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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

蒋伟伦 上海市传染病医院 200083

 

    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7090%肝癌,由慢性HBV感染引起。730%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HBsC基因的前CHBcHBeP基因的聚合酶和X基因的HBx3HBV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
Blumberg等发现澳大利亚抗原HBsAg),导致了HBV的发现。1972Lebouvier 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/yw/r”,将HBV分为adwadrayw,ayr 4个血清亚型。1978Courouce-Pauty6又将抗原决定簇w分为w14,加上新发现的qHBV进一步分为 ayw1ayw2ayw3ayw4ayradw2adw4adrq+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
Okamoto7分析日本和印尼的3adw亚型全基因序列,其核苷酸的差异为3.95.6 %,而与同亚型美国株的差异为8.39.3 %。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ABCD 4个基因型。由此,提出了HBV基因型的概念。按此标准,1992Norder8,发现EF两种新的基因型;2000年和2002Stuyver9Arauz-Ruiz10又分别发现了GH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 Bj 等不同重组体4Bj 主要在日本,Ba在其他亚洲地区11HBV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1213,分列于表1
        
二、HBV基因型和分子病毒学:
         1.
基因组长度: BCFH基因型为3215核苷酸(nt)。D基因型在前S1缺失33 ntG基因型在同区缺失3 ntA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 ntG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CPC)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 BDEG和部分C基因型的nt 1858T,能在G1896A突变(G→A)后,形成TA的稳定配对15,故该突变经常发生。AF和部分C基因型则相反,其nt 1858C,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1BCP指导 两种HBV mRNA的转录,其A1762TG1764A 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1718BCP突变常见于AC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9A基因型密码子D153R154C端有两个氨基酸的插入。核心蛋白的主要HLA ICTL表位,定位于密码子1827C基因型和某些BF基因型变异株的密码子27I(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, S2S D基因型和南非的A基因型前S1蛋白截去11个氨基酸1920EG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。Huy53报告流行HBV的亚洲国家中,HBVS的突变率高,BC基因型分别为25%和24.5%,显著高于其他型。
        
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
 

 

基因型

 

血清学

 

 

基因组

长度

(nt)

HBV蛋白

(推算氨基酸数)

 

临 床 研 究

测得的突变频率

 

 

主 要 流 行 地 域

-

 

S1*

聚合酶

 

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

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

()

地中海区,俄国,

印度,美国

E

ayw4

3212

118

842

183

 

27% (中度) 24

7%24()

西非洲

F

ayw4,adw2

adw4q-

3215

119

843

183

 

16% (少见)2526 (C1858)

未 定

中美洲,南美洲,

波利尼西亚

G

adw2

3248

108

842

195

 

100% ()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

       *-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,AC基因型有较高的HBeAg阳性率28Kao2930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。Orito31466例日本病人的研究中,CB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。Chu32269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,并证明这种转换具有持续的生化缓解。Shiina33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。Lindh34发现,B基因型表面抗原携带者的组织学活动较低。BC 基因型的临床和病毒学差异35见表2
        
2 HBV BC 基因型的临床和病毒学差异