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上海交通大学病原生物学(基础医学院)教学讲义 第27章 肝炎病毒

上海交通大学 /2013-01-22

 

第27章 肝炎病毒
肝炎病毒(hepatitis virus)是特异引起病毒性肝炎的病原体,目前公认的人类肝炎病毒主要有5种,甲型肝炎病毒(hepatitis A virus, HAV)、乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、丁型肝炎病毒(HDV)和戊型肝炎病毒(HEV)五种类型。HAV是单链RNA病毒,在病毒分类上属于小RNA病毒科。 HBV为双链环状DNA病毒,1983年被独立命名为嗜肝DNA病毒科。HCV是一类单正链RNA病毒,属黄病毒科,曾被称为非肠道途径传播的非甲非乙型肝炎病毒。HDV是一类缺陷型病毒,只有与HBV共生时才能复制增殖。HEV为单正链RNA病毒,过去曾称为肠道传播的非甲非乙型肝炎病毒,属杯状病毒科。
这5种病毒主要分别以消化道传播和血源性传播两种方式传播,其中HAV与HEV病毒由消化道传播,只引起急性肝炎,不转为慢性肝炎或慢性携带者;HBV与HCV均由输血、血制品或注射器污染而传播,除引起急性肝炎外,可致慢性肝炎,并与肝硬化及肝癌相关;HDV为一种依赖HBV辅助方能复制的缺陷病毒,其传播途径与HBV相同。近年来还发现一些可能与人类肝炎相关的病毒如庚型肝炎病毒(HGV)和TT型肝炎病毒(TTV)等。此外,还有一些病毒如巨细胞病毒、EB病毒、黄热病病毒、单纯疱疹病毒、风疹病毒等也可引起肝炎,但肝炎只是其全身器官损害中的肝脏表现,而非以肝脏为主的特异性的损害,故不列入肝炎病毒范畴。
第一节 甲型肝炎病毒
甲型肝炎病毒(HAV)是甲型肝炎的病原体,1973年Feinstone采用免疫电镜技术在肝炎急性期患者粪便中发现该病毒。HAV属小RNA病毒科,曾被命名为肠道病毒72型,现被分类为一新的病毒属即肝病毒属(Hepatovirus),1979年成功地利用细胞培养分离出该病毒,从而使大量生产HAV成为可能,也为防治HAV感染奠定了基础。
一、生物学性状
(一) 形态与结构 
甲型肝炎病毒形态、大小与肠道病毒相似,直径约为27nm,呈球形,二十面体立体对称,无包膜(图27-1)。比肠道病毒更耐热,60℃1小时不被灭活,对乙醚、酸处理(pH 3)均有抵抗力。
(二) 基因组特征
HAV的基因组为线性单正链RNA,长约7 500个核苷酸,由5'末端非编码区、编码区和3'末端非编码区组成。HAV仅有一个开放读码框架(ORF),编码一约含2 200个氨基酸的HAV前体蛋白,分成P1、P2及P3三个区。病毒衣壳蛋白位于P1区,转录及基因调控蛋白位于P2区,病毒蛋白酶和RNA聚合酶位于P3区。经病毒蛋白酶裂解后,P1区形成VP1、VP2、VP3及VP4多肽,组成衣壳蛋白包围并保护核酸。病毒的衣壳蛋白(HAV Ag)具抗原性,可诱生中和抗体。HAV至少存在7个基因型,包括CR326、SM-1、H2(属IA亚型)和HM175、MBB(属IB亚型),大多数HAV毒株为I型,我国的毒株多为IA型。 虽然其基因型较多,但迄今在世界各地分离到的HAV均属同一血清型。
(三) 感染模型与细胞培养 
HAV的易感动物有黑猩猩、狨猴、猕猴,我国猕猴属中的红面猴也对HAV易感。经口或静脉注射可使上述动物发生肝炎。在潜伏期和急性期的早期,HAV可随粪便排出,恢复期血清中能检出HAV的相应抗体。动物模型主要用于研究发病、免疫机制及对减毒活疫苗的毒力和免疫效果考核。
HAV可在包括原代狨猴肝细胞、传代恒河猴胚肾细胞、非洲绿猴胚肾细胞、人胚肺二倍体细胞及肝癌细胞株等多种细胞中增殖。在培养细胞中,病毒增殖非常缓慢,自细胞释放亦十分缓慢,不引起细胞裂解。因此,自标本中分离HAV常需数周甚至数月,并很难获得大量病毒。应用免疫荧光染色法,可检出细胞培养中的HAV;亦可将培养细胞裂解后,用放射免疫法检测HAV。经反复传代及选择,目前已有个别毒株能在3~5天内即可较大量地增殖,其基因组与野生型毒株基因组间有40余处的核苷酸变异,但变异的毒株仍不能裂解细胞。
图27-1 甲型肝炎病毒(×222 000)(Brroks et al, 2005)
二、致病性与免疫性
(一) 传染源与传播途径  
HAV的传染源多为患者和亚临床感染者,主要通过粪-口途径传播。HAV随患者粪便排出体外,通过污染水源、食物、海产品(毛蚶等)、食具等传播而造成散发性流行或大流行。由于HAV比肠道病毒更耐热、耐氯化物的消毒作用,故可在污染的废水、海水及食品中存活数月或更久。1988年上海曾发生因生食HAV污染的毛蚶而暴发甲型肝炎流行,患者多达30余万,危害十分严重。甲型肝炎的潜伏期为15~50天,病毒常在患者转氨酶升高前5~6天就存在于患者的血液和粪便中。发病后2周开始,随着肠道中抗-HAV IgA及血清中抗-HAV IgM/IgG的产生,粪便中不再排出病毒。HAV感染为急性感染,未发现持续感染的病例。
(二) 致病机制与免疫 
HAV经口侵入人体,在口咽部或唾液腺中早期增殖,然后在肠粘膜与局部淋巴结中大量增殖,并侵入血流形成病毒血症,最终侵犯靶器官肝脏。由于病毒在细胞培养中增殖缓慢并不直接造成明显的细胞损害,故其致病机制除病毒的直接作用外,机体的免疫应答在引起肝组织损害中起一定作用。
