Lernziele
Am Ende dieses Abschnitts werden Sie in der Lage sein:
- Beschreiben Sie die beiden grundlegenden physiologischen Konsequenzen der Transfusion von inkompatiblem Blut
- Vergleichen Sie ABO- und Rhesus-Blutgruppen
- Erkennen Sie, welche Blutgruppen sicher transfundiert werden können bei Patienten mit Blutgruppen sicher transfundiert werden können
- Diskutieren Sie die Pathophysiologie der hämolytischen Erkrankung des Neugeborenen
Bluttransfusionen beim Menschen waren riskante Verfahren bis zur Entdeckung der wichtigsten menschlichen Blutgruppen durch Karl Landsteiner, einem österreichischen Biologen und Arzt, im Jahr 1900. Bis zu diesem Zeitpunkt wussten die Ärzte nicht, dass der Tod manchmal auf Bluttransfusionen folgte, wenn die Art des Spenderblutes, das dem Patienten infundiert wurde, nicht mit dem eigenen Blut des Patienten kompatibel war. Blutgruppen werden durch das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Markermoleküle auf den Plasmamembranen der Erythrozyten bestimmt. Mit ihrer Entdeckung wurde es erstmals möglich, die Blutgruppen von Patient und Spender abzugleichen und Transfusionsreaktionen und Todesfälle zu verhindern.
Antigene, Antikörper und Transfusionsreaktionen
Antigene sind Substanzen, die der Körper nicht als zum „Selbst“ gehörig erkennt und die deshalb eine Abwehrreaktion der Leukozyten des Immunsystems auslösen. (Weitere Informationen zur Immunität finden Sie in den weiteren Inhalten.) Hier geht es um die Rolle der Immunität bei Bluttransfusionsreaktionen. Insbesondere bei Erythrozyten werden die Antigene als Isoantigene oder Agglutinogene (Oberflächenantigene) und die Antikörper als Isoantibodies oder Agglutinine bezeichnet. In diesem Kapitel werden wir die gebräuchlicheren Begriffe Antigene und Antikörper verwenden.
Antigene sind im Allgemeinen große Proteine, können aber auch andere Klassen organischer Moleküle umfassen, einschließlich Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren. Nach einer Infusion von unverträglichem Blut gelangen Erythrozyten mit fremden Antigenen in die Blutbahn und lösen eine Immunantwort aus. Proteine, so genannte Antikörper (Immunglobuline), die von bestimmten B-Lymphozyten, den Plasmazellen, produziert werden, heften sich an die Antigene auf den Plasmamembranen der infundierten Erythrozyten und bewirken, dass sie aneinander haften.
- Da die Arme der Y-förmigen Antikörper zufällig an mehr als eine fremde Erythrozytenoberfläche anhaften, bilden sie Klumpen von Erythrozyten. Dieser Prozess wird Agglutination genannt.
- Die Erythrozytenklumpen blockieren kleine Blutgefäße im ganzen Körper und entziehen dem Gewebe Sauerstoff und Nährstoffe.
- Wenn die Erythrozytenklumpen in einem Prozess, der Hämolyse genannt wird, abgebaut werden, wird ihr Hämoglobin in den Blutkreislauf freigesetzt. Dieses Hämoglobin wandert zu den Nieren, die für die Filtration des Blutes verantwortlich sind. Die Menge an Hämoglobin, die freigesetzt wird, kann jedoch leicht die Kapazität der Nieren übersteigen, es auszuscheiden, und der Patient kann schnell ein Nierenversagen entwickeln.
Mehr als 50 Antigene wurden auf den Erythrozytenmembranen identifiziert, aber die bedeutendsten in Bezug auf ihre potenzielle Schädlichkeit für Patienten sind in zwei Gruppen eingeteilt: die ABO-Blutgruppe und die Rh-Blutgruppe.
Die ABO-Blutgruppe
Obwohl der Name der ABO-Blutgruppe aus drei Buchstaben besteht, bezeichnet die ABO-Bluttypisierung das Vorhandensein oder Fehlen von nur zwei Antigenen, A und B. Beide sind Glykoproteine. Menschen, deren Erythrozyten A-Antigene auf ihrer Erythrozyten-Membranoberfläche haben, werden als Blutgruppe A bezeichnet, und diejenigen, deren Erythrozyten B-Antigene haben, sind Blutgruppe B. Menschen können auch sowohl A- als auch B-Antigene auf ihren Erythrozyten haben, in diesem Fall sind sie Blutgruppe AB. Menschen, die weder A- noch B-Antigene haben, werden als Blutgruppe O bezeichnet. ABO-Blutgruppen sind genetisch festgelegt.
