Immunohematology - 05 Other Blood Group Systems

          IMMUNOHEMATOLOGY  OTHER MAJOR AND MINOR BLOOD GROUP SYSTEMS AND BLOOD GROUP COLLECTIONS   OUTLINE  •   Other Major & Minor Blood Group Systems  o   Lewis System  o   MNSs U Blood Group System  o   P Blood Group System  o   I Blood Group System  o   Kell Blood Group System  o   Duffy Blood Group System  o   Kidd Blood Group System  o   Lutheran Blood Group System  o   Minor Blood Group  o   Summary of Major and Minor Blood Group System     •     OTHER MAJOR & MINOR BLOOD GROUP SYSTEMS  LEWIS SYSTEM (Le:007)  •   IgM  •   Reacts at RT/immediate phase (antibody screening & crossmatching)  •   Not clinically significant  •   Enhanced/destroyed by enzyme   •   Located at Short arm of chromosome 19 (Secretor locus)  o   H, Se genes are also found in 19  •   90% is (+) for Le gene  •   RBCs: glycolipids  •   Secretions: glycoprotein  •   Le gene  encodes L-fructosyltransferase type 3 (FuT 3)  o   FuT 1 -  H gene  o   FuT 2 -  Se gene  •   Produced in tissues  →  go to plasma  →  adsorbed to RBCs  •   Se gene : formation of Le (a+b+) or partial secretory  phenotype  o   Seen in Polynesians, Australians and Asians  •   Lewis (+)  →  Lewis (-): Abnormal lipid metabolism such as  pregnancy, cancer, alcoholic cirrhosis, and viral infection  •   Leb  has receptor for Helicobacter pylori  •   Lex  is marker for  Reed Sternberg cells of Hodgkin’s  Disease  •   Le, H, Se  are related  •   Two alleles: Le and le are codominant  o   Le - codes for transferase enzyme (FuT 3)  o   le gene - is an amorph (non detectable)  •   Lewis antigens are not intrinsic to red cell membraine  •   They are produced in secretions and adsorbed to plasma onto the red cell membraine  •   Poorly developed at birth  •           GENETIC CONCEPT OF LEWIS   •   The Lewis gene (FUT3) is linked to Se (FUT2) and H (FUT1), all located on chromosome 19.  •   The synthesis of Lewis antigens depends on the interaction of the transferases produced by the Lewis and secretor genes.   •   The Lewis and secretor transferases preferentially fucosylate type 1 chains, whereas the H gene (FUT1) preferentially fucosylates type 2 chains.   •   Type 1 chain refers to the beta linkage of the number 1 carbon of galactose to the number 3 carbon of N-acetylglucosamine (GlcNAc) residue of the precursor structure    •   Le genes, similarly with ABO system, codes for the production of an enzyme  •   Lea   o   FuT 3 adds fucose to the subterminal of N-acetylglucosamine residues on the precursor substance to form Lea antigen  o   Does not depend on the secretor gene  o   Only require Le gene to be produced  type 1 chain  •   Leb  o   FuT 3 adds subterminal of N-acetylglucosamine residues on the precursor substance t  o   It will depend if there is a secretor gene  o   FuT 2 adds fucose to the same precursor substance in secretions resulting to formation of Leb ag  o   Requires Le & Se genes to be produced    •   The expression is affected by the following key-player genes: Le, Se, and H  o   Lewis gene - either Le or an amorph le  ▪   If you inherit Le - Lea can be expressed (no need for secretor gene)  ▪   If you inherit le - Lea (-) 