在甲型肝炎的显性感染或隐性感染中,机体都可产生抗-HAV的IgM和IgG抗体。前者在急性期和恢复早期出现;后者在恢复后期出现,并可维持多年,对病毒的再感染有免疫力(图27-2)。甲型肝炎的预后较好。
图27-2 甲型肝炎的临床表现与血清学反应
三、微生物学检查法
甲型肝炎患者一般不进行病原学分离检查,微生物学检查以测定病毒抗原或抗体为主。感染早期可检测病人血清中抗-HAV IgM(RIA或ELISA法),它出现早,消失快,是HAV新近感染的重要指标。对了解既往感染史或进行流行病学调查、检测群体中抗-HAV阳性率,分析人群的免疫力,则需检测抗-HAV IgG。对于接种甲肝疫苗者,在注射前后及随访过程中需检测中和型抗-HAV。测定方法是用一株可在猴胚肾细胞引起病变的HAV(HM175/18f)进行接种,用抗体抑制病变的出现来测定中和抗体效价。也可检测HAV抗原,或用核酸杂交法、PCR法检测HAV RNA,但不常用。
四、防治原则 
HAV主要通过粪便污染饮食和水源经口传染。加强卫生宣教工作和饮食业卫生管理,管好粪便,保护水源,是预防甲肝的主要环节。病人排泄物、食具、物品和床单衣物等,要认真消毒处理。丙种球蛋白注射对甲肝有被动免疫预防作用。在潜伏期,肌肉注射丙种球蛋白(0.02~0.12ml/kg体重),能预防或减轻临床症状。现我国使用的减毒甲肝活疫苗(H2株),是由患者粪便中分离、经人胚肺二倍体细胞株连续传代减毒而制成,在2万余名儿童中试用,效果很好。国外已发展了灭活疫苗,系将HM175毒株在人胚肺二倍体细胞(MRC5或KMB17)中传代,通过反复冻融以释放细胞内的病毒,纯化后用250μg/ml甲醛在37℃灭活15天制成,在数个国家试用有效,但价格昂贵。目前基因工程疫苗正在研制中。
第二节 乙型肝炎病毒
1963年Blumberg在研究人类血清蛋白的多态性时,发现澳大利亚土著人血清中有一种异常抗原与肝炎相关(hepatitis associated antigen, HAA),该抗原即为乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)。乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)为嗜肝DNA病毒科(Hepadnaviridae)成员,以血源性传播为主,引起急性肝炎、慢性肝炎,并与肝硬化及肝癌相关。HBV在世界范围内传播,估计全世界有乙型肝炎患者及无症状HBV携带者达3.5亿人之多,其中有1.2亿在我国。
一、生物学性状
(一) 形态与结构 
在HBV感染者的血清中电镜观察发现有三种形态的病毒相关颗粒,即大球形颗粒、小球形颗粒和管形颗粒。
1.大球形颗粒 Dane(1970年)首先在乙肝感染的血清中发现该颗粒,故又称为Dane颗粒,是有感染性的HBV完整颗粒,呈球形,直径为42nm,具有双层衣壳(图27-3,图27-4)。其外衣壳相当于一般病毒的包膜,由脂质双层与蛋白质组成,HBV的表面抗原(HBsAg)及少量的中蛋白(Pre S2+HBsAg)和大蛋白(Pre S1+Pre S2+HBsAg)镶嵌于此脂质双层中。用去垢剂去除病毒的外衣壳, 可暴露一电子密度较大的核心结构,其表面为病毒的内衣壳,是HBV核心抗原(HBcAg),内部核心为病毒的DNA和DNA聚合酶。
2.小球形颗粒 直径为22nm,成分为HBsAg,含很少中蛋白(Pre S2+HBsAg)。这种不含病毒核酸DNA及DNA聚合酶的小球形颗粒,大量存在于血流中,它是由HBV感染肝细胞时产生的过剩的病毒衣壳装配而成的。
3.管形颗粒 成分与小球形颗粒相同,长100~500nm,直径22nm,亦存在于血流中。这种颗粒是由小球形颗粒“串联而成”,内无核酸。
图27-3 乙型肝炎病毒(Brooks et al, 2004)
A. 多形性小球颗粒(20~22nm) B. 管形颗粒 C. Dane颗粒(42nm)

 

 
Dane 颗粒
小球形颗粒
管形颗粒
HBsAg
DNA 多聚酶
DNA
HBcAg,HBeAg
蛋白激酶
 

 

图27-4 乙型肝炎病毒模式图(Murry et al, 1998)
(二) 基因组特征 
HBV基因组较小,仅含约3 200个核苷酸(图27-5)。HBV DNA的结构特殊,为双链环状DNA,但其中有一段仅为单链。单链区(裂隙区)的长短在各病毒体可不等,约为全基因长度的一半。病毒DNA的长链为负链,较短的一链为正链,两链DNA的5’末端有长达250~300个互补的碱基,通过碱基配对(正链恰好与负链的核苷酸序列互补)构成环状DNA结构。正、负链的粘性末端两侧分别有11个核苷酸组成的重复序列(direct repeat, DR),称为DR1和DR2,是病毒DNA成环复制的关键序列。
图27-5 乙型肝炎病毒基因结构模式图
HBV基因组含有4个开放读码框架(ORF)分别称为S、C、P和X,由负链DNA编码。S基因有3个翻译起始位点(ATG),可产生3种不同大小分子量的HBV的表面蛋白。大多数的情况下,蛋白翻译从第3个起始子开始,形成分子量最小的主蛋白即所谓的表面抗原(HBsAg);一部分蛋白的翻译从第2个起始子开始形成中蛋白(Pre S2+HBsAg);在病毒复制活跃时,从第一个起始子开始的翻译被激活,产生出大蛋白(Pre S1+Pre S2+HBsAg),该蛋白主要存在于Dane颗粒中。C基因与S基因相似,有2个翻译起始位点。从第2个起始子开始翻译的蛋白为核心蛋白即HBcAg;从第1个起始子开始翻译的蛋白包含核心蛋白序列和N端的Pre C序列,该蛋白经蛋白酶切割形成HBeAg。P基因最大,编码DNA聚合酶。X基因编码的蛋白称为HBxAg,可反式激活细胞内的某些癌基因及病毒基因,与肝癌的发生与发展有关。
