혈액형과 유전의 상관관계

 

 

Introduction

사람의 혈액형에는 ABO 식 혈액형과 Rh 식 혈액형 두 가지가 존재하고 있으며, 혈액형을 표기할 때 두 가지 전부다 표시하여 사용하고 있습니다. 혈액형 표기는 수혈을 받을 때 매우 중요한데, 혈액형이 다르면 항원항체 반응으로 인하여 응집반응이 일어나고 결국 수혈 부작용으로 인하여 심하면 사망할 수도 있기 때문에 최소한 자신의 혈액형은 알고 있어야 합니다. 도대체 어떤 이유로 ABO 식 혈액형과 Rh 식 혈액형들이 나타나게 되었을까요? 이번 시간에는 ABO 식 혈액형, Rh 식 혈액형에 대하여 알아보고, 어떻게 유전되는지 그리고 Rh 식 혈액형과 관련된 적아 세포증에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

ABO 혈액형

ABO 식 혈액형은 적혈구 세포막의 band3 단백질과 스핑고지질에 결합된 당 종류의 차이로 인해 나타납니다. 적혈구는 기본 틀로 가지는 lactosamine(Type 2 chain)에 FUT1 당전이 효소(a1,2-fucosyltransferase)에 의해 fucose가 결합하여 O형을 나타내는 H chain을 형성합니다. 그리고 ABO 식 혈액형 관련 유전자의 발현으로 인하여 생성된 효소들에 의하여 적혈구의 H cahain에 당이 결합하여 A형과 B형의 적혈구가 생성됩니다.

 

ABO식 유전자의 발현으로 인하여 생성된 효소의 작용으로 ABO식 혈액형이 구분된다.

 

A형이 되려면, FUT1에 의하여 생성된 H chain에 N-acetylgalactosaminyltransferase(A형 관련 유전자(IA))의 발현으로 생성된 효소)의 작용으로 H chain 끝부분에 있는 Gal에 GluNAc를 a1, 3으로 결합하게 되면 A형이 됩니다.

 

B형이 되려면, FUT1에 의하여 생성된 H chain에 galactosyltransferase(B형 관련 유전자(IB))의 발현으로 생성된 효소)의 작용으로 H chain 끝부분에 있는 Gal에 Gal(galactose)를 a1, 3으로 연결시켜주면 B형이 됩니다.

 

AB형이 될려면, FUT1에 의하여 생성된 H chain에 A형 관련 유전자에 생성된 효소와 와 B형 관련 유전자에 생성된 효소 N-acetylgalactosaminyltransferase, galactosyltransferase의 작용으로 각각 A형의 당 구조와 B형의 당 구조를 가지고 있습니다. (A형의 당구조와 B형의 당구조가 따로 존재하고 있습니다.)

ABO식 혈핵형 관련 유전자: A형 관련 유전자는 IA, B형 관련 유전자는 IB, O형 관련 유전자는 i라고 합니다.

 

 

 

ABO 혈액형 유전

ABO 식 혈액형 관련 유전자는 염색체 9번에 위치하고 있으며, IA, IB, i의 대립 인자들을 지닐 수 있습니다. 한 좌위에 3개 이상의 대립 유전자가 존재하기 때문에 복대립 유전 형태를 취하고 있습니다.

 

ABO식 혈핵형의 대립인자들이 복대립 유전을 취하고 있습니다.

 

A형은 대립 유전자가 IA, IA 또는 IA, i로 구성되어 있으며, B형은 대립 유전자가 IB, IB 또는 IB, i로 구성되어 있습니다. 그리고 AB형은 대립 유전자가 IA, IB로 구성되어 있으며 O형은 대립유전자가 i, i로 구성되어 있습니다.

 

위의 결과를 보시면 알 수 있듯이 표현 형질이 IA, IB는 i 유전자에 비해 우성임을 알 수 있습니다. 그리고 IA, IB는 우성 열성 관계를 가지지 않고 2개의 유전자가 다 발현되어 AB형을 나타내게 됩니다. 유전자 IA, IB가 i에 우성인 이유는 적혈구의 세포막 당 구조를 형성하는 과정을 보면 알 수 있듯이, 효소 발현 유무에 따라 A, B, AB, O형이 결정되기 때문입니다.

