Układ grupowy P1PK

mgr Urszula Mazur, mgr Gabriela Migacz, mgr Katarzyna Pacyna

Układ grupowy P1PK stanowi jeden z 47 układów grupowych krwi i jest klasyfikowany przez Międzynarodowe Towarzystwo Transfuzji Krwi (ISBT) jako układ 003 [1]. Obecnie w jego skład wchodzą trzy antygeny: P1, P^k oraz rzadko występujący antygen NOR. 

Rys historyczny

Układ grupowy P1PK został po raz pierwszy opisany w 1927 roku. Wówczas Landsteiner i Levine zaszczepili króliki ludzkimi krwinkami czerwonymi, a w efekcie przeprowadzonego doświadczenia został odkryty antygen P [2]. W 1951 roku opisano nowy antygen Tja oraz odpowiadające mu przeciwciało anty-Tja. Kilka lat później przeprowadzono badania u osób z fenotypem Tj(a-) i stwierdzono jego ścisłą zależność z układem P. Na podstawie tych obserwacji zmieniono dotychczasową nomenklaturę i antygen P został przemianowany na antygen P1, co doprowadziło do rozróżnienia dwóch fenotypów: P₁ (P1+) oraz P₂ (P1-), natomiast fenotyp Tj(a-) zmienił nazwę na fenotyp p. W 1959 roku opisano przypadek osoby z fenotypem P^k, który charakteryzuje się brakiem antygenu P. Nazewnictwo przeciwciał anty-Tja zostało przekształcone na anty-PP1P^k, natomiast określenie anty-Tja jest niekiedy nadal używane. W późniejszym czasie do systemu dodano również antygen Luke (LKE), jednakże w 1990 roku grupa robocza do spraw Immunogenetyki Krwinek Czerwonych i Terminologii Grup Krwi zadecydowała, że P1 będzie jedynym antygenem należącym do układu grupowego P. W 2010 roku udowodniono, że antygen P^k jest syntetyzowany przez tę samą 4-α-galaktozylotransferazę, co antygen P1. W związku z tym do układu zakwalifikowano antygen P^k i nadano mu nazwę – układ grupowy krwi P1PK. Dwa lata później do systemu dołączono rzadki antygen NOR. Z kolei rzeczywisty antygen P, zaliczany początkowo do układu P, obecnie należy do układu grupowego GLOB [3].

Antygeny układu P1PK

Antygeny P1 oraz P^k są antygenami o wysokiej częstości występowania, natomiast antygen NOR występuje znacznie rzadziej. W zależności od obecności lub braku poszczególnych antygenów z układu P1PK oraz antygenów P i PX2 z powiązanego układu GLOB, można rozróżnić następujące fenotypy: P₁, P₂, p, P₁^k , P₂^k oraz NOR [3,4]. Fenotyp P₁ jest związany z obecnością antygenu P1 na krwinkach czerwonych, a brak antygenu P1 prowadzi do powstania fenotypu P₂ [3]. Częstość występowania fenotypu P₁ jest różna w zależności od grup etnicznych. Występuje u 94% populacji rasy czarnej, u 79% osób rasy białej oraz u około 20% populacji Azjatów [5,6]. Antygen P^k występuje na krwinkach czerwonych w niewielkich ilościach, jednak w przypadku rzadkiego fenotypu P^k nie jest przekształcany do antygenu P i wówczas wykazuje bardzo silną ekspresję na krwinkach [2]. Ze względu na obecność lub brak antygenu P1, można rozróżnić dwie kombinacje fenotypu P^k: fenotyp P₁^k  (obecny antygen P1) lub P₂^k (brak antygenu P1) [3]. Antygen NOR o niskiej częstości występowania, został opisany jak dotąd jedynie u dwóch rodzin, w Stanach Zjednoczonych oraz w Polsce, i był obecny tylko u osób z ekspresją antygenów P1 oraz P^k [4,6]. Wśród wymienionych fenotypów niezwykle rzadko występuje fenotyp p, który charakteryzuje się brakiem wszystkich antygenów układu P1PK. Przyczyną pojawienia się fenotypu p jest brak aktywności enzymu syntazy P1/P^k. Częstość występowania fenotypu p w Europie wynosi około 5,8 przypadków na milion, z nieco wyższym odsetkiem w Japonii i Izraelu [4,7]. 

