Die Bestimmung der Blutgruppe ist einer der ältesten und folgenreichsten Routinetests in der Medizin. Karl Landsteiner identifizierte die ABO-Gruppen im Jahr 1901, nachdem er bemerkt hatte, dass Blut von einigen Menschen verklumpte, wenn es mit dem Blut von anderen vermischt wurde, und der Rhesusfaktor wurde vier Jahrzehnte später beschrieben. Zusammen entscheiden die beiden Systeme darüber, ob eine Transfusion ein Leben rettet oder die roten Blutkörperchen des Empfängers innerhalb von Minuten zerstört, und sie werden vor jeder Transfusion, bei jeder Schwangerschaft sowie bei forensischen und Vaterschaftsuntersuchungen überprüft.
Der Test basiert auf einer einzigen molekularen Idee. Die Oberfläche eines roten Blutkörpers trägt vererbte Zucker- und Proteinmarker, die als Antigene bezeichnet werden: das A-Antigen, das B-Antigen, beide oder keines, und separat das Rh-(D)-Antigen. Ein Serum, das Antikörper gegen einen dieser Marker enthält — ein Agglutinin — hat zwei oder mehr Bindungsstellen. Wenn es also auf Zellen trifft, die sein Zielantigen tragen, verbindet es diese zu sichtbaren Klumpen. Das ist die Agglutination: Der Tropfen verliert sein glattes, gleichmäßiges rotes Aussehen und wird körnig, mit dunkleren Flecken in einer klaren Flüssigkeit. Wenn das Antigen fehlt, hat der Antikörper nichts, woran er binden kann, und der Tropfen bleibt einheitlich. Der Test wird daher dreimal hintereinander als einfaches Ja oder Nein abgelesen.
In diesem Labor bestimmen Sie acht unbekannte Blutproben. Jede Probe wird in drei separate Vertiefungen gegeben und nacheinander mit Anti-A-, Anti-B- und Anti-Rh-Serum versetzt, wobei jede Vertiefung mit einem Glasstab vermischt wird, der zwischen den Vertiefungen abgespült und getrocknet wird, damit kein Serum von einem Test in den nächsten verschleppt wird. Aus dem Muster der drei Ja-Nein-Antworten ermitteln Sie die ABO-Gruppe und den Rh-Status jeder Probe und bestimmen anschließend, welche davon sicher an welche spenden kann.
Bildungsziele
Einarbeitung in die Laborumgebung
- Finden Sie die Well-Platten und deren Beschriftungsschema, die drei Serum-Tropfer, den Glasstab, das destillierte Wasser und das Saugpapier und verstehen Sie, warum für jede Probe drei Wells statt eines benötigt werden.
Sicherer Umgang mit biologischen Proben
- Jede Blutprobe ist als potenziell infektiös zu behandeln: Tragen Sie Handschuhe und einen Augenschutz, vermeiden Sie Hautkontakt und entsorgen Sie kontaminiertes Material als Biogefährdungsmüll statt im normalen Hausmüll.
Vermeidung von Kreuzkontaminationen
- Spülen und trocknen Sie den Glasstab zwischen jedem Mischen, und erklären Sie, wie ein falsch positives Ergebnis aussehen würde, wenn Serum aus einer Anti-A-Vertiefung in eine Anti-B-Vertiefung verschleppt würde.
- Geben Sie Serum zum Blut, ohne dass die Pipettenspitze das Gefäß berührt, damit das Vorratsserum im Gegenzug niemals kontaminiert wird.
Auswertung einer Agglutinationsreaktion
- Unterscheiden Sie einen wirklich agglutinierten Tropfen – körnig, verklumpt, mit sichtbaren Aggregaten vor einem klareren Hintergrund – von einem nicht umgesetzten Tropfen, der glatt und gleichmäßig gefärbt bleibt.
- Protokollieren Sie jede der vierundzwanzig Beobachtungen als positiv oder negativ, bevor Sie einen Interpretationsversuch unternehmen.
Bestimmung der ABO-Blutgruppe und des Rhesusfaktors
- Wandeln Sie ein Muster aus drei Ergebnissen in eine Blutgruppe um und geben Sie an, welche Antigene auf den Zellen vorhanden sind und welche Antikörper sich folglich im Plasma befinden.
Überlegungen zur Transfusionskompatibilität
- Nutzen Sie die Typisierungsergebnisse, um vorherzusagen, welche Donator-Empfänger-Paare sicher sind, und erklären Sie in Antigen-Antikörper-Begriffen, warum die Blutgruppe O Rh− der universelle Erythrozytenspender und die Blutgruppe AB Rh+ der universelle Empfänger ist.