          o   Secretor gene - either Se or se  ▪   If you inherit Se, and Lea (+)  →  Leb  ▪   If you inherit Se, but no Lea  →  no conversion to  Leb so it is Le(a-b-) or Lewis null  ▪   If you inherit se, but Lea (+)  →  no conversion so  it is Le(a+b-) or Lea  ▪   If you inherit se and you don’t have Lea  →   nothing will happen  o   H gene  ▪   H gene will serve as acceptor for modification A, B, H antigen   ▪   If you inherit H gene, you will have ABH antigens on RBCs and secretions (if no Se gene, you will not have any on secretions  ▪   If you inherit h, you will not have ABH antigens on both RBCs and secretions  •   Development of Lewis antigens  o   Depending on the genes inherited, Lea and Leb glycoproteins will be present in the saliva of  ewborns, but Lewis glycolipids are not detectable in the plasma until about 10 days after birth.  o   As a result, cord blood and RBCs from newborn infants phenotype as Le(a –b–).   o   Some can be shown to be weakly Le(a+) when tested with a potent anti-Lea or with methods more sensitive than direct agglutination.  o   Lewis antigens will start to appear shortly after birth, with Lea developing first when the Le gene is present.  o   The Lewis fucosyltransferase (FuT 3) is more active than the secretor fucosyltransferase (FuT 2) in newborns, so more type 1 chains are available for conversion to Lea.  o   As the secretor transferase activity increases, converting type 1 to type 1H, Leb will be detected.  o   In children who inherit both Le and Se genes, the transformation can be followed from the Le(a –b–)  phenotype at birth to Le(a+b –) after 10 days to  Le(a+b+) and finally to Le(a –b+), the true Lewis  phenotype, after about 6 years.   o   In contrast, children who inherit Le and sese genes phenotype as Le(a –b–) at birth and transform to  Le(a+b –) after 10 days; the Le(a+b–) phenotype  persists throughout life. Individuals with lele genes phenotype as Le(a –b–) at birth and for the rest of their  lives.  •   Changes in Lewis Phenotype  o   Many pregnant women lose their Lewis antigens during pregnancy  ▪   Common to see Lewis abs in obstetrical patients  ▪   After delivery, the antibody fades and the previous Lewis phenotype return  o   Also seen in caner patients, alcoholic cirrhosis, viral and parasitic infections  LEWIS ANTIBODIES  •   Anti Lea  is the most common  •   Anti Leb  Two forms:  o   Anti-LebH  – reacts with Leb and H antigen  o   Anti-LebL   – reacts with Leb  •   Anti Lex  – agglutinates all le (+) individuals, formed by  Le(a-b-) individuals    Genotype  Possible Antibodies Produced  Le(a+b-)  Anti-Leb  Le(a-b+)  None (does not produce anti-Lea due to they still produce Lea in saliva)  Le(a-b-) (Lewis null)  Anti-Lea, Anti-Leb  LEWIS ANTIGENS  •   Lea  - independent on Se gene, will always be produced  with our without the Se gene  •   Leb  - dependent on secretor gene  •     Genes Inherited  Secretions  Red Cell Antigens  Le, Se (ABH)  Lea, Leb, A, B, H  Le(a-b+), A, B, H  le, Se (ABH)  A, B, H  Le(a-b-), A, B, H *  Le, sese (ABH)  Lea  Le(a+b-), A, B, H  lele, sese (ABH)  None  Le(a-b-), A, B, H  Le, Se (ABhh)  Lea, Leb  Le(a-b+)  Le, sese (ABhh)  Lea  Le(a+b-), Oh  •   Notes:  o   H (L-fucose) acts as a link to show A (N-acetylgalactosamine) and B (D-galactose) in the RBC surface. Because A and B basic precursor is H)  o   * may be due to modified phenotype caused by pregnancy or cancer  Secretor  Status  Genes  Inherited  Substance  Present in  Secretions  Red Cell  Antigens  Phenotype  AB Secretor  Le, Se, H, A/B/O  Lea, Leb,  A, B, H  Le(a-b+),  A, B, H  Leb  AB Secretor  lele, Se, H, A/B/O  A, B, H  Le(a-b-), A, B, H  Lewis null  AB Non-Secretor  Le, sese, H, A/B/O  Lea  Le(a+b-),  A, B, H  Lea  AB Non-secretor  lele, sese, H, A/B/O  None  Le(a-b-),  A, B, H  Le null  BOMBAY (Oh)  Le, Se, hh, A/B/O  Lea, Leb  Le(a-b+), Oh  Leb  Parabombay (Ah, Bh, ABh)  H, A/B/O  Lea  Lea(a+b-), A, B  Lea  MNSs U BLOOD GROUP SYSTEM (002)  MN BLOOD GROUP  •   IgM  •   Reacts at RT and immediate stage  •   Not clinically significant  •   Destroyed by enzymes   •   Exhibits dosage  o   Homozygous - strong rxn (4+), double dose (MM/NN)  o   Heterozygous - 2+ agglutination (MN)  MNSs U ANTIGENS  •   MNS are inherited as   •   Located on   •   MNS antigens are important markers in paternity testing using   •   Found on      

