乙型肝炎病毒前S1蛋白的研究現(xiàn)狀

張業(yè)霞,侯鋒偉

(菏澤醫(yī)學(xué)專科學(xué)校，山東菏澤274000）

乙型肝炎病毒前S1蛋白的研究現(xiàn)狀

張業(yè)霞,侯鋒偉

(菏澤醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校，山東菏澤274000）

肝炎；乙型肝炎病毒/免疫學(xué)

乙型肝炎病毒（HBV）的感染在全球廣泛流行，全球愈17億人感染過(guò)乙型肝炎病毒，乙型肝炎病毒對(duì)世界危害極大。我國(guó)的乙型肝炎病毒感染率較高，每年有數(shù)十萬(wàn)人死于與乙型肝炎相關(guān)的終末肝病，如重型肝炎、肝硬化及原發(fā)性肝癌，而目前尚無(wú)特效的根治方法［1-2］。五項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)可以作為病毒感染的診斷依據(jù)，由于病毒存在變異和機(jī)體不同的免疫應(yīng)答狀態(tài)等因素，最早用于臨床的五項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)已不能確切地反映HBV感染的全貌［3］。因此，探討HBV的有效檢測(cè)指標(biāo)，對(duì)于臨床對(duì)該種疾病的早發(fā)現(xiàn)、早治療和判斷預(yù)后將具有重要指導(dǎo)作用。臨床大量資料表明，Pre-S1蛋白吸附于肝細(xì)胞受體的表位，在病毒吸附、感染、復(fù)制和誘導(dǎo)機(jī)體特異性免疫應(yīng)答等方面具有重要作用［4］，現(xiàn)將有關(guān)前S1蛋白的研究現(xiàn)狀綜述如下。

1 HBV的生物學(xué)特性

1.1 HBV的形態(tài)結(jié)構(gòu)HBV為嗜肝DNA病毒，它是1970年由英國(guó)醫(yī)生Dane在患者的血清中首次發(fā)現(xiàn)，它有三種存在形式：分別為大球形顆粒（直徑42 nm）、小球形顆粒（直徑22 nm）和管形顆粒（直徑22 nm）。大球形顆粒又稱Dane顆粒，是有感染性的完整HBV顆粒，呈球形，能復(fù)制，有傳染性。小球形顆粒和由小球形顆粒串聯(lián)而成的管形顆粒（長(zhǎng)度為50～230 nm不等）均由病毒的包膜蛋白構(gòu)成，不含病毒基因組，這兩種顆粒不能復(fù)制，無(wú)傳染性。

1.2 HBV的基因組成

1.2.1基因組成乙肝病毒由一個(gè)不完全雙鏈DNA組成，約3200個(gè)堿基對(duì)。其短鏈為正鏈（S+），長(zhǎng)鏈L為負(fù)鏈（L-），含有4個(gè)開(kāi)放讀碼框架，分別稱為S、C、 P及X區(qū)，能編碼全部已知的HBV遺傳信息［5］。其中S基因區(qū)可分為兩部分，即S基因區(qū)和前S基因區(qū)。C區(qū)基因包括前C基因和C基因，分別編碼HBeAg和HBcAg。P區(qū)最長(zhǎng)，約占基因組的75%以上，編碼病毒體DNA多聚酶。X區(qū)可編碼有154個(gè)氨基酸組成的堿性多肽（HBxAg），可反式激活一些細(xì)胞內(nèi)的癌基因及病毒基因等，可能與肝癌的發(fā)生及發(fā)展有關(guān)。