Normalerweise muss der Körper einem fremden Antigen ausgesetzt werden, bevor ein Antikörper gebildet werden kann. Dies ist bei der ABO-Blutgruppe nicht der Fall. Personen mit Blutgruppe A – ohne vorherigen Kontakt mit inkompatiblem Blut – haben bereits gebildete Antikörper gegen das B-Antigen, die in ihrem Blutplasma zirkulieren. Diese Antikörper, die als Anti-B-Antikörper bezeichnet werden, verursachen eine Agglutination und Hämolyse, wenn sie jemals auf Erythrozyten mit B-Antigenen treffen. In ähnlicher Weise hat eine Person mit Blutgruppe B vorgeformte Anti-A-Antikörper. Personen mit Blutgruppe AB, die beide Antigene aufweist, haben keine vorgeformten Antikörper gegen eines der beiden Antigene. Menschen mit Blutgruppe O fehlen die Antigene A und B auf ihren Erythrozyten, aber sowohl Anti-A- als auch Anti-B-Antikörper zirkulieren in ihrem Blutplasma.
Rh-Blutgruppen
Die Rh-Blutgruppe wird nach dem Vorhandensein oder Fehlen eines zweiten Erythrozyten-Antigens klassifiziert, das als Rh bezeichnet wird. (Es wurde zuerst bei einer Primatenart, dem Rhesusaffen, entdeckt, der oft in der Forschung verwendet wird, weil sein Blut dem des Menschen ähnlich ist.) Obwohl Dutzende von Rh-Antigenen identifiziert worden sind, ist nur eines, das als D bezeichnet wird, klinisch wichtig. Diejenigen, die das Rh-D-Antigen auf ihren Erythrozyten haben – etwa 85 Prozent der Amerikaner – werden als Rh-positiv (Rh+) bezeichnet und diejenigen, denen es fehlt, sind Rh-negativ (Rh-). Beachten Sie, dass sich die Rh-Gruppe von der ABO-Gruppe unterscheidet, so dass jede Person, unabhängig von ihrer ABO-Blutgruppe, dieses Rh-Antigen haben oder vermissen kann. Bei der Identifizierung der Blutgruppe eines Patienten wird die Rh-Gruppe durch Anhängen des Wortes positiv oder negativ an den ABO-Typ bezeichnet. Zum Beispiel bedeutet A positiv (A+), dass Blut der ABO-Gruppe A mit dem Rh-Antigen vorhanden ist, und AB negativ (AB-) bedeutet Blut der ABO-Gruppe AB ohne das Rh-Antigen.
Die folgende Tabelle fasst die Verteilung der ABO- und Rh-Blutgruppen innerhalb der Vereinigten Staaten zusammen.
| Tabelle 1. Zusammenfassung der ABO- und Rhesus-Bluttypen innerhalb der Vereinigten Staaten | ||||
|---|---|---|---|---|
| Bluttyp | Afrika-Amerikaner | Asien-Amerikaner | Kaukasier-Amerikaner | Latino/Latina-Amerikaner |
| A+ | 24 | 27 | 33 | 29 |
| A- | 2 | 0.5 | 7 | 2 |
| B+ | 18 | 25 | 9 | 9 |
| B- | 1 | 0.4 | 2 | 1 | AB+ | 4 | 7 | 3 | 2 |
| AB- | 0.3 | 0.1 | 1 | 0.2 |
| O+ | 47 | 39 | 37 | 53 |
| O- | 4 | 1 | 8 | 4 |
Im Gegensatz zu den Antikörpern der ABO-Gruppe, die vorgebildet sind, werden Antikörper gegen das Rh-Antigen nur bei Rh-Individuen nach Exposition mit dem Antigen gebildet. Dieser Prozess, Sensibilisierung genannt, tritt nach einer Transfusion mit Rh-inkompatiblem Blut auf oder, was noch häufiger vorkommt, bei der Geburt eines Rh+ Babys mit einer Rh- Mutter. Bei einer ersten Schwangerschaft sind Probleme selten, da die Rh+-Zellen des Babys nur selten die Plazenta (das Organ für den Gas- und Nährstoffaustausch zwischen dem Baby und der Mutter) passieren. Während oder unmittelbar nach der Geburt kann die Rh- Mutter jedoch mit den Rh+ Zellen des Babys in Kontakt kommen (Abbildung 1). Untersuchungen haben gezeigt, dass dies bei etwa 13-14 Prozent solcher Schwangerschaften der Fall ist. Nach der Exposition beginnt das Immunsystem der Mutter, Anti-Rh-Antikörper zu bilden. Sollte die Mutter dann ein weiteres Rh+ Baby zeugen, können die von ihr produzierten Rh-Antikörper über die Plazenta in den fetalen Blutkreislauf gelangen und die fetalen RBCs zerstören. Dieser Zustand, der als hämolytische Erkrankung des Neugeborenen (HDN) oder Erythroblastosis fetalis bekannt ist, kann in leichten Fällen eine Anämie verursachen, aber die Agglutination und Hämolyse können so schwerwiegend sein, dass der Fötus ohne Behandlung im Mutterleib oder kurz nach der Geburt sterben kann.
