Układ grupowy Lewis

mgr Urszula Mazur, mgr Gabriela Migacz, mgr Katarzyna Pacyna

Układ grupowy Lewis  jest jednym z 47 układów grupowych uznawanych przez Międzynarodowe Towarzystwo Transfuzji Krwi (ISBT) i jest klasyfikowany jako układ 007 [1]. 

Rys historyczny

Układ grupowy Lewis został po raz pierwszy opisany w 1946 roku, kiedy to Maurant wykrył przeciwciało anty-Le^a reagujące w temperaturze pokojowej oraz w 37⁰C u dwóch kobiet, które urodziły dzieci podejrzane o chorobę hemolityczną płodu i noworodka (ChHPN) [2]. W 1948 roku opisano przeciwciało anty-Le^b, reagujące tylko z krwinkami grupy O, A₂, Le(b+), a dwa lata później zostały opisane przeciwciała reagujące ze wszystkimi krwinkami Le(b+) [3]. W 1948 roku Grubb zaobserwował korelację pomiędzy antygenami układu Lewis a obecnością substancji ABH w płynach ustrojowych i wydzielinach. Zauważono wówczas, że osoby Le(a+) nie wydzielają substancji ABH, natomiast osoby o fenotypie Le(a-) były tak zwanymi wydzielaczami [3,4]. Rok później udowodniono, że substancje Lewis są obecne w wydzielinach i surowicy. Ponadto zaobserwowano, że przeciwciała przeciwko antygenom Lewis mogły być neutralizowane przez te rozpuszczalne substancje [3]. W 1955 roku Sneath i Sneath zasugerowali, że podstawowe wyrażenie antygenów Lewis zachodzi w osoczu, a krwinki czerwone po prostu adsorbują te antygeny in vivo [5]. Natomiast w 1969 roku Marcus i Cass potwierdzili, że antygeny układu Lewis są przejmowane przez błonę krwinek czerwonych i stwierdzono, że antygeny Lewis w osoczu to glikosfingolipidy [6].

Antygeny układu Lewis

Antygeny układu Lewis są szeroko rozpowszechnione w ludzkich tkankach i występują w formie rozpuszczonej w płynach ustrojowych. Na przestrzeni lat wykazano, że są obecne w trzustce, żołądku, błonie śluzowej jelita cienkiego i grubego oraz w mięśniach szkieletowych, a także w korze nerki i nadnerczach. Ponadto, antygeny Lewis występują w ślinie, osoczu, ale również w mleku ludzkim, moczu, sokach trawiennych, nasieniu, płynie torbielowym jajników oraz w płynie owodniowym [3,7,8]. Antygeny układu Lewis nie są pierwotnie składnikami błony komórkowej krwinek czerwonych, lecz są pasywnie adsorbowane z osocza [3,7,9]. Podobnie jak w przypadku erytrocytów, antygeny Lewis na limfocytach i płytkach krwi są przejmowane z osocza [3,9].  

Obecnie w skład układu Lewis wchodzi sześć antygenów: Le^a, Le^b, Le^ab, Le^bH, ALe^b, BLe^b [3,7,10]. Najważniejszymi i najczęściej spotykanymi antygenami w praktyce klinicznej są antygeny Le^a oraz Le^b, i na ich podstawie zdefiniowano następujące fenotypy krwinek czerwonych: Le(a+b-), Le(a-b+), Le(a+b+) i Le(a-b-) [7]. Zarówno antygen Le^a jak i Le^b nie są wrażliwe na działanie enzymów proteolitycznych. Antygen Le^ab jest obecny u osób z fenotypami Le(a+b-) lub Le(a-b+) oraz u 90% noworodków. W przeciwieństwie do antygenu Le^ab, antygen Le^bH nie jest obecny u noworodków i wykazuje słabą ekspresję na krwinkach o fenotypie Le(a+b+), natomiast występuje na krwinkach czerwonych grupy 0 i A₂ Le(b+), czyli na krwinkach z wysoką ekspresją antygenu H. Antygen ALe^b oraz antygen BLe^b są obecne odpowiednio na krwinkach czerwonych A₁Le(b+) i A₁BLe(b+) oraz BLe(b+) i A₁BLe(b+). Zarówno antygen ALe^b, jak i antygen BLe^b, nie występują na krwinkach noworodka [11]. Częstotliwość występowania poszczególnych, najczęściej spotykanych w praktyce klinicznej fenotypów układu Lewis, przedstawiono w Tabeli 1.

