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发病机制
目录
摘要2
关键词2
1.分类学研究4
2.乙型肝炎病毒特征4
2.1病毒颗粒的形态特征4
2.2理化特征6
3乙型肝炎病毒基因组结构6
3.1S基因8
3.2C基因10
3.3X基因10
3.4P基因11
3.5病毒变异与分型11
4乙型肝炎病毒的复制12
4.1乙肝病毒的生活周期12
4.2乙肝病毒进入细胞13
4.3乙肝病毒基因组的复制13
4.4乙肝病毒颗粒的组装14
5.乙型肝炎病毒的转录14
5.1转录本14
5.2顺式作用元件15
5.3乙肝病毒编码的调控蛋白16
5.4转录的终止和转录后调控17
6乙型肝炎的发病机制17
7乙型肝炎病毒感染的检测指标18
7.1HBVDNA18
7.2HBsAg/抗-HBs18
7.3HBcAg/抗-HBcAg19
7.4HBeAg/抗-HBe19
7.5HBxAg/抗-HBx19
8小结19
参考文献20
1.分类学研究
嗜肝DNA病毒科（Hepadnaviridae）有2个属：
正嗜肝DNA病毒属和禽嗜肝DNA病毒属。
正嗜肝DNA病毒属代表种为人乙型肝炎病毒（HBV），其他已确定的成员还有土拨鼠肝炎病毒（WHV）、地松鼠肝炎病毒（GSHV）和树松鼠肝炎病毒（TSHV）；
禽嗜肝DNA病毒属的代表种为鸭乙型肝炎病毒（DHBV），同时包括苍鹭乙型肝炎病毒（HHBV）。
HBV与WHV、GSHV、DHBV的核苷酸同源性分别为70%、55%、40%。
近年来，在牛、马、羊、猪、鸡等多种动物体内检测到与嗜肝DNA病毒相关性抗原或类似的病毒粒子，但均未正式确定为独立的病毒种。
嗜肝DNA病毒科病毒间具有相似的病毒粒子结构和嗜肝特性以及明确的种属特异性。
该科病毒与其他已知病毒科病毒的主要不同点，包括具有部分单链的双链DNA基因组、过量颗粒性囊膜抗原分泌到宿主血液中以及由反转录酶参与形成病毒粒子的独特复制机理等方面。
2.乙型肝炎病毒特征
2.1病毒颗粒的形态特征
嗜肝DNA病毒完整的病毒粒子呈球型，直径40~49nm（禽嗜肝DNA病毒为45~65nm）。
它由囊膜和核衣壳组成，外面的囊膜厚7nm，无表面突起；
内部核衣壳呈二十面体对称，直径27~35nm（禽嗜肝DNA病毒为35~40nm），有180个壳粒，以T=3对称排列。
在感染动物血清中还可见到无核酸的22nm左右的脂蛋白球型或纤维状颗粒。
HBV的外膜为脂蛋白结构，约含25%脂质和75%糖蛋白，后者的主要成分为HBsAg。
在电镜下，HBV可呈现3种不同的形态结构。
①大球形颗粒结构：
又称Dane颗粒，是一种完整的球形HBV颗粒，直径42nm，含有双层衣壳，HBsAg镶嵌于其中，具有很强的感染性。
用NP40等去污剂处理除去外层衣壳后，暴露出电子密度较大、直径为27nm的20面体核心结构，包含HBcAg、HBVDNA及DNA多聚酶（DNAPoly-merase）等，HBV复制状态不同，Dane颗粒比例可能变化，如中重型慢性乙型肝炎患者中，Dane颗粒明显增加。
图1大球形颗粒形态（完整的病毒，具有传染性）
②小球形结构：
为HB患者血清中最常见的颗粒，含量比Dane颗粒高900~1000倍，颗粒直径22nm，呈球形或棒状结构，不含核酸及多聚酶，为组装Dane颗粒时游离到血液中的过剩HBsAg。
图2HBV的小球形颗粒，主要存在形式
③管形颗粒：
为排列成串的小球形颗粒，直径在50~70nm间。
图3HBV的管形颗粒
