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乙型肝炎病毒基因型的分子特征、临床意义和分型方法 |
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蒋伟伦
上海市传染病医院
200083 |
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乙型肝炎仍是全球最严重的公共卫生问题之一。世界卫生组织报告,全球有20亿人感染过乙型肝炎病毒(HBV),慢性(终生)HBV感染者超过3.5亿1。中国、东南亚和非洲的50%肝硬化和70-90%肝癌,由慢性HBV感染引起。7-30%的HBV携带者感染了HBV变异体2。
HBV是已知最小的DNA病毒,部分双链的环形基因组,仅长3.2kb。其高度重叠的4个基因区编码至少8种蛋白。即S基因编码的大、中、小HBs;C基因的前C、HBc、HBe;P基因的聚合酶和X基因的HBx3。HBV具有病毒复制产量高(1012-13病毒粒/天)和突变率高(1010-11点突变/天)的特征4。高突变是由于高复制,特别是由于基因组复制,需先转录为RNA中间体,但聚合酶缺乏校正功能所致。
一、HBV基因型和血清型的关系及流行病学分布
1965年Blumberg等发现“澳大利亚抗原”(HBsAg),导致了HBV的发现。1972年Lebouvier
等5根据HBsAg的共同抗原决定簇“a
”,和相互排斥的两对抗原决定簇“d/y和w/r”,将HBV分为adw,adr,ayw,和ayr
4个血清亚型。1978年Courouce-Pauty等6又将抗原决定簇w分为w1-4,加上新发现的q,HBV进一步分为
ayw1,ayw2,ayw3,ayw4,ayr,adw2,adw4,adrq+和adrq-
9个血清亚型。血清亚型仅反映部分包膜蛋白氨基酸的差异,除流行病学外,有关临床资料较少。
1988年Okamoto等7分析日本和印尼的3株adw亚型全基因序列,其核苷酸的差异为3.9-5.6
%,而与同亚型美国株的差异为8.3-9.3
%。认识到血清型不能反映HBV基因组的差异。遂对18株不同血清型HBV,进行了测序和分析,并以全基因核苷酸异源性≥8%,定为分型标准,将HBV分为A、B、C、D
4个基因型。由此,提出了HBV基因型的概念。按此标准,1992年Norder等8,发现E和F两种新的基因型;2000年和2002年Stuyver等9和Arauz-Ruiz等10又分别发现了G和H基因型。迄今,确定的HBV基因型已达8个。此外,还发现了A/D,
B/C, Ba
和
Bj
等不同重组体4。Bj
主要在日本,Ba在其他亚洲地区11。HBV血清型和基因型有一定对应性,但不同血清型可为同一基因型,同一血清型又可分布于不同基因型,两者关系和优势基因型的地域流行病学分布12、13,分列于表1。
二、HBV基因型和分子病毒学:
1.
基因组长度:
B,C,F和H基因型为3215核苷酸(nt)。D基因型在前S1缺失33
nt,G基因型在同区缺失3
nt,A基因型在与核心基因重叠的聚合酶基因末端蛋白区插入6
nt,G基因型在核心基因N端插入36
nt,因而长度各异9。各型基因组的实际长度见表1。
2. HBeAg
相关的前C(PC)和C区基本核心启动子(BCP)突变:
PC nt 1896 G→A的突变,能使密码子28变为终止密码子,
终止HBeAg
的表达14,并成为HBeAg阴性变异株。G1896在二级结构上和nt
1858形成碱基对。由于
B、D、E、G和部分C基因型的nt
1858为T,能在G1896A突变(G→A)后,形成T与A的稳定配对15,故该突变经常发生。A,F和部分C基因型则相反,其nt
1858为C,与G1896形成的碱基对是稳定的,故很少发生该突变16。该PC突变在各基因型的频率见表1。BCP指导
两种HBV
mRNA的转录,其A1762T和G1764A
双突变,能影响前核心HBeAg,核心蛋白HBcAg和聚合酶的翻译。体外研究表明,该BCP双突变,能导致转录的前C/C
mRNA比例降低,减少HBeAg合成和增加病毒产量17、18。BCP突变常见于A和C基因型(表1)。
3.