          MN ANTIGENS  •   Found on a well-characterized glycophorin A (GPA)   •   Glycophorin   A  - major sialic acid rich glycoprotein  present on outermost portion of RBC membrane, first to be exposed and destroyed/degraded by enzymes  •   Destroyed by routine blood bank enzyme (papain, etc.) and ZZAP + DTT + papain/ficin  •   The amino acid residue in position ?? and ?? determine the expression of MN glycophorin A  •   M antigen  =   •   N antigen  =   Ss ANTIGENS  •   Locates on smaller glycoprotein, GPB  •   S has methionine while s has threonine easily degraded by enzymes; not destroyed by Trypsin  •   Associated with Glycophorin B  •   Glycophorin B - Sialic acid rich glycoprotein present on  the cell membrane (a.k.a Ss Sialogycoprotein)  o   Found on the innermost portion of RBC surface  o   Not easily destroyed  •   The amino acid residue in position 29 of glycophorin B determines the expression of Ss antigens  •   S antigen  =   •   s antigen   U ANTIGENS  •   Also carried by   •   Stands for universal  •   RBCs with the S or s antigen also have the U antigen  INCIDENCE OF PHENOTYPES  (Whites, Blacks)  •   MN - 50%, 44%  •   M - 28%, 26%  •   N - 22%, 30%  •   Ss - 44%, 28%  MNSs ANTIBODIES  •   Anti-M and Anti- N  o   Mostly ?? do not bind complement or react with enzyme treated cells.  •   Anti- M  o   Naturally occurring, saline reacting, IgM in nature  o   pH (6.0-6.5) & glucose dependent  o   Reaction is enhanced by anti-M lectin  o   Anti-M lectin - derived from Iberis amara  •   Anti- N  o   Cold reactive IgM and IgG saline agglutinin that does not bind complement or react with enzymes treated RBCs; not clinically significant unless reacts at 37C  o   pH independent  o   Seen in renal diseases (dialysis)  ▪   Presence of anti-Nf  o   *Anti- N- formaldehyde induced anti- N  o   Anti-N lectin - derived from Vicea graminea, Bauhinia variegate, Bauhinia purpura  Anti-M  Anti-N  Genotype  Phenotype  +  -  MM  M+N-  -  +  NN  M-N+  +  +  MN  M+N+  •   Anti-S and Anti-s  o   IgG (react at 37C during AHG/thermophase)  o   Most are warm reacting at 37C and antiglobulin phase  o   May bind complement and have been associated with  o   Incubate at RT and perform antiglobulin test w/o incubating at 37C  •   Anti-U   o   Formed by S-s individuals  o   Common among blacks (African blacks)  P BLOOD GROUP SYSTEM (P:003) &   GLOBOSIDE (028) BLOOD GROUP SYSTEMS  •   P group antigens  are synthesized by sequential action of  glycosyltransferases   •   Found on RBCs, lymphocytes, granulocytes, and monocytes (P1, P, and Pk)  •   Platelet, epithelial cells and fibroblasts (P)  •   Echinococcus granulosus - hydatid cyst fluid  o   Smallest cestode  Phenotypes  Detectable Antigens  Possible Antibodies  P 1  P1, P, P k   None  P 2  P, P k  Anti-P1  p  None  Anti-PP1P k  P 1 k  P1, P k  Anti-P  P 2 k  P k  Anti-P, anti-P1  P ANTIGENS  •   Consist of three antigens: ?? which are biochemically related to the CHO chain that makes up the ABH and I antigens  •   Located on   •   P1 antigen are   •   P1 like Antigens  o     o   Seen in   •   P1 like Soluble Substances  o   Seen in   o   Seen in extracts from   o   Seen in extracts from   •   P1 Antigens  o   Expression changes during fetal development (fetal RBC: 12 wks)  o   Already expressed starting 12 th  week and weakens  with gestational age  o   Strength of P1 varies in race  ▪   Blacks - strongest