2.2理化特征
HBV具有明显的嗜肝性，HBcAg、HBsAg分别在胞核及胞浆中合成后，在胞浆中组装成完整的HBV颗粒，最后释放入血。
其他细胞如胆管上皮细胞、肝脏上皮细胞、精子、外周血单个核细胞PBMC，细胞及皮肤、胰、肾等组织中均可检测到HBV标志物。
90%肝细胞中HBV阳性颗粒分布于胞浆，5%在胞核，5%两者兼而有之。
HBVDNA在肝细胞中呈弥漫性、小叶性、局灶性等多种分布形式，以局灶性分布为主。
完整的HBV颗粒对热、低温、干燥、紫外线等外界因素的抵抗力很强，在60℃中可耐受4h，37℃可存活7天。
但100℃加热10min、0.5%过氧乙酸、0.3%漂白粉、0.2%新洁尔灭可杀灭。
3乙型肝炎病毒基因组结构
乙肝病毒（HBV）的基因组DNA结构很独特，是一环状的部分双螺旋结构，长约3.2kb。
其中的2/3为双螺旋结构，1/3为单链，这就是说，DNA中的2条链不等长。
长链的5'
端与3'
端无共价连接，而是与一种蛋白质共价相连。
端以250~300对碱基互补结合。
长链为负链，短链为正链。
短链的长度视病毒而异，一般长约1.6~2.8kb，约为长链的2/3。
短链之间的空隙可由病毒颗粒中的DNA聚合酶充填。
乙肝病毒是目前已知的感染人类最小的双链DNA病毒。
为了能在细胞内独立复制，病毒在很小的基因组中尽量容纳大量的遗传信息。
因而HBV的基因组结构显得特别精密浓缩，充分利用其遗传物质。
从基因表达调控的角度看，HBV基因组本身是一个理想的系统[2]。
重叠的基因序列比较多，HBV基因组中已确定的开放读框有4个，分别编码病毒的核壳（C）和包膜（S）蛋白，病毒复制酶（聚合酶）及一种似乎与病毒基因表达有关的蛋白质X。
在S基因前面的2个开放阅读框（ORFs）与S基因ORF属于同一个读框，可以将ORFS通读下去，编码2种S蛋白相关的抗原，这2种抗原也存在于病毒颗粒的表面，这2个抗原分别称为前-S1（pre-S1）和前-S2（pre-S2）。
同样，在ORFC前面也有一短的ORF，称为前-C（pre-C），编码一较大的C蛋白相关抗原。
所有这些ORF都在负链DNA（长链）上，其中S基因完全重叠于聚合酶基因中，X基因与聚合酶基因、C基因重叠，C基因与聚合酶也有重叠。
最近，Miller等在HBV基因组中又发现2个ORF，即ORF-5和ORF-6，这2个ORFs与X基因重叠，其中ORF6不是由负链DNA编码的，而是由正链DNA编码。
这2个ORF的功能目前尚不清楚。
调节序列位于基因内部，这也是HBV节约使用遗传物质的一种方式。
与HBV基团组复制有关的序列有：
短链顺向复制序列（DR1和DR2）和U5样序列（因与反转录病毒末端的U5序列类似而得名）。
DR1和U5位于前-CORF中，是合成DNA长链的起始部位，DR2位于聚合酶基因与X基因重叠处，是DNA短链合成的起始部位。
与HBV基因表达有关的信号序列有4种：
①启动子，②增强子，③polyA附加信号，④糖皮质激素敏感因子（GRE）。
由于HBV基因组中的基因分别转录于3种HBVmRNA转录本上，因此，相应地在病毒基因组中每一转录本近5'
端也至少应有3种RNA聚合酶Ⅱ启动子，虽然这些启动子的基因序列尚不知，但这些启动子显然存在于编码蛋白质序列内。
增强子（ENH）位于聚合酶基因中；
polyA附加信号位于ORFC中；
而GRE位于ORFS和聚合酶基因中。
GRE是与激素受体结构的DNA片段，结合后能使某一已知基因转录水平增加。
GRE有许多增强子的特征：