(三) 病毒的复制  
HBV的复制尚未完全清楚,其主要过程如下(图27-6):
图27-6 HBV复制周期示意图Brooks et al, 2004
1.HBV吸附并进入肝细胞后,脱去衣壳,病毒的DNA进入肝细胞核内。
2.在DNA聚合酶的催化下,以负链DNA为模板,延长修补正链DNA裂隙区,使形成完整的环状双链DNA(convalently closed circular double-stranded DNA, cccDNA)。
3.双链DNA继而形成超螺旋环状DNA,在细胞RNA聚合酶的作用下,以负链DNA为模板,转录形成长度分别为2.1kb、2.4kb、0.8kb和3.5kbRNA。2.1kb和2.4kb RNA作为mRNA翻译表面蛋白;3.5kb RNA除翻译核心蛋白和DNA聚合酶外,还作为HBV DNA复制的模板,故亦称其为前基因组(pregenome)。
4.病毒的前基因组、蛋白引物及DNA聚合酶共同进入组装好的病毒内衣壳中。
5.在病毒DNA聚合酶的逆转录酶活性作用下,自DR区开始,以前基因组RNA为模板,逆转录出全长的HBV DNA负链。在负链DNA合成过程中,前基因组被RNA酶降解。
6. 病毒以新合成的负链DNA为模板,也自DR区开始复制互补的正链DNA。
7.复制中的正链DNA(长短不等)与完整的负链DNA结合并包装于内衣壳中,再包上外衣壳成为病毒体,从细胞质释放至细胞外。
(四) 抗原组成
1.表面抗原HBsAg) 由S基因编码产生的蛋白,通常存在的形式是由糖基化的gp27和非糖基化的gp24亚单位,通过二硫键连接形成的二聚体蛋白。HBsAg大量存在于感染者血中,是HBV感染的主要标志。HBsAg具有抗原性,可引起机体产生特异保护性的抗-HBs,也是制备疫苗的最主要成分。HBsAg存在不同的血清亚型,各亚型均含有一共同抗原表位(称为a抗原),此外,还有二组互相排斥的亚型抗原表位(d/y和w/r)。按不同的组合形式,构成HBsAg四个基本亚型,即adr、adw、ayr、ayw。HBsAg血清型分布有明显的地区差异,并与种族有关。A基因型主要见于美国和西欧,B、C型主要在亚洲。我国汉族以adr和adw多见,少数民族多为ayw。因有共同的a抗原,故制备疫苗时各亚型间有交叉保护作用。中蛋白和大蛋白中的Pre S2及Pre S1序列也具有抗原性,抗-Pre S2及Pre S1具有抗病毒作用。
2.核心抗原HBcAg) 是从C基因的第2个起始子开始翻译产生的核心蛋白,是Dane颗粒中核心结构的组成成分,其外被HBsAg所覆盖,故不易在血循环中检出。HBcAg的抗原性强,能刺激机体产生强而持久的抗-HBc。抗-HBc IgG在血中持续时间较长,为非保护性抗体;抗-HBc IgM的存在提示近期发生过HBV的活跃复制。HBcAg可在感染的肝细胞表面存在,能被杀伤性T细胞识别,在清除HBV感染细胞中有重要作用。
3.e抗原(HBeAg) 是从C基因的第1个起始子开始翻译产生包含Pre C及C序列的蛋白,该蛋白经细胞内蛋白酶切除其N端19个氨基酸及C端34个氨基酸后成为可分泌的e抗原。HBeAg为可溶性蛋白质,产生后分泌入血,通常在病毒大量复制时产生,故为HBV复制及具有强感染性的一个指标。HBeAg可刺激机体产生抗-HBe,抗-HBe能与受染肝细胞表面的HBeAg结合,通过补体介导破坏受染的肝细胞,对清除HBV感染有一定的作用。抗-HBe的出现有利于机体对病毒活跃复制的抑制。近年发现在一部分感染者中,HBV发生在Pre C区出现终止密码子的突变,而不能合成HBeAg,从而有利于病毒逃避被抗-HBe及相应的细胞免疫所识别而清除,出现抗-HBe阴性而病毒大量增殖的情况。因此,对抗-HBe阴性的患者也应注意检测其血中的病毒DNA,以全面了解病情判断预后。
(五) 动物模型与细胞培养  
黑猩猩是对HBV最敏感的动物,故常用来进行HBV的致病机制研究和疫苗效价及安全性评价。1980年以来,在鸭、土拨鼠及地松鼠中分别发现了与HBV基因结构相似的鸭乙型肝炎病毒等,已被共同列入嗜肝DNA病毒科。鸭乙肝病毒感染的动物模型,在我国已被用于过筛抗病毒药物及研究消除免疫耐受机制。HBV尚不能在细胞培养中分离及培养,目前采用的细胞培养系统是病毒DNA转染系统。将病毒DNA导入肝癌等细胞后,病毒可整合并复制,在细胞中表达HBsAg、HBcAg 并分泌HBeAg,有些细胞株还可持续地产生Dane颗粒。这些细胞培养系统主要用于过筛抗HBV药物。用S基因转染一些细胞系,如中国地鼠卵巢细胞(CHO细胞),可以分泌HBsAg而不含病毒其他蛋白,已用于制备疫苗。
(六) 抵抗力  
HBV对外界环境的抵抗力较强,对低温、干燥、紫外线均有耐受性。不被70%乙醇灭活,因此这一常用的消毒方法并不能用于HBV的消毒。高压灭菌法、100℃加热10分钟和环氧乙烷等均可灭活HBV,0.5%过氧乙酸、5%次氯酸钠亦可用于消毒。但应指出,在对外界抵抗力方面,HBV的传染性和HBsAg的抗原性并不一致,上述消毒手段仅能使HBV失去传染性,但仍可保留HBsAg的抗原性。