expression that whites  o   Easily/rapidly deteriorated during storage  P ANTIBODIES  •   Anti- P1  o   Common, naturally occurring IgM ab in sera  o   Weak, cold-reactive, saline agglutinin reactive at 4C  o   ?? in the sera of P2 individuals  o   Usually ?? optimally reactive at   o   Can be NEUTRALIZED with  •   Anti  – P/Alloanti-P  o   Found naturally occurring in sera of all PK individuals  o   Hemolytic with a wide thermal range  •   Autoanti- P (Donath Landsteiner antibody)  -  •   Notes:  o   Biphasic  –   o   Increased Temperature-  

          •   Anti- PP1k (Anti- Tja)  o   Separable thru adsorption  o   1st seen in patient with   o   Associated with increased incidence on spontaneous abortions in early pregnancy  o   May demonstrate   o   Produced by all p individuals early in life without RBC sensitization  •   Autoanti-P associated with paroxysmal Cold Hemoglobinuria  o   Cold reactive IgG autoantibody in PCH  o   Biphasic hemolysin  o   In vitro binds to RBCs in the cold and via complement activation once the coated RBCs are warmed to 37C  •   Anti-PK  o   Selective adsorption with P1 cells  o   Can be inhibited with hydatid cyst fluid  I BLOOD GROUP SYSTEM (I: 027)  •   Found in chromosome 6  •   Discovered by Wiener  •   “Individuality System”  I ANTIGENS  •   Antigens involved are seen in two different age groups:  o   i  for neonates to 18 months  o   I  for adults  •   At birth, infant RBCs are rich in i; I is almost undetectable.  •   During the 1st 18 months of life, the quantity of i slowly decreases as I increases until adult proportions are reached  •   Adults red cells adult RBCs are rich in I and have only trace amounts of i antigen  •   NOTE: There is no true I – or i– phenotype. The strength of  I and i varies from individual to individual, and the relative amount detected will depend on the example of anti-I or anti-i used     I ANTIBODIES  •   Benign Anti  – I  o   Weak naturally occurring saline reactive IgM autoagglutinin detectable only at 4C  •   Pathologic Anti-I  o   Potent cold autoagglutinin that demonstrated high titer reactivity and reacts over a wide thermal range (0-30C)  o   Associated with Mycoplasma pneumoniae infection (Cold hemagglutinin disease)  •   Anti- i  o   An IgM agglutinin and reacts optimally at 4C  o   Associated with infectious mononucleosis (IM) or kissing disease by Epstein Bahr Virus (EBV)  KELL BLOOD GROUP SYSTEM (Kel:006)  •   Found in chromosome 7  •   Named after Mrs. Kellaher/ Kelleher  •   2nd to D in terms immunogenicity  KELL ANTIGENS  •   Are found only on red cells  •   Rare antigen  •   Well developed at birth & area not destroyed by enzymes  •   The K (Kell) antigen is 2 nd  rated only to D antigen in  immunogenicity  •   Destroyed or Inactivated by sulfhydryl reagent like AET, DTT, ZZAP (artificial Kell null)  •   Notes :  o   AET  - aminoethylisothiouronium bromide  o   DTT  - Dithiothreitol  o   ZZAP  - sulfhydryl reagent (dithiothreitol) and a  proteolytic enzyme (papain or ficin)   KELL ANTIBODIES  •   Anti- K  o   Outside of ABO and Rh, anti- K is the most common antibody seen in blood bank  o   Usually IgG immune antibodies reactive in AHG phase  o   Can cause both HDN HTR  o   Most common antibody  o   Clinically significant  PHENOTYPES  •   Kx  o   Precursor Kell antigen  o   Responsible for the synthesis or formation of Kell ag  o   Found in the following cells:  ▪   WBC  •   Precursor Kell is unchanged  •   Do not produce Kell  •   Kx(-): Chronic Granulomatous Disease (CGD)  •   Common among males  ▪   RBC  •   Precursor Kell is converted/ changed to Kell  •   Kx (+): McLeod Syndrome  •   