①是起顺式作用的因子，②在转录的两个方向均有作用，③在距其调节的基因不同距离处均可起作用。
从以上可以看出HBV基因组结构严密，组织高效，在已知的病毒中是罕见的。
HBVDNA不但在结构上有其独特的地方，而且其DNA复制过程也非常特别。
图4HBV基因组示意图
3.1S基因
S基因位于155~832位核苷酸。
长678bp，编码226个氨基酸大小的包膜蛋白[2]。
前S基因位于S基因上游．由前S1及前S2组成。
前S1基因因基因型不同而有差异，位于2848~3205位有357bp和324bp，分别编码119个氨基酸或108个氨基酸。
肝细胞受体识别的位点位于前S1的21~47表位。
前S2基因（165bp）位于3206~3215及1~155位核苷酸，编码55个氨基酸。
图5HBV结构模式图
病毒包膜蛋白有3种，即小蛋白、中蛋白和大蛋白。
这3种蛋白在C-末端具有共同的226个氨基酸，小蛋白（SHBs）仅含S蛋白区，由226个氨基酸组成；
中蛋白（MI-IBs）含前S2和S蛋白区，由281个氨基酸组成；
大蛋白（LHBs）（前S1、前S2及S蛋白区）由小蛋白的226个氨基酸加上174个氨基酸组成。
SHBs是这些蛋白质中最丰富的，MHBs比例为5%~15%，LHBs仅占1%~2%。
HBV外膜基因受两种启动子的控制，分别调节2.4kb和2.1kb的mRNAs。
2.1kbmRNAs翻译S蛋白和M蛋白。
但S蛋白含量高于M蛋白，这是由于前S2起始密码子并不总是出现，同时，它也不易被扫描的核糖体所识别。
2.4kbRNAs翻译的L蛋白对Dane颗粒的形成有重要作用。
S蛋白为主要的表面蛋白，它的226个氨基酸序列高度疏水，并含有4个透膜区。
主要亲水区位于氨基酸99和168位间，包括a决定簇，也是保护性抗体可识别的高度保守区域，这个区域富含半胱氨酸残基（107，121，124，137，138，139，147和149位）和二硫键，模型预测121与124、139与147位之间的半胱氨酸可发生联接，也许还发生于107与138、137与149间。
决定簇的侧面含有亚决定簇d或Y和W或r，这些决定簇与122和160位氨基酸多态性有关，由此产生了4种主要的血清学亚型（adw，adr，ayw和ayr）。
LHBs和MHBs具有反式因子的转录激活作用。
当整个前S基因或前S区的结合位点缺失时，SHBs的产生减少而LHBs的产生按比例增加，LHBs在内质网蓄积，导致肝细胞处于应激状态；
而且，在HBV相关的慢性肝炎和肝癌患者的血清和肝组织中，伴随前S2区编码结构内缺失的LHBs越来越流行，并且参与内质网应激反应的诱导、细胞周期调节蛋白A表达的上调和肝细胞结节性增生的诱导。
HBsAg是糖基化的主要蛋白，具有完整的抗原性。
现有的HBV疫苗含主要的HBsAg，保护性免疫针对HBsAg99~170位残基的主要疏水区。
3.2C基因
C基因位于HBV1901~2449位核苷酸，长549bp，编码183个氨基酸。
HBcAg是由这183个氨基酸残基形成的二聚体。
已知HBcAg的1~149位残基形成了一个大α-螺旋的装配区域，其中78~137位残基形成刺突（spike）。
150~183位残基形成了一个RNA包装所需的精蛋白样区域。
尽管起源于相同的基因，HBcAg和HBeAg在抗原性方面不具有交叉反应性。
前C区位于C基因的上游，1814~1900位核苷酸，长87bp，编码29个氨基酸大小的前C信号肽。
由前C区和C基因编码产生一个25kD蛋白，即HBeAg前体。
