甲型肝炎病毒(HAV)是一种微小核糖核酸(RNA)病毒,其形态为无囊膜的20面体呈立体对称的球形颗粒,直径25~29nm,内含单股正链RNA基因组,沉降系数33~35S,分子量2.25×106~2.8×106,病毒基因组已被克隆和核酸序列分析,仅有一个血清型和一个抗原体系统。HAV在体外抵抗力较强,能耐受50℃60分钟及pH3的酸性环境,但在100℃5分钟、氯1mg/L30分钟、紫外线照射1小时,甲醛1∶400037℃72小时均可灭活。HAV在体外培养已获得成功,可在原代狨猴肝细胞、猴胚肾细胞、人肝癌细胞、人胚二培体或纤维细胞、羊膜细胞等多种细胞中生长繁殖。细胞培养的HAV一般无细胞致病作用,但在人肝癌细胞中培养所得的HAV,可能有致癌基因作用,不能作为甲肝抗原疫苗的制备。HAV经体外传代培养后,其核苷酸序列可能有少量变异,但各株间衣壳蛋白(VP)氨基酸的一致性仍达98%~100%.
由于HAV只有单一的抗原特异性,病毒交叉中和试验未发现HAV株间有差异,故早期与甲肝病人接触者,使用免疫球蛋白能预防HAV感染有其理论基础。此外,根据HAV仅有单一的中和位点,则可采用中和位点相应的合成肽或重组DNA媒介体生产病毒抗原,制备甲肝基因工程疫苗,在某些国家已获得成功。
乙型肝炎病毒(HBV)是一个42nm有外壳(HBsAg)和核心(HBcAg)组成的DNA病毒,HBV的核心由DNA、DNA多聚酶、HBcAg和HBeAg组成。病毒颗粒的表面成分均以球状(直径约为22nm)和管状(直径约22nm,长约230nm)形态存在,是主要的外壳蛋白成分,称之为乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg),见图1.乙型肝炎基因组外侧为负股,含约3200个核苷酸,该股上有4个开放编码区,即外壳蛋白编码区,核心蛋白编码区、聚合酶编码区。X蛋白编码区外壳蛋白编码区含Gene S,pre-S1,pre-S2,egne-S编码主要蛋白,即HBsAg,pre-S1召与pre-S2及Gene-S三者一起编码大蛋白(含表面抗原及前S1前S2蛋白),pre-S1单独则可编码前S1蛋白,pre-S2单独可编码前S2蛋白,并可与Gene-S一起编码中蛋白(含表面抗原及前S2蛋白)。表面抗原、中蛋白及大蛋白共同组成该病毒外壳。血清前S1及前S2蛋白出现较早,是传染性的标志。核心蛋白编码区(含Gene C、pre-C),Gene C与pre C共同编码312个氨基酸的多肽P25,后者在切去前C蛋白等后,即形成e抗原(P15-18)。若pre-C发生变异,则不能编码P25,血中e抗原转阴,故e抗原阴转,不一定表示复制中止。Gene C 可编码一段未经处理的核心多肽,然后装配成HBcAg颗粒。HBV复制时HBcAg表达于肝细胞内,血清中检测不到游离的HBcAg.但其特异性抗体即抗HBc-IgM可阳性,间接表示HBV复制。
HBV复制时,肝细胞和血清中可出现HBV-DNA(脱氧核糖核酸酶)。血清中测出游离型HBV-DNA表明传染性强的标志,慢性乙型肝炎患者在肝细胞内若在HBV-DNA整合,是诱导肝细胞癌变的原因之一。
HBV基因的P区,即DNA多聚酶编码区,该区全长2496bp,编码含832个氨基酸的多肽,此酶为HBV-DNA生物合成所必需,HBV复制时,DNA多聚酶在血清中活力升高,表示有传染性,但该酶特异性不强,在其它DNA核酸类型的病毒复制时,DNA多聚酶活力亦可升高。
HBV的X基因,全长462bp,编码含154个氨基酸多肽,称为乙型肝炎X抗原,血清HBxAg阳性亦提示HBV复制和有传染性的标志,它可激活肝细胞基因组内的原癌基因(oncogene),与原发性肝癌的发生有一定关系。
HBV的复制与共价闭合环状DNA(CCC DNA)分子的形成、HBV-DNA负股形成和正股合成均有密切关系(图1)。在动物实验中,证实克隆时CCC DNA在不含有其它病毒的情况下,可合成前基因组RNA的复制周期。如在鸭HBV感染时,CCC DNA为先于病毒正链、负链而首先出现的病毒DNA,这些结果证实CCC DNA可作为模板合成前基因组的RNA和mRNA.
