Biochemie und Pathobiochemie: Lacto-Serie

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Die Blutgruppenmerkmale des ABO-Systems (Der erste Zucker am Lipid (Glucose) ist nicht dargestellt).

Die Blutgruppensysteme ABO und Lewis

Zur Laktoserie der Glycosphingolipide gehören u.a. die Blutgruppenmerkmale des AB0-Systems. Man unterscheidet die Merkmale H, A und B, die kodominant vererbt werden. Menschen mit der Blutgruppe 0 tragen das Merkmal H. Bei der Blutgruppe AB findet man sowohl A als auch B auf den Erythrozyten. Da ähnliche Oligosaccharidmuster ubiquitär vorkommen, entwickelt der Organismus IgM-Antikörper gegen die Blutgruppenmerkmale, die er nicht selbst auf seinen Erythrozyten trägt. Gegen H werden keine Antikörper gebildet (daher Blutgruppe "0").

In den Vorstufen der roten Blutzellen werden die AB0-Antigene gebildet. Zuerst wird H synthetisiert und bei der Blutgruppe 0 bleibt es dabei. Träger der Allele A und/oder B, die sich im Besitz der entsprechenden Enzyme befinden, ergänzen das Oligosaccharid dann mit einem N-Acetyl-Galactosamin (A) oder mit einer Galactose (B).

Ein weiteres Blutgruppensystem umfasst die Lewis-Antigene, die sich von den Merkmalen H, A und B einerseits und vom H-Vorläufer ((Neo)Lactosylceramid bzw. (n)Lc4Cer) ableiten, indem zusätzlich Fucose an das N-Acetylglucosamin (GlcNAc) gehängt wird. Die Synthese erfolgt dementsprechend hauptsächlich durch Fucosyltransferasen und zwar außerhalb der Erythropoese. Die Antigene werden nachträglich von außen aufgenommen und in die Zellmembran integriert. Aus dem H-Precursor wird durch Fucosylierung Lewis a, aus dem Antigen H wird Lewis b. Die Lewis-Antigene a und b werden chemisch der Lacto-Serie zugeordnet. Zwei weitere Lewis-Antigene x und y leiten sich analog von der Neo-Lacto-Serie ab. Der wesentliche Unterschied zwischen beiden bzw. zwischen Lacto-Serie und Neo-Lacto-Serie liegt in der Verknüpfung der Galactose (dem 4. Zucker) mit N-Acetylglucosamin (dem 3. Zucker) (Lacto: -Galβ1-3GlcNAc- vs. Neo-Lacto: -Galβ1-4GlcNAc-). Dementsprechend wird die Fucose dann entweder an das freie C4-Atom (Lacto) oder an das freie C3-Atom (Neo-Lacto) des N-Acetylglucosamins addiert. Die Aufteilung in Lacto- und Neo-Lacto-Serie besteht schon bei dem H-Precursor, H, A und B, für die AB0-Blutgruppe ist der Unterschied jedoch irrelevant.

Als Besonderheit kann Lewis a und x weiterhin mit N-Acetylneuraminsäure (Neu5NAc), einer Sialinsäure, versehen sein, die an den freien Galactose-Rest gehängt wird. Lewis x kann repetitive Muster aufweisen.

Medizinische Bedeutung

Das AB0-System ist für die Transfusions- und Transplantationsmedizin sehr bedeutsam. I.d.R werden Blutprodukte und Organe blutgruppengleich übertragen. Ausnahmsweise können Blutprodukte auch entgegen der Blutgruppe übertragen werden, hier sind jedoch nur bestimmte Kombinationen möglich, die auch davon abhängen, ob man zelluläre Bestandteile wie z.B. Erythrozytenkonzentrate (Antigen-haltig) oder Plasma wie z.B. FFP (Antikörper-haltig) überträgt.

Etwa 80 % der Menschen scheiden die Blutgruppenmerkmale des AB0-Systems in ihren Körpersekreten (Speichel, Sperma) aus. Der Ausscheiderstatus korreliert mit dem Lewis-System. Le^b-positive sind meist Sekretoren, Le^a-positive eher Nicht-Sekretoren, Le-negative entsprechen dem Durchschnitt (80 % Sekretoren). Die Ausscheideeigenschaft (Se) der sog. Sekretoren ist inbesondere für Rechtsmediziner interessant, da die Blutgruppenbestimmung aus Körpersekreten zu Identifikationszwecken genutzt werden kann.

Das Glykoprotein CA 19-9 wird als Tumormarker genutzt, z.B. beim Pankreaskarzinom. Le-negative Menschen (ca. 5 % der Menschen) bilden kein CA 19-9.