前C区信号肽序列引导HBeAg前体至内质网（ealdoplasmicmticulum，ER），在ER，该蛋白前体被细胞分泌器加工处理。
细胞信号肽酶从氨基端去除19个氨基酸，将信号肽裂解，进一步去除了富精氨酸C端区域，产生的17kD的HBeAg。
当血清中出现HBeAg时，同时会出现Dane颗粒，当HBeAg消失时，Dane颗粒与相关的DNA聚合酶消失或者含量很低。
HBcAg由C基因编码的的1~183位氨基酸残基组成，是二聚体；
而HBeAg在149位残基处被截短，是单体，它们的抗原性也不同。
3.3X基因
X基因位于HBV1374~1835位核苷酸，长462bp，编码154个氨基酸大小的HBx蛋白。
HBx蛋白的精确功能知之甚少，但已知在体外可激活各种信号通路（AP-1，NF-KB），并可结合p53基因，可反式激活HBV及肝细胞癌基因的转录。
X蛋白的一个重要作用是对肝内嘌呤和嘧啶代谢有增强作用。
核心启动子双变异可导致X蛋白2个氨基酸残基的改变，即Lys-Val改变为Met-Ile，这种突变型X蛋白和野生型的功能差异仍不清楚。
基本核心启动子区域所有的缺失变异均使X基因的编码框移位。
导致产生截短的X蛋白。
此外，在14例肝癌患者中有10例患者在HBV整合体内可见截短的X基因，该发现提示截短的X蛋白也许与肝癌的发生机制和HBV复制有关。
3.4P基因
P基因是HBV最长的基因，横跨80%的基因组，与3个其他的基因（表面、核心及X基因）重叠，位于2307~3215及1~1620位核苷酸，长约2529bp，含有834~845个密码子，编码90kD的多聚酶（P）蛋白。
但至今尚未发现P区起始的mRNA，可能与其含量很低有关。
P蛋白是病毒复制所必需的。
P基因至少有4个区域：
N-末端区、间隔区、多聚酶区、C-末端区。
N-末端区域编码的末端蛋白与病毒体DNA负链的5΄-端相连，是引导负链合成必需的；
多聚酶区域编码RNA和DNA依赖的DNA多聚酶，即逆转录酶（rt）；
C-末端区域编码RNase。
HBV多聚酶在功能上和结构上与HIV逆转录酶相似，有5个亚区域（A~E）。
A和D区域可结合dNTP，其相应于手指结构（325~403和469~519）；
C区域在活性位点含YMDD（Tyr-Met-Asp-Asp）基序，核苷酸底物的三磷酸盐聚合于此；
B和E区域与结合模板或引物相关，相应于手掌结构（404~440和及520~613）和拇指结构（614~699）。
3.5病毒变异与分型
HBsAg有“a”“b”“y”“r”“w”等多种抗原决定簇，其中“a”是共同的抗原决定簇，“d”“y”和“r”“w”为主要的亚型决定簇。
HBsAg有8种亚型和2种混合亚型，以adr，adw，ayr，及ayw亚型为主，不同亚型间存在一定的交叉免疫。
各亚型的地理分布不同，w亚型主要分布于欧洲东南部、非洲西北部、地中海东部及中部、中东、伊朗、巴基斯坦、印度次大陆等；
adr亚型主要分布在亚洲及太平洋地区，adw亚型主要分布于北欧、东非、北美、中美洲及澳大利亚等，ayw亚型主要在非洲，中东和印度，ayr亚型罕见，偶见于越南、日本、中国等地区。
在中国的主要是adr亚型，但广西的东北部则主要为adw亚型，西藏，新疆及内蒙则以ayw亚型为主。
ayr亚型仅在河南省发现。
亚型的测定对流行病学调查、预防及研究有一定意义。
4乙型肝炎病毒的复制
图6乙型肝炎病毒的复制
4.1乙肝病毒的生活周期
乙肝病毒首先与肝细胞上的受体结合而穿膜进入细胞，同时脱去病毒的包膜释放出核心颗粒。
