輸血醫學

1.1 血型抗原
血液中主要存在著3種血球細胞：紅血球、白血球、血小板。人體所有的細胞表面結構都會表現出抗原，作為細胞特有的標記，輸血時當有與自己不同抗原的血球細胞進入體內時，身體就會發生免疫反應，引發特定的抗體產生。而紅血球（red blood cell, RBC）是血液中含量最多的細胞，主要功能是將氧氣運輸到體內組織並將二氧化碳輸送到肺部；紅血球具有雙凹形狀，細胞膜主要由雙層的脂質所構成，中間內嵌一些蛋白質結構，紅血球表面的蛋白質可以分成3種形式(1)穿膜一次的蛋白質、(2)穿膜多次的蛋白質、(3)多醣磷脂肌醇錨定（glycosylphosphatidylinositol anchor, GPI-anchor）蛋白質；紅血球細胞表面的結構如圖1-1所示。人類血型主要由紅血球表面上是否存在某些標識物決定，在輸血醫學我們依RBC表面抗原的差異分類成各種血型；而構成血型抗原主要是紅血球細胞膜上含各種醣基短鏈的醣脂（glycolipid）和醣蛋白（glycoprotein）及不同結構的蛋白質（protein）（圖1-2）。血型抗原如果與醣基種類有關，則決定血型的基因就是特定醣基轉移之酵素（transferase），可製造具特異性醣分子結構的醣脂和醣蛋白；但血型抗原如果是蛋白質，其基因產物就能直接表現在紅血球的膜蛋白。雖然目前紅血球表面抗原有些是細胞膜內的結構蛋白、轉運蛋白、受器和黏附因子（表1-1），但有些血型抗原的功能目前有些還不清楚；有報告證實當紅血球完全不表現某些血型抗原（null表現型），會影響紅血球細胞膜結構，改變血球型態引起溶血現象；有些紅血球抗原已被證實跟寄生蟲和病原菌的感染有關，不表現這些抗原就可減少被感染的機會，例如在瘧疾流行區會出現一些缺乏瘧原蟲接受器的特殊血型。
1900年卡爾．藍斯泰納（Karl Landsteiner）發現不同個體的血球跟血清交叉混合後，有些會產生血球的凝集現象，進而發現了ABO血型，因此開啟了紅血球血型的研究大門。國際輸血學會（International Society of Blood Transfusion, ISBT）的紅血球血型命名委員會，將紅血球的血型系統歸類為血型系統（blood group systems）、血型集合（blood group collection）、低發生率抗原700系列（發生率低於1%）和高發生率抗原901系列（發生率高於90%）等四大類。當一種血型抗原是由一個基因或多個密切連結的基因組所掌控，則定義為血型系統。如果一個血型抗原只有血清學和生化學發現其相關性，但基因尚未明確，我們就把它稱為血型集合。至2021年10月為止共有43個血型系統，由48個遺傳基因決定共有345種抗原（表1-2）。
1.2 血型抗體
人類免疫系統會經由抗原刺激後產生抗體，而紅血球表面上存有數百種抗原，因此人類在輸血或懷孕後，可能接受帶有不同抗原之外來的紅血球進體內，刺激免疫系統產生對抗紅血球的抗體；因此當需要進行輸血治療前，必須確認輸入血液的主要紅血球抗原與病患相同（主要血型分析），且患者體內並無產生特異的紅血球抗體（抗體篩檢），才能夠進行安全輸血。
人類的血型抗體可以分成(1)自然抗體（natural antibody）是不經過輸血或懷孕等已知的免疫刺激所引起的抗體，如血型抗體anti-A、anti-B等，是因A或B血型抗原的構造和消化道中細菌的構造很接近，所以人類在嬰兒時期血漿就會出現相對應的ABO的血型抗體，因此ABO血型的抗體也稱為規則抗體（regular antibodies）。(2)免疫抗體（immune antibody）是由於異體抗原（alloantigen）刺激免疫系統後產生，可能經由輸血免疫和由胎兒的紅血球免疫（在懷孕時或生產時發生）接受別人的血型抗原（自己的血球並不含有）進入體內後產生，我們稱它為不規則抗體（irregular antibodies）。(3)自體抗體（autoantibody）為對抗自體抗原（autoantigen）的抗體，自己血球可能是經藥物或病毒作用引起表面抗原的改變，而刺激免疫系統所產生。
一般抗體的產生過程可分為原發及繼發兩個階段，原發反應是個體第一次接觸到抗原後，在7～14天內可以測到低力價的IgM抗體；繼發反應是個體再接觸到同樣抗原時，在一星期內出現高力價的IgG抗體（圖1-3）。抗體就是免疫球蛋白（immunoglobin）；可以依據不同的重鍵種類可分成五大類，血清中5種免疫球蛋白之比較列於表1-3，其中含量最多的是IgG，而IgG可以分成4個亞型；IgM由5個分子組成，分子最大主要發生在原發反應。IgG和IgM是血庫中較有意義的抗體，兩者都可引起補體固定，在體內引起紅血球破壞，而且結合血球造成凝集反應。而IgG因為可以通過胎盤，如果
母親與胎兒血型不同可能引起新生兒溶血症。
1.3 紅血球的抗原抗體反應
可以用來偵測紅血球抗原抗體的反應，包括紅血球凝集試驗（hemagglutination）、溶血反應（hemolysis）或紅血球凝集抑制試驗（hemagglutination inhibition）。其中以紅血球凝集試驗是實驗室最常用的檢測方法，血庫可以利用已知的抗體來偵測血球抗原，或以已知血型的血球細胞測定血清中的抗體。