  Tabela 1. Rozkład procentowy fenotypów układu Lewis w poszczególnych rasach [9].

Układ grupowy Lewis jest ściśle związany z układem AB0 oraz H. Na przestrzeni lat udowodniono istnienie zależności w syntezie antygenów Lewis, AB0 oraz H, dlatego antygeny tych układów są również związane ze sobą fenotypowo i biochemicznie. Dla przykładu osoby z grupą A₁ posiadają mniejszą ilość determinant antygenowych Lewis niż osoby z grupą 0 [11,12].

Antygeny Lewis to struktury oligosacharydowe sprzężone z polipeptydami, tworzące glikoproteiny obecne w wydzielinach, lub sprzężone z ceramidem, tworzące glikosfingolipidy. Determinanty antygenowe Lewis są obecne w osoczu na glikosfingolipidach, które mogą zostać włączone do błony krwinek czerwonych [3,12]. Uważa się, że antygeny Lewis są produkowane przez komórki nabłonkowe jelita cienkiego, a ich synteza przebiega w sposób etapowy przy udziale enzymów – fukozylotransferaz, które dodają reszty fukozy do łańcuchów prekursorowych [9]. Synteza antygenów Lewis zależy od współdziałania alleli dziedziczonych na dwóch niezależnych loci FUT3 (LE) i FUT2 (SE), a ich produktami są fukozylotransferazy, które konkurują  o łańcuch prekursorowy typu 1. FUT2 zlokalizowany jest na długim ramieniu chromosomu 19, a FUT3 znajduje się na krótkim ramieniu chromosomu 19 [3,7,11]. Allel FUT2 Se koduje fukozylotransferazę (transferaza Se), która dodaje fukozę do łańcuchów prekursorowych typu 1 w wydzielinach, tworząc antygen H typu 1. FUT2 kontroluje również ekspresję antygenów A i B w wydzielinach. Natomiast allel FUT3 Le koduje inną fukozylotransferazę (transferaza Le), która dodaje fukozę do łańcucha prekursorowego typu 1, tworząc antygen Le^a. Transferaza Le dołącza również fukozę do łańcuchów H typu 1 tworząc antygen Le^b. Ponadto transferaza Le może dodawać fukozę do łańcuchów A oraz B typu 1, i w zależności od grupy AB0, tworzyć antygeny ALe^b i BLe^b  [3,7,9].  Zarówno allel FUT2 se, jaki i allel FUT3 le, jest allelem niefunkcjonalnym [3]. Droga biosyntezy antygenów układu Lewis została przedstawiona na Rycinie 1. 

Krwinki czerwone nie mogą syntetyzować łańcuchów prekursorowych typu 1, a co się z tym wiąże nie mają zdolności syntezy antygenów Lewis [7,12]. Skład fosfolipidów i kwasów tłuszczowych w błonach krwinek czerwonych i w osoczu jest zbliżony, co pozwala na swobodną wymianę lipidów osocza z lipidami krwinek. Dzięki temu glikosfingolipidy niosące antygeny Lewis obecne w osoczu mogą zostać włączone do błony krwinek czerwonych [12].

Rycina 1. Schemat biosyntezy antygenów układu Lewis [3].

