Идентификация вируса гепатита B человека (Hepadnaviridae, Orthohepadnavirus) была проведена в два этапа. В 1963 году Бламберг с соавторами обнаружили в крови австралийского аборигена основной поверхностный антиген вируса, названный сначала австралийским антигеном, а затем HBs-антигеном (HBsAg). В 1970 году Дейн дал электронно-микроскопическую характеристику вирусных частиц.
Инфицирование вирусом гепатита B приводит к острому или хроническому гепатиту с последующим возможным развитием цирроза печени и гепатоклеточной карциномы (первичный рак печени). Вирус гепатита B обладает сильным тропизмом к гепатоцитам и продукцией, наряду с инфекционными частицами, большого количества дефектных неинфекционных вирусных частиц, которые могут обнаруживаться в крови в высоких концентрациях (до 0,5 мг/мл). Вирусы персистируют в печени и крови на протяжении многих лет, а нередко и всю жизнь.
Вирионы HBV или «частицы Дейна» выглядят как сферические частицы диаметром 42-47 нм. Внутри сферы находится плотная сердцевина диаметром 22-25 нм. Оболочка вируса построена из трех полипептидов, названных большим (L), средним (M) и малым (S) белками, а также из мембранных липидов клетки-хозяина (рисунок). Иначе эти белки называют пре-S1, пре-S2 и HBsAg.
Строение вириона HBV
Капсид состоит из 240 мономеров сердцевинного core-белка (HBcAg), образующих икосаэдрическую структуру с триангулярным числом T = 4. В капсиде заключена частично двухнитевая геномная вирусная ДНК и вирусная ДНК-полимераза (обратная транскриптаза).
У больных вирусным гепатитом B количество вирусных частиц может колебаться от 10 до 10 на 1 мл крови. Кроме частиц Дейна сыворотка больных содержит также свободную нуклеиновую кислоту вируса, липид-содержащие сфероподобные и стержнеподобные (нитевидные) субвирусные структуры, построенные, в основном, из S-белка и небольшого количества M и L белков. Субвирусные сфероподобные структуры не содержат ДНК и имеют диаметр 22 нм. Стержнеобразные субвирусные структуры также лишены ДНК и белка капсида, имеют ширину 20 нм и длину до 200 нм. Концентрация субвирусных структур может превышать концентрацию полных вирионов в 100-1000 раз.
Геном HBV представлен частично двухнитевой ДНК длиной 3,2-3,3 т.п.н., находящейся в кольцевой форме. Такие размеры ДНК являются наименьшими среди всех известных вирусов животных. 5'-концы двух нитей ДНК связаны перекрывающимися последовательностями примерно из 220 нуклеотидов. В то время как минус-нить содержит полную копию вирусного генома, плюс-нить ДНК является неполной и составляет примерно 60% от длины минус-нити.
5'-конец минус-нити ковалентно связан с вирусной ДНК-полимеразой. Минус-нить ДНК является матрицей для синтеза транскриптов вирусной РНК и имеет 4 открытые рамки считывания (OPC).
Первая OPC кодирует вирусный капсидный белок молекулярной массой 21 кД, названный HBcore-антиген (HBcAg), и полипептид прекор (pre-core) массой 16-18 кД, названный HBeAg. В отличие от HBcAg входящего в состав капсида, HBeAg секретируется клеткой в растворимой форме. Функция HBeAg неизвестна. Этот полипептид транслируется с инициирующего кодона, предшествующего терминирующему кодону AUG core-белка.
Вторая OPC кодирует белки оболочки — пре-S1 (L), пре-S2 (M) и HBsAg (S). S-белок (HBsAg) является основным трансмембранным поверхностным компонентом частиц Дейна и субвирусных структур. Существуют гликозилированные и негликозилированные формы HBsAg. Белок способен к самосборке, результатом которой является образование субвирусных структур. Сборка приводит к образованию дисульфидных связей между S-белками.
Трансляция L (пре-S1) и M (пре-S2) белков начинается с инициирующих кодонов, локализованных выше места инициации трансляции S-белка. Все три полипептида имеют одинаковые C-концы, но разные N-концы, связанные с олигосахаридами. N-конец L-полипептида модифицирован миристиновой кислотой. L-белок, вероятно, служит лигандом рецептора вируса гепатита B. Обнаружено, что при хроническом инфицировании долговременная экспрессия L-белка в гепатоцитах может приводить к развитию гепатоклеточной карциномы. Уровень экспресии L и M белков составляет 5-15% и 1-2% в сравнении с уровнем экспресии S-белка.