1.2.2蛋白構(gòu)成乙肝病毒的外膜蛋白由S基因編碼，在S基因中有3個(gè)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子AUG（ATG），分別位于基因組的第2848、3172和155位，從不同的啟動(dòng)子開(kāi)始轉(zhuǎn)錄，可以得到三類分子量不同的HBV外膜表面抗原構(gòu)成的外殼。從HBV-DNA長(zhǎng)鏈第155位AUG開(kāi)始轉(zhuǎn)錄，得到一個(gè)由226個(gè)氨基酸組成的肽段，分子量約為2.5 kD，稱之為小蛋白（SHBs），即S蛋白。從HBV-DNA長(zhǎng)鏈第3172位AUG開(kāi)始轉(zhuǎn)錄可以得到一個(gè)由281個(gè)氨基酸組成的肽段，分子量約為33 kD，含有S和PreS2蛋白，稱之為中蛋白（MHBs）。從HBV-DNA第2848位AUG開(kāi)始轉(zhuǎn)錄，得到一個(gè)由389或409個(gè)氨基酸組成的肽段，分子量39kD，含S、PreS2和PreS1蛋白成分，稱為大蛋白（LHBs）。不同形態(tài)的病毒顆粒上所含的三種肽鏈比例不同。PreS1蛋白是由108或119個(gè)氨基酸組成的肽段，N末端游離，C末端與PreS2蛋白的N末端連接，位于病毒顆粒表面，具有高度的免疫原性［6］。

2前S1蛋白與HBV-DNA及五項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系

2.1前S1蛋白與HBV-DNA的關(guān)系HBV屬DNA病毒，是衡量乙肝病毒復(fù)制最靈敏、最精確的依據(jù)，是判斷乙型肝炎患者傳染性高低最直接的指標(biāo)。臨床大量研究探討前S1蛋白與HBV-DNA之間的相互關(guān)系，這對(duì)判斷乙肝病毒的感染、復(fù)制與預(yù)后具有重要價(jià)值。很多研究結(jié)果顯示，乙肝病毒PreS1抗原與具有病毒活動(dòng)性復(fù)制意義的指標(biāo)HBV-DNA有良好的一致性［7］。國(guó)內(nèi)也有報(bào)道證實(shí)PreS1的陽(yáng)性率隨著HBV-DNA每毫升的拷貝數(shù)增加而提高［8］。李琴等多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)前S1蛋白與HBV-DNA的檢測(cè)率高度相關(guān)，前S1蛋白的表達(dá)與HBV-DNA的表達(dá)是平行的［9］。因此認(rèn)為前S1蛋白可能主要是在HBV的復(fù)制階段表達(dá)，它是一項(xiàng)反映病毒復(fù)制的十分重要的血清學(xué)指標(biāo)。

2.2前S1蛋白與五項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系

2.2.1前S1蛋白與大三陽(yáng)和小三陽(yáng)的關(guān)系目前臨床上有很多研究探討PreS1抗原與乙肝五項(xiàng)指標(biāo)的相互關(guān)系。大多研究證明，前S1蛋白在大三陽(yáng)模式中的陽(yáng)性率最高，小三陽(yáng)模式中次之，其余模式的陽(yáng)性率更低，說(shuō)明前S1蛋白的陽(yáng)性率與乙肝患者的病情活動(dòng)密切相關(guān)。姚光弼等研究證實(shí)前S1蛋白與乙肝HBeAg、HBV-DNA、HBV標(biāo)志物有著極為密切的相關(guān)性［10］。周玉寶等研究顯示在不同乙肝檢測(cè)模式中前S1抗原陽(yáng)性率不同，前S1抗原檢測(cè)在大三陽(yáng)模式的陽(yáng)性率為86%，在小三陽(yáng)模式中的陽(yáng)性率為40%，其余模式中陽(yáng)性率都較低［11］，提示前S1抗原測(cè)定可作為檢驗(yàn)乙肝病毒是否存在和復(fù)制的血清學(xué)指標(biāo)。司徒瑞儒等研究顯示PreS1抗原在大三陽(yáng)模式中檢測(cè)陽(yáng)性率是87.4%，在小三陽(yáng)模式中陽(yáng)性率為35.3%［12］，以上結(jié)果均顯示出PreS1抗原在大三陽(yáng)中的陽(yáng)性率要遠(yuǎn)高于小三陽(yáng)中的陽(yáng)性率。臨床上一般認(rèn)為，大三陽(yáng)時(shí)病毒復(fù)制率較高，從而進(jìn)一步提示PreS1抗原與病毒復(fù)制密切相關(guān)。