二、致病性与免疫性
(一) 传染源 
主要传染源是患者或无症状HBsAg携带者。乙型肝炎的潜伏期较长(30~160天),不论在潜伏期、急性期或慢性活动初期,病人血清都有传染性。HBsAg携带者因无症状,不易被察觉,其作为传染源的危害性比患者更甚。
(二) 传播途径 
HBV的传播途径主要有:
1.血液、血制品等传播 HBV在血流中大量存在,而人又对之极易感,故只需极少量污染血进入人体即可导致感染。输血、注射、外科或牙科手术、针刺、共用剃刀或牙刷、皮肤粘膜的微小损伤均可传播。唾液中曾被检出过HBV DNA,据认为来自血液,通过牙龈浆液而进入口腔,其含量仅为血清的百分之一至万分之一。医院内污染的器械(如牙科、妇产科器械)亦可致医院内传播。
2.母-婴传播 主要是围产期感染,即分娩经产道时,通过婴儿的微小伤口受母体的病毒感染或通过哺乳传播,该类型的传播在我国发生率较高。很少的婴儿在母体子宫内已被感染,表现为出生时已呈HBsAg阳性。婴儿出生时立即注射疫苗能很好地阻断大部分的母婴传播。
3.性传播 在精液和阴道分泌物中也可存在有HBV,性接触也可导致HBV的传播。
(三) 致病性与免疫机制 
乙型肝炎的临床表现呈多样性,可由无症状带病毒至急性肝炎、慢性肝炎、重症肝炎等。病毒不仅存在于肝内,也存在于脾脏和血细胞等。
一般认为,病毒在细胞内增殖对肝细胞的直接破坏作用不大,不是引起肝脏器官组织损害和功能异常的主要原因,机体对肝脏的免疫病理损害是引起肝炎的主要原因。 HBV在肝细胞内增殖可使细胞膜表面存在HBsAg、HBeAg或HBcAg,病毒抗原致敏的T细胞对胞膜表面带有病毒抗原的靶细胞可起杀伤效应以清除病毒。这种由CTL介导的效应有双重性:既清除病毒,也造成肝细胞的损伤。细胞免疫应答的强弱与临床过程的轻重及转归有密切关系:当病毒感染波及的肝细胞数量不多、免疫应答处于正常范围时,特异的CTL可摧毁病毒感染的细胞,释放至细胞外的HBV则可被抗体中和而清除,临床表现为急性肝炎,并可较快恢复痊愈。相反,若受染的肝细胞为数众多,机体的细胞免疫应答超过正常范围,引起迅速大量细胞坏死、肝功能衰竭时,可表现为重症肝炎。当机体免疫功能低下,病毒在感染细胞内复制,受到CTL的部分杀伤作用,病毒仍可不断释放,又无有效的抗体中和病毒时,病毒则持续存在并再感染其他肝细胞,造成慢性肝炎。慢性肝炎造成的肝病变又可促进成纤维细胞增生,引起肝硬化。
在部分乙型肝炎患者血循环中,常可检出HBsAg及抗-HBs的免疫复合物,该免疫复合物在重症爆发性肝炎患者中较多地被发现。免疫复合物大量沉积于肝内,可使肝毛细管栓塞,并可诱导产生肿瘤坏死因子导致急性肝坏死,临床表现为重症肝炎。此外,免疫复合物可沉积于肾小球基底膜、关节滑液囊等,激活补体,导致Ⅲ型超敏反应,故患者可伴有肾小球肾炎、关节炎等肝外损害。
HBV感染肝细胞后,细胞膜上除有病毒特异性抗原外,还会引起肝细胞表面自身抗原发生改变,暴露出肝特异性脂蛋白抗原(liver specific protein, LSP)。LSP可作为自身抗原诱导机体产生针对肝细胞组分的自身免疫反应,通过CTL的杀伤作用或释放淋巴因子的直接或间接作用,损害肝细胞。自身免疫反应引起的慢性肝炎患者血清中,常可测及LSP抗体或抗核抗体、抗平滑肌抗体等自身抗体。
病毒可通过产生多种类型的变异不同程度地逃避宿主的免疫压力,其中最主要的变异有S基因的a 表位变异和C基因的Pre C变异。S基因的a 表位变异主要发生在587位核苷酸由G变为A,从而使HBsAg的第145位氨基酸由精氨酸变为甘氨酸。该变异不影响病毒结合肝细胞进行复制但使病毒逃脱了抗-HBs的中和作用。此外,该变异还可使HBsAg的免疫检测结果变成阴性,形成所谓的“诊断逃避”。除了最多见的587位的变异外,还发现一些其他类型的S基因变异。另一个重要的变异是C基因中Pre C区出现终止密码子的变异,即 1896位核苷酸由G变成A,导致Pre C第28位密码子由TGG变成终止子TAG而不能合成HBeAg,使病毒逃避HBe引发的体液及细胞免疫。此外,C基因中HBcAg的突变也可形成“CTL逃逸突变”。这些突变对于病毒感染的慢性化具有重要的意义。
(四) HBV与原发性肝癌 
人群流行病学研究显示,HBsAg携带者较无HBV感染者,发生肝癌的危险性高217倍。肝癌组织检测发现有HBV DNA的整合,整合的HBV基因片段有50%左右为负链DNA 5' 末端片段,即X基因片段。因X蛋白(HBxAg)可反式激活细胞内癌基因,故HBV可能是致癌的启动因子,经一系列过程后导致肝癌的发生。
三、微生物学检查法
(一) 乙型肝炎抗原、抗体检测  
目前主要用血清学方法检测HBsAg、抗-HBs、HBeAg、抗-HBe及抗-HBc(俗称“两对半”),抗-Pre S1或抗-Pre S2的检测不常用。HBcAg仅存在于肝细胞内,也不用于常规检查。HBsAg的检测最为重要,可发现无症状携带者,是献血员筛选的必检指标。近年来,PCR已用于乙肝临床诊断。血清学方法以RIA和ELISA最为敏感,而PCR中以PCR-ELISA和PCR荧光法最常用。
(二)乙型肝炎抗原、抗体检测结果的分析 
HBV抗原、抗体的血清学标志与临床关系较为复杂,必须对几项指标同时分析,方能有助于临床判断(表27-2,图27-7)。
27-2 HBV抗原、抗体检测结果的临床分析