Antygen P1 występuje na prawie wszystkich komórkach ludzkich. Pojawia się na krwinkach czerwonych już w 12. tygodniu życia płodowego, ale jego ekspresja jest bardzo zmienna i ulega osłabieniu w czasie ciąży. Po narodzinach ekspresja antygenu P1 jest niska i osiąga pełny poziom po ukończeniu 7. roku życia. Siła ekspresji antygenu P1 może się różnić w zależności od dawki antygenu na krwinkach czerwonych. [2,6]. Antygen P1 jest szeroko rozpowszechniony w naturze i pełni rolę receptora dla mikroorganizmów, w tym dla niektórych szczepów Escherichia coli i toksyny czerwonki. W postaci rozpuszczalnej jest również obecny w płynie owodniowym, w wątrobie zakażonej motylicą i w płynie z torbieli tasiemca bąblowca [2,8]. Antygen P^k wykazuje ekspresję na wszystkich erytrocytach, z wyjątkiem krwinek o fenotypie p, jednakże w mniejszym stopniu niż antygen P1 [8]. Antygen P^k jest receptorem dla ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV), a także dla toksyn Shiga i enterokrwotocznych szczepów Escherichia coli [4]. 

Tabela 1. Charakterystyka fenotypów układu P1PK [3].

Antygeny układu P1PK są łańcuchami cukrowymi glikosfingolipidów i są syntetyzowane przez 4-α-galaktozylotransferazę (syntazę P1/P^k), która jest kodowana przez gen A4GALT zlokalizowany na długim ramieniu chromosomu 22 [2,9]. Obecność antygenów P1 i P^k zależy od poziomu transkryptu genu A4GALT. Badania wykazały, że czynniki transkrypcyjne RUNX1 i EGR1 wiążą się do sekwencji w genie A4GALT, co zwiększa transkrypcję tego genu i jednocześnie powstaje większa ilość 4-α-galaktozylotransferazy. To z kolei przyczynia się do zwiększonej syntezy antygenów P1 oraz P^k i  pojawienia się fenotypu P₁. Natomiast niski poziom transkryptu genu A4GALT powoduje brak syntezy antygenu P1 i w efekcie występowanie fenotypu P₂ [10,11]. Antygen NOR powstaje w wyniku mutacji w genie A4GALT polegającej na zmianie glutaminy na kwas glutaminowy w pozycji 211 łańcucha polipeptydowego [4]. 

Biochemiczna droga syntezy antygenów P1PK odbywa się na szlakach globo oraz neolakto. Antygen P1 jest syntetyzowany na szlaku neolakto, natomiast antygeny P^k i NOR na szlaku globo [4]. Substratem wyjściowym do biosyntezy antygenów układu P1PK jest laktozyloceramid. W szlaku neolakto laktozyloceramid jest przekształcany w paraglobozyd, będący bezpośrednim prekursorem antygenu P1. Proces ten odbywa się poprzez przyłączenie reszty galaktozy do N-acetyloglukozaminy. Następnie przy udziale 4-α-galaktozylotransferazy do paraglobozydu jest dołączana galaktoza, tworząc w ten sposób antygen P1. U osób z fenotypem P₂ paraglobozyd nie ulega przemianie do antygenu P1, natomiast laktozyloceramid podlega dalszym przekształceniom. Z kolei antygen P^k jest syntetyzowany na szlaku globo w wyniku przyłączenia reszty galaktozy do laktozyloceramidu. Powstały antygen P^k może być substratem do syntezy antygenu P, inaczej zwanego globozydem. Proces ten jest katalizowany przez enzym 3-ꞵ-N-acetylogalaktozaminotransferazę i polega na przyłączeniu N-acetylogalaktozaminy do antygenu P^k. Powstały antygen P może ulegać kolejnym przemianom i na skutek dołączenia galaktozy oraz kwasu N-sjalowego jest produkowany antygen LKE. Natomiast dołączenie kolejnej reszty galaktozy przez 4-α-galaktozylotransferazę do antygenu P, prowadzi do syntezy antygenu NOR [2,4]. 