Fenotyp Le(a+b-) występuje u osób homozygotycznych pod względem niefunkcjonalnego allelu FUT2 (sese), którzy mają przynajmniej jeden allel Le i nie są wydzielaczami substancji ABH. Fenotyp Le(a-b+) wynika z obecności przynajmniej jednego allelu Se w loci FUT2 (SeSe lub Sese) i jednego allelu Le w loci FUT3 (LeLe lub Lele). Osoby z fenotypem Le(a-b+) są wydzielaczami substancji ABH [3,7,11]. Z kolei osoby z fenotypem Le(a+b+) posiadają przynajmniej jeden allel Le i przynajmniej jeden słaby allel Se (Se^wSe^w lub Se^wse), co skutkuje słabym wydzielaniem substancji ABH. W fenotypie Le(a+b+) z powodu nieskutecznej konkurencji produktu allelu Se^w (fukozylotransferazy) o łańcuch prekursorowy typu 1, antygen Le^a jest syntetyzowany kosztem antygenu Le^b [3]. Fenotyp Le(a-b-) spotykany jest u homozygot niefunkcjonalnego allelu FUT3 (lele). W badaniach wykazano, że mutacje punktowe (Gly170→Ser oraz Asp336→Ala) w regionie kodującym FUT3 prowadzą do inaktywacji fukozylotransferazy i powstania fenotypu Le(a-b-). W przypadku fenotypu Le(a-b-) antygeny Lewis są nieobecne na krwinkach czerwonych i w ślinie. Dodatkowo u osób z fenotypem Le(a-b-) może nie dochodzić do wydzielania substancji ABH (sese), ale również mogą wydzielać substancję ABH (SeSe lub Sese) [3,8]. 

    Tabela 2. Charakterystyka fenotypów układu Lewis [3].

Antygeny układu Lewis na krwinkach czerwonych pojawiają się tuż po urodzeniu, jednak są wówczas słabo rozwinięte [12,13]. Większość noworodków ma fenotyp Le(a-b-). Antygen Le^a rozwija się szybciej, niż antygen Le^b, wobec tego krwinki czerwone mogą mieć początkowo fenotyp Le(a+b-),  następnie przejściowy fenotyp Le(a+b+) i w końcu Le(a-b+), jeśli dana osoba odziedziczyła allel Se [3,9]. Pełna ekspresja antygenów Lewis pojawia się około 6. roku życia.

Obniżony poziom determinant antygenowych układu Lewis obserwuje się w czasie trwania ciąży, a kobiety ciężarne przejściowo mogą mieć fenotyp Le(a-b-) i wytwarzać przeciwciała przeciwko antygenom Lewis [3,9,11]. Podejrzewa się, że zmniejszona ekspresja antygenów Lewis na krwinkach czerwonych w ciąży wynika ze wzrostu stężenia lipoprotein w osoczu [3,9,12]. Fenotyp Le(a-b-) może pojawić się już w 24. tygodniu ciąży, jednakże jest to odwracalny proces i pierwotny fenotyp może zostać wykryty od 3 do 6 tygodni po porodzie [7].

Przeciwciała układu Lewis

W większości przypadków przeciwciała przeciwko antygenom układu Lewis to naturalnie występujące przeciwciała klasy IgM. Ponadto, niektóre przeciwciała klasy IgM mogą mieć komponent IgG, ale również, choć rzadko, mogą być wyłacznie klasy IgG [3,9]. Przeciwciała przeciwko antygenom Lewis mogą wiązać składniki dopełniacza. Najlepiej reagują w temperaturze pokojowej, jednak zdarzają się przypadki, kiedy wykazują aktywność w 37⁰C oraz są wykrywane w pośrednim teście antyglobulinowym i enzymatycznym [7,8,11]. Chociaż większość przeciwciał przeciwko antygenom Lewis występuje naturalnie, mogą pojawiać się na skutek immunizacji po przetoczeniu krwi [3,7,13]. Istnieje możliwość hamowania in vitro przeciwciał przeciwko antygenom Lewis śliną wydzielaczy [11]. Najczęściej opisywanymi przeciwciałami związanymi z układem Lewis są przeciwciała o swoistości anty-Le^a oraz rzadziej anty-Le^b, a zdecydowana większość przypadków dotyczyła osób o fenotypie Le(a-b-) [3,7,13]. 