HBsAg
HBeAg
抗- HBs
抗- HBe
抗- HBc
结 果 分 析
无症状携带者
急性乙型肝炎,或无症状携带者
急性或慢性乙型肝炎(传染性强,“大三阳”)
急性感染趋向恢复或慢性肝炎缓解中(“小三阳”)
既往感染恢复期
既往感染恢复期
既往感染或“窗口期”
既往感染或接种过疫苗
图27-7 乙型肝炎的临床表现与血清学反应
1.HBsAg 是最早出现的血清学指标,阳性见于急性肝炎、慢性肝炎或无症状携带者。急性肝炎恢复后,一般在1~4个月内HBsAg消失,若持续6个月以上则认为已向慢性肝炎转化。无症状HBsAg携带者是指肝功能正常者,携带者的肝穿刺病理组织切片常可发现已有病变,但无临床症状。携带者可长期为HBsAg阳性,也可伴有HBeAg阳性及病毒血症,具有很强的传染性,少部分可发展为肝硬化或肝癌。HBsAg 是病毒感染后生产最多的病毒抗原,对其检测能很敏感地发现病毒的感染,该指标是献血筛查必检指标,对其检测能很有效地阻断HBV的输血传播。由于目前的一些检测试剂会对S基因变异株产生的HBsAg漏检,因此,对高度疑似的该类病人应进行HBV DNA的检测。Pre S1和Pre S2抗原也可用免疫学方法检测,其阳性表明HBV的活跃复制,与HBV DNA的阳性有很好的相关性。
2.抗-HBs(HBsAb)  检测阳性显示患者已恢复或痊愈或者是疫苗接种成功者,抗-HBs效价高者预后更好。在S基因变异株感染的病例中,可出现HBsAg和抗-HBs同时阳性的情况。抗-Pre S1和抗-Pre S2也可检测,其意义与抗-HBs相同。
3.HBeAg 阳性表示HBV在体内活跃复制,提示病情严重及传染性强。如转为阴性,表示病毒复制受到抑制。该指标与HBV DNA的阳性有很好的相关性。在C基因中Pre C变异的病例中,HBeAg的检测为阴性,HBV DNA的定量检测对病情的判断有很大的帮助。
4.抗-HBe(HBeAb)  阳性表示机体已获得一定的免疫力,病毒的活跃复制受到抑制,但并不表示病毒会一定被清除。在部分慢性感染者中,该指标会与HBeAg交替出现阳性。
5.HBcAg 该抗原被包裹在HBsAg内部,故不能直接被检测。作特殊处理将HBsAg去除后可被检测。目前该指标不作常规检测。
6.抗-HBc(HBcAb)  HBV感染,机体会产生强而持久的抗-HBc IgG,因此,该指标阳性表示被HBV感染过。抗-HBc IgM则提示近期病毒有活跃复制。
7.血清HBV DNA检测 应用核酸杂交法和PCR检测血清中有无HBV DNA。该指标阳性表示血液中具有传染性的完整的病毒存在。PCR法检测HBV DNA很敏感且不受病毒变异的影响,但操作要求较高,应根据需要选用。实时定量PCR和bDNA(支链DNA)方法能定量检测HBV DNA,对评介病毒复制的活动情况和药物治疗效果有重要意义。
四、防治原则
加强对供血员的筛选,以减低输血后乙型肝炎的发生率。病人的血液、分泌物和排泄物,用过的食具、药杯、衣物以及注射器和针头等,均须煮沸消毒15~30分钟,或用3%漂白粉澄清液、5%过氧乙酸、1 200ppm的二氯异氰脲酸钠、0.2%新洁而灭等浸泡后洗涤、消毒。提倡使用一次性注射器具。对高危人群应采取如下特异性预防措施。
(一) 主动免疫 
注射乙肝疫苗是最有效的预防方法。第一代疫苗为乙肝HBsAg血源疫苗,由血液中提纯HBsAg经甲醛灭活而成,新生儿应用这种疫苗免疫3次(0、1、6个月),可获得90%以上的抗-HBs阳性率。第二代为基因工程疫苗:将编码HBsAg的基因在酵母菌、哺乳动物细胞或牛痘苗病毒中高效表达,经纯化后得大量HBsAg供制备疫苗。基因工程疫苗的优点是可以大量制备且排除了血源疫苗中可能存在的未知病毒感染。
(二) 被动免疫 
含高效价抗-HBs的人血清免疫球蛋白HBIG)可用于被动免疫预防。紧急情况下,立刻注射HBIG 0.08mg/kg,在8天之内均有预防效果,两个月后需再重复注射一次。
乙肝的治疗至今尚无特效方法,一般认为用广谱抗病毒药物和调节机体免疫功能的药物同时治疗较好。贺普丁(拉米呋啶)、病毒唑、Ara-A、干扰素及清热解毒、活血化瘀的中草药等,对部分病例有一定疗效。
第三节 丙型肝炎病毒
丙型肝炎病毒(HCV)于1989年正式命名,过去称为肠道外传播的非甲非乙型肝炎病毒。1991年被归为黄病毒科(Flaviviridae)。 虽然丙型肝炎作为疾病早被发现,但因该病毒不能在体外培养且血中的含量很低,故对HCV的认识主要来自黑猩猩实验及分子生物学研究的结果。
一、生物学性状
(一)形态与结构  
              HCV是一类具有包膜的RNA病毒。病毒体呈球形,直径为40 nm~60 nm。对氯仿、甲醛、乙醚等有机溶剂敏感。感染黑猩猩并可在其体内连续传代,引起慢性肝炎。
(二)基因组特征
1989年美国学者从感染黑猩猩血浆中提取病毒核酸,应用免疫筛选技术成功克隆出HCV基因组序列,并建立了特异性抗体检测系统。HCV基因组为单正链线状RNA,长约9.5kb,仅有一个开放读码框架(ORF),编码一约3 011个氨基酸的多聚蛋白前体,该前体蛋白在宿主信号肽酶及病毒蛋白酶作用下,裂解为病毒的结构蛋白与非结构蛋白。
