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第三节 血型抗体的检测及其意义
Section 3 Detection of blood type antibody and its significance
一、血型抗体检测的方法
在免疫应答中,细胞免疫和体液免疫是两个密切相关、互为调节的生理过程,对这两种免疫反应都有许多检测方法,但迄今为止,在临床检验工作中,以体液免疫反应中的特异性抗体的检测应用最广泛。抗体效价(antibody titer)指抗体的物理状态及其在体内的滞留时间,以其与抗原反应的多少来表示其免疫效果。
抗A抗体和抗B抗体都包括IgG和IgM,IgG可以用间接Coombs实验检测,IgM抗体可以用saline方法检测,菠萝蛋白酶方法可以用于检测IgG和IgM,而且具有比另外两种方法更高的灵敏度。微柱凝胶卡氏法是近年来出现的一种新的显示红细胞抗原抗体反应的方法,它以操作简单、结果易于观察、可同时检测不完全抗体等优点。
(一)盐水介质凝集试验
盐水介质凝集试验中的抗原是盐水红细胞悬液,红细胞上的抗原决定簇与相应的抗体分子上的抗原结合部位结合,交叉连接形成肉眼可见的凝集块。盐水介质凝集试验用于IgM抗体的检出、鉴定和盐水交叉配血试验以及通过盐水抗体鉴定的血型系统,如ABO、MN、P、S等。盐水介质凝集试验在测定血型和交叉配血时,采用离心后立即观察结果的方式,具有操作简便、省时和耗用低的优点。但由于在盐水介质里,红细胞之间的距离约25nm,IgM抗体分子上多数相邻两个Fab端之间的最短距离大于35nm,而IgG抗体分子两个Fab端的距离一般都小于25nm,所以IgG抗体不能在盐水介质里与相应抗体的红细胞发生凝集,而IgM抗体则能发生凝集。但是检测灵敏度低和对不完全抗体的低敏感性会导致严重后果,同时还存在结果不稳定和不易判读的缺点,因此该类方法已被淘汰或仅仅被用于血型相容性试验的初步试验。
(二)胶体介质凝集试验
IgG类抗体在盐水介质里通常不发生凝集,但如果用胶体介质配制红细胞悬液,红细胞上的抗体就可以与血清中相应的IgG抗体发生凝集,胶体介质影响了凝集反应过程的第二阶段。红细胞表面有丰富的唾液酸,在中性环境里红细胞带负电荷。由于带有相同的电荷,互相排斥呈悬浮状态。静电理论认为细胞表面的电荷愈多,介质的介电常数愈小,动电位就愈大,红细胞间的质力就愈大,细胞间的距离就愈大;反之,红细胞间的距离就小。胶体介质的主要作用是提高介电常数,缩短红细胞之间的距离,使IgG抗体致敏的红细胞呈现凝集现象。用以构成胶体介质的物质有牛血清白蛋白(BSA)、人白蛋白、AB型血清、阿拉伯树胶等,以AB型血清取材最为方便,牛白蛋白效果最好,使用也较多。胶体介质凝集试验提高了反应的灵敏度,尤其是对IgG类抗体。但这类方法的操作复杂,试验要求也较高,同样存在判读主观性大的问题。目前此类方法采用不多,在美国,大约只有21%的实验室使用某些牛血清白蛋白制成的促进抗体作用的溶液:其中18%使用22%的BSA,仅有3%使用30%的BSA。其他一些方法通过使用低离子浓度溶液(LISS)、添加了高分子物质的LISS或聚乙烯乙二醇(PEG)等来中和红细胞表面的负电荷,缩短红细胞之间的距离以增强直接凝集反应。
(三)酶处理红细胞凝集试验
红细胞表面有丰富的唾液酸,使之在中性环境里带负电荷,这也是红细胞互相排斥的原因。蛋白水解酶能消化破坏这种唾液酸,减少红细胞表面的负电荷,从而促进凝集。常用酶有菠萝蛋白酶、木瓜酶等。酶法可分为一步法和二步法,一步法不如二步法敏感,但操作简便,用于交叉配血时比较方便;二步法一般用于抗体筛查和抗体鉴定,但在实际操作中,阳性结果偏多。酶法能够显著增强Rh和Kidd系统的抗原抗体反应。但蛋白酶能破坏M、N、S、s、Fya和Fyb抗原,对这类抗原不能用酶处理的方法。酶法虽然敏感性较高,但由于以上的一些原因使此类方法的应用受到了限制。