Colton血型系统

Colton血型系统（Colton antigen system，简称Co系统）是人类红细胞血型系统之一，由国际输血协会（ISBT）编号为015。该系统抗原位于红细胞膜上的水通道蛋白1（aquaporin-1，AQP1），也称为CHIP28。该蛋白是一种跨膜糖蛋白，主要功能是作为纯水通道（orthodox aquaporin），促进水分子在红细胞和肾小管上皮细胞膜上的快速双向转运，帮助维持细胞体积、水稳态和尿液浓缩。

发现历史

Colton血型系统于1960年代被发现。1965年，挪威奥斯陆首次报道一种针对“公共抗原”（高频抗原）的抗体，随后追溯到明尼阿波利斯、牛津和伦敦的早期病例。该抗原被命名为Co^a（Colton a），以首位抗体产生者（来自明尼阿波利斯）命名。1970年报道其对立抗原Co^b。1974年报道罕见的Co(a–b–)表型（Colton-null）。1994年，通过分子生物学研究确认AQP1是Colton抗原的载体蛋白。

抗原与表型

Colton系统相对简单，主要基于AQP1基因上的单核苷酸多态性（SNP）。主要抗原包括：

• Co^a（CO1）：高频抗原，约99.8%人群阳性（欧洲人群中Co(a+)表型占主导）。
• Co^b（CO2）：低频抗原，约8–10%北欧人群阳性，其他人群更低。
• Co3（CO3）：几乎所有个体阳性（>99.99%），仅在Colton-null表型中缺失。
• 其他罕见变异：如Co4等。

主要表型发生率（多数人群，尤其是欧洲裔）：

• Co(a+b–)：约91.4%
• Co(a+b+)：约8.4%
• Co(a–b+)：约0.2%
• Co(a–b–)（null表型）：极罕见（<0.01%）

分子基础：

• Co^a → Co*01 等位基因：编码Ala45（丙氨酸45位）。
• Co^b → Co*02 等位基因：主要为c.134C>T，导致p.Ala45Val（丙氨酸→缬氨酸）。
• Null表型：多种失功能突变（如外显子缺失、移码、终止密码子等），导致AQP1蛋白缺失或无功能。

抗原对酶和化学试剂敏感性：对木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、α-糜蛋白酶耐受，对DTT（二硫苏糖醇）耐受，对神经氨酸酶耐受。

临床意义

Colton抗体（尤其是抗-Co^a）可引起：

• 输血反应：溶血性输血反应（急性或迟发）。
• 新生儿溶血病（HDN/HDFN）：孕妇产生抗体攻击胎儿红细胞。
• 自身免疫溶血性贫血（罕见）。

Colton-null个体（AQP1缺陷）红细胞水通透性显著降低，但临床表现通常轻微或无症状（因其他水通道蛋白如AQP3等有补偿作用），无严重溶血或肾功能异常报道。

基因与定位

• 基因：AQP1（aquaporin 1），位于染色体7p14.3。
• 外显子：4个。
• 蛋白：269个氨基酸，N端和C端位于细胞内，6个跨膜螺旋，含两个保守的NPA（Asn-Pro-Ala）基序。

参考文献

1. Preston GM, Agre P. (1991). Isolation of the cDNA for erythrocyte integral membrane protein of 28 kilodaltons: member of an ancient channel family. Proc Natl Acad Sci U S A, 88(24):11110–11114. （AQP1首次克隆与鉴定，为Colton系统分子基础奠基。）
2. Smith BL, et al. (1994). Human red cell aquaporin CHIP. I. Molecular characterization of ABH and Colton blood group antigens. J Clin Invest, 94(3):1043–1049. （确认AQP1携带Colton抗原。）
3. Halverson GR, Peyrard T. (2010). A review of the Colton blood group system. Immunohematology, 26(1):22–26. （Colton系统全面综述，包括历史、分子基础与临床。）
4. Daniels G. (2002). Human Blood Groups (2nd ed.). Blackwell Science. （经典教科书章节，对Colton系统详细描述。）
5. ISBT Working Party on Red Cell Immunogenetics and Blood Group Terminology. (2022). CO blood group alleles v4.0. International Society of Blood Transfusion. （最新ISBT官方等位基因表，列出已知变异与PMID。）

Colton血型系统是研究水通道蛋白与血型抗原交叉领域的经典范例，突显了功能性膜蛋白如何承载血型多态性。