2.2.2前S1蛋白與HBsAg和HBeAg的關(guān)系Theilman等報(bào)告在急慢性乙肝患者血清中，前S1抗原的存在與HBV-DNA及HBeAg具有一致性［13］。張巖及Petit也一致認(rèn)為PreS1與HBV的復(fù)制指標(biāo)HBeAg有較好的一致性［14-15］。周鎮(zhèn)先等認(rèn)為前Sl蛋白與HBeAg高度相關(guān)，HBeAg陽(yáng)性者，前S1蛋白陽(yáng)性明顯高于HBeAg陰性者［16］。HBeAg陰性者體內(nèi)也可檢測(cè)出前S1抗原，這是由于HBV為逃避宿主的免疫攻擊發(fā)生了變異從而導(dǎo)致HBeAg陰性，但它并不表示HBV的消除或復(fù)制水平的降低，而是前S1抗原比HBeAg更敏感［17-18］。前S1抗原只存在于具有傳染性的完整的乙肝病毒顆粒上，可以作為檢測(cè)乙肝病毒感染的標(biāo)志，在對(duì)感染治療效果和判斷預(yù)后等方面優(yōu)于HBsAg。血清HBsAg陰性者體內(nèi)也可能檢測(cè)到HBV，原因可能是由于病毒S區(qū)基因發(fā)生突變或者HBsAg的表達(dá)降低而很難用常規(guī)檢測(cè)方法檢出，或者可能是X區(qū)基因發(fā)生突變，從而降低了X蛋白的轉(zhuǎn)錄活性及其對(duì)病毒增強(qiáng)子和啟動(dòng)子的作用，從而影響了HBsAg的表達(dá)，而這部分患者體內(nèi)很可能檢出前S1抗原［19-20］。目前臨床上抗乙肝病毒治療過(guò)程中仍然用HBsAg和HBeAg來(lái)判斷療效，但這些指標(biāo)可能對(duì)抗病毒治療的效果反應(yīng)不夠準(zhǔn)確，從一定程度上可能會(huì)掩蓋藥物的療效，從而不能正確判斷患者病情。前S1抗原存在于具有感染性的乙肝病毒顆粒上，可作為一項(xiàng)檢測(cè)乙肝病毒感染的傳染性指標(biāo)，對(duì)臨床感染治療效果和判斷預(yù)后具有重要指導(dǎo)作用。

3前S1蛋白與臨床應(yīng)用

3.1于乙肝的早期診斷及復(fù)制判斷Delfimi等曾對(duì)急性乙肝病毒感染者進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察，證實(shí)在急性HBV感染早期95%的患者可以檢測(cè)到PreS1抗原［21］。乙肝病毒前S1抗原與HBV-DNA陽(yáng)性呈高度相關(guān)，二者的符合率高達(dá)96%。前S1抗原出現(xiàn)在乙肝病毒感染的最早期，在轉(zhuǎn)氨酶升高前即可查出，因此可作為早期感染的診斷依據(jù)。如在體檢和獻(xiàn)血員中加查前S1抗原，可有效防止乙肝病毒的傳播，降低其發(fā)病率。