Znaczenie kliniczne

Przeciwciała skierowane do antygenów układu Lewis zazwyczaj nie mają znaczenia klinicznego. Wynika to z faktu, iż większość przeciwciał nie jest aktywna w 37⁰C, a także z rozpuszczalnej natury antygenów Lewis, które zostają uwolnione z krwinek czerwonych dawcy do osocza biorcy. Co więcej, uwolnione antygeny są neutralizowane przez przeciwciała biorcy [3,7,14]. Jednak przeciwciała przeciwko antygenom Lewis, które reagują w temperaturze 37⁰C i aktywują układ dopełniacza, mogą być przyczyną zarówno ostrych jak i opóźnionych poprzetoczeniowych reakcji hemolitycznych u biorców krwi [7,13,14]. Przeciwciała anty-Le^a są częściej związane z ostrymi hemolitycznymi reakacjami po transfuzji niż anty-Le^b [3,9,14]. Dla pacjentów zimmunizowanych przeciwciałami anty-Le^a lub anty-Le^b należy dobierać do przetoczenia krew zgodną w próbie krzyżowej w pośrednim teście antyglobulinowym w 37⁰C [15].

Jak już wspomniano, przeciwciała przeciwko antygenom Lewis mogą zostać wykryte u kobiet w ciąży ze względu na obecność przejściowego fenotypu Le(a-b-). Pomimo tego, przeciwciała anty-Le rzadko są zgłaszane jako przyczyna choroby hemolitycznej płodu i noworodka (ChHPN). Wynika to z faktu, iż większość przeciwciał jest klasy IgM, które nie przechodzą przez łożysko, a antygeny Lewis są słabo wyrażone u noworodków [7,13].

Ponadto na przestrzeni lat wykazano, że przeciwciała przeciwko antygenom Lewis mogą mieć wpływ na odrzut przeszczepu nerki. U pacjentów pozbawionych antygenów układu Lewis zaobserwowano gorsze przeżycie przeszczepu nerki [7,8]. Sugeruje się, aby w przypadku osób z historią odrzutu przeszczepu nerek  spowodowanego obecnością przeciwciał anty-Le, kolejne przeszczepienie nerek uwzględniało dopasowanie antygenów Lewis między dawcą a biorcą [7].

Istnieją doniesienia sugerujące, że obecność lub brak antygenów układu Lewis może mieć związek z podatnością danej osoby na niektóre choroby i infekcje. Antygeny Lewis, w szczególności Le^b, są receptorami dla Helicobacter pylori, bakterii związanej z zapaleniem błony śluzowej żołądka oraz wrzodami żołądka i dwunastnicy. Osoby pozbawione antygenów układu Lewis, czyli osoby z fenotypem Le(a-b-), narażone są na częstsze infekcje wywołane przez grzyby z rodzaju Candida oraz bakterie Escherichia coli odpowiedzialne za infekcje dróg moczowych. Dodatkowo osoby z fenotypem Le(a-b-) są obarczone większym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych [3,10].

Opis przypadku

Pomimo rzadkiego występowania, hemolityczne reakcje poprzetoczeniowe wywołane przez przeciwciała anty- Le^b zostały udokumentowane w literaturze.