Третья OPC содержит ген вирусной обратной транскриптазы. Молекулярная масса белка, обладающего транскриптазной активностью, составляет 90 кДа. Протеин выполняет несколько функций, необходимых для синтеза вирусного генома на матрице прегеномной РНК:
— ДНК-полимераза действует как праймер при обратной транскрипции минус-нити ДНК (принцип самопраймирования). Ферментативная активность данного протеина характерна для частиц Дейна и нуклеокапсидных частиц, локализованных в ядре инфицированных гепатоцитов.
Четвертая OPC кодирует протеин массой 170 кДа, названный pX и функционирующий в качестве трансактиватора промоторов, включая промоторы генов core и S. Недавно обнаружено, что белок X обладает протеинкиназной активностью. Однако в полном объеме роль X-белка в механизмах реализации инфекции пока неясна. Показано, что X-белок играет важную роль в индукции гепатомы.
Механизм, с помощью которого гепаднавирусы проникают в клетку, пока неизвестен. После инфицирования клетки внутренний компонент вируса транспортируется в ядро. По мере доставки в ядро плюс-нить ДНК достраивается (репарируется), и геном вируса превращается в ковалентно-замкнутую кольцевую молекулу (cccDNA) длиной 3,2 т.п.н., которая выполняет роль матрицы для транскрипции мРНК и прегеномной РНК длиной 3,4 т.п.н. Интересно, что прегеномная РНК длиннее геномной вирусной ДНК. Она характеризуется удлиненными 5’- и 3’-концами и короткими повторами нуклеотидной последовательности, названными DR1 и DR2.
Вирус гепатита B очень эффективно использует свой небольшой геном. С одних и тех же последовательностей геномной ДНК может считываться несколько различных матричных РНК. В HBV-инфицированных клетках печени обнаруживается три вида субгеномных мРНК и прегеномная (+)РНК. Они имеют перекрывающиеся нуклеотидные последовательности и служат матрицами для синтеза всех вирусных белков. После того, как РНК синтезируются в ядре, происходит их перемещение в цитоплазму. Здесь 3 вида субгеномных РНК выступают в роли матриц для синтеза разных белков: L-протеина; M- и S-протеинов; и X-протеина, соответственно.
Прегеномная (+)РНК транслирует core-белок и полимеразу. После синтеза этих белков прегеномная РНК упаковывается вместе с полимеразой во вновь формирующиеся капсиды, построенные из core-белка. Внутри капсидов происходит обратная транскрипция с образованием минус-нити ДНК, а затем и плюс-цепи вирусной ДНК. Сформировавшиеся капсиды либо направляются обратно в ядро, либо транспортируются во внеклеточное пространство. В первом случае они достраивают ДНК до полностью замкнутой двухцепочечной цепи и включаются в наработку новых копий вирусных РНК. Во втором случае они покрываются оболочкой, состоящей из компонентов вирусного происхождения (M-, L-, S-протеины) и мембранных компонентов клетки хозяина.
Все вновь синтезируемые вирусные белки подвергаются посттрансляционной модификации. Core-белок фосфорилируется по остаткам серина протеинкиназами клетки-хозяина. Поверхностные белки связываются с олигосахаридами. Одновременно с core-белком синтезируется пре-core, который подвергается эндопротеолизу и секретируется клеткой отдельно от вирусных частиц. Секретируемую в кровь форму пре-core называют HBe-антиген.
Сборка нуклеокапсидов и вирионов происходит на внутриклеточных мембранах. Собранные зрелые вирусные частицы (частицы Дейна) накапливаются внутри цистерн ЭПР и транспортируются по секреторному пути к цитоплазматической мембране. Затем они выбрасывается из инфицированной клетки в кровь. Таким же образом выделяются субвирусные частицы, не содержащие нуклеокапсидов и образующиеся вследствие избыточного синтеза поверхностных вирусных белков.
HBV-инфекция. От человека к человеку вирус передается парентерально. Чаще всего передача вируса происходит при переливании инфицированной крови. Возможна передача половым путем, а также от матери к ребенку. В нашей стране в последние несколько лет распространение вирусного гепатита B нередко происходит за счет передачи вируса из крови в кровь при внутривенном употреблении наркотиков.
В отдельных районах Азии и Африки большое число случаев инфицирования связано с перинатальным инфицированием плода от матери. В таких случаях заболевание протекает скрытно или в легкой форме, но с высокой частотой хронизации. В западных странах чаще инфицируются взрослые.
Инкубационный период заболевания составляет от 12 до 24 недель. В большинстве случаев заболевание протекает в форме острого гепатита завершаясь выздоровлением, и только в 5-10% случаев переходит в хронический гепатит В. Чаще болеют мужчины. В мире насчитывается свыше 200 млн. носителей вируса гепатита В.