KO or K null Phenotype  o   Lacks Kell antigens  o   No membrane abnormality  •   McLeod Phenotype  o   Lacks the Kx antigen (which might be a precursor for Kell antigen)  o   Rare phenotype with decrease Kell system antigen expression and abnormal red cell morphology  o   McLeod Syndrome  is associated with the following:  ▪   Chronic but often well-compensated hemolytic anemia  ▪   Reticulocytosis, Acanthocytosis (presence of irregular protrusions)  ▪   Muscular dystrophy ( ↑ serum CK-MM/ CK1)  ▪   Common among males suffering from Chronic Granulomatous Disease (CGD)  •   K null vs. McLeod Phenotype    K null  McLeod  Kx Antigen  Present  Abundant  Lacking  Autosomal Kell Antigen  Lacking  Decrease  expression  Red cell Abnormality  No  Yes  •   Other Kell Antigens  o   Kell (K)   o   Rautenberg (Kpb)   o   Class (KL)  o   Cellano (k)   o   Sutter (Jsa)  

          o   Williams (Kw)  o   Penny (Kpa)   o   Matthew (Jsb)   o   Peltz (Ku)  •   Note:   o   Cellano (k) occurs in over 99% Caucasian & Negroes  o   Kell (K) occurs in 9% Caucasians and 3.5% Negroes  DUFFY BLOOD GROUP SYSTEM (Fy:008)  •   Named after hemophiliac patient, Mr. Duffy  •   Clinically significant  •   Destroyed by enzyme  DUFFY ANTIGENS  •   Fya and Fyb  o   Well developed at birth  o   Long arm of chromosome 1  o   Easily destroyed by common proteolytic enzymes  o   Were shown to resist infection caused by Plasmodium vivax and Plasmodium knowlesi  o   No cell membrane receptor for Plasmodium vivax and Plasmodium knowlesi merozoite (form of Plasmodium that is infective to RBCs; can readily penetrate/infect)  DUFFY ANTIBODIES  •   Anti-Fya and Anti-Fyb  o   Usually IgG and react best at the AHG phase  o   Both are implicated indelayed HTR (DHTR) and HDN  KIDD BLOOD GROUP SYSTEM (Jk:009)  •   Named after Mrs. Kidd  KIDD ANTIGENS  •   Jka and Jkb  o   Well developed at birth, contributing to potential HDN  o   Clinically significant  o   Serves as cell membrane channel for the entry of urea to the cells  o   Urea  - used as lysing agent for red cells  ▪   seen in trisomy 21 (Down syndrome)  o   Show in vitro hemolysis  o   Found on chromosome 18  o   Reactivity enhanced by enzyme treatment  KIDD ANTIBODIES  •   Anti- Jka and Anti- Jkb  o   Show dosage  o   Both are IgG immune antibodies (primarily IgG3 and anti-globulin)  o   Bind complement  o   Common cause of delayed hemolytic transfusion reaction  LUTHERAN BLOOD GROUP SYSTEM (Lu:005)  •   Lutheran genes is located on chromosome 19  •   Closely linked with secretor locus  •   Misinterpretation of blood donor’s name  •   No H gene  •   Poorly developed at birth  •   Seen in sialic acid glycoprotein of cell membrane  LUTHERAN ANTIGENS  •   Lua and Lub  o   Poorly developed at birth  o   Lu (a-b-)   – May result from three different genetic  backgrounds:  ▪   Dominant in (Lu) Types  - expression of  Lutheran was thought to be suppressed by a rare dominant gene, In (Lu) for “inhibitor of Lutheran”  ▪   Recessive Lulu Type   – lacks all Lu ag  ▪   Recessive sex- linked inhibitor Type-X   – borne  inhibitor of Lutheran  •   Seen as result of Lutheran gene  LUTHERAN ANTIBODIES  •   Anti- Lua  o   Naturally occurring saline agglutinins that reacts best at room temperature (IgM)  o   Characteristically show loose and mixed fixed reactivity in vitro  •   Anti- Lub  o   Most are IgG often IgG4 immune antibodies  o   Reactive at AHG at 37C and the AHG phase  o   Clinically significant  MINOR BLOOD GROUPS  DIEGO BLOOD GROUP SYSTEM (Di:010)  •   Antithetical Pair high incidence Dib/Wrb  •   Antithetical Pair Low incidence Dia/Wrb  •   Dia antigen  is used for anthropological