W 2021 roku Delk i wsp. [14] opisali przypadek 21- letniego czarnoskórego mężczyzny, u którego wystąpiła ostra reakcja hemolityczna po przetoczeniu koncentratu krwinek czerwonych (KKCz). Pacjent z historią anemii sierpowatokrwinkowej i HIV został przyjęty do szpitala z powodu wystąpienia kryzysu naczyniowo- okluzyjnego (VOC). W chwili przyjęcia mężczyzna miał stwierdzone ciepłe i zimne autoprzeciwciała oraz przeciwciała anty-M  z układu MNS. Próbki krwi pacjenta zostały przesłane do laboratorium referencyjnego, w którym wykluczono obecność przeciwciał o dodatkowych swoistościach i dobrano dwie jednostki KKCz dopasowane pod kątem klinicznie istotnych antygenów, które były zgodne w próbie krzyżowej w pośrednim teście antyglobulinowym (PTA). Krótko po rozpoczęciu transfuzji pierwszej jednostki KKCz u pacjenta pojawiła się gorączka, tachykardia, dreszcze i hematuria, co wskazywało na ostry charakter reakcji hemolitycznej. W badaniach laboratoryjnych odnotowano podwyższony poziom dehydrogenazy mleczanowej oraz obniżony poziom haptoglobiny. Ponadto analiza moczu wykazała dużą ilość krwi oraz bilirubiny. W związku ze stanem klinicznym pacjenta podjęto decyzję o włączeniu do leczenia metyloprednizolonu. Po potwierdzeniu zgodności danych znajdujących się na pojemniku krwi z dokumentacją i wykluczeniu pomyłki, próbki krwi pacjenta przed i po transfuzji zostały ponownie wysłane do laboratorium referencyjnego. Powtórnie sprawdzono grupę krwi pacjenta i dawców (A RhD+ dodatni) oraz wykonano próbę zgodności, w której uzyskano wynik zgodny. Bezpośredni test antyglobulinowy był dodatni zarówno w próbce przed jak i po transfuzji. Z tego powodu przygotowano eluaty, które były nieaktywne względem wszystkich testowanych krwinek. Nie wykazano nieprawidłowości względem wcześniej przeprowadzonych badań. Jednak ze względu na objawy, które pojawiły się po przetoczeniu KKCz oraz fakt, iż próbka krwi po transfuzji była zhemolizowana, kontynuowano diagnostykę. Dodatkowa ocena wyników przed transfuzją wykazała, że jedynymi ujemnymi reakcjami  były reakcja z krwinkami Le(a-b-) oraz autokontrola. Fenotyp pacjenta określono jako Le(a-b-), a następnie zidentyfikowano przeciwciała o swoistości anty-Le^a oraz anty-Le^b. W toku badań wykazano, że przeciwciało anty-Le^a było zarówno klasy IgM jak i IgG, podczas gdy przeciwciało anty-Le^b było tylko klasy IgM. Określono fenotyp dwóch jednostek krwi przeznaczonych do transfuzji i stwierdzono, że są to Le(a+b-) oraz Le(a-b+). Podczas przetaczania jednostki o fenotypie Le(a-b+), M- pojawiły się objawy hemolizy, w związku z czym to przeciwciała anty-Le^b zostały uznane jako przyczyna reakcji poprzetoczeniowej. Kryzys naczyniowo- okluzyjny ustąpił, nie było konieczności dodatkowych transfuzji, a pacjent został wypisany po 6 dniach ze szpitala.

Podsumowanie

Układ grupowy Lewis jest złożonym układem. Ekspresja antygenów Lewis na czerwonych krwinkach i w wydzielinach, a także ich związek z antygenami układów AB0 i H, zależy od współdziałania kilku genów. Antygeny Lewis nie są pierwotnie składnikami błony komórkowej krwinki czerwonej, lecz są adsorbowane z osocza. W związku z tym krwinki czerwone przejściowo mogą tracić antygeny Lewis na przykład w czasie trwania ciąży. Przeciwciała przeciwko antygenom Lewis zazwyczaj nie mają znaczenia klinicznego. Jednak istnieje coraz więcej doniesień sugerujących wzrost znaczenia przeciwciał anty- Le w kontekście transfuzji i transplantacji. Chociaż rzadko, zarówno przeciwciała anty-Le^a, jak i anty-Le^b, mogą być przyczyną hemolitycznych reakcji poprzetoczeniowych. Przeciwciała reagujące w temperaturze 37⁰C należy uznać za istotne klinicznie. Należy pamiętać również o roli przeciwciał skierowanych do antygenów Lewis przy ocenie ryzyka odrzutu przeszczepu nerek.