Protokoll
- Geben Sie 5 Tropfen der Blutprobe 1 in jede der 3 Vertiefungen, die wie folgt gekennzeichnet sind:
- nun 1 (anti_A)
- nun 1 (anti_B)
- Nun 1 (Anti-Rh)
- Geben Sie 2 Tropfen Anti-A-Agglutinin in Vertiefung 1 (1/Anti-A).
- Sofort mit einem sauberen Glasstab mischen.
- Geben Sie 2 Tropfen Anti-B-Agglutinin in die gut identifizierte Vertiefung 1 (1/anti-B).
- Sofort mit einem sauberen Glasstab mischen.
- Geben Sie 2 Tropfen Anti-Rh-Agglutinin in die gut gekennzeichnete Vertiefung 1 (1/anti-Rh).
- Sofort mit einem sauberen Glasstab mischen.
- Spülen Sie den Glasstab mit destilliertem Wasser.
- Trocknen Sie den.
- Wiederholen Sie die Schritte für die Blutproben 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8.
Erwartete Ergebnisse
| Blutprobe | Anti-A | Anti-B | Anti-Rh | Blutgruppe |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Agglutination | — | Agglutination | A Rh+ (A+) |
| 2 | Agglutination | Agglutination | — | AB Rh− (AB−) |
| 3 | — | — | — | 0 Rhesus negativ (0 negativ) |
| 4 | Agglutination | — | — | A Rh− (A−) |
| 5 | — | — | Agglutination | O Rh+ (O+) |
| 6 | Agglutination | Agglutination | Agglutination | AB Rh+ (AB+) |
| 7 | — | Agglutination | — | B Rh− (B−) |
| 8 | — | Agglutination | Agglutination | B Rh+ (B+) |
Wie die Anleitung gelesen wird
Jedes Vertiefung beantwortet eine Frage: Ist dieses Antigen auf den Zellen? Eine Agglutination mit Anti-A bedeutet, dass das A-Antigen vorhanden ist, eine Agglutination mit Anti-B bedeutet, dass das B-Antigen vorhanden ist, und die ABO-Gruppe ergibt sich direkt daraus – A allein ergibt Gruppe A, B allein ergibt Gruppe B, beide ergeben Gruppe AB, keines von beiden ergibt Gruppe O. Die dritte Vertiefung wird unabhängig von den ersten beiden abgelesen: Agglutination mit Anti-Rh bedeutet, dass die Zellen das D-Antigen tragen und die Probe Rh-positiv ist, keine Agglutination bedeutet Rh-negativ. Probe 3 ist die einzige, die drei negative Ergebnisse liefert, und sie ist die einzige O Rh−; Probe 6 ist die einzige, die drei positive Ergebnisse liefert, und sie ist die einzige AB Rh+.
Warum sich Klumpen bilden
Die Anti-A- und Anti-B-Agglutinine sind IgM-Antikörper, große pentamere Moleküle mit zehn Antigenbindungsstellen. Ein einzelnes IgM-Molekül kann daher mehrere rote Blutkörperchen gleichzeitig binden, und bereits einige Tausend davon verwandeln eine homogene Suspension innerhalb von Sekunden in ein Gitter aus miteinander verbundenen Zellen. Aus diesem Grund wird die ABO-Reaktion bei Raumtemperatur mit bloßem Auge ausgewertet und erfordert keine Inkubation. Anti-D ist typischerweise IgG mit nur zwei Bindungsstellen, sodass der Rh-Test in einem klinischen Labor oft eine längere Reaktionszeit oder ein zusätzliches Reagenz erfordert; die Auswertung erfolgt hier jedoch auf die gleiche Weise wie bei den anderen.
Die ABO-Antikörper sind zudem insofern ungewöhnlich, als sie bereits vorhanden sind, ohne dass zuvor Kontakt mit menschlichem Blut stattgefunden hat. Eine Person der Gruppe A trägt bereits seit ihrer Kindheit Anti-B-Antikörper im Plasma, die mit ziemlicher Sicherheit gegen die sehr ähnlichen Zuckerstrukturen auf Darmbakterien gebildet wurden. Jeder Mensch verfügt daher über Antikörper gegen genau jene ABO-Antigene, die seinen eigenen Zellen fehlen – eine Tatsache, die eine ABO-Unverträglichkeit so unmittelbar gefährlich macht.