核心蛋白:G基因型因在核心基因
N端插入了36个核苷酸,其核心蛋白的组成和其他基因型不同9。A基因型密码子D153和R154的C端有两个氨基酸的插入。核心蛋白的主要HLA
I类CTL表位,定位于密码子18-27,C基因型和某些B和F基因型变异株的密码子27为I(异亮氨酸),其他基因型为V(缬氨酸)。
4.
包膜和聚合酶蛋白:HBV基因组有3个包膜读码框架,前S1,
前S2和S
。D基因型和南非的A基因型前S1蛋白截去11个氨基酸19、20。E和G基因型在密码子11处有单个氨基酸缺失。前S1的这些缺失,位于重叠ORF的聚合酶基因间隔区。Huy等53报告流行HBV的亚洲国家中,HBV前S的突变率高,B和C基因型分别为25%和24.5%,显著高于其他型。
表1
HBV基因型和血清学亚型、HBV蛋白、PC/BCP突变的关系及主要流行地域
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基因型 |
血清学
亚
型 |
基因组
长度
(nt) |
HBV蛋白
(推算氨基酸数)
|
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临 床 研 究
测得的突变频率 |
主 要 流 行 地 域 |
|
前-
S1* |
聚合酶 |
核
心 |
PC ** (G1896A) |
BCP***
(1762/
1764) |
|
A |
adw2, ayw1
|
3221
|
119 |
845 |
185 |
|
6.5% (少见)21
(C1858) |
45%21
(常见)
|
西欧,北欧,北美洲,
中非洲,印度 |
|
B |
adw2, ayw1
|
3215
|
119 |
843 |
183 |
|
50% (常见)22
(T1858) |
16%22,25 |
东南亚,中国,
日本 |
|
C |
ayr, adrq+
adrq-, adr
adw2
|
3215
|
119 |
843 |
183 |
|
50% (常见)22
(T1858或
C1858) |
58%22
(常见)
|
东南亚,中国,
日本,澳洲,
美国
|
|
D |
ayw2,ayw3
ayw4
|
3182
|
108 |
832 |
183 |
|
43% (常见)21
(T1858) |
12%21
(低)
|
地中海区,俄国,
印度,美国
|
|
E |
ayw4
|
3212
|
118 |
842 |
183 |
|
27% (中度)
24 |
7%24(低)
|
西非洲
|
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F |
ayw4,adw2
adw4q-
|
3215
|
119 |
843 |
183 |
|
16% (少见)25,26
(C1858) |
未 定 |
中美洲,南美洲,
波利尼西亚
|
|
G |
adw2 |
3248 |
108 |
842 |
195 |
|
100% (高)27
|
未 定 |
中美洲,美国,
法国,德国
|
|
H |
adw4 |
3215 |
119 |
843 |
183 |
|
|
未 定 |
中美洲,南美洲,美国
|
*前-S2=55氨基酸(aa),
S=226aa; **PC=前核心突变;
***BCP=基本核心启动子
三、HBV基因型与临床
1.
实验室表现:不同HBV基因型病人的临床血清、病毒、生化和组织学的实验室表现不同。一项美国全国性研究显示,A和C基因型有较高的HBeAg阳性率28。Kao等29、30报告,台湾C基因型的HBeAg阳性率和血清HBV
DNA水平均高于B基因型,慢性HBV感染的HBeAg血清转换也比B基因型迟。Orito等31在466例日本病人的研究中,C和B基因型的HBeAg阳性率分别为53%和16%,提示B基因型的清除率较高。Chu等32对269例中国病人的研究发现,B基因型的HBeAg自发血清转换比基因型C提前约10年,并证明这种转换具有持续的生化缓解。Shiina等33发现adw
血清型(主要是基因型B)的肝脏机能障碍(如转氨酶水平异常)较adr血清型(主要是基因型C)要少。Lindh等34发现,B基因型表面抗原携带者的组织学活动较低。B和C
基因型的临床和病毒学差异35见表2。
表2
HBV B和C
基因型的临床和病毒学差异
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