紅血球的凝集試驗之抗原抗體反應，可以分成兩個階段來進行：第一階段是抗體與紅血球的抗原產生結合附著在紅血球細胞膜上，我們稱之為致敏作用（sensitization），此階段無法用肉眼看到血球凝集。第二階段是紅血球凝集反應，也就說一個抗體可以藉由兩個或多個抗原的決定位置結合在不同的紅血球細胞膜上面的抗原，而造成紅血球跟紅血球聚集在一起，就可以用肉眼觀察到。血型抗體可以依其反應特性分成完全抗體（complete antibody）和不完全抗體（incomplete antibody）兩大類。完全抗體主要為免疫球蛋白IgM，因抗體分子長度大於35 nm，因此很容易和數個紅血球凝結在一起，而且只要在室溫就可以產生明顯的凝集反應。而免疫球蛋白IgG為不完全抗體，因分子長度小於25 nm，往往需要藉由其他的誘導技術才能夠加強其凝集反應（圖1.4）。
紅血球表面因帶有相當多的唾液酸（sialic acid），所以形成負電荷，在血液中RBC會彼此排斥，因此不會凝集一起，在溶液中這些負電荷會吸附溶液中的陽離子圍繞紅血球形成電子雲，紅血球細胞膜表面的陰電荷與外層陽離子之間的電位差，我們稱它為界達電位（zeta potential）（圖1.5），界達電位大小會限制紅血球彼此之間接近的最小距離，將會影響到紅血球抗原抗體作用的第二階段的凝集反應。而會影響到紅血球界達電位的因素，第一個是紅血球細胞膜所表現的負電荷的多寡，第二個是溶液中離子的強度，第三個就是溶液的介電常數。所以在實驗室進行血球凝集反應實驗時，可以藉由減少紅血球的細胞膜的電荷，增加溶液的介電常數或降低溶液的離子強度，造成界達電位下降，以縮短血球間的距離，讓血球凝集反應容易產生，進而提升凝集檢測的敏感性。
紅血球表面的抗原和抗體結合是一種可逆的反應，其中凝集反應是藉由免疫球蛋白將兩個以上的血球拉在一起，主要影響反應的因素為：
1. 抗原特性與濃度：紅血球表面的每一種抗原特性（大小、化學成分與立體結構）和表現的密度都不盡相同，所以和相對引起抗體反應的強度也會不同，不同血型抗原引發抗體的能力如表1-4。大多數的紅血球抗原量與年齡有關，如ABO抗原在出生時比較少，而到了2歲以後才會和成人一樣多；但ABO抗原的密度相當高，每個紅血球約含有1,000,000個抗原，相對RH抗原在每個紅血球大概只有50,000個抗原，所以在體外RH產生的凝集反應強度會比ABO血型弱。有些血型抗原表現呈現基因配對效應（Dosage effect），也就是說基因量與抗原量表現量成正比，因此會影響血球凝集的強度。
2. 抗體種類：IgG抗體分子較小無法直接使紅血球產生凝集反應，需要加上抗球蛋白抗體（Antiglobulin antibody, AHG）作為第二抗體，凝集反應才能夠顯現出來。反之IgM則分子較大可以直接引起血球凝集反應（圖1-4）。
3. 抗原與抗體的比率：血球凝集反應之最適當的抗原抗體比率，通常要根據做實驗的條件來決定，若加入過濃的血球懸浮液會吸收所有的抗體，分散抗體分子數目而妨礙可見的凝集反應；而過淡的血球懸浮液因抗原量太少也會影響凝集反應的效果。美國血庫學會（American Association of Blood Bank, AABB）建議利用試管法鑑定血型和篩檢不規則抗體時，使用3～5%的血球懸浮液1滴，加上受檢者的血清2滴，就可以達到較佳的抗原與抗體的比率。
4. 反應溫度：抗原抗體之間作用的化學鍵結包括氫鍵（hydrogen bond）、厭水性效應（hydrophobic interaction）、離子鍵（electrostatic interactions）和凡德瓦力（van der Waals forces），這些化學鍵發生時會產生不同的熱力學變化；因此體外血球凝集反應的適當的溫度，可以因作用抗體的不同分成三類，一種是冷型抗體反應在4～25℃，大多數是屬於IgM抗體；第二種是溫型抗體主要是作用在30～40℃，主要是屬於IgG抗體；第三種是廣溫型抗體反應，溫度可以從4～35℃。冷型抗體主要與血球醣基抗原發生反應會產生放熱反應，而溫型抗體主要與蛋白質抗原反應為吸熱反應。但如果將已經產生抗原抗體反應血球再經過56℃加熱後，結合的抗體就會和RBC抗原分開並游離出來，再進行已知抗原鑑定稱為沖出試驗。
5. 酸鹼值：各種免疫球蛋白的pI介於6.0～9.5，當溶液pH低於pI時，免疫球蛋白就會帶正電荷，適合與帶有負電荷的紅血球反應，所以進行紅血球抗原抗體反應最適當的pH值在6.0～7.0左右，在此pH值下紅血球表面帶有負電荷，而免疫球蛋白帶有正電荷，有利於兩者產生反應。
6. 離子強度：溶液所含的離子種類與離子強度會影響紅血球抗原與抗體反應的速度。生理食鹽水中含有Na+跟Cl-會成離子雲，可以中和部分紅血球及抗體分子的帶電性，因此阻礙兩者之間的作用發生。若降低介質的離子強度，可以減少血球間的界達電位和加強靜電吸引作用，就可以拉近抗原和抗體的距離，提高凝集反應的敏感度。
7. 物理因素：影響血球的凝集反應的物理因素包括進行反應的溫度和作用時間，離心的時間和速度。因為離心可以增加抗原抗體碰撞的機會，當然也可以提高抗原抗體反應的機會，同時離心也能幫助抗體穿越包圍在紅血球外圍的離子雲的障礙，可以增加抗原抗體反應的速度。紅血球抗原和抗體引起較弱的凝集反應，就需延長孵育時間才能增加其敏感度。例如抗球蛋白試驗（Antihuman globulin test, AHG）需要在37℃培育30～60分鐘，才可以測得得到臨床上有意義的抗體。