3.2用于判斷預(yù)后及藥物療效前S1蛋白與HBV復(fù)制密切相關(guān)，可作為預(yù)測(cè)抗病毒是否有效的一個(gè)重要標(biāo)志，PreS1陰轉(zhuǎn)越早預(yù)后越好，是病毒清除的最早跡象。如果PreS1持續(xù)陽(yáng)性將易發(fā)展至慢性肝炎［22-24］。臨床上也有研究報(bào)道，發(fā)生前C基因區(qū)變異的慢性乙型肝炎患者，前S1抗原與抗-HBe同時(shí)陽(yáng)性，提示患者仍存在病毒復(fù)制，較易發(fā)展為肝硬化甚至肝癌，預(yù)后較差。因此，我們可認(rèn)為PreS1-Ag抗原在某種程度上可反映乙型肝炎患者的預(yù)后。

3.3前S1蛋白與疫苗的研制由HBV感染而致的乙型肝炎，目前臨床上沒(méi)有特效的治療措施，所以接種乙肝疫苗有效預(yù)防HBV感染，仍是目前最關(guān)鍵的措施。傳統(tǒng)的乙型肝炎疫苗成分中只有HBsAg，人群中有少部分個(gè)體易產(chǎn)生免疫無(wú)應(yīng)答狀態(tài)，所以，含有前S基因的乙肝疫苗的研究引起多數(shù)學(xué)者的關(guān)注［25］，HBV前S1抗原具有高度的免疫原性。已有實(shí)驗(yàn)室報(bào)道將編碼乙肝病毒前S1蛋白的基因片段重組進(jìn)含有水痘病毒胸昔激酶基因的質(zhì)粒中，再將此重組質(zhì)粒與水痘活疫苗株DNA共同感染宿主細(xì)胞從而獲得復(fù)合型水痘疫苗，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明該疫苗不僅同時(shí)可誘導(dǎo)對(duì)水痘疫苗和HBsAg的免疫應(yīng)答效應(yīng)，而且安全有效，只需要接種一次，就可使水痘與乙肝獲得終身免疫［26］。因此，對(duì)前S區(qū)進(jìn)行一定的改造，去除影響乙肝病毒表面抗原中大蛋白分泌的區(qū)域位點(diǎn)以及蛋白水解酶敏感位點(diǎn)，從而保留前S1和前S2的重要抗原決定族，是臨床上發(fā)展前S1疫苗的新途徑。因而，在乙肝疫苗中加入前S1抗原和前S2抗原以增加其免疫原性是提高其疫苗療效的有效方法。前S1蛋白第21～47位氨基酸是肝細(xì)胞膜直接結(jié)合位點(diǎn)。此位點(diǎn)的氨基酸序列具有比S蛋白更強(qiáng)的T細(xì)胞和B細(xì)胞結(jié)合位點(diǎn)，可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生較強(qiáng)的細(xì)胞免疫應(yīng)答，從而避免反應(yīng)無(wú)應(yīng)答的發(fā)生。Poma曾經(jīng)實(shí)驗(yàn)用雙盲法對(duì)含有前S1、前S2和S的疫苗與只含有S的疫苗進(jìn)行對(duì)比觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前S1、前S2和S疫苗組100%產(chǎn)生抗體，而S組只有30%產(chǎn)生抗體。同時(shí)證明含前S1、前S2和S組不但抗體產(chǎn)生早，而且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，效果優(yōu)于只含有S的疫苗。

綜上所述，PreS1蛋白在臨床上有非常重要的檢測(cè)價(jià)值，它與病毒復(fù)制的金標(biāo)準(zhǔn)，與HBV-DNA及HBeAg在很大程度上具有一致性，所以很可能會(huì)成為臨床上一項(xiàng)良好的檢測(cè)指標(biāo)，作為乙肝患者體內(nèi)判斷病毒復(fù)制、傳染性和預(yù)后的重要依據(jù)。前S1蛋白具有較強(qiáng)的免疫原性，可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答效應(yīng)，在制備原有乙肝疫苗的基礎(chǔ)上，加入前S蛋白即PreS1-Ag、PreS2-Ag會(huì)取得更好的免疫效果。隨著乙肝病毒研究的不斷深入，前S1蛋白的價(jià)值將會(huì)更多的服務(wù)于臨床。

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2013-08-06