studies of  Mongolian ancestry  •   Dia and Dib  is located on AE-1 also known as RBC band  3 responsible for the exchange of bicarbonate and chloride  •   Mutations in AE-1 may result in hereditary spherocytosis, congenital acanthocytosis, South east Asian ovalocytosis  CARTWRIGHT BLOOD GROUP SYSTEM (Yt:011)  •   Yta  is a high incidence antigen while  Ytb  is a low  incidence antigen  •   It is found on then acetylcholinesterase that is responsible for neurotransmission  •   Antibodies are mostly IgG  Xg SYSTEM (Xg:012)  •   Located on the short arm of X chromosome  •   89% in female and 66% in male expresses Xga phenotype  •   Associated with CD99 antigen produced by MIC 2 gene  SCIANNA BLOOD GROUP SYSTEM (SC:013)  •   Antigens are resistant to most enzymes but sensitive to reducing agents  •   Antigens are Sc1 and Sc2  •   Shown in RBC ERMAP that is expressed in erythropoiesis  DOMBROCK BLOOD GROUP SYSTEM (DO:014)  •   Associated with Doa and Dob antigen  •   Linked to glycosylphosphatidylinositol glycoprotein associated with regulation of cellular protein fucntion   

          COLTON BLOOD GROUP SYSTEM (CO:015)  •   Associated with Coa and Cob  •   Located on Aquaporin-1 (AQP1) for regulation of ospotic water transport  CHIDO/ ROGERS BLOOD GROUP SYSTEM (CH:017)  •   Associated with CH1, CH2, CH3, RG1 and RG2 antigens  •   Located on C4 complement component of RBC membrane  •   Collectively grouped as HTLA (High Titer Low Avidity)  •   HTLA  means inconsistent reactions and often found with  other antibodies.   •   Titration and inhibition can be used for identification  •   Can cause anaphylactic reaction in several cases  GERBICH BLOOD GROUP SYSTEM (GE:020)  •   Associated with Glycophorin C and D which is associated with RBC membrane band 4.1  •   Composed of GE2, GE3 and GE4  CROMER BLOOD GROUP SYSTEM (CROM;021)  •   Sensitive to pronase treatment  •   Carried by Decay Accelerating Factor (DAF) or CD55 that is involved in regulation of complement activation of C3 and C5 convertase  KNOPS BLOOD GROUP (KN:22)  •   Associated with CR1 or CD25 that is responsible for immune adherence mechanism that delivers C3b complexes to the liver for removal  INDIAN BLOOD GROUP (IN:023)  •   Associated with CD44 which is major component for T and B cell activation  BENNETH GOODSPEED ANTIGEN  •   Bga, Bgb and Bg  •   Directed toward HLA which are categorized as MHC class I and II  •   Bga = HLA B-7, Bgb = HLA-B17, Bgc = HLA A-28  SUMMARY OF MAJOR AND MINOR BLOOD GROUPS  IN SUMMARY   •   Le, P, I Lu, P1  - IgM naturally occurring antibodies  (generally) but can become IgG  •   K, Fy, Jk, Ss, Xga  - IgG Immune Antibodies  •   Anti-C/Anti-AB (ABO), Anti-f (Rh), Anti-U (MNSs U), Anti-D, Anti-Fya, Anti-K, Anti-Ss, Anti-Jk  - Antibodies  that causes HDN/EF  •   Kidd, Rh, I, PI, Lewis  - Enhance by Proteolytic Enzymes  •   Duffy, MNSs U  - Inactivated/ Destroyed by Proteolytic  Enzymes  •   Lewis, Lutheran, ABH  - Blood groups associated with  secretor genes  •   MNSs U, Kidd, Kell  - Antigens that are well developed at  birth  •   Lewis, P, I, Lutheran  - Antigens that are poorly developed  at birth  •   Kidd, Duffy  - Labile antigens  •   M/N, S/s, K/k, Jka/Jkb, Rh ags expt. D  - Antigen  commonly showing dosage effect  •   Kpa, Jsa, Lua  - Low frequency antigens  •   ABO, Rh, Kell, P, U, I, Kpb, Jsb, Lub  - High Frequency  Antigens  CHROMOSOMAL LOCATIONS OF THE MAJOR AND MINOR BLOOD GROUPS  CHROMOSOME  LOCUS  Major Blood Groups  1  Rh, Duffy  4  MNS  6  I  7  Kell  9  ABO  18  Kidd  19  Lewis, Lutheran, H  22  P1  Minor Blood Groups  1  Cromer, Scianna  2  Gerbich  11  Indian  12  Dombrock  •