 

같은 이유로, 유전자 IA, i 또는 IB, i가 각각 A, B형이 될 수 있는 이유도, IA에 의해서 발현되는 효소, IB에 의해서 발현되는 효소가 각각 존재하고 있기 때문에 표현 형질이 A, B형이 될 수 있습니다. 다음으로 부모의 혈액형에 따라 자식의 혈액형이 어떻게 나오는지 알아보겠습니다.

 

* 편의성을 위해 혈액형 유전자를 IA를 A로, IB를 B로, i를 O로 표기하겠습니다.

 

부모의 혈액형에 따른 자식의 혈액형

 

혈액형은 복대립 유전이기 때문에 부모의 혈액형 유전자에 따라서 자식의 혈액형이 정해집니다. 복대립 유전과 대립 유전자 간의 우성, 열성이 있기 때문에 부모 전부가 A형인데도 불구하고 O형의 자식이 나올 수 있으며, B형인데도 불구하고 O형이 나올 수 있습니다. 그리고 부모 전부다 AB형일 때에도 마찬가지로 A, B형 자식이 나올 수 있게 됩니다. 부모가 한쪽은 A형, 한쪽은 B형일 때 자식이 O형이 나올 수 있는 경우도 같은 이유로 설명이 가능합니다.(ABO 식 혈액형을 잘못 이해하여서 부모가 각각 A, B형이었는데 자식이 O형으로 나와서 이혼하는 부부도 있었습니다.)

 

 

 

Rh 혈액형

붉은털 원숭이의 적혈구를 토끼에게 주입하고, 주입한 토끼의 혈액을 다시 붉은 털 원숭이의 혈액과 반응시켰더니 응집반응이 일어났고, 이 현상을 1940년 카를 란트슈타이너에 의해 발견되었습니다. 이때 사용한 붉은 털 원숭이의 속명인 rhesus에서 rh를 따서 Rh 혈액형이라고 명명하였습니다.

 

Rh 혈액형에 관련하여 D, C, c, E, e 등등 50여 가지의 Rh 혈액형이 있으며, 그중, D항원이 면역학적 반응을 가장 강하게 일으키고 있기 때문에 보통 RhD 혈액형을 Rh 혈액형으로 부르고 있습니다. 그리고 Rh관련 유전자는 염색체의 1번에 RHD유전자 좌위에 존재하고 있으며, 여러 복대립 인자 중 D의 인자를 가지고 있을 경우, 적혈구에서 RhD antigen이라는 막단백질이 형성됩니다. RhD antigen이 발현된 적혈구는 붉은 털 원숭이의 적혈구를 토끼에게 주입하여 얻은 혈액(anti-RhD 항체)에 응집반응이 일어나게 됩니다. (응집반응이 일어나면 Rh+, 일어나지 않으면 Rh-로 나타냅니다.)

 

anti-RhD 항체를 이용하여 Rh+, Rh- 판별하는 방법

 

 

 

혈액형과 수혈의 관계

면역계의 항원항체 반응으로 인하여 혈핵형별로 응집반응이 일어나는 현상이 있습니다. 음식물, 세균 등에 A형, B형의 당 구조와 비슷한 항원들이 있는데 출생 후에 이런 항원들에 노출이 되어서 체내에 A형, B형 관련 항체를 서서히 생산합니다. 자신의 혈액형과 같은 항체를 만드는 B 세포는 성숙과정에서 제거되기 때문에 자신의 혈액형과는 상관없는 항체만 남아있게 됩니다. 즉, A형의 사람의 몸에는 B형에 대한 항체(베타 항체 또는 anti-B 항체)만 남아있습니다.

혈액형	적혈구(응집원)	혈장 내 항체(응집소)
A형	A	베타항체(anti-B 항체)
B형	B	알파항체(anti-A 항체)
AB형	A, B	없음
O형	없음	알파, 베타항체(anit-A, anti-B 항체)

위와 같이 혈액형별로 항원항체 반응이 일어나기 때문에 아래와 같은 수혈 관계가 만들어집니다.