图1 HBV基因组结构(黑方块标记为各基因起始点)
受染肝细胞质内HBV复制成熟过程主要依靠成熟病毒颗的分泌和CCC DNA在受染肝细胞中的自我放大,这样才能使受染肝细胞中HBV长期稳定的存在。
丙型肝炎病毒(HCV)可通过血行传播,1989年美国Choo等从感染的黑猩猩血液标本中,在100万个克隆中,仅找到了一个阳性克隆,当时命名为丙型肝炎病毒。HCV是一个有外壳,大小为30~80nm的单股正链RNA病毒,在肝细胞内能复制,经1∶1000福尔马林37℃小时处理,加热100℃分钟或60℃小时,其传染性消失。至今HCV基因结构已明确,根据分离的大量HCV基因株确定其全部分子为9416碱基对,核衣壳和包膜蛋白由基因组的5'末端编码组成,HCV的核心区较保守,外壳编码区较易发生变异。国外学者根据HCV基因株作了核苷酸的序列分析,Weiner等从丙型肝炎病人中分出6株HCV的基因组,其中至少有4个是世界上公认的主要的基因型。Ⅰ型为美国、欧洲的主要类型,即HCJⅠ型,Ⅱ型为HCJ、BK、HcJ4,是日本的主要类型,Ⅲ型为HCJ6,Ⅳ型为HCJ7.我国大多丙型肝炎病人血清的HCV基因属Ⅱ型。例如上海地区对33例慢性丙型肝炎血清HCV RNA基因分型,其中Ⅱ型占22例(66.6%)。对HCV基因序列分析为制备早期诊断HCV的试剂提供了理论根据。在E1和E2/NS1区内有突变区,这些区在病毒外膜蛋白上是重要的抗原位点。该区域的变异性在诊断筛选、免疫预防、HCV的持续感染等方面有参考意义。
HCV在体外培养已获得成功,经正常黑猩猩接种HCV后15天,在其血清中即能检出HCV-RNA,持续阳性时间达3周左右。在HCV接种后2天,肝内亦可检测到HCV RNA,抗HCV在接种后3~8个月呈阳性。
丁型肝炎病毒(HDV)为一种缺陷性RNA病毒,直径为35~37nm,具有HBsAg的外壳,分子量为68000.HDV能导致病情加重和感染的慢性化,并可能与原发性肝癌(HCC)的发生有关。近期利用血清斑点杂交和原位杂交等技术,除观察到HDV-RNA的消长和HDAg、抗HD-IgM的消长规律一致并与肝细胞损害平行外,还有一些新的发现。如过去认为抗-HD产生后不再能检出HDAg,表示病毒复制静止;合并HDV感染后将抑制嗜肝DNA病毒的复制与表达,但可使乙型肝炎病情加重,或导致暴发性肝炎、慢性活动性肝炎及肝硬化等。通过分子杂交观察表明,在抗-HD-IgG产生后,约有60%的患者血中仍有低水平的HDV RNA,提示病毒仍在复制;但亦发现HDV感染的无症状携带者,无明显肝组织的损害。1989年罗世垣等报道,在70例HBV复制标志阳性组中,肝内HDAg均阴性,而HBV复制标志阴性的37例肝内HDAg阳性者计2例(5.4%),与文献报道HDV感染对HBV复制与表达有抑制作用似相符。
HDV的复制尚不明了,有人推测HDV的复制可能与植物病理相似,可以通过双旋转周期模式(rolling circle)复制其RNA.
在HBV感染的黑猩猩动物实验中,接种HDV后3周,其肝内发现HDAg,第4周后血清中出现HDAg,第9周血清中抗HD呈阳性。多次接种HDA可见发病潜伏期进行性缩短,病情严重,易形成慢性肝炎,肝脏病变亦进行性发展,感染HDV的黑猩猩可在数月至数年内死亡。此外,文献报道用免疫组化法在土拨鼠实验性感染HDV后,肝细胞核及细胞质内可找到HDAg,肝细胞亦出现典型的肝炎病变。血清中HDAg在HDV接种后1~5周出现。以上结果证明,HDV的感染易发展为慢性肝炎,与人体HBV慢性感染者合并HDV感染易变成慢性化的临床和肝脏病理经过是相符合。
HDV感染在HBV携带人群中的传播可造成病情的进展,加重及恶化等严重后果。因此,防治HDV的感染在肝炎防治中有其重要意义。
戊型肝炎病毒(HEV)是肠道传播肝炎的新病原,过去称为肠道传播的非甲非乙型肝炎病毒(ET-NAN-BV)。在病人粪便中可发现病毒颗粒,其直径29~38nm,为圆形颗粒,表面有圆形突起和缺口,无外壳,属单股、正链的RNA病毒,沉降系数为183S,浮密度为1.29g/cm2.其核酸靶序列对R Nase敏感而对D Nase稳定,病毒抗体复合物在4℃很易变性,对pH改变不敏感。
HEV基因组的核苷酸链长度约为7500个碱基,3'末端具有Poly A结构,含有150~200个腺苷;5'末端含有27个碱基的非编码区,其中含有开读框架(ORF)三个(即ORF1、ORF2、ORF3),开读框架的功能主要编码非结构蛋白、中和RNA的负电荷及识别HEV感染人及动物时的多肽免疫反应。但目前对HEV的免疫学反应知之甚少,有待进一步深入研究。
以上阐述五种(甲、乙、丙、丁、戊型肝炎病毒)病毒性肝炎的病原学特性,但引起本病的其它型别的病原,如近期美国报道的GB型病毒性肝炎,日本的X型病毒性肝炎均属第7种新发现或尚待公认的新型毒株。我国北京最近发现第7种病毒性肝炎即庚型病毒性肝炎,其病原学特性与临床特征等,均有待广大医学科研工作者进一步深入研究。