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乙型肝炎病毒变异及其与临床肝病的关系

2022-07-29
来源:求医网
中国图书馆分类号R512.62

Subject headingshepatitis B virus; hepatitis B; liver diseases

乙型肝炎病毒(HBV)的每一个基因区和每一种病毒蛋白均可发生突变,病毒藉此可达到“诊断逃避(diagnosis escape)”、“免疫逃避(immune escape)”、“疫苗逃避(vaccine escape)”和“抗病毒治疗逃避(antiviral therapy escape)”等目的,使针对HBV的病原学检测结果多样化,HBV相关性肝病的临床经过复杂化,抗HBV治疗困难化[1].近年来有关HBV变异及其与临床关系的研究取得不少新的进展,现综述如下.

1S基因区和P基因区变异

1.1S基因区变异S基因区包括前S1基因、前S2基因及S基因,分别编码前S1蛋白、前S2蛋白及主蛋白.前S1蛋白含有数个能影响HBsAg分泌的调节序列,新近证实第63~67氨基酸(AA)或第83~87AA的删除可下调HBsAg的分泌率,C末端17个AA的突变也将抑制病毒颗粒释放;前S1蛋白第21~47AA是HBV与靶细胞上特异受体结合的主要部位,但第3~77AA均参与HBV感染靶细胞的过程,第78~87AA的删除则不影响HBV的感染性[2].前S2蛋白N末端的5个AA是自被感染细胞内分泌完整病毒颗粒所必需的,而其余大部分序列对病毒的分泌和感染性均属非必需[3]. hBV-DNA第3055核苷酸(nt)约相当于前S1起始码下游第230碱基,可突变形成终止码,并影响前S2起始码,这种突变可能是HBV逃避干扰素治疗和宿主免疫清除的一种方式. hBV-DNA第2995~3177nt位于前S开放读码框(ORF)内,其缺失可削弱前S的免疫性,但仍能保留与肝细胞的结合位点,故有利于HBV逃避免疫攻击,形成慢性携带状态.

在HBsAg家族中,大蛋白、中蛋白、主蛋白的比值一般约30∶20∶50.前S1/ S2基因的多种变异可使中蛋白合成减少和(或)大蛋白合成阻遏作用减弱,导致大蛋白比例升高.大蛋白过多对肝细胞有毒性作用,并使肝细胞对炎性因子的损伤更为敏感[4]. hBsAg转阴并不总是预后良好,相当比例HBsAg(-)、抗HBs(+/ -)的患者体内仍可检出HBV-DNA,可能原因有:①HBsAg滴度低,常规方法不能检出;②HBsAg隐匿于HBsAg/抗HBs复合物中;③病毒整合后S基因替代突变、缺失或重排;④HBV变异株产生HBsAg缺陷,抗原性与免疫原性改变[5]. s基因突变株至少见于:①HBsAg(-)的HBV感染者;②HBsAg(+)母亲所生婴儿用乙肝疫苗免疫失败者;③原位肝移植受者免疫预防再感染失败者[6].

HBsAg第99~169AA即所谓能刺激中性抗体产生的“a”决定簇.在用高效价乙肝免疫球蛋白(HBIG)预防HBV再感染的原位肝移植受者体内检出的S突变株,约1/2突变位于“a”决定簇第一环内(124~137AA),其余主要位于第2环内(138~147AA),特别是第142,144,145AA三处,包括典型的“疫苗逃避株”145甘氨酸→精氨酸.这些突变可削弱或改变HBsAg的免疫原性,降低HBsAg被HBIG识别的能力;撤除HBIG后又可回复到野生型,高度提示这些突变是长期免疫压力筛选的结果[7]. jongerius et al[8]在一例HBsAg、抗HBs均阴性但抗HBe,抗HBc,HBV-DNA阳性的长期献血者中发现,“a”决定族区发生129谷氨酰胺→精氨酸、133蛋氨酸→苏氨酸突变,既提示它们与HBV慢性感染相关,也说明仅用一种方法筛选献血者是不安全的.

1.2P基因区变异P基因区编码HBV DNA聚合酶(DNAP),其自然突变率与逆转录病毒gag基因相近,每年约为2×10-4碱基/位点. 第2798ntA→C可使DNAP中的一个脯氨酸由苏氨酸取代,导致HBV复制缺陷.近年来临床上已逐渐推广使用胞苷类似物拉咪呋啶(lamivudine)、鸟苷类似物华美可维(famciclovir)等药物抗HBV治疗,它们的作用靶位主要是DNAP,通过与底物dNTP竞争结合位点以抑制HBV的逆转录和复制.这些药物易引起DNAP多处位点发生突变. DNAP催化中心核苷酸结合位区存在高度保守的“酪氨酰(Y)、蛋氨酰(M)、天冬氨酰(D)”特殊结构性序列(YMDD motif),是DNAP发挥催化活性所必需的关键性结构.核苷类药物抗病毒治疗时,YMDD中M易突变为异亮氨酸(I)或缬氨酸(V);这两种突变虽使病毒复制水平有所下降,但对所用药物产生耐受,仍能持续复制并致病[9,10].