瑞士红十字会输血服务中心(BTSSRC)推荐的使用标准中认为一步酶法不够敏感而应淘汰,但对于怀孕的妇女,增强的两步酶试验是必需的。GerbrH认为酶法不适合用于日常工作,过多的阳性结果是由于与临床不相关的因素引起的。而在芬兰,自20世纪80年代以来,为避免无意义的抗体的干扰,酶法已经被淘汰。在英国,一项对50 776位显示“有记录”的孕妇的调查表明,初次筛查酶实验的阳性率为6.6%,4.7%再次实验仍为阳性,仅有1.4%的样品(731例)含有可确认的具有潜在临床意义的红细胞同种抗体,其中117例仅能以酶法检出;在117例中的54例,其抗体对胎儿具有潜在临床意义。对这54例跟踪调查的结果显示只有3例在怀孕的稍后阶段能以PEG-IAT法检出抗体(抗D 0.9IU/ml;抗D1︰32;抗c1︰1),其中只有一个婴儿显示HDN的迹象。由此可推断酶实验的结果对于胎儿或新生儿患病、死亡的检出率和在产前检查中作用并不有效,而酶试验的废除和自动处理程序及数据获取的引入将可能压缩巨大的工作量。同样,在英国也不提倡用酶法进行交叉配血试验,英国国家客观质量评估计划(NEQAS)的结果表明,虽然除了IAT法,酶法检测弱的RH抗体也很敏感,但IAT是检测弱的抗D的最敏感的方法,这是有实验根据的。
(四)抗球蛋白试验及其改良方法
抗球蛋白试验是1945年由Coombs等人建立的,又称为Coombs试验。抗球蛋白试验的建立在血型血清学上有着非常重要的意义。红细胞表面包被了IgG抗体分子或补体分子C3、C4片段,但不能产生凝集现象,IgG抗体和补体都是人球蛋白,用这些人球蛋白免疫动物或用杂交瘤技术可以得到抗人球蛋白,这类抗体的特异性是针对IgG分子的Fc段或补体C3、C4片段,可以和包被在红细胞上的抗体分子和补体分子作用,使红细胞发生凝集。抗人球蛋白分子起着搭桥的作用。抗球蛋白试验分为直接抗人球蛋白试验(DAT)和间接抗人球蛋白试验(IAT)。其传统的方法是以盐水为介质、离心试管的手段进行,广泛应用于交叉配血、血型鉴定和抗体筛查。在英国,1985年只有82%的检查抗D项目采用了间接抗人球蛋白试验(IAT),而1992年达到了98%,到1994年则达到了100% [6]。纵览由加拿大红十字会多伦多中心对安大略省的59家医院在1993年的调查显示,有2/3的医院使用IAT法进行抗体筛查实验。尽管抗人球蛋白试验的试管离心法被认为是在检测红细胞抗体中可接受的技术,但有资料显示,由于标准IAT试管离心试验中不恰当的判读,1+和2+的反应很容易搞错(特别是在大规模的筛选中超过20%)。由于许多有临床意义的红细胞抗体是IgG,为提高抗人球蛋白试验的敏感性,又出现许多的改进:即介质更换为低离子强度溶液(LISS)、聚乙烯乙二醇(PEG)等。这些改进后的试验在试管或微板中都很敏感。从NEQAS提供的资料中可以看出,在英国和苏格兰差不多所有的实验室都采用增强的抗人球蛋白法,通常是使用低离子强度的介质加两步酶法。这些方法被推荐是因为能提高敏感性和在检测具有临床意义的抗体中有好的表现,另外在苏格兰NEQAS的实验中也有非常好的记录Moulds JJ认为在一个熟练的血清学工作者手中,LISS-抗球蛋白实验(AGT)和PEGAGT一样敏感;但是后者会较少产生模棱两可的结果。如果只需检测抗球蛋白反应性抗体,那么LISS-AGT或PEG-AGT实验都可以满足,但是这两种方法对混合抗体的检测都有缺陷。从一份来自荷兰的报告中,Overbeeke MAM指出他们选择PEG -IAT法是基于对一大批含有已知抗体的血浆和一大批未知的病人样品的比较研究而定的。他们发现PEG-IAT法比使用白蛋白的标准离心试管IAT法更为敏感,几种具有临床意义的抗体用PEG -IAT法能被检出而白蛋白IAT法则不能,比如Jka抗体、Jkb抗体和E抗体。这项技术只有一个问题,IgM溶血素(比如抗Vel抗体和抗P抗体),使用多特异的抗球蛋白试剂IAT法能够检出而PEG-IAT法则不能。抗人球蛋白法主要的问题出在对结果的判读上,特别是如果振摇得太厉害,弱的凝集很容易被打散。当抗人球蛋白法被用于大量样本的实验,而且绝大多数是阴性结果时,保持精确的判读是很困难的。另外,还存在着操作繁琐、工作量大和耗时长等问题,使其应用受到了一定的限制。