Abbildung 1. Die erste Exposition einer Rh- Mutter mit Rh+ Erythrozyten während der Schwangerschaft induziert eine Sensibilisierung. Anti-Rh-Antikörper beginnen in der Blutbahn der Mutter zu zirkulieren. Eine zweite Exposition erfolgt bei einer nachfolgenden Schwangerschaft mit einem Rh+ Fötus im Uterus. Mütterliche Anti-Rh-Antikörper können die Plazenta passieren und in den Blutkreislauf des Fötus gelangen, was zu einer Agglutination und Hämolyse der fötalen Erythrozyten führt.
Ein Medikament namens RhoGAM, kurz für Rh-Immunglobulin, kann die Entwicklung von Rh-Antikörpern bei der Rh-Mutter vorübergehend verhindern und damit diese potenziell ernste Krankheit für den Fötus abwenden. RhoGAM-Antikörper zerstören alle fetalen Rh+ Erythrozyten, die die Plazentaschranke passieren können. RhoGAM wird Rh- Müttern normalerweise in den Wochen 26-28 der Schwangerschaft und innerhalb von 72 Stunden nach der Geburt verabreicht. Es hat sich als bemerkenswert wirksam bei der Verringerung der Inzidenz von HDN erwiesen. Früher haben wir festgestellt, dass die Inzidenz von HDN bei einer Rh+ Folgeschwangerschaft einer Rh- Mutter ohne präventive Behandlung bei etwa 13-14 Prozent liegt. Seit der Einführung von RhoGAM im Jahr 1968 ist die Inzidenz in den USA auf etwa 0,1 Prozent gesunken.
Bestimmung der ABO-Blutgruppe
Mit kommerziell hergestellten Antikörpern kann der Arzt die Blutgruppe eines Patienten schnell und einfach bestimmen. Eine unbekannte Blutprobe wird in separate Vertiefungen aufgeteilt. In eine Vertiefung wird eine kleine Menge des Anti-A-Antikörpers gegeben, in eine andere eine kleine Menge des Anti-B-Antikörpers. Wenn das Antigen vorhanden ist, verursachen die Antikörper eine sichtbare Agglutination der Zellen (Abbildung 2). Das Blut sollte auch auf Rh-Antikörper getestet werden.
Abbildung 2. Dieses Muster einer kommerziell hergestellten „Bedside“-Karte ermöglicht eine schnelle Typisierung sowohl des Blutes eines Empfängers als auch eines Spenders vor der Transfusion. Die Karte enthält drei Reaktionsstellen oder Vertiefungen. Eine ist mit einem Anti-A-Antikörper beschichtet, eine mit einem Anti-B-Antikörper und eine mit einem Anti-D-Antikörper (testet auf das Vorhandensein von Rh-Faktor D). Das Mischen eines Tropfens Blut und Kochsalzlösung in jede Vertiefung ermöglicht die Interaktion des Blutes mit einem Präparat typspezifischer Antikörper, auch Anti-Seras genannt. Die Agglutination der Erythrozyten an einer bestimmten Stelle zeigt eine positive Identifizierung der Blutantigene an, in diesem Fall A und Rh-Antigene für die Blutgruppe A+. Zum Zweck der Transfusion müssen die Blutgruppen von Spender und Empfänger übereinstimmen.