HCV基因组由9个基因区组成:自5'端开始依次为5'端非编码区、核心蛋白区(core, C区)、包膜蛋白-1区(E1区)、包膜蛋白-2/非结构蛋白-1区(E2/NS1区)、非结构蛋白-2区(NS2区)、非结构蛋白-3区(NS3区)、非结构蛋白-4区(NS4区)、非结构蛋白-5区(NS5区)和3' 端非编码区。其中C区(第1~191位,191个氨基酸)和E区为病毒结构蛋白编码区,即编码病毒衣壳及包膜蛋白。5' 端非编码区对病毒复制及病毒蛋白转译具重要的调控作用,其核苷酸序列保守性强,可用于基因检测。E1蛋白(第192~383位,192个氨基酸)、E2/NS1蛋白(第384~809位,426个氨基酸)易发生变异,使包膜蛋白的抗原性改变而不被已有的抗包膜抗体识别,从而使病毒得以持续存在。E2区第384~410位(27个)氨基酸组成的区域被称为高变区-1(HVR-1),不同病毒分离株在该区域高度变异,各不相同,被认为有助于逃避中和抗体的清除,为HCV所致丙型肝炎易发展为慢性的原因之一(图27-8)。NS2蛋白由217个氨基酸组成(第810~1 026位),NS3区编码病毒蛋白酶和解旋酶(第1 027~1 657位,631个氨基酸);NS5区编码病毒RNA依赖的RNA聚合酶(RDRP);C、NS3、NS4(第1 658~1 972位,315个氨基酸)及NS5(第1 973~3 011位,1 039个氨基酸)蛋白可刺激机体产生抗体,故常用于检测患者血清中抗-HCV。3’ 端非编码区含终止密码子及多聚尿嘧啶核苷(polyU)序列,与HCV负链RNA的复制有关。
依据基因序列的差异,可将HCV毒株分为6个基因型,其中欧洲、美洲和亚洲流行株多为HCV1和HCV2;HCV4主要流行于中东地区;南非和香港以HCV5和HCV6为主,我国以HCV2和HCV1分离株多见。
图27-8  丙型肝炎病毒基因组结构示意图
C:核心蛋白基因 E:包膜蛋白基因 NS:非结构蛋白基因
二、致病性与免疫性
(一)致病性 
HCV主要经输血或血制品传播,性接触传播和母婴传播也是重要的传播途径。传染源为病人及亚临床感染者。同性恋者、静脉药瘾者及接受血液透析的患者为高危人群。HCV感染易形成持续感染,约90%的感染会形成持续感染。病毒感染引起急性或慢性丙型肝炎,表现为黄疸、血清谷丙转氨酶(ALT)升高等。有些患者可不出现症状,发病时已呈慢性过程。慢性丙型肝炎的表现亦轻重不等,约20%可逐渐发展至肝硬化或肝癌。意大利、希腊、日本等国50%~70%肝癌患者血中,抗-HCV阳性,我国约10%肝癌患者血中存在抗-HCV。自肝癌组织提取RNA,以逆转录PCR(RT-PCR)检测,约10%有HCV RNA。一般认为2型HCV的致病性较强,复制快,血流中病毒量多,故症状较重。免疫组化染色证实病毒除位于肝细胞浆中,亦存在肝外(如淋巴细胞)。肝穿刺病理学检查发现肝内淋巴细胞浸润及肝细胞坏死。部分丙型肝炎患者出现肾小球肾炎,提示HCV抗原可形成免疫复合物沉积于肾小球基底膜。现认为HCV的受体可能是人细胞膜上的CD81分子,包膜蛋白E2与CD81分子结合为HCV感染的前提。
(二)免疫性 
HCV感染患者体内先后出现IgM和IgG型抗体(图27-9),产生低度免疫力,对同一毒株攻击有一定的免疫力,但由于HCV基因组易变异而导致抗原性改变,故此保护作用不强。特异性淋巴细胞增殖实验显示,部分恢复期HCV感染者呈阳性反应。在免疫力低下人群中,可能同时感染HBV及HCV,此双重感染常导致疾病的加重。
图27-9 丙型肝炎病毒感染与实验室检查
三、微生物学检查
(一)检测病毒抗体 
以核心蛋白与NS3、NS4及NS5区蛋白为抗原,用ELISA法检测抗-HCV,可过筛献血员、诊断或鉴别诊断丙型肝炎及评价疗效。 目前已有第三代HCV抗体检测试剂盒,检出率可达99%。 抗-HCV IgG或IgM阳性者表示已被HCV感染,不可献血。HCV感染的确诊可用免疫印迹法以HCV不同蛋白分别检测相应抗体。
(二)检测病毒RNA 
因HCV在血液中含量很少,不宜以核酸(斑点)杂交法检测。临床上常用敏感的RT-PCR法,即从患者血清中提取病毒RNA,经逆转录酶合成HCV cDNA,再用两对引物先后扩增,使极微量的病毒RNA得以放大,便于检测。由于5' 端非编码区序列最为保守,故两对引物的序列常选自该区。近年建立的支链DNA(bDNA)法、PCR-ELISA法和PCR-荧光法HCV RNA,不但可快速定性,亦可进行定量检测。
四、防治原则
目前无有效的疫苗,切断传播途径尤其是控制输血传播仍是目前最主要的预防措施。我国已规定,抗-HCV检测是过筛献血员的必须步骤,对血制品亦需进行检测以防污染。
丙型肝炎应用干扰素治疗取得了很好的效果,IFN治疗的目的是尽早从血液和肝脏中清除丙型肝炎病毒,并使患者的血液生化指标及组织学改变恢复正常。日本学者发现, HCV NS5a区第2 209~2 248位40个氨基酸的序列变化与IFN疗效有关,称为干扰素敏感决定区。丙型肝炎病毒可能引起自身免疫性疾病如自身免疫性肝炎,故患者血清中存在抗肝肾微粒体-1(LKM-1)或抗核抗体伴抗平滑肌抗体时,慎用或不用IFN治疗。
第四节 丁型肝炎病毒
1977年,Rizzetto用免疫荧光法检测乙型肝炎患者的肝组织切片时,发现肝细胞内除HBcAg外,还有一种新抗原,当时称为δ抗原或δ因子。此后通过黑猩猩等实验证实这是一种不能独立复制的缺陷病毒,必须在HBV或其他嗜肝DNA病毒辅助下才能复制,现已正式命名为丁型肝炎病毒(HDV)。分类学地位尚未确定,暂归类于卫星病毒。
一、生物学性状
