任靜靜綜述 鄧偉審校
作者單位:530021 南寧1廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院實(shí)驗(yàn)研究部;2廣西壯族自治區(qū)腫瘤防治研究所
綜述
HBV準(zhǔn)種與肝細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進(jìn)展
任靜靜1綜述 鄧偉2審校
作者單位:530021 南寧1廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院實(shí)驗(yàn)研究部;2廣西壯族自治區(qū)腫瘤防治研究所
乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)為一嗜肝細(xì)胞性DNA病毒,具有復(fù)制率高、突變率高的特點(diǎn),在宿主體內(nèi)以準(zhǔn)種形式存在。HBV感染不僅可以引起隱匿性、急性和慢性病毒性肝炎,還與肝硬化和肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。關(guān)注HBV準(zhǔn)種的研究,有助于從整體和動態(tài)的角度認(rèn)識HBV基因突變的特點(diǎn)、規(guī)律及其生物學(xué)特性,進(jìn)而探究HBV準(zhǔn)種與HCC發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系,為早期預(yù)防、早期診斷和合理治療提供新策略。本文就HBV準(zhǔn)種與HCC發(fā)生發(fā)展的關(guān)系作一綜述。
乙型肝炎病毒;準(zhǔn)種;肝細(xì)胞癌;腫瘤發(fā)生;基因變異
乙型肝炎病毒(hepa t i t i s B v i r u s,H BV)感染是導(dǎo)致慢性肝炎、肝硬化、肝細(xì)胞癌(hepa t o c e ll u l a r c a rc inoma,H CC)的重要原因。H CC嚴(yán)重威脅人類的生命健康,據(jù)全球癌癥最新數(shù)據(jù)(G l o b o c an 2012)估計,H CC已經(jīng)位居全球惡性腫瘤死亡第2位,是死亡率較高的惡性腫瘤之一。在2012年全球H CC死亡病例中,超過50%的死亡病例發(fā)生在中國[1]。感染H BV者比未感染H BV者發(fā)展為H CC的風(fēng)險高30倍,據(jù)估計全世界53%H CC患者與H BV感染有關(guān)[2]。因此,H BV相關(guān)H CC的防治仍然是我國一項(xiàng)重要的課題。H BV病毒學(xué)研究的進(jìn)展以及相關(guān)檢測技術(shù)的發(fā)明,使我們對H BV病毒的結(jié)構(gòu)、功能、生物學(xué)特性有了更深入地了解,尤其是在H BV準(zhǔn)種的概念提出來之后,研究人員對H BV的感染、復(fù)制過程和遺傳異質(zhì)性有了新的看法,認(rèn)為H BV準(zhǔn)種群之間核苷酸的差異會影響病毒感染后的疾病進(jìn)程和結(jié)果。本文就H BV準(zhǔn)種與H CC發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。
H BV是嗜肝逆轉(zhuǎn)錄D N A病毒,基因組結(jié)構(gòu)由一個共價閉合環(huán)狀雙鏈D N A組成(c o v a l en t cl o s e dc i rc u l a r D N A,ccc D N A),全長約3 200 b p。以ccc D N A為復(fù)制模板,在宿主R N A聚合酶作用下,轉(zhuǎn)錄成含有H BV D N A序列上全部遺傳信息的前基因組R N A(p r egenomi c R N A,pg R N A),pg R N A進(jìn)入肝細(xì)胞質(zhì),在H BV自身的D N A逆轉(zhuǎn)錄酶作用下,合成負(fù)鏈D N A,再以負(fù)鏈D N A為模板合成正鏈D N A,形成子代的部分雙鏈環(huán)狀D N A。同時,以ccc D N A為模板轉(zhuǎn)錄成幾種不同長短的m R N A,在細(xì)胞質(zhì)中翻譯合成編碼蛋白,經(jīng)包膜蛋白包裹組裝成成熟的病毒顆粒向細(xì)胞外分泌,進(jìn)入新的復(fù)制周期。