 

혈액형별 수혈 관계도

같은 혈액형끼리는 아무런 항원항체 반응이 일어나지 않기 때문에 서로 다량으로 수혈이 가능합니다. 그리고 다른 혈액형별로는 다량 수혈은 불가능하고 소량 수혈이 가능할 수도 있고 가능하지 않을 수도 있습니다. 예를 들어, A형의 혈액형을 가진 사람이 AB형 혈액형의 사람에게 피를 공급해준다고 가정해보면, A형 혈액 속의 베타항체와 AB형 혈액속의 응집원인 B형 응집원과 만나 응집이 되지만, 이때 들어온 베타 항체의 양이 작기 때문에 응집반응이 큰 문제가 되지 않습니다.

 

하지만 AB형 혈액을 A형, B형, O형을 가진 사람에게 수혈을 하는 것은 큰 문제가 되는데, 이미 각각의 혈액형들은 AB형에 대한 항체를 가지고 있기 때문에, 수혈을 받으면 면역반응이 심하게 일어나며, 강한 응집반응이 발생합니다. 이와 같은 원리로 Rh 혈액형에도 수혈 관계가 발생합니다.

 

Rh혈액형 수혈 관계도

 

같은 Rh 형끼리는 수혈이 가능하며, Rh- 혈액은 Rh+형의 사람에게로 수혈이 가능하나, 면역반응으로 인해, Rh+의 혈액을 Rh-형의 사람에게로 수혈이 불가능합니다.

 

*참고: ABO 식, Rh 식 혈액형끼리의 수혈 관계가 있기 때문에, 수혈을 받을 시, ABO 식 혈액형과 Rh 식 혈액형을 다 고려해야 합니다. 그리고 동양에서는 Rh-형이 1%로 매우 희귀한 혈액형이기 때문에 Rh-형인 사람을 따로 등록해 놓기도 합니다.(서양에서는 Rh-형이 20% 정도를 차지합니다.)

 

 

 

적아 세포증

Rh-형인 여자와 Rh+형인 남자가 만나서 결혼하여 Rh+의 첫 번째 아이를 출산하는 과정에서, 태반을 통해 아이의 혈액 일부가 모체로 넘어오게 되고, 이로 인하여 모체에 RhD의 항체가 형성되게 됩니다. 이렇게 형성된 항체는 또다시 Rh+인 아이를 임신하게 되면, 태반을 통해서 아이의 적혈구를 공격하게 하여 결국 유산시키게 하게 하는데 이를 적아 세포증이라고 합니다.

 

적아 세포증을 예방하는 방법은 Rh+의 아이를 처음 임신했을 때 임신 28주에 1번, 그리고 출산 후 약 72시간 내에 1번 로감(RhoGAM: 항 Rho(D) 면역글로불린)을 주사하여 모체로부터 Rh+ 에 대한 항체를 형성하지 못하도록 하는 것입니다. 다음에도 Rh+인 아이를 임신하면 그다음에 임신할 Rh+의 아이를 위해 같은 방법으로 계속 예방을 해주어야 합니다.

 

*참고: ABO 식 혈액형은 적혈구 표면의 당 구조가 항원으로 작용하는데, 태아의 당은 모체 면역계에서 T세포를 활성화시키지 못하고 B 세포가 IgM 항체만을 분비할 수 있습니다. 그리고 IgM 항체는 크기가 크기 때문에 태반을 통과할 수 없습니다. 즉, ABO 식 혈액형은 모체가 다른 혈액형의 태아를 임신해도 큰 문제가 되지 않습니다.

 

 

 

마무리

이번에는 혈액형과 유전의 상관관계에 대해서 알아보았습니다. 혈액형은 복대립 유전을 통해서 유전되고 있었으며, 각각의 대립 유전자에 의해 혈액형이 결정되었습니다. 그리고 Rh형, ABO형 혈액형은 항원항체 반응 때문에 각각 수혈 관계를 가지고 있었습니다. 수혈을 하거나 또는 수혈을 받을 때를 대비해서 자신의 혈액형(Rh형, ABO형)을 알고 있는 것이 좋습니다. 이번에는 여기서 마무리를 짓고 다음에 더 재미있는 내용으로 찾아오겠습니다. 이상입니다.