Quellen: Medizinische Laboratorien Düsseldorf GbR

Biosynthese der Antigene H und Lewis b (Le^b)

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Lactosylceramid                                 Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
UDP-N-Acetyl-D-Glucosamin UDP				β-Acetylglucosaminyltransferase	2.4.1.206	Tr
GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
UDP-D-Galactose UDP				β-1,3-Galactosyltransferase 1/2/5	2.4.1.-	Tr
Lc4Cer                 Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
GDP-L-Fucose GDP				α-2-L-Fucosyltransferase	2.4.1.69	Tr
H             Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
GDP-L-Fucose GDP				α-4-L-Fucosyltransferase	2.4.1.65	Tr
Fucα1                                             4                                             Leb         Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer

Aus Antigen H werden die Antigene A und ALe^b gebildet

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
H               Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
UDP-N-Acetyl-D-Galactosamin UDP				α-N-Acetylgalactosaminyltransferase	2.4.1.40	Tr
GalNAcα1                                                         3                                                         A               Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
GDP-L-Fucose GDP				α-4-L-Fucosyltransferase	2.4.1.65	Tr
GalNAcα1   Fucα1                                             3           4                                             ALeb         Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer

Aus Antigen H werden auch die Antigene B und BLe^b synthetisiert

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
H                 Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
UDP-D-Galactose UDP				α-D-Galactosyltransferase	2.4.1.37	Tr
Galα1                                                         3                                                         B                 Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
GDP-L-Fucose GDP				α-4-L-Fucosyltransferase	2.4.1.65	Tr
Galα1   Fucα1                                             3           4                                             BLeb             Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer

Aus dem H-Precursor werden die Lewis a-Antigene Le^a und Sialyl-Le^a gebildet

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Lc4Cer                 Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
GDP-L-Fucose GDP				α-4-L-Fucosyltransferase	2.4.1.65	Tr
Fucα1                                             4                                             Lea                   3Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Lc4Cer                         Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
CMP-N-Acetylneuraminat CMP				Sialyltransferase	2.4.99.6	Tr
				β-Galactosid-α-2,3-Sialyltransferase	2.4.99.4	Tr
sLc4Cer       Neu5Acα2-3Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
GDP-L-Fucose GDP				α-4-L-Fucosyltransferase	2.4.1.65	Tr
Fucα1                                             4                                             Sialyl-Lea     Neu5Acα2-3Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer

Übersicht über die Verwandtschaft der AB0- und Lewis-Antigene

ABO-Antigene und H-Precursor (Lacto- und Neo-Lacto-Serie)	Lewis-Antigene (Lacto-Derivate)	Lewis-Antigene (Neo-Lacto-Derivate)
Lc4Cer / nLc4Cer	Lea und Sialyl-Lea	Lex (monomer, dimer, trimer) und Sialyl-Lex
H	Leb	Ley
A	ALeb	/
B	BLeb	/

Vom H-Antigen leiten sich die Lewis-Antigene b und y ab. Vom (Neo)Lactosylceramid stammen Lewis a und x.

Die Blutgruppenmerkmale der Lacto- und Neo-Lacto-Serie im direkten Vergleich

ABO-System (Lacto- und Neo-Lacto-Serie)
Lc4Cer / nLc4Cer	Galβ1-3/4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
H	Fucα1-2Galβ1-3/4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
A	GalNAcα1                                                           3                                                                           Fucα1-2Galβ1-3/4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
B	Galα1                                                           3                                                                           Fucα1-2Galβ1-3/4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
Lewis-Antigene der Lacto-Serie
Lea und Sialyl-Lea	Fucα1                                             4                                                         (Neu5Acα2-3)Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
Leb	Fucα1                                             4                                                         Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
ALeb	GalNAcα1   Fucα1                                             3           4                                                       Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
BLeb	Galα1   Fucα1                                             3           4                                                           Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
Lewis-Antigene der Neo-Lacto-Serie
Lex	Fucα1                                             3                                                               Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer Fucα1                                                                         3                                                                                                   Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer Fucα1                                                                                                     3                                                                                                                               Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
Dimeres Lex	Fucα1                   Fucα1                                             3                           3                                                                       Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
Trimeres Lex	Fucα1                   Fucα1                   Fucα1                                             3                           3                           3                                                                       Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
Sialyl-Lex	Fucα1                                             3                                               Neu5Acα2-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer
Ley	Fucα1                                             3                                                         Fucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-1'Cer

Farbcode Monosaccharide:

Glc (D-Glucose)

Gal (D-Galactose)

Xyl (D-Xylose)

Man (D-Mannose)

Fuc (L-Fucose)

GlcA (D-Glucuronat)

IdoA (L-Iduronat)

GalNAc (N-Acetyl-D-Galactosamin)

GlcNAc (N-Acetyl-D-Glucosamin)

GlcN (D-Glucosamin)

Neu5NAc (N-Acetylneuraminsäure)

Weblinks

• KEGG: Glycosphingolipid biosynthesis - lactoseries - Homo sapiens (human)
• RCSB PDB: ABO Blood Type Glycosyltransferases
• Laborlexikon - AB0-System
• dbRBC - Lewis Blood Group System
• ABO Blood Group System

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