(五)低离子凝聚胺试验
1980年Lalezari和Jiang首先将凝聚胺技术应用于血库作业上。凝聚胺(polybrene)是一种高价阳离子季铵盐多聚物,溶解后能产生很多正电荷,可中和红细胞表面的负电荷,使红细胞之间的距离减小,能引起正常红细胞可逆性的非特异性凝集。如果是抗体致敏的红细胞被凝聚胺凝集,则凝集不可逆。在检测抗体活性的凝聚胺试验中,红细胞与血清首先在低离子介质中孵育,以促进抗体和红细胞结合,然后加入凝聚胺来凝集细胞。在离心后,凝集的细胞不再悬浮,加入重新悬浮液,凝聚胺的凝集作用可通过加入枸橼酸钠中和,使正常红细胞的凝集解散,而抗体引起的凝集仍存在。陈和平等对凝聚胺技术进行改良,认为改良凝聚胺技术具有快速、简便、灵敏的特点,特别是对Rh系统抗体,其灵敏度要高于抗人球蛋白法,例如对抗-D的检测可达1ng/ml,远高于抗球蛋白法的约10ng/ml,这一特征为检测弱的Rh系统抗体供了有力的手段。1983年Fisher比较盐水法、木瓜酶法、低离子盐水抗人球蛋白法和凝聚胺法等4种不同方法检测异体抗体的能力,发现凝聚胺法检测异体抗体的灵敏度高出其他方法。此后,欧美的血库实验室陆续采用了该方法。但凝聚胺法仍不能检出所有的不完全抗体,如不能检测出抗-k抗体,因此其方法的应用受到了限制。
(六)微管凝胶检测试验
微管凝胶检测方法是近年来逐渐兴起的一项免疫检测新方法。1986年法国的Dr Yves Lapierre首先发明此方法,该方法是把凝胶柱与抗人球蛋白法等结合在一起,是生物化学凝胶过滤技术和免疫学抗原体反应相结合的产物。微管凝胶检测技术的关键是凝胶,通过凝胶的浓度来控制凝胶间隙的大小,使其间隙只能允许游离的红细胞通过,从而使游离的红细胞与聚集的红细胞分离,达到鉴别反应结果的目的。如果通过离心,红细胞沉淀在试管底部,则表明红细胞未发生凝集,是阴性反应;若红细胞聚集在凝胶带上部,则表明红细胞发生凝集,呈阳性反应。此外,凝胶中已经加好了抗人球蛋白及各类血型抗体,从而简化了操作过程,只需加入样本即可。这类技术在血型鉴定、交叉配血、抗体筛查和鉴定等方面有着广泛的应用前景。凝胶检测技术是一项新技术,目前处于完善和推广的阶段,也正逐渐被引起重视。加拿大部分医院使用凝胶检测技术进行实验,他们认为凝胶检测技术操作简便,结果易判定。凝胶检测技术在美国也已引起重视,Garratty G认为这项研究在同种抗体的检测中有很好的效果。他相信(和希望)可以很快使所有的相容性实验自动化。美国受血者和献血者的ABO及D血型鉴定以及抗体筛查将会实现自动化,也将会采用电子(计算机)交叉配血,而凝胶卡可以很容易地实现这个目标NEQAS1994年收到的从380个医院血库反馈的资料显示,在交叉配血实验中,大约65%使用低离子浓度溶液离心技术(BTSSRC)在抗体研究中对凝胶技术的选择是基于在1988/1989年进行的6个月对比实验的结果及此后的操作经验。对其他技术的几项较小的研究也巩固了他们的选择。他们认为除了高敏感性和高特异性,凝胶实验还具有很高的可重复性、对实验人员依赖小、实验结果能长期保存有随时可以复查结果等优点,可能还会有迄今未知的优点。但他们仍选择两种不同的技术程序(传统的离心试管抗人球蛋白法和凝胶技术)是基于某些患者血浆的病理变化,比如血浆蛋白紊乱、很强的冷或热抗体等这一类被称为HLTA抗体的样本,用试管法比凝胶法更容易检测出。作为参比实验室,有问题的样本是很常见的:超过50%的交叉配血在不同血型中表现出无法预知的反应。芬兰大约1/3的医院实验室,包括3/5的大学医院选择了凝柱法。KUOPIO大学医院得到的资料显示,使用凝胶法筛查,对于提高抗体被识别的百分率具有重要的临床意义。许多已出版的资料显示在检查弱的抗体时,这种凝胶的抗人球蛋白方法达到或超过传统的抗人球蛋白方法。Voak D和Ouvehand WH已研究出评价新方法和正确使用LISSIA法的快速确认技术。