核心颗粒在进入细胞核时脱去核心蛋白（HBcAg）的外壳，释放出乙肝病毒基因组DNA，它是松弛环状DNA（RC-DNA）。
不完整的DNA双链被修复，成为共价闭合环状的超螺旋双链DNA（cccDNA）。
然后以cccDNA为模板，转录出各种病毒RNA，包括前基因组RNA。
在细胞质中这些RNA翻译产生各自编码的蛋白质。
一部分前基因组RNA在细胞质中被聚合酶专一识别并结合，通过与核心抗原的相互作用而包装入核心颗粒。
在核心颗粒内，以前基因组为模板，逆转录合成HBVDNA负链，然后再合成DNA正链。
可能由于空间障碍，正链合成很快终止，形成带有部分双链DNA基因组的新的核心颗粒。
它出芽至内质网，在那里与表面抗原组装成病毒颗粒而释放，也可再进入细胞核，进入新一轮的复制。
4.2乙肝病毒进入细胞
对于病毒如何与细胞膜结合进入细胞知之甚少。
从病毒的角度，表面抗原大蛋白的PreS1区对于与肝细胞的结合是重要的。
PreS1（21-47）被认为是乙肝病毒与肝细胞结合的主要位点。
抗PreS1（21-47）的抗血清可阻止乙肝病毒与肝细胞的结合。
PreS1在决定嗜肝DNA病毒宿主范围中的重要性也支持了这一观点。
但对细胞受体的了解缺少得多，有人报道，载脂蛋白apoliporoteinH（ApoH）可与S蛋白结合。
但是ApoH不是一个跨膜蛋白，而endonexin2的结合不需要PreS区，因此它们的作用尚难确定。
最近对DHBV受体的研究取得突破。
不同实验室发现了一个能与DHBV的PreS区结合的分子量为180000的糖蛋白（gp180），并证明它是DHBV的受体。
它性质上属于羧肽酶。
但是与其他病毒受体不同，它不是一个细胞受体表面蛋白，而是定位于高尔基体，并且分布广泛。
4.3乙肝病毒基因组的复制
乙肝病毒基因组的复制最突出的特点是要经过一个RNA正链的中间物-前基因组RNA，经逆转录产生乙肝病毒基因组DNA。
1982年Summers和Mason利用DHBV首先证明了这个重要机制。
这套机制恰巧是RNA逆转录病毒的反面。
在HIV基因组RNA的复制中，首先要经过一个双链DNA的中间物，在转录产生出病毒基因组的RNA。
相同的是两者均有一个逆转录的过程。
4.3.1前基因组RNA的包装
前基因组RNA（pgRNA）的包装需要位于其5′端的包装信号ε。
ε是一个茎环结构，两个茎被一个6核苷酸的转角区分开，顶部是一个6核苷酸的环。
由于前基因组RNA有一段3′冗余序列，其3′还有一个ε信号，但它对包装不起作用。
ε被乙肝病毒的聚合酶识别，形成复合物。
ε顶部环的碱基组成对识别是重要的。
P蛋白与前基因组RNA的复合物通过核心蛋白与P蛋白的相互作用而包装入核心颗粒。
核衣壳的组成及以后DNA的合成还需要细胞内分子伴侣蛋白如Hsp90的参与。
4.3.2DNA负链的合成
与ε信号作用的P蛋白作为引物引导DNA负链的合成，它的起始是以P蛋白的Tyr63为引物，以ε信号的转角区为模板，合成一段3～4寡核苷酸引物。
pgRNA含有两个DR1序列，ε信号的转角区与DR1区有一段4核苷酸的同源序列。
上述与P蛋白相连的寡核苷酸引物通过这段同源序列转位到前基因组RNA3′的DR1，开始DNA负链的合成与延伸。
在负链延伸的同时，RNA模板被P蛋白的RNaseH降解。
4.3.3DNA正链的合成
当DNA负链合成完成时，DNA正链由前基因组RNA5′端的一段短的带帽RNA片段起始。
这里也有一个转位过程，短RNA片段转位到负链的5′端，与DR2形成互补，开始DNA正链的合成。