При хроническом носительстве вируса гепатита B возможно встраивание вируса в геном хозяина. Специфический механизм интеграции вирусного генома в геном человека неизвестен, однако предполагается, что встраивание вируса сопряжено с повышенным риском развития цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы, часто обнаруживаемой у жителей Центральной Африки, среди которых распространен хронический вирусный гепатит В. Ежегодно в мире от HBV-инфекции умирает около 2 млн. человек.
Широко используемый маркер инфицирования вирусом гепатита B — это HBs-антиген (S-протеин). Наличие вирусной ДНК в сыворотке крови также является маркером инфицирования вирусом гепатита B. Маркером активной репликации вируса служит присутствие в крови HBe-антигена. Некоторые носители HBs-антигена, у которых в крови не определяется HBe-антиген или вирусная ДНК, но присутствуют антитела к HBe-антигену, могут не иметь инфекционного вируса и не передавать инфекцию.
Причины, по которым одни лица переболевают острым гепатитом B и выздоравливают, а другие становятся хроническими носителями вируса, видимо, в большей степени связаны с состоянием иммунной системы организма-хозяина, чем со свойствами вируса. При остром гепатите B обычно регистрируется сильный T-клеточный ответ, характеризующийся мощной поликлональной активацией как CD4-положительных T-лимфоцитов (T-хелперы), так и CD8-положительных цитотоксических T-лимфоцитов. Следствием этого является наработка противовирусных антител и клонов вирусоспецифических цитотоксических клеток. При хроническом гепатите В, наоборот, T-клеточный ответ очень слаб, что служит причиной развития персистирующей инфекции.
Аналогичным образом, формирование хронического гепатита B у детей, рожденных от HBV-инфицированных матерей, связано с толерантностью новорожденных к вирусу. HBe-антиген вируса гепатита B способен проникать через плаценту в организм эмбриона. Это приводит к тому, что иммунная система новорожденного настраивается на восприятие вирусных белков как своих собственных. Следствием является развитие хронического гепатита B.
Несомненная роль в защите от вируса отводится антителам, способным нейтрализовать вирус, а также участвовать в реализации антителозависимого клеточного ответа. Взаимодействие антител с HBs-антигеном приводит к образованию крупных агрегатов «антиген-антитело». Образование таких агрегатов лежит в основе болезни иммунных комплексов, сопровождающей вирусный гепатит B. Важную функцию в противовирусном иммунитете выполняют дендритные клетки и макрофаги. Они одними из первых встречают попавшие в организм вирусные частицы, осуществляют мощный выброс цитокинов, привлекают другие фагоцитирующие клетки, натуральные киллеры и инициируют адаптивный иммунный ответ, приводящий к выработке специфических клонов лимфоцитов и противовирусных антител.
Вирус гепатита B является нецитопатическим вирусом. Его репликация не приводит к разрушению клетки или воспалительным явлениям. В качестве основного механизма повреждения печени рассматривают цитотоксический эффект лимфоцитов. Элиминация вируса происходит вследствие цитотоксического действия T-лимфоцитов с последующей гибелью вирус-инфицированных клеток путем апоптоза. Известен также нецитопатический способ элиминации вируса, основанный на воздействии интерферонов альфа и гамма. Воздействуя на клеточный метаболизм, последние способны нарушать репликативный цикл вируса.
В настоящее время вирусный гепатит B рассматривают как управляемую инфекцию. Существуют вакцины против гепатита B, основанные на рекомбинантном HBs-антигене. Организовывается вакцинация детей, подростов и лиц, подверженных повышенному риску инфицирования (контингенты риска). В целях предупреждения распространения инфекции проводится обязательное и массовое тестирование переливаемой крови на наличие в ней HBs-антигена. Важным моментом в борьбе с распространением инфекции является практика применения одноразового медицинского инструментария (перчатки, шприцы и т.д.).
Последнее обновление страницы: 27 ноября 2006 E-mail: vira-ss@narod.ru
до 10
на 1 мл крови. Кроме частиц Дейна сыворотка больных содержит также свободную нуклеиновую кислоту вируса, липид-содержащие сфероподобные и стержнеподобные (нитевидные) субвирусные структуры, построенные, в основном, из S-белка и небольшого количества M и L белков. Субвирусные сфероподобные структуры не содержат ДНК и имеют диаметр 22 нм. Стержнеобразные субвирусные структуры также лишены ДНК и белка капсида, имеют ширину 20 нм и длину до 200 нм. Концентрация субвирусных структур может превышать концентрацию полных вирионов в 100-1000 раз.