1.1 血型抗原
血液中主要存在著3種血球細胞：紅血球、白血球、血小板。人體所有的細胞表面結構都會表現出抗原，作為細胞特有的標記，輸血時當有與自己不同抗原的血球細胞進入體內時，身體就會發生免疫反應，引發特定的抗體產生。而紅血球（red blood cell, RBC）是血液中含量最多的細胞，主要功能是將氧氣運輸到體內組織並將二氧化碳輸送到肺部；紅血球具有雙凹形狀，細胞膜主要由雙層的脂質所構成，中間內嵌一些蛋白質結構，紅血球表面的蛋白質可以分成3種形式(1)穿膜一次的蛋白質、(2)穿膜多次的蛋白質、(3)多醣磷脂肌醇錨定（glycosyl...

六版序
2005年《輸血醫學》改版好第三版時，我想到將來第四版的撰寫，恐怕我的體力和時間不足以完成任務。因為當時我已經知道我必須把注意力與精力轉移到急需從事的分子人類學的工作上，特別是有關「台灣族群的來源」。這是個充滿爭議，也是耗時的工作。在我猶豫不決，且不知如何分出時間做分子人類學研究的時候，我看到manual polybrene法在全台血庫教育訓練推廣後，已成為台灣標準的作業；我也看到年輕的余榮熾教授、還有其他醫院（如長庚醫院、台北榮民總醫院等）優秀的研究人員進一步做了許多讓大家興奮、眼睛一亮的分子生物學的研究; 新的血型紛紛被發現；既有的憳洹颩魽A因為我們發現I基因，而成功的變成為國際上第27個血型系統。全台的輸血醫學更上一層樓，這時我覺得上帝給我的階段性的使命已經告一個段落，我可以放心去做分子人類學的研究了！