负链末端8～10个核苷酸的重复序列促进了它的环化，正链DNA以环化的负链为模板延伸至不同的长度，产生成熟的病毒DNA基因组。
正链不能延伸至全长，可能与核衣壳很快被包装有关。
4.4乙肝病毒颗粒的组装
拓扑学研究表明，表面蛋白SHB是一个跨膜蛋白，含有所有组装和分泌的信息，自身就能组装成亚病毒颗粒而分泌。
组装发生在内质网。
22nm的球形颗粒主要成分是SHB，也有少量MHB，但几乎不含LHB。
相反在病毒颗粒中LHB的含量相对高的多。
LHB在病毒颗粒的组装中起重要作用。
最近的研究表明，L链可以有两种取向。
最初合成时，PreS1区位于细胞质一侧，它与核心颗粒相互作用，这种作用可能受Hsc70介导。
出芽过程中，在与SHB共同存在时，L链发生重排，转位到内质网腔一侧。
成熟病毒颗粒中大约一半LHB分子的PreS1在颗粒表面，他们在与宿主细胞的结合中起作用。
5.乙型肝炎病毒的转录
5.1转录本
乙肝病毒基因的转录是利用宿主的聚合酶Ⅱ进行的。
与乙肝病毒基因组的4个ORF（PreS/S、PreC/C、P和X）相对应，乙肝病毒的转录本有2.4kb、2.1kb、3.5kb和0.8kbmRNA。
它们起始于不同的位置，但使用同一个polyA加尾信号，最长的3.5kbmRNA超过了基因组（3.2kb）的长度。
2.4kbmRNA起始于PreS1上游，是乙肝表面抗原大蛋白LHBs的模板。
2.1kbmRNA的5′端不均一，较长的包含了PreS2的AUG，可翻译产生中蛋白MHBs；
较短的只含S的AUG，只能产生小蛋白SHBs。
不过SHBs也有可能通过所谓的渗漏起始，从较长的2.1kbmRNA的内部起始密码子翻译。
3.5kbmRNA的5′端也是不均一的。
长的称为前核心RNA，短的称为前基因组RNA。
这两种RNA的起始位点仅相差30个核苷酸，但两者的功能却不同。
较长的前核心RNA翻译产生前核心蛋白，加工后成为e抗原；
较短的前基因组RNA则具有多种功能，它不仅是核心抗原和聚合酶的翻译模板，而且是HBVDNA复制的模板。
0.8kbmRNA负责X蛋白的翻译。
虽然在受乙肝病毒感染的血清中很难检测到XmRNA，但在HBVDNA感染的细胞中可检测到0.8kb的mRNA。
XmRNA的5′端也是不均一的。
以往认为乙肝病毒的转录本不存在剪切加工现象，但近几年发现了3.5kbmRNA的剪切形式，这种剪切加工在乙肝病毒生活周期中的作用尚待研究。
5.2顺式作用元件
介导上述各mRNA转录的启动子SpI、SpⅡ、Cp和Xp已被鉴定。
在乙肝病毒基因组中还发现两个增强子ENI和ENⅡ，它们与启动子共同调控乙肝病毒基因的转录。
5.2.1启动子
启动子SpI介导2.4kbmRNA的转录，它是HBV启动子中唯一含典型TATA盒结构的启动子。
它的启动子活性较低，这与LHB的含量很低是一致的。
SpI具有很强的肝细胞专一性，其专一性与一些肝细胞因子的作用有关。
肝细胞核因子HNF1和HNF3已被证明结合于SpI区，并激活其启动子活性，并且这种激活作用还需要普遍存在的转录因子Oct-1的共同参与。
启动子SpII介导2.1kbmRNA的转录，它是一个很强的启动子。
相对而言，它的肝细胞专一性较弱，但在体内其活性主要还是表现在肝脏。
SpII没有典型的TATA盒序列，现已鉴定出对多个SpII启动子活性起作用的模体，其中CCAAT元件不仅对SpII起正调控作用，还对SpI起负调
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