       Rycina 1. Szlaki biosyntezy antygenów układu P1PK [11].

Przeciwciała układu P1PK i ich znaczenie kliniczne 

Przeciwciała skierowane do antygenów układu P1PK to najczęściej przeciwciała naturalne, nieregularne i nie reagujące w temperaturze 37℃ [2].  Przeciwciała anty-P1 są często obecne u osób z fenotypem P₂ (P1-). W większości przypadków przeciwciała anty-P1 są naturalnymi przeciwciałami klasy IgM i nie reagują w temperaturze 25℃ i wyższej oraz rzadko są przyczyną rozwoju choroby hemolitycznej płodu i noworodka (ChHPN) [8,12]. Jednakże opisano rzadkie przypadki przeciwciał anty-P1 reagujących w temperaturze 37℃, wiążących dopełniacz i powodujących natychmiastowe i/lub opóźnione niepożądane reakcje poprzetoczeniowe u biorców krwi [6]. Przeciwciała anty-P1, zarówno w klasie IgM jak i IgG, mogą być przyczyną ciężkich reakcji poprzetoczeniowych, jednak zdecydowanie częściej zdarzają się łagodne opóźnione reakcje poprzetoczeniowe wywołane obecnością anty-P1 [5]. Z kolei przeciwciała o swoistości anty-P oraz anty-P^k są silnymi hemolizynami związanymi z ciężkimi reakcjami hemolitycznymi po transfuzjach [7]. Osoby o fenotypie p, nie posiadające antygenów P1 oraz P^k na krwinkach czerwonych, mogą wytwarzać przeciwciała o swoistości anty-PP1P^k, które często prowadzą do silnych hemolitycznych reakcji poprzetoczeniowych oraz niekiedy do rozwoju ChHPN. Ponadto przeciwciała anty-PP1P^k są również związane z nawracającymi spontanicznymi poronieniami u kobiet, szczególnie w pierwszym trymestrze ciąży. Antygeny P i P^k wykazują silną ekspresję na komórkach łożyska, a przeciwciała przeciwko tym antygenom są szkodliwe dla trofoblastów łożyska. Prawdopodobnie zarówno komponenty IgG, jak i IgM, mają działanie patogenne [7]. Przeciwciała o swoistości anty-NOR występują w surowicy większości osób dorosłych, dlatego są nazywane poliaglutyninami. Nieznane jest znaczenie kliniczne przeciwciał anty-NOR, ponieważ istnieje bardzo niewielki odsetek osób o fenotypie NOR+, a co za tym idzie, transfuzje krwi z antygenem NOR zdarzają się niezwykle rzadko [6].