ABO-Transfusionsprotokolle
Um Transfusionsreaktionen zu vermeiden, ist es am besten, nur übereinstimmende Blutgruppen zu transfundieren; d.h. ein Empfänger mit Blutgruppe B+ sollte idealerweise nur Blut von einem Spender mit Blutgruppe B+ erhalten usw. In Notfallsituationen, wenn eine akute Blutung das Leben des Patienten bedroht, ist jedoch möglicherweise keine Zeit für eine Kreuzprobe zur Bestimmung der Blutgruppe. In diesen Fällen kann Blut von einem Universalspender – einer Person mit Blutgruppe O – transfundiert werden. Es sei daran erinnert, dass Erythrozyten der Blutgruppe O keine A- oder B-Antigene aufweisen. Daher werden Anti-A- oder Anti-B-Antikörper, die möglicherweise im Blutplasma des Patienten zirkulieren, nicht auf Erythrozyten-Oberflächenantigene auf dem gespendeten Blut treffen und daher nicht zu einer Reaktion provoziert werden. Ein Problem bei dieser Bezeichnung als Universalspender ist, dass Rh-Antikörper im gespendeten Blut vorhanden sein können, wenn die O-Person zuvor mit Rh-Antigenen in Kontakt gekommen ist. Außerdem werden durch das Einbringen von Blut der Blutgruppe O in eine Person mit Blut der Blutgruppe A, B oder AB dennoch Antikörper sowohl gegen A- als auch gegen B-Antigene eingebracht, da diese immer im Blutplasma der Blutgruppe O zirkulieren. Dies kann beim Empfänger zu Problemen führen, aber da das Volumen des transfundierten Blutes viel geringer ist als das Volumen des Eigenblutes des Patienten, sind die negativen Auswirkungen der relativ wenigen infundierten Plasma-Antikörper normalerweise begrenzt. Auch der Rh-Faktor spielt eine Rolle. Wenn Rh- Personen, die Blut erhalten, zuvor mit dem Rh-Antigen in Berührung gekommen sind, können Antikörper für dieses Antigen im Blut vorhanden sein und bis zu einem gewissen Grad eine Agglutination auslösen. Obwohl es immer vorzuziehen ist, das Blut eines Patienten vor der Transfusion zu kreuzen, ist dies in einer wirklich lebensbedrohlichen Notfallsituation nicht immer möglich, und diese Verfahren können eingesetzt werden.
Ein Patient mit der Blutgruppe AB+ wird als Universalempfänger bezeichnet. Dieser Patient kann theoretisch jede Blutgruppe erhalten, da sein eigenes Blut – das sowohl A- als auch B-Antigene auf der Oberfläche der Erythrozyten hat – keine Anti-A- oder Anti-B-Antikörper produziert. Darüber hinaus kann ein Rh+ Patient sowohl Rh+ als auch Rh- Blut erhalten. Es ist jedoch zu beachten, dass das Blut des Spenders zirkulierende Antikörper enthält, was wiederum mögliche negative Auswirkungen hat. Abbildung 3 fasst die Blutgruppen und Kompatibilitäten zusammen.
Bei Unfällen mit mehreren Fahrzeugen, bei militärischen Einsätzen und bei Naturkatastrophen oder von Menschen verursachten Katastrophen können viele Opfer gleichzeitig an akuten Blutungen leiden, wobei Blut der Blutgruppe O nicht sofort verfügbar sein kann. Unter diesen Umständen können die Sanitäter zumindest versuchen, einen Teil des verlorenen Blutvolumens zu ersetzen. Dies geschieht durch die intravenöse Verabreichung einer Kochsalzlösung, die Flüssigkeit und Elektrolyte in einem Verhältnis liefert, das dem von normalem Blutplasma entspricht. Derzeit wird an der Entwicklung eines sicheren und wirksamen künstlichen Blutes geforscht, das die sauerstofftransportierende Funktion des Blutes ohne die Erythrozyten übernimmt, so dass Transfusionen vor Ort ohne Sorge um eine Unverträglichkeit möglich sind. Diese Blutersatzstoffe enthalten normalerweise sowohl Hämoglobin- als auch Perfluorkohlenstoff-basierte Sauerstoffträger.