H BV復(fù)制過程中有逆轉(zhuǎn)錄過程,其逆轉(zhuǎn)錄酶缺乏D N A聚合酶的3′-5′校正功能,導(dǎo)致較高的錯配率,其逆轉(zhuǎn)錄錯配率大于10-5核苷酸替換/位點(diǎn)/年,這種復(fù)制錯誤率高于其他D N A病毒,與進(jìn)化相對較慢的R N A病毒相似。因此,大量的病毒變異產(chǎn)生了受自然選擇作用的高度異質(zhì)性種群。這種遺傳學(xué)上高度相關(guān)但序列不完全相同的變異株組成的混合體,即準(zhǔn)種(q ua s i s pe c ie s)。
H BV準(zhǔn)種這一概念最早于1993年提出,是指H BV全基因序列異質(zhì)性界定在2%~5%之間,不足以構(gòu)成新的基因型或血清型。準(zhǔn)種是H BV的自然存在方式,一直在演變,當(dāng)病毒生存的外界環(huán)境發(fā)生變化時,存在于宿主體內(nèi)的準(zhǔn)種優(yōu)勢變異株容易通過篩選,能更好地適應(yīng)新環(huán)境,符合經(jīng)典的達(dá)爾文進(jìn)化理論—適者生存。H BV準(zhǔn)種具有以下特點(diǎn):⑴H BV準(zhǔn)種普遍存在于慢性乙型肝炎患者體內(nèi);⑵準(zhǔn)種可見于H BV全基因序列,有普遍性和個體化的雙重特點(diǎn)[3],以H BV C區(qū)、S區(qū)、核心啟動子等免疫攻擊主要靶點(diǎn)尤為多見[4];⑶H BV基因組易發(fā)生變異,并在長期進(jìn)化過程中不斷累積,形成了具有種族和地域差異的H BV準(zhǔn)種,其與乙型肝炎慢性化、H CC的發(fā)生、H BV免疫逃逸和耐藥等密切相關(guān)。因此,H BV病毒許多重要的特征不能用一個僅有的共有序列解釋,對于病毒種群里存在的微變異體需要更多了解。
病毒變異是準(zhǔn)種產(chǎn)生的根本原因,是準(zhǔn)種不斷演變的使動因素,因而變異的復(fù)雜性決定了準(zhǔn)種的復(fù)雜性。目前發(fā)現(xiàn)H BV準(zhǔn)種動態(tài)變化的原因主要來自三個方面。首先是病毒自身的原因,包括R N A聚合酶缺乏校對功能、H BV復(fù)制活性高、突變率高、聚合物區(qū)域的錯誤、基因微小及O RF重疊等[5]。其次是宿主方面的原因,例如宿主的一些AP O BEC-3蛋白可以聯(lián)合H BV衣殼調(diào)節(jié)病毒高突變基因的產(chǎn)生[6]。此外還可能來自于化學(xué)損害,包括脫氨基、脫嘌呤、脫嘧啶作用,與氧自由基的反應(yīng),直接或間接的電離輻射,光化學(xué)反應(yīng)等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)病毒自身的變異、宿主的免疫壓力及抗病毒藥物的應(yīng)用是影響病毒準(zhǔn)種構(gòu)成的主要因素。H BV病毒自身的變異表現(xiàn)為核苷酸錯配[7];宿主的免疫壓力影響主要表現(xiàn)為H BV的免疫逃逸;抗病毒藥物對H BV準(zhǔn)種的影響表現(xiàn)為慢性H BV感染者使用抗病毒藥物治療時,H BV準(zhǔn)種所處的環(huán)境較為復(fù)雜,優(yōu)勢株和劣勢株處于不斷演變和進(jìn)化中,通過對環(huán)境的適應(yīng)性變化而被篩選下來。
3.1 H BV準(zhǔn)種復(fù)雜性與肝臟疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系
H BV準(zhǔn)種是遺傳學(xué)上具有異質(zhì)性的變異體,這些同時存在的變異體可能有助于病毒的持續(xù)和致病。目前的研究表明H BV準(zhǔn)種的相互作用可能增強(qiáng)H BV復(fù)制,減弱宿主的免疫反應(yīng),可潛在促進(jìn)肝病的急劇惡化和肝衰竭的發(fā)生[8]。研究者通過對乙肝患者組織標(biāo)本進(jìn)行H BV D N A分析發(fā)現(xiàn),慢性乙肝患者病情越嚴(yán)重,H BV基因前C/C區(qū)準(zhǔn)種的發(fā)生率越高;通過采用單鏈構(gòu)象多態(tài)性(SS CP)和D N A序列分析法對慢性乙型肝炎不同疾病類型患者S區(qū)準(zhǔn)種檢測及準(zhǔn)種復(fù)雜性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)隨病情加重,H BV準(zhǔn)種的復(fù)雜度會增加。M a t he t等[9]采用同樣方法分析發(fā)現(xiàn)肝硬化患者體內(nèi)的H BV準(zhǔn)種復(fù)雜度高于慢性乙型肝炎患者,同樣認(rèn)為隨病情加重,H BV準(zhǔn)種的復(fù)雜度增加。劉霖等[10]采用PCR-構(gòu)象敏感凝膠技