Opis przypadków

W literaturze opisano przypadki poronień u kobiet wywołanych obecnością przeciwciał anty-PP1P^k. Jednym z nich jest przypadek 35-letniej pacjentki, która straciła dziewięć poprzednich ciąż i została przyjęta do szpitala w celu znalezienia  przyczyny tak licznych poronień. Pacjentka nie zgłaszała żadnych chorób przewlekłych, badania genetyczne wskazywały na prawidłowość chromosomów u kobiety i jej męża. Pacjentka nie miała rodzeństwa, a jej rodzice byli ze sobą spokrewnieni. W badaniach uzyskano prawidłowy poziom hormonów płciowych, glukozy, insuliny i hormonów tarczycy. Jednak w badaniu przeglądowym na obecność przeciwciał uzyskano wynik dodatni. Po przeprowadzeniu identyfikacji wykryto przeciwciała o swoistości anty-PP1P^k w klasie IgG o mianie 1:256. Miano przeciwciał utrzymywało się na takim samym poziomie, a pacjentka otrzymywała dożylnie immunoglobulinę (IVIG) przez pięć dni w 12. tygodniu ciąży. Ze względu na utrzymujące się miano przeciwciał przeprowadzono plazmaferezę w 14. tygodniu ciąży. Pomimo podjętych działań, rozwój płodu zatrzymał się w 14.+5 tygodniu ciąży. Podejrzewano, że plazmafereza została zlecona zbyt późno. Leczniczą plazmaferezę stosuje się w przypadku pacjentek z grupy wysokiego ryzyka, z wysokim mianem przeciwciał oraz wieloma poronieniami w historii. W przypadku wcześniej stwierdzonych przeciwciał, plazmaferezę należy rozpocząć możliwie jak najszybciej po rozpoznaniu ciąży. Jednakże, pomimo zastosowanych środków, terapia może zakończyć się niepowodzeniem u kobiet w ciąży, u których miano przeciwciał stale rośnie. Ponadto, w momencie wykrycia przeciwciał anty-PP1P^k warto również zbadać członków rodziny. W opisanym przypadku rodzice pacjentki byli ze sobą spokrewnieni, co zwiększało szanse na występowanie fenotypu p u ich dzieci i wytworzenie przeciwciał anty-PP1P^k [13].  

Na przestrzeni lat wykazano, że przeciwciała układu P1PK mogą interferować w oznaczenie  grupy krwi u pacjenta. Jednym z opisanych przypadków jest historia 66-letniej kobiety przyjętej do szpitala, u której zlecono wykonanie grupy krwi przed planowanym zabiegiem. Oznaczenie grupy krwi zostało przeprowadzone metodą probówkową. Zaobserwowano reakcję aglutynacji z odczynnikami anty-B i anty-D, co wskazywało na grupę krwi B RhD+ (dodatni), jednak surowica pacjentki wykazała silną reakcję aglutynacji z krwinkami grup A, B i 0. W związku z tym zauważono rozbieżność między  otrzymanymi wynikami. Wykonano także badanie przesiewowe i identyfikacyjne przeciwciał i w obu przypadkach uzyskano reakcje dodatnie z niektórymi krwinkami wzorcowymi. Autokontrola i bezpośredni test antyglobulinowy były ujemne. Obecność aglutynacji w reakcjach surowicy pacjentki z krwinkami wzorcowymi A, B i 0 sugerowały, że wykryte przeciwciała mogą występować w klasie IgM. W związku z tym surowicę pacjentki przebadano w pośrednim teście antyglobulinowym z wykorzystaniem panelu krwinek w temperaturze 4℃ i 24℃ bez inkubacji, a także inkubując surowicę przez 10 minut w temperaturze 24℃ i 37℃. Badania potwierdziły swoistość przeciwciał anty-P1, które najsilniej reagowały w 4℃. Siła reakcji stopniowo malała od 4 do 37℃, co potwierdziło, że przeciwciała są klasy IgM. Oznaczono fenotyp pacjentki i wykazano brak antygenu P1, a ze względu na planowany zabieg chirurgiczny i możliwość utraty krwi, zlecono rezerwację jednostek KKCz na czas zabiegu. Wykonano próbę zgodności z pięcioma jednostkami krwi. Trzy z nich okazały się niezgodne, natomiast dwie jednostki, które były zgodne, nie posiadały antygenu P1. Po operacji pacjentka wymagała transfuzji krwi i otrzymała dwie jednostki KKCz. Transfuzja przebiegła bez komplikacji, poziom hemoglobiny poprawił się, a następnie pacjentka została wypisana ze szpitala [12].

Podsumowanie

Układ grupowy P1PK odgrywa znaczącą rolę w transfuzjologii medycznej, a antygeny P1PK są receptorami dla drobnoustrojów i toksyn, co ma znaczenie w przypadku różnych chorób i zakażeń. Pomimo, iż w jego skład wchodzą tylko trzy antygeny, jest to układ złożony i wciąż nie do końca poznany. Jak dotąd przeprowadzono wiele badań wyjaśniających podłoże molekularne układu P1PK, jednakże nadal trwają działania w tym zakresie. Również diagnostyka przeciwciał jest często procesem trudnym i złożonym ze względu na szerokie spektrum temperatur, w którym mogą reagować przeciwciała anty-P1. Z kolei przeciwciała anty-PP1P^k często mogą prowadzić do poronień u kobiet, a ich obecność u biorców krwi może przysparzać problemy w doborze krwi do transfuzji.   