Abbildung 3. Diese Grafik fasst die Merkmale der Blutgruppen in der ABO-Blutgruppe zusammen. Mehr zum Konzept eines universellen Spenders oder Empfängers finden Sie im Text.
Kapitelübersicht
Antigene sind fremde Moleküle, meist große Proteine, die eine Immunreaktion hervorrufen. Bei Transfusionsreaktionen lagern sich Antikörper an Antigene auf der Oberfläche von Erythrozyten an und verursachen Agglutination und Hämolyse. ABO-Blutgruppenantigene werden als A und B bezeichnet. Menschen mit Blutgruppe A haben A-Antigene auf ihren Erythrozyten, während Menschen mit Blutgruppe B B-Antigene haben. Menschen mit AB-Blut haben sowohl A- als auch B-Antigene, und Menschen mit Blutgruppe O haben weder A- noch B-Antigene. Das Blutplasma enthält vorgeformte Antikörper gegen die Antigene, die nicht auf den Erythrozyten einer Person vorhanden sind.
Eine zweite Gruppe von Blutantigenen ist die Rh-Gruppe, deren wichtigstes Rh D ist. Menschen mit Rh-Blut haben dieses Antigen nicht auf ihren Erythrozyten, während diejenigen, die Rh+ sind, es haben. Etwa 85 Prozent der Amerikaner sind Rh+. Wenn eine Frau, die Rh- ist, mit einem Rh+ Fötus schwanger wird, kann ihr Körper beginnen, Anti-Rh-Antikörper zu produzieren. Wenn sie anschließend mit einem zweiten Rh+-Fötus schwanger wird und nicht vorbeugend mit RhoGAM behandelt wird, besteht für den Fötus das Risiko einer Antigen-Antikörper-Reaktion, einschließlich Agglutination und Hämolyse. Dies wird als hämolytische Erkrankung des Neugeborenen bezeichnet.
Eine Kreuzprobe zur Bestimmung der Blutgruppe ist vor der Bluttransfusion erforderlich, es sei denn, der Patient hat eine Blutung, die eine unmittelbare Lebensbedrohung darstellt; in diesem Fall kann Blut der Gruppe O transfundiert werden.
Selbsttest
Beantworten Sie die folgende(n) Frage(n), um zu sehen, wie gut Sie die im vorherigen Abschnitt behandelten Themen verstehen.
Fragen zum kritischen Denken
- Nach einem Autounfall wird ein Patient mit mehreren traumatischen Verletzungen in die Notaufnahme eingeliefert, die starke Blutungen verursachen. Der Zustand des Patienten ist kritisch, und es bleibt keine Zeit, seine Blutgruppe zu bestimmen. Welche Blutgruppe wird transfundiert und warum?
- Zur Vorbereitung einer geplanten Operation besucht ein Patient das Krankenhauslabor für eine Blutentnahme. Die Technikerin entnimmt eine Blutprobe und führt einen Test zur Bestimmung der Blutgruppe durch. Sie gibt eine Probe des Blutes des Patienten in zwei Vertiefungen. In die erste Vertiefung gibt sie einen Anti-A-Antikörper. In die zweite gibt sie Anti-B-Antikörper. Beide Proben agglutinieren sichtbar. Hat die Technikerin einen Fehler gemacht, oder ist dies eine normale Reaktion? Wenn normal, auf welche Blutgruppe weist dies hin?
Glossar
ABO-Blutgruppe: Blutgruppenklassifikation basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen von A- und B-Glykoproteinen auf der Erythrozytenmembranoberfläche
Agglutination: Zusammenballung von Zellen zu Massen, die durch Antikörper verbunden sind
Kreuzprobe: Bluttest zur Identifizierung der Blutgruppe mit Hilfe von Antikörpern und kleinen Blutproben
Hämolyse: Zerstörung (Lyse) von Erythrozyten und Freisetzung ihres Hämoglobins in den Kreislauf
Hämolytische Erkrankung des Neugeborenen (HDN): (auch Erythroblastosis fetalis) Erkrankung, die zu Agglutination und Hämolyse bei einem Rh+ Fötus oder Neugeborenen einer Rh- Mutter führt
Rh-Blutgruppe: Blutgruppenklassifikation basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen des Antigens Rh auf der Erythrozytenmembranoberfläche
Universalspender: Person mit Blutgruppe O-
Universalempfänger: Person mit Blutgruppe AB+