2018年第四版的改寫，我把原本第三版的14章分別交給當時活躍在輸血醫學的新秀來完成，並且增加新的四章：1.米田堡血型及其單株抗體和MNS血型系統；2.捐血機構作業；3.血庫的品質管理；4. P1PK血型系統/ I血型系統與i抗原。這版還有一個特徵就是把原本血型的免疫血液學提升到分子生物學。2021年第五版的輸血醫學是在突然中被改版而成，原因是因為我不小心刪除一部分很少使用的附錄造成的。所以第四版出版後五年，我們改寫新版的輸血醫學，就變成第六版。

目前這第六版由作者群1年多的努力順利寫成新的20章，完成改版。這20章是原來第四版的18章中移走台灣的族群這章（因為和輸血醫學有點距離，加上為了控制書本的篇幅。台灣的族群相關文章請見〈台灣人的來源一DNA的探索〉（台灣醫界2023;66(5):21-26）），並將新生兒溶血症改為新生兒及小兒輸血，將血庫檢驗與作業的品質管理改為輸血醫學的品質管理，再加上新的3章：1.血液幹細胞移植及血庫作業；2.輸血後感染；3.分子生物技術在血庫的應用。我們的作者群都是輸血醫學各領域的一時之秀，我看到完整的文章構造及思維，更樂見我一再期望的「要盡量保存台灣的資料，而且寫成易懂易讀的書」的目標也達成。

我寫《輸血醫學》的原始初衷是「讓醫學院學生的臨床輸血醫學、醫技系學生的免疫血液學及醫院血庫的工作人員有一本易懂的中文資料」。現在我把原本從台灣社會得到的靈感和資料寫成這本教科書，再回贈給台灣社會。我很慶幸這個傳承已順利完成，也要感謝余榮熾教授和黃仰仰主任的協助校閱，最後願榮耀歸於上帝、天佑台灣。

六版序
2005年《輸血醫學》改版好第三版時，我想到將來第四版的撰寫，恐怕我的體力和時間不足以完成任務。因為當時我已經知道我必須把注意力與精力轉移到急需從事的分子人類學的工作上，特別是有關「台灣族群的來源」。這是個充滿爭議，也是耗時的工作。在我猶豫不決，且不知如何分出時間做分子人類學研究的時候，我看到manual polybrene法在全台血庫教育訓練推廣後，已成為台灣標準的作業；我也看到年輕的余榮熾教授、還有其他醫院（如長庚醫院、台北榮民總醫院等）優秀的研究人員進一步做了許多讓大家興奮、眼睛一亮的分子生物學的研究...