Folgen für die Transfusion
| Gruppe | Antigene auf den roten Blutkörperchen | Antikörper im Plasma | Kann rote Blutkörperchen von folgenden Personen erhalten: |
|---|---|---|---|
| A | A | Anti-B | A, O |
| B | B | Anti-A | B, O |
| AB | A und B | keiner | A, B, AB, O |
| O | keiner | Anti-A und Anti-B | O |
Rh fügt eine zweite, asymmetrische Einschränkung hinzu. Ein Rh−-Empfänger, der Rh+-Zellen erhält, reagiert beim ersten Kontakt nicht, da Anti-D nicht von Natur aus vorhanden ist; das Immunsystem wird jedoch sensibilisiert, und eine spätere Rh+-Transfusion kann eine schwere Hämolyse auslösen. Derselbe Mechanismus liegt der hämolytischen Erkrankung des Neugeborenen zugrunde: Eine Rh-negative Mutter, die ein Rh-positives Kind austrägt, kann Anti-D-Antikörper bilden, die in einer nachfolgenden Schwangerschaft die Plazenta passieren; aus diesem Grund wird prophylaktisch Anti-D-Immunglobulin verabreicht. Von den acht hier vorliegenden Proben sind die Nummern 2, 3, 4 und 7 Rh-negativ und würden Rh-negatives Blut benötigen.
Zusammenfassung der Aufgaben nach Klassenstufen
9. bis 10. Klasse
- Fokus — sorgfältige Beobachtung und der Fachwortschatz des Tests: Antigen, Antikörper, Agglutinin, Agglutination, ABO-Gruppe, Rh-Faktor, Spender, Empfänger.
- Aktivitäten — tippen Sie alle acht Proben ein, erfassen Sie jede der vierundzwanzig Vertiefungen als positiv oder negativ in einem Ergebnisschema und benennen Sie dann die Gruppe jeder Probe anhand ihres Musters. Beantworten Sie die angeleiteten Fragen: Welche Probe zeigte überhaupt keine Reaktion, und was sagt Ihnen das über ihre roten Blutzellen? Warum muss der Glasstab zwischen den Vertiefungen abgespült werden?
11. Klasse
- Fokus — vom Befund zur zugrundeliegenden Immunologie übergehen und die Ergebnisse nutzen, um Vorhersagen zu treffen.
- Aktivitäten — geben Sie für jede der acht Proben die Antigene auf den Zellen an und die ABO-Antikörper im Plasma; erstellen Sie das vollständige Donor-Empfänger-Kompatibilitätsgitter für die acht Proben und identifizieren Sie jedes sichere Paar; erklären Sie, warum Probe 3 rote Blutkörperchen an alle anderen sieben spenden kann, während Probe 6 an keine von ihnen spenden kann; und erklären Sie, warum der Rh-Test separat von den ABO-Tests und nicht zusammen mit diesen abgelesen werden muss.
12. Klasse / College-Niveau
- Fokus — die Genetik und die Antikörperchemie.
- Aktivitäten — die möglichen ABO-Genotypen ermitteln, die hinter jedem beobachteten Phänotyp stehen (iAiA oder ichAich für Gruppe A usw.) und erklären, warum AB kodominant, O hingegen rezessiv ist; den Unterschied zwischen IgM und IgG hinsichtlich der Valenz erläutern und warum dies die klinische Gewinnung des Anti-D-Ergebnisses verändert; einen Gegenübereinstimmungstest (Reverse-Typisierung) entwerfen, der jedes der acht Ergebnisse bestätigt, und angeben, was eine Diskrepanz zwischen Vorwärts- und Rückwärts-Typisierung bedeuten würde; sowie den Mechanismus und Zeitpunkt der Anti-D-Prophylaxe bei einer Rh-negativen Mutter erklären, wobei die Proben 2, 3, 4 und 7 als Fallbeispiele herangezogen werden.
Labor-Grundausstattung
Instrumente
- Well-Platten (drei Vertiefungen pro Blutprobe, beschriftet mit Anti-A, Anti-B und Anti-Rh)
- Pipetten, eine pro Serum
- Glasstab
- Saugpapier
- Handschuhe und Augenschutz
Produkte
- 8 Blutproben unbekannter Gruppe (je 5 Tropfen pro Vertiefung)
- Anti-A-Agglutinin-Serum (2 Tropfen pro Test)
- Anti-B-Agglutinin-Serum (2 Tropfen pro Test)
- Anti-Rh-Agglutinintestserum (2 Tropfen pro Test)
- Destilliertes Wasser (zum Abspülen des Glasstabs)