HDV呈球形,直径为36~43nm,基因组为一单链环状RNA,长度仅1.7kb, 是已知动物病毒中最小的基因组。 HDV RNA编码一种HDV抗原(HDAg),编码该抗原的RNA链为基因组的互补链,故HDV是负链RNA病毒。HDAg可刺激机体产生抗体,在感染者血清中检出HDV RNA或抗-HD。应用制备的抗-HD还可对肝组织切片染色,以检测HDAg。
HDV颗粒的包膜由HBV包膜(HBsAg)构成,颗粒内含HDV RNA及与之结合的HDAg(图27-10)。HDV基因组(负链)及与其互补的正链均具有核酶的功能,可以自身切割。HDV复制依赖于感染细胞内的RNA依赖的RNA聚合酶II。HBsAg构成的衣壳可防止HDV RNA的水解,在HDV致病中起重要作用,但它并非为HDV的基因产物,而是由同时感染的HBV所提供。HDAg分子量约为6.8×104,有24×103和27×103(P24和P27)两种多肽形式,主要位于肝细胞内,在血清中出现早、消失快(维持2周左右),常不易检测到。 HDV传播途径与HBV相同,主要经血传播。黑猩猩及土拨鼠可作为HDV研究的实验动物模型。
二、致病性与免疫性
图27-10 HDV结构示意图
流行病学调查表明,HDV感染呈世界性分布,我国以四川等西南地区较多见。全国各地报道的乙肝患者中,HDV的感染率为0%~10%。在HDV感染早期,HDAg主要存在于肝细胞核内,随后出现HDAg抗原血症。HDAg刺激机体产生特异性抗-HD,初为IgM型,随后是IgG型抗体。HDV感染常可导致乙肝病毒感染者的症状加重与恶化,故在发生重症肝炎时,应注意有无HBV伴HDV的共同感染。HDV与HBV有相同的传播途径,预防乙肝的措施同样适用于丁肝。由于HDV是缺陷病毒,如能抑制乙肝病毒,则HDV亦不能复制。
三、微生物学检查法与防治原则
HDV感染后2周产生抗-HD IgM,一个月达到高峰,随之迅速下降。抗-HD IgG产生较迟,在恢复期出现。丁肝抗体不能清除病毒,如持续高效价,可作为慢性丁肝的指标。一般可用免疫荧光法、RIA或ELISA检测肝组织或血清中的HDAg,但患者标本应先经去垢剂处理,以除去表面的HBsAg,暴露出HDAg。也可用血清斑点杂交法或PCR检测HDV基因组进行诊断。接种HBV疫苗也可预防HDV感染。
第五节 戊型肝炎病毒
戊型肝炎病毒(HEV)曾被称为消化道传播的非甲非乙型肝炎病毒。1955年印度暴发流行急性肝炎,当时误认为是甲型肝炎病毒所致。20世纪70年代初建立了HAV的检测方法,重新对当时肝炎患者的血清进行检测,结果未发现抗-HAV IgM或IgG效价升高,因此确定该次流行为消化道传播的非甲非乙型肝炎病毒所致。1986年,我国新疆南部地区发生戊型肝炎流行,约12万人发病, 700余人死亡,是迄今世界上最大的一次戊型肝炎流行。1989年,Reyes等成功克隆了该病毒基因组cDNA,并正式命名为戊型肝炎病毒。
一、生物学特性
HEV属杯状病毒科(Caliciviridae)成员,病毒体呈球状,无包膜(图27-11),平均直径为32~34nm,表面有锯齿状刻缺和突起,形似杯状。该病毒对高盐、氯化铯、氯仿等敏感;在-70~8℃中易裂解,但在液氮中保存稳定。细胞培养尚在研究中。多种灵长类动物(如恒河猴、食蟹猴、非洲绿猴、绢毛猴及黑猩猩等)可感染HEV。HEV基因组为单正链RNA,全长约7.5kb,具有poly A尾,共有3个ORF,最长的第一个ORF约5kb,编码病毒复制所需的依赖RNA的RNA聚合酶等非结构蛋白。第二个ORF长约2kb,含有编码病毒核衣壳的基因。第三个ORF只有300余个核苷酸,与第一、二 ORF有部分重叠(图27-11)。
已知HEV有2个基因型,其代表株为缅甸株(B)和墨西哥株(M)。中国株与缅甸株属同一型,两者的核苷酸和氨基酸序列的同源性分别为93%和98%;墨西哥株属另一型,其核苷酸和氨基酸序列与缅甸株的同源性分别为77%和89%。
图27-11 戊型肝炎病毒的基因结构图
二、致病性
HEV主要经粪-口途径传播,潜伏期为10~60天,平均为40天。经胃肠道进入血液,在肝内复制,经肝细胞释放到血液和胆汁中,然后经粪便排出体外。人感染后可表现为临床型和亚临床型(成人中多见临床型),病毒随粪便排出,污染水源、食物和周围环境而发生传播。1986年我国新疆南部戊型肝炎的爆发流行系污染水源传播所致。潜伏期末和急性期初的病人粪便排毒量最大,传染性最强,是本病的主要传染源。HEV通过对肝细胞的直接损伤和免疫病理作用,引起肝细胞的炎症或坏死。临床上表现为急性戊型肝炎(包括急性黄疸型和无黄疸型)、重症肝炎以及胆汁淤滞性肝炎。多数患者于发病后6周即好转并痊愈,不发展为慢性肝炎。孕妇感染HEV后病情常较重,尤以怀孕6~9个月最为严重,常发生流产或死胎,病死率达10%~20%。
三、微生物学检查法
对HEV的感染最好作病原学诊断,否则很难与甲型肝炎相区别。可用电镜或免疫电镜技术检测患者粪便中的HEV病毒颗粒,也可用RT-PCR法检测粪便或胆汁中的HEV RNA。目前,临床诊断常用的方法是检查血清中的抗-HEV IgM或IgG,如抗-HEV IgM阳性,则可确诊患者受HEV感染;如血清中存在抗-HEV IgG,则不能排除是既往感染;因为抗-HEV IgG在血中持续存在的时间可达数月至数年。
第六节 庚型肝炎病毒与TT型肝炎病毒
一、庚型肝炎病毒