Piśmiennictwo

1. Table of blood group systems. 2024 September 30.  https://www.isbtweb.org/resource/tableofbloodgroupsystems.html
2. Mourant AE. A new human blood group antigen of frequent occurrence. Nature. 1946 Aug 17;158:237. doi: 10.1038/158237c0. PMID: 20995492.
3. Combs MR. Lewis blood group system review. Immunohematology. 2009;25(3):112-8. PMID: 20406017. 
4. Grubb R. Correlation between Lewis blood group and secretor character in man. Nature. 1948 Dec 11;162(4128):933. doi: 10.1038/162933a0. PMID: 18104581.
5. Sneath JS, Sneath PH. Transformation of the Lewis groups of human red cells. Nature. 1955 Jul 23;176(4473):172. doi: 10.1038/176172a0. PMID: 13244653.
6. Marcus DM, Cass LE. Glycosphingolipids with Lewis blood group activity: uptake by human erythrocytes. Science. 1969 May 2;164(3879):553-5. doi: 10.1126/science.164.3879.553. PMID: 5778002.
7. Subramaniyan R. Serological characteristics of Lewis antibodies and their clinical significance – A case series. Hematol Transfus Cell Ther. 2023 Apr-Jun;45(2):159-164. doi: 10.1016/j.htct.2021.07.007. Epub 2021 Nov 16. PMID: 34824034; PMCID: PMC10244237.
8. Boratyńska M, Banasik M, Hałoń A, Patrzałek D, Klinger M. Blood group Lewis alloantibodies cause antibody-mediated rejection in renal transplant recipients. Transplant Proc. 2007 Nov;39(9):2711-4. doi: 10.1016/j.transproceed.2007.08.053. PMID: 18021965.
9. Velliquette R, Westhoff MS & CM. Lewis, I, P1PK, FORS, and GLOB Blood Group Systems. Transfusion   Medicine and Hemostatis. 2019: 169-171. doi: 10.1016/b978-0-12-813726-0.00029-5. 
10.  Combs MR. An update on the Lewis blood group system. Immunohematology. 2019 Jun;35(2):65-66. PMID: 31246491. 
11.  Fabijańska- Mitek J. Immunohematologia Grupy krwi i niedokrwistości. Fundacja Pro Pharmacia Futura, Warszawa 2025: 30:33:43-46.
12.  Daniels, Geoff. „ABO, H, and Lewis Systems.” Human Blood Groups, edited by Geoff Daniels, 2013: 11-13:58-59.
13.  Das, Sudipta Sekhar; Chakrabarty, Ritam. Optimization of Blood Safety through Essential   Characterization of Naturally Occurring Lewis Antibody. Global Journal of Transfusion Medicine 3(2):p 121-124, Jul–Dec 2018. | DOI: 10.4103/GJTM.GJTM_21_18 
14.  Delk AA, Gammon RR, Alvarez H, Benitez N, Bright F. A Hemolytic Transfusion Reaction Caused by an Unexpected Leb Antibody. Lab Med. 2021 May 4;52(3):303-306. doi: 10.1093/labmed/lmaa070. PMID: 33399868. [B]
15.  Obwieszczenie Ministra Zdrowia z dnia 11 stycznia 2023 r. w sprawie wymagań dobrej praktyki przechowywania i wydawania krwi i jej składników dla banków krwi oraz badań z zakresu immunologii transfuzjologicznej wykonywanych w zakładach leczniczych innych niż regionalne centra, Wojskowe Centrum lub Centrum MSWiA.