 und B0, entstehen alle vier Blutgruppen mit je 25 %. Ein Kind mit Blutgruppe 0 kann also Eltern mit A oder B haben. Zwei Eltern mit Blutgruppe B können dagegen nur B oder 0 weitergeben. Ein Kind mit A ist bei ihnen unmöglich.
Auch Rückschlüsse auf die Eltern gelingen so. Hat ein Kind AB und die Mutter A, stammt das Allel B vom Vater. Er hat daher Blutgruppe B oder AB. Erbgänge mit AB0 und Rhesusfaktor zusammen behandelt das Rhesussystem.
Quiz
Aussage 1
Die Isoagglutinine des AB0-Systems gehören überwiegend zur Klasse IgM und gelangen deshalb nicht über die Plazenta zum Kind.
IgM ist ein großes Pentamer, das die Plazentaschranke nicht passieren kann.
Aussage 2
Serum eines Menschen mit Blutgruppe AB verklumpt Erythrozyten der Blutgruppe 0.
Serum AB enthält keine Isoagglutinine und agglutiniert keine Erythrozyten, auch nicht die der Gruppe 0.
Aussage 3
Vollblut der Blutgruppe AB ist mit Erythrozyten der Blutgruppen A, B und 0 kompatibel.
Das Plasma von AB enthält keine Antikörper, die fremde Erythrozyten verklumpen könnten.
Aussage 4
Anti-A- und Anti-B-Antikörper bildet ein Mensch erst, nachdem er mit Erythrozyten einer fremden Blutgruppe in Kontakt gekommen ist.
Die Isoagglutinine entstehen im ersten Lebensjahr auch ohne jeden Fremdblutkontakt.
Aussage 5
Zwei Eltern mit Blutgruppe B können ein Kind mit Blutgruppe A bekommen.
Eltern mit Blutgruppe B besitzen nur die Allele B und 0; ihre Kinder haben B oder 0.
Aussage 6
Erythrozyten der Blutgruppe 0 tragen das H-Antigen auf ihrer Oberfläche.
Ohne funktionsfähige Transferase bleibt die Vorstufe, das H-Antigen, unverändert erhalten.
Aussage 7
Die AB0-Blutgruppen entstehen durch Unterschiede in der Aminosäuresequenz von Membranproteinen der Erythrozyten.
Die Blutgruppen beruhen auf unterschiedlicher Glykosylierung: Entscheidend ist der endständige Zuckerrest der Oligosaccharidketten.
Aussage 8
Serum der Blutgruppe 0 agglutiniert Erythrozyten der Blutgruppen A, B und AB.
Es enthält Anti-A und Anti-B und reagiert daher mit jedem Erythrozyten, der A oder B trägt.
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