1.3S基因区和P基因区变异的相互影响S基因区完全重叠于P基因区内,特别是HBsAg“a”决定簇区和DNAP致第454~524AA(系主要催化活性区)相重叠.与拉咪呋啶等抗病毒药相关的DNAP的突变至少可致HBsAg中5处AA改变,即157丙氨酸→天冬氨酸、164谷氨酸→天冬氨酸、195组氨酸→蛋氨酸、196色氨酸→丝氨酸/亮氨酸、210丝氨酸→精氨酸;前二者分别对应于DNAP之512苯丙氨酸→亮氨酸、519缬氨酸→亮氨酸,且均位于HBsAg“a”决定簇区(主要亲水区),提示可致“中和逃避(neutralization escape)”;HBsAg中195,196两处突变则对应于DNAP YMDD中M→V/ I突变,但结构模型显示此两位点包埋于脂质膜中,故对HBsAg的抗原性影响可能不大[6].

2C基因区突变

2.1C基因区调控序列的变异C基因区中前C和C基因上游的调控序列包括基本C区启动子(basal core promoter, BCP)、核心上游调节序列(core upstream regulatory sequence, CURS)、负调节元件(negative regulatory element, NRE)等. BCP可启动前C mRNA和C mRNA的转录,CURS能定向调节BCP的活性,NRE可抑制或取消CURS的这种活性[11].这些序列均可发生变异;最重要、最常见的突变是BCP中的1762nt a→T,1764nt G→A,两者常同时出现,可能与活动性肝炎、肝硬变、肝癌、急性肝衰竭等均相关,在后者又常合并1653nt c→T. 体外试验显示这三处联合突变可明显减少前C mRNA及HBeAg的产生[12]. t1762A1764变异很少在急性肝炎中检出,而主要出现于慢性感染过程中,可能是宿主免疫筛选的结果[13]. t1762突变亦多出现于HBeAg/ 抗HBe血清学转换时,可作为判断HBeAg(+)的免疫耐受者发生免疫激活的指标,以及干扰素治疗时选择合适病例的一个依据[14].

2.2前C基因突变前C基因亦可发生多处位点突变,经典的突变是1896nt g→A,可使前C区第28密码子TGG(色氨酸)转变为终止码TAG,导致前C蛋白翻译中断,HBeAg不能产生;前C起启码亦可发生突变而不能启动HBeAg合成.上述变异可发于干扰素治疗后,提示可能有助于HBV逃避免疫攻击形成慢性感染状态.新近Kramvis et al[15]报道肝癌患者体内HBV前C基因可发生替代、插入、缺失等多种类型的突变,其中1862nt g→T出现频率较高,它位于HBV-DNA加帽信号区的突出处,可破坏HBV-DNA的复制和(或)信号肽的水解,导致HBeAg(-).病毒复制受到干扰后,有可能提高HBV-DNA整合入宿主染色体的能力,从而致癌.

Ehata et al[16]认为,前C突变可作为判断HBeAg→抗HBe血清学转换的一个指标;前C突变先于抗HBe(+)出现者,可能是干扰素等药物诱导的转换,反之则可能是自然转换.在抗HBe→HBeAg逆转换者的血清中只测及HBV野生株.

2.3C基因突变C基因可发生多位点多种类型的突变,是HBV感染慢性化、肝细胞损伤加重的重要原因.它有3个突变集中区域:①第48~60AA;②第84~101AA,其中第87~97AA更是一变异热点;③第147~155AA,此处系前体蛋白处理位点,相应的DNA序列发生错义突变或出现终止码将减少病毒蛋白的产生和分泌. cariani et al报道前C基因变异可同时合并前S或S基因变异,不能同时合成HBcAg,前S蛋白等免疫原性蛋白,使HBV更易逃避免疫清除.

C区内部缺失突变(core internal deletion, CID)的HBV自然变异株,可见于约100%的无症状携带者,14%~100%的慢性乙型肝炎患者(香港地区检出率仅7%),以及肝细胞肝癌、肾移植后免疫抑制者,但很少在急性肝炎患者中检出. cID株有如下特点:①缺失多发生于C区第80~120AA,一般不波及与C区有部分重叠的ORF-P;②各变异株确切的终止点和大小有所不同;③读码框内的突变远多于读码框外;④常与含有全长C基因区的HBV株共存;⑤常与一强有力的MHC-Ⅰ和Ⅱ类限制性T细胞表位一致,并可妨碍HBcAg多聚化;某些CID株合成的缺陷性C蛋白在体内似乎很不稳定,合成后可能很快降解,甚至来不及作为靶抗原被呈递.新近Yuan et al[17]发现两种CID株能产生正常的DNAP,但未测及相应的HBcAg和HBeAg;其复制缺陷可被野生型核心蛋白通过反式作用得到补偿.由于HBcAg是CTL攻击的主要靶抗原,所以CID株可能具有免疫逃避能力. cID株似也具有感染性.

3X基因区变异

Moriyama et al[18]在体外试验中发现HBV-DNA第1763~1770nt和1753~1772nt的删除,均可使ORF-X读码提前终止;在HepG2细胞中,这两种变异株产生HBsAg,HBcAg,HBeAg均下降,但DNA水平与野生株相仿或稍高,提示病毒复制能力变化不大;将后一变异株与少量完整的X基因共转染细胞,则HBcAg产量比单纯变异株多3倍.但Cabrerizo et al[19]报道HBV ORF-X变异可能也是某些患者体内HBV dNA水平较低、病毒生化活性减弱的一个原因.这些结果有相矛盾之处,可能因为:①体内外环境不同;②变异位点和种类不同;③ORF-X/ c基因区调控序列重叠处的变异,如前述T1762 A1764等,对所属不同基因区的影响相异.

HBxAg也可能成为致敏CTL攻击的靶抗原,患者血清中可溶性HBxAg相关多肽可调节CTL对靶细胞的免疫识别<