庚型肝炎病毒(HGV)亦称GBV-C,是1995年发现的一种怀疑与输血后肝炎相关的病毒。HCV和HEV被鉴定后,部分肝炎患者的病原体仍然不明,称为非甲-戊型(non-A-E)肝炎病毒。1995年,美国科学家采用代表性差异分析法(representational difference analysis, RDA),从接种非甲-戊型(non-A-E)肝炎患者血清的狷猴(tamarin)中克隆了2个病毒的全基因组序列:GBV-A和GBV-B,并最终于人群中扩增出GBV-C的全基因组序列。与此同时,美国另一实验室也在患者中克隆了与非甲-戊型肝炎病毒相关的全基因组序列,称为HGV。GBV-C与HGV的核苷酸及氨基酸同源性分别约为85%和95%,是同种病毒的不同分离株。
(一) 生物学性状 
HGV属黄病毒家族成员,基因组结构与HCV相似,长约9.5kb,为单正链RNA病毒。基因组仅有一个开放读码框架(ORF),编码一约由2900个氨基酸组成的多蛋白前体,该前体蛋白经病毒和宿主细胞蛋白酶水解后,可形成病毒的结构蛋白和非结构蛋白。在ORF的两侧分别为5'-非编码区(5'-NCR)和3'-非编码区(3'-NCR)。基因组5' 端的结构基因区依次编码核心蛋白(C)和包膜蛋白(E1、E2)。 3'端的非结构基因区编码病毒的功能蛋白,其中NS3区编码病毒解旋酶、锌蛋白酶和丝氨酸蛋白酶,NS5b编码RNA依赖的RNA聚合酶。根据HGV 5'-NCR的基因变异情况将HGV分为3 个基因型:其中I型为GBV-C型,多分布于西非人群;Ⅱ型为HGV型,多见于南美洲和欧洲;Ⅲ型主要见于我国和日本等亚洲人群中。HGV不同分离株核心蛋白的氨基酸长度不一,有些分离株无核心蛋白。
(二) 致病性与免疫性 
HGV主要经输血或血制品途径传播,也存在母-婴传播、静脉注射毒品和医源性传播,常与HBV或HCV合并感染。单独感染时症状不明显,肝脏损害程度较轻。HGV与HCV合并感染后,有的HCV感染消失,ALT恢复正常,而HGV感染持续存在。HGV RNA阳性患者的血清接种黑猩猩后,动物血清中HGV RNA持续阳性,但血清ALT及肝组织病理学检查无明显异常。然而,有学者以类似血清标本静脉注射感染猕猴,1w后陆续出现HGV 病毒血症、ALT升高、抗-HGV阳性等改变,且感染的原代猕猴血清可传代感染正常猕猴。因此对HGV的致病性还需进一步研究。
机体感染HGV后,可产生多种抗-HGV抗体,其中E2抗体最为重要, 被认为是一种中和抗体,其消长与HGV病毒血症呈负相关,是HGV被清除及疾病恢复的标志。
(三) 微生物学检查 
HGV感染的诊断以RT-PCR为主。HGV感染的血清学检测方法目前尚不成熟,由于E2抗体的出现同HGV RNA的消失相关,可将E2抗体作为HGV感染恢复的重要指标。
HGV仍有很多问题尚待研究,如是否存在核心蛋白,是否具肝细胞嗜性,是否为人类肝炎的致病因子等。鉴于HGV RNA在人群中有较高的阳性率,应继续加强对其致病、变异、检测及传播的研究。
二、TT型肝炎病毒
TT型肝炎病毒(transfusion transmitted virus)是1997年首先从一例日本输血后非甲-庚型肝炎病人(T.T.)血清中获得一类新的DNA病毒,遂以病人名字命名为TT型肝炎病毒(TTV), 同时又与输血传播的病毒(transfusion transmitted virus, TTV)的称谓相巧合,也是一种被怀疑的引起输血传播相关肝炎的新型病毒。
(一) 生物学性状 
TTV为无包膜的单负链环状DNA病毒,病毒体呈球形,直径为30 nm~32nm,浮力密度为1.31~1.34g/ml,属圆环病毒科(Circoviridae)。 TTV基因组长约3.8kb,含有两个开放读码框架(ORF1和ORF2),分别编码770个和202个氨基酸。ORF1的N端为富含精氨酸的亲水区,ORF2编码非结构蛋白。根据TTV基因组第1902~2257位核苷酸之间的356bp序列,可将TTV分为2型共4个亚型,即G1a、G1b、G2a和G2b。
(二) 致病性 
TTV主要通过输血或血制品传播,致病机制尚不明确。据报道,TTV DNA在献血员、肝硬化、肝癌和血友病患者中的检出率分别约为12%,48%,39%及46%;在非甲-庚型慢性肝炎和非甲-庚型暴发型肝炎中的检出率分别约为46%和47%;在ALT正常和异常献血员中的阳性率分别为16.8%和34%;在急性肝炎、急性暴发型肝炎、亚急性暴发型肝炎、慢性肝炎、活动性肝硬化、慢性重型肝炎和原发性肝癌中的阳性率分别为30.8%、12.5%、42.9%、33.3%、22.2%、25.0%和25.0%。TTV可与HCV混合感染,伴ALT暂时或持续性升高,且TTV DNA消长与ALT水平正相关。部分TTV感染者ALT正常,但肝组织中仍可见灶性坏死、汇管区炎症以及脂肪变性等。除经血传播外,还可能存在消化道传播,因在有些患者粪便中检测到TTV DNA。TTV可在黑猩猩或猕猴体内传代,但不引起十分明显且特异性的血清生化或组织病理改变。 目前,对TTV的嗜肝性与致病性等正在研究之中。
(三) 微生物学检查 
TTV感染的实验室诊断主要是采用PCR法检测患者血中TTV DNA。也可采用原位杂交法以地高辛标记的TTV DNA作探针,对疑为TTV感染的非甲-庚型肝炎患者肝组织进行检测。
 

 

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