Piśmiennictwo

1. Table of blood group systems. 2024 September 30.  https://www.isbtweb.org/resource/tableofbloodgroupsystems.html
2. Fabijańska- Mitek J. Immunohematologia Grupy krwi i niedokrwistości. Fundacja Pro Pharmacia Futura, Warszawa 2025: 94-96.
3. Hellberg A. P1PK: a blood group system with an identity crisis. ISBT Science Series. 2019: 1. doi:10.1111/voxs.12505.
4. Czerwiński M, Kaczmarek R. Genetyczne podstawy syntezy cukrowych antygenów grupowych krwi. [Genetic basis of synthesis of carbohydrate blood group antigens]. Acta Haematologica Polonica. 2013; 44(3): 256-258. doi:10.1016/j.achaem.2013.07.029.
5. Smith D, Aye T, Er LS, Nester T, Delaney M. Acute Hemolytic Transfusion Reaction due to Anti-P1: A Case Report and Review of Institutional Experience. 2018; 46(5): 381, 383. doi: 10.1159/000490897. PMID: 31832064.  PMCID: PMC6876609.
6. Hellberg A, Westman JS, Thuresson B, Olson ML. P1PK: The blood group system that changed its name and expanded. Immunohematology. 2013; 29(1): 26-27. PMID: 24046920. 
7. Di Ciaccio P, Cutts B, Alahakoon TI, Dennington PM, Soo LA, Curnow J. Clinical consequences of the extremely rare anti-PP1Pk isoantibodies in pregnancy: a case series and review of the literature. Vox Sanguinis. 2020; 116(5): 1-2. doi: 10.1111/vox.13042. PMID: 33326620.
8. Velliquette R, Westhoff MS & CM. Lewis, I, P1PK, FORS, and GLOB Blood Group Systems. Transfusion Medicine and Hemostatis. 2019: 173-174. doi: 10.1016/b978-0-12-813726-0.00029-5. 
9. Kaczmarek R, Duk M, Szymczak K, Korchagina E, Tyborowska J, Mikolajczyk K, Bovin N, Szewczyk B, Jaskiewicz E, Czerwinski M. Human Gb3/CD77 synthase reveals specificity toward two or four different acceptors depending on amino acid at position 211, creating P^k, P1 and NOR blood group antigens. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2016; 470(1): 169. doi:10.1016/j.bbrc.2016.01.017. PMID: 26773500.
10.  Westman JS, Stenfelt L, Vidovic K,  Möller M, Hellberg A, Kjellström S, Olsson ML. Allele-selective RUNX1 binding regulates P1 blood group status by transcriptional control of A4GALT. Blood. 2018; 131(14): 1611–1616. doi:10.1182/blood-2017-08-803080. PMID: 29438961.
11.  Yeh C-C, Chang C-J, Twu Y-C, Hung S-T, Tsai Y-J, Liao J-C, Huang J-T, Kao Y-H, Lin S-W, Yu L-C. The differential expression of the blood group P¹ –A4GALT and P² –A4GALT alleles is stimulated by the transcription factor early growth response 1. Transfusion. 2018; 58(4): 1057. doi:10.1111/trf.14515. PMID: 29399809.
12.  Thulasiram N, Sahoo D, Basavarajegowda A. Clinical significant anti‐P1 antibody with wide thermal amplitude: A tale of successful blood management. 2023; 17(1): 126. doi: 10.4103/ajts.ajts_165_21. PMID: 37188025. PMCID: PMC10180787.
13.  Li G, Du M, Deng X, Wang S, Du Q, Bao S. Recurrent miscarriage associated with rare anti-PP1Pk antibody: a case series and literature review. Research Square. 2023: 3,8.  doi: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2728370/v1.