目錄
第1章 紅血球的抗原抗體反應
1.1 血型抗原
1.2 血型抗體
1.3 紅血球的抗原抗體反應
1.4 增強紅血球凝集反應的方法
參考文獻
第2章 ABO、H、Lewis血型系統
2.1 ABO血型
2.2 ABO血型抗體
2.3 ABH和Lewis醣抗原結構
2.4 ABO血型的分子遺傳學
2.5 ABO亞血型
2.6 後天ABO血型的改變
2.7 H血型系統
2.8 臺灣ABO亞血型及H缺乏血型的頻率
2.9 Lewis血型系統
參考文獻
第3章 Rh血型系統
3.1 RH血型系統命名
3.2 Rh血型抗原D, C/c, E/e抗原頻率與半套體（haplotypes）
3.3 Rh基因
3.4 RhD/RhCE蛋白與Rh血型抗原D, C/c與E/e
3.5 D抗原變異表現型（D variants）與Rh陰性
3.6 D--及相關血型
3.7 臺灣病人輸血前做常規RhD篩檢之評估
參考文獻
第4章 MNS血型系統
4.1 簡述
4.2 抗原結構
4.3 抗體
4.4 MNS系統的稀有抗原及hybrid glycophorins
4.5 臺灣的GP.Mur（Mi.Ⅲ）血型
4.6 臺灣的Anti-‘Mia’
4.7 Mia抗原的研究
4.8 GP.Mur血型的生理相關研究
4.9 單株抗體的製作
4.10 Mia抗原及hybrid glycophorins在各國捐血人的頻率
4.11 ‘N’抗原與GP.Mur血型
參考文獻
第5章 P1PK血型系統與相關抗原∕I血型系統與i抗原
5.1 P1PK血型系統與相關血型系統及抗原
5.2 I血型系統、i抗原與冷凝集
參考文獻
第6章 其他血型系統（Kidd、Duffy、Kell、Diego及Lutheran）
6.1 Kidd血型系統
6.2 Duffy血型系統
6.3 Kell血型系統
6.4 Diego血型系統
6.5 Lutheran血型系統
參考文獻
第７章 直接抗球蛋白檢驗陽性與免疫性溶血
7.1 自體免疫溶血性貧血（AIHA）
7.2 藥物誘導的免疫溶血性貧血（DIIHA）
參考文獻
第8章 輸血前配合試驗（Compatibility Testing）
8.1 病人血液檢體
8.2 配合試驗
8.3 血清學測定
8.4 交叉試驗及解釋
8.5 臺灣的紅血球異體抗體（不規則抗體）
參考文獻
第9章 新生兒及兒童輸血
9.1 紅血球輸血
9.2 新生兒溶血症
9.3 新生兒血小板缺乏症
參考文獻
第10章 人類白血球抗原系統
10.1 HLA system簡介
10.2 HLA抗原分布、生化特性及立體結構
10.3 HLA生理功能
10.4 HLA遺傳學
10.5 HLA分型及抗體檢測
10.6 HLA命名系統
10.7 臺灣族群HLA基因頻率及單倍型頻率
10.8 HLA與輸血相關事件
10.9 HLA檢驗與移植
10.10 HLA分型在其他臨床應用
參考文獻
第11章 血小板與中性球抗原系統
11.1 血小板抗原系統
11.2 非HPA抗原系統之其他抗原
11.3 血小板抗體的臨床意義
11.4 血小板抗體檢測方法
11.5 人類中性球抗原系統（Human neutrophil system）
11.6 中性球抗體之臨床意義
11.7 中性球抗體檢測方法
參考文獻
第12章 輸血反應
12.1 溶血性輸血反應（Hemolytic Transfusion Reactions）
12.2 非溶血性輸血反應
參考文獻
第13章 輸血傳播感染症
13.1 實驗室篩查
13.2 殘餘傳播風險
13.3 特定病原之篩查
13.4 病原滅活技術（PI）
參考文獻
第14章 親子鑑定
14.1 前言
14.2 鑑定原理
14.3 遺傳標記
14.4 鑑定方法
14.5 親子指數計算
14.6 親緣關係研判
14.7 未來發展
參考文獻
第15章 捐血機構作業
15.1 捐血人資格篩選
15.2 血品製備
15.3 感染性疾病篩檢
15.4 血品供應與調節
參考文獻
第16章 輸血療法
16.1 輸血的目的
16.2 血液成分的使用
16.3 輸血療法的適應症
16.4 大量輸血方案（MTP）
參考文獻327
第17章 臺灣造血幹細胞移植及移植病人的血庫輸血作業，細胞治療
17.1 異體幹細胞移植
17.2 自體移植病人的輸血
17.3 移植病人的輸血支持另外必須的步驟
17.4 移植兒童病人的輸血支持
17.5 移植病人輸血資訊的可通性
17.6 捐者淋巴球輸注（DLI）
17.7 細胞治療
參考文獻339
第18章 分子生物技術在血庫的應用—以血型為例
18.1 血型的基因檢測
參考文獻
第19章 血庫檢驗方法
19.1 血庫凝集試驗操作要領與價數判讀
19.2 抗球蛋白試驗
19.3 輸血前檢查
19.4 其他血庫檢驗方法
參考文獻
第20章 輸血醫學的品質管理
20.1 捐血機構作業流程的品質管理
20.2 血庫的品質管理系統
20.3 臨床輸血作業的品質管理
參考文獻
附錄A　馬偕紀念醫院輸血醫學相關生物統計資料
附錄B　台灣血液基金會捐血人血型抗原及血型抗體資料
附錄C　慈濟骨髓幹細胞中心自願捐髓者HLA的資料

目錄
第1章 紅血球的抗原抗體反應
1.1 血型抗原
1.2 血型抗體
1.3 紅血球的抗原抗體反應
1.4 增強紅血球凝集反應的方法
參考文獻
第2章 ABO、H、Lewis血型系統
2.1 ABO血型
2.2 ABO血型抗體
2.3 ABH和Lewis醣抗原結構
2.4 ABO血型的分子遺傳學
2.5 ABO亞血型
2.6 後天ABO血型的改變
2.7 H血型系統
2.8 臺灣ABO亞血型及H缺乏血型的頻率
2.9 Lewis血型系統
參考文獻
第3章 Rh血型系統
3.1 RH血型系統命名
3.2 Rh血型抗原D, C/c, E/e抗原頻率與半套體（haplotypes）
3.3 Rh基因
3.4 RhD/RhCE蛋白與Rh血型抗原...