術(shù),對慢性乙型肝炎患者H BV前C/C及BCP區(qū)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)慢性H BV急性發(fā)作時H BV準(zhǔn)種復(fù)雜度較低,而病情好轉(zhuǎn)時準(zhǔn)種復(fù)雜度較高。溫志立等[11]對H BV感染的慢性攜帶者和慢性乙型肝炎重度患者血清采用熔點(diǎn)曲線法分析,發(fā)現(xiàn)慢性乙型肝炎重度患者攜帶的H BV準(zhǔn)種數(shù)量多于慢性攜帶者,提示H BV準(zhǔn)種與乙型肝炎臨床表現(xiàn)存在一定關(guān)系。姚碧蓮等[12]通過對慢性H BV攜帶者、慢性乙型肝炎患者和慢性乙型肝炎肝硬化患者R T區(qū)進(jìn)行克隆和測序分析發(fā)現(xiàn),H BV準(zhǔn)種復(fù)雜度肝硬化組>慢性乙型肝炎組>慢性攜帶者組,三組間有統(tǒng)計學(xué)差異,提示慢性H BV感染過程中免疫清除期比免疫耐受期具有更寬的H BV變異譜,隨著病程延長,H BV準(zhǔn)種越復(fù)雜。以上研究結(jié)果均提示,H BV準(zhǔn)種復(fù)雜程度與疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān),復(fù)雜的H BV準(zhǔn)種可能導(dǎo)致病毒持續(xù)感染,進(jìn)一步誘發(fā)肝細(xì)胞損害。
3.2 H BV準(zhǔn)種突變位點(diǎn)分布與H CC的關(guān)系
3.2.1 X基因變異與H CC的關(guān)系 X基因負(fù)責(zé)編碼H BV X蛋白(H B x),它的功能目前還不完全清楚。有文獻(xiàn)表明H B x在H BV感染的持續(xù)和H CC的發(fā)展中起一定作用[13]。X基因區(qū)最常見的突變是發(fā)生在基本核心啟動子區(qū)(BCP)的核苷酸A1762T/G1764A雙突變,它可導(dǎo)致X蛋白羧基功能區(qū)2個密碼子(130、131)發(fā)生改變,氨基酸分別由賴氨酸變?yōu)榈鞍彼幔i氨酸變?yōu)楫惲涟彼幔↘130M和V131I)。有研究表明這些突變可以降低H B e A g的合成,增強(qiáng)H BV-D N A的復(fù)制水平,形成H B e A g陰性的慢性H BV感染,進(jìn)而可能發(fā)展為H CC。目前已報道與 H CC有關(guān)的突變有C1653T、T1753V、C1773T、G1386M、G1613A、A1727G、T1485、B1499、A1757/T1764/G1766和T1766/A1768[14~18],他們單獨(dú)或聯(lián)合可作為H CC發(fā)生的預(yù)測指標(biāo)。近年來研究發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)子Ⅱ/核心啟動子區(qū)域的 T1653、V1753和T1762/A1764突變、基因亞型C2/C e、H BV D N A水平≥4l og10拷貝/m L是H CC發(fā)生的獨(dú)立危險因素[19,20]。