这项工作和许多报道过新IAT法的文章都表明,使用新的抗球蛋白法即凝胶技术和聚乙烯乙二醇(PEG)离心抗球蛋白法的效果都至少等同于LISS试管离心抗球蛋白法。因此如果正确使用高质量的筛选细胞,它们都能满足抗体筛查实验。另外从英国N EQAS的数据可以证明这些,对1例弱的抗-c抗体使用试管间接抗球蛋白法的188名实验者中有38名漏检,而采用微管法的53人中只有1人漏检。凝胶检测技术因其敏感、易操作和判读结果的时间范围较长等许多优点日趋广泛地被应用。由于凝胶技术的关键是在凝胶的质量方面的控制,所以凝胶卡的变异也同样引起了重视。从两家使用DiaMed-ID凝胶卡的在大学医院反馈回芬兰红十字会血液中心的资料表明,交叉配血实验中得到的直接抗人球蛋白实验阳性结果的数目难以置信地高(1︰400),第三家使用传统方法的实验室数字却很低(1︰3000),他们认为,至少有一些批次的DiaMed实验卡对红细胞表面的非常弱的IgG具有过高的敏感性。凝胶卡的变异和ABO的兼容性(即B血浆和A2B细胞相容)可能会造成凝胶卡的错检。这在英国的精密实验中被首次发现并已被Cummuns和Downham所证实,他们认为凝胶微柱技术在交叉配血实验当中的应用还有待于更进一步的研究。按照西班牙最近颁布的法律,在西班牙进行交叉配血时,为检测ABO和其他不相容的可能,盐水法和传统的抗人球蛋白法将被淘汰。因为凝胶卡的优点和可自动化操作,其应用将大为增加。这提示在其他国家广泛采用凝胶技术检测红细胞血型抗体将成为一种趋势。
二、血型抗体检测的意义
(一)在输血上的意义
由于每个人都有自己的血型及对应的抗体,在临床上由于手术的原因需要输血时,首先必须查明受者和供者的血型,并作交叉配血试验,血型相符并且交叉配血验证时才能输血。当输注不同型的血时,可能引发严重的溶血反应,可以危及受者生命。因为O型血既无A抗原又无B抗原,所有部分人认为O型血是万能供血者,这种想法是不可取的。因为O型血,其血浆中含有A和B的抗体,在少量输血时,其抗体可能被受者血液稀释及分泌型血型物质中和,不会有很大影响,而当大量输注时,其血浆中的抗体可与受者红细胞结合发生溶血反应,此外尚有研究表明部分O型含有不能被血型物质中和的抗A或抗B抗体,能引起溶血反应。同理认为AB是万能受血者也是不正确的,此外还需仔细甄别A1和A2亚型。因此输血时只输注同血型血液,不得已时才使用万能受血血液。
(二)在器官移植中的意义
ABO血型是强烈的抗原,因此在器官移植或造血干细胞移植时需要考虑供受者ABO血型相符,否则会引起超急性排斥反应,特别是皮肤移植。随着科技的发展,目前已能够跨越ABO血型的障碍。在移植前通过免疫吸附、血浆置换等方法去除受者体内AB抗体(在造血干细胞移植时通过离心等方法去除供者红细胞),在移植后使用免疫抑制剂移植T(B)细胞功能,能够成功地进行ABO血型不相容的移植,详见后续章节。
(三)对于新生儿溶血的意义
在人类,婴儿出生半年左右血液中就因为接触自然界的A或B抗原开始出现AB抗体。主要是IgM,也有IgG。一个O型血的母亲,其体内抗A或B的IgG通过胎盘,进入胎儿体内时,可发生新生儿溶血或者流产。新生儿溶血在当母亲血型为O、胎儿血型为A或B最多见,且造成的黄疸较重;其他如母亲血型为A、胎儿血型为B或AB;母亲血型为B、胎儿血型为A或AB较少见,且造成的黄疸较轻。由于自然界存在的A/B抗原,ABO溶血在第一胎就可以发生。而Rh阴性的母亲只有在第二胎胎儿为Rh阳性并且第一胎也为Rh阳性的胎儿时才会发生,或者虽为第一胎,但是有过输血史等经历从而母体产生Rh抗体才会发生。
(四)其他意义
ABO血型还可以用于亲缘鉴定,法医鉴定。其次ABO血型还与疾病相关。研究发现,A、B、AB型的个体,鳞状细胞癌的概率要低于O型血的个体。而O型血的个体胰腺癌的概率要低于其他血型。在出凝血方面,O型血的个体,Ⅷ因子及vWF的水平低于其他血型个体,倾向于出血,相应地,有研究表明,A1和B增加静脉血栓的风险,而A2和O则降低该风险。