3.2.2 PreC/C基因變異與H CC的關(guān)系 P r e C/C區(qū)基因主要編碼核心蛋白(H B c A g)和e蛋白(H B e A g)。C區(qū)突變并不是隨機(jī)分布,而是聚集在主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ限制區(qū)域,這些突變和H CC顯著相關(guān)。例如C區(qū)氨基酸變異 c P5H/L/T、c D32N/H、c C/E43K、cI9 7F/L、c L100I、c A131G/N/P、c S181H/P、c C/Q182K/s t op、c P50A/H/Y和c E83D,均與H CC發(fā)生有關(guān)[21]。P r e C區(qū)最常見的突變是1 896位核苷酸G突變?yōu)锳,也就是P r e C區(qū)第28位氨基酸發(fā)生G1896A突變,這一過程可產(chǎn)生一個終止密碼子(T AG),妨礙H B e A g的合成[22]。有研究[23]發(fā)現(xiàn)在H B e A g陰性患者體內(nèi),單核苷酸替換G1896A與H CC進(jìn)展有關(guān),而在H B e A g陽性患者體內(nèi),單核苷酸替換G1899A與H CC進(jìn)展有關(guān)。Z hang等[22]通過對192名慢性乙型肝炎病毒患者的全基因進(jìn)行研究,證實(shí)G1896A突變是導(dǎo)致疾病發(fā)展的一個重要因素,G1776A突變會導(dǎo)致H B e A g陰性和高病毒載量,這種患者發(fā)展為肝硬化和H CC的概率更高。此外C1913A或C1914T、A2149C/T、A2188T/C、C2198A、C2444A/T突變已被報道與H CC密切相關(guān)[21]。
3.2.3 P基因變異與H CC的關(guān)系 P基因編碼病毒H BV D N A聚合酶/逆轉(zhuǎn)錄酶。P基因區(qū)最常見的突變是Y M DD突變。Y M DD突變主要由拉米夫定引起,常常是蛋氨酸(M)被異亮氨酸(I)或纈氨酸(V)取代,即Y M DD突變?yōu)閅 I DD或Y V DD而引起嚴(yán)重肝臟病變。H o s a k a等[24]研究發(fā)現(xiàn),與拉米夫定有關(guān)的Y M DD突變是H CC的獨(dú)立危險因素。另有研究[25]已在肝硬化和H CC患者中檢測到自發(fā)型Y M DD突變,且H CC患者較肝硬化患者發(fā)生自發(fā)型Y M DD突變率更高。
3.2.4 PreS1/S2/S基因變異與H CC的關(guān)系 基因組S區(qū)被劃分為S、P r e S1和P r e S2三個區(qū)域,主要功能為編碼H BsA g。近年來在韓國男性H CC患者P r e S1區(qū)發(fā)現(xiàn)W4P/R突變的存在[26]。目前發(fā)現(xiàn)某些前S基因缺失株(P r e S1缺失、P r e S2缺失)的累積,可發(fā)生肝臟損害甚至H CC[27]。K ao等[28]研究發(fā)現(xiàn)H CC患者P r e S缺失發(fā)生率明顯高于慢性攜帶者,其主要聚集在C-末端P r e S1和N-末端P r e S2序列。此外,已證實(shí)T770C突變(基因庫編碼A Y206393)與H CC進(jìn)展明顯有關(guān)。
對H BV準(zhǔn)種的深入研究使我們從患者體內(nèi)整個病毒群體水平上認(rèn)識H BV的生物學(xué)特性和意義,使研究者對H BV的認(rèn)識更加全面。通過研究“肝炎-肝癌”疾病各階段演變過程中H BV準(zhǔn)種的動態(tài)變化及致癌優(yōu)勢株的存在情況,有望為肝癌篩查中高危人群地確定提供新的思路。在抗H BV治療前用高靈敏的方法檢測個體病毒準(zhǔn)種的組成,尤其進(jìn)行耐藥病毒株的檢測,對臨床制定有效的個體化抗病毒治療方案有指導(dǎo)意義。對慢性乙型肝炎患者,可以通過檢測患者體內(nèi)病毒準(zhǔn)種的組成,與已檢測出的H CC高危突變株作對比,以便早期檢測出致癌優(yōu)勢株,進(jìn)行早期干預(yù)、早期治療,改善患者預(yù)后,提高生存質(zhì)量。
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[2016-06-20收稿][2016-07-12修回][編輯 江德吉]
R735.7
A
1674-5671(2016)04-14
10.3969/j.issn.1674-5671.2016.04.13
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81260319);廣西高??茖W(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目(KY2015ZD025)
鄧偉。E-mail:9608946@qq.com