系传染乙型肝炎的病原体。属于Hepadna病毒族,其基因组为部分双链和部分单链的DNA,约含3 200个核苷酸,由双链5′端的碱基对使其维持为环形结构。HBVDNA的长链L的基因组有S、C、P、X等4个开放读码。S区又分为前S1、前S2、S基因,编码3种外壳蛋白,即HBsAg的主要蛋白。HBsAg只含S1、S2基因的蛋白;管状HBsAg和Dane颗粒外壳含有S、S1、S2基因蛋白。S1、S2蛋白对于HBV附着肝细胞起重要作用,并有调节免疫反应及诱导产生中和抗体的作用。C基因包括前C和C区,前C对形成与分泌病毒和HBeAg起重要作用。P基因产物是病毒特异的DNA多聚酶,具有反转录酶活性。X基因的产物、X蛋白的抗体可存在于乙肝病人体中。目前有些国家生产的重组疫苗注射3次后,抗-HBs阳性率达95~100%;另外,人工合成的多肽乙肝疫苗的研究已趋于成熟。
为肝炎病毒的一种,于1970年由丹氏(Dane)首先发现。其形态为大球形颗粒,具有双层外壳,直径约42mm,下面为核心颗粒,直径约27mm,内壳厚约2mm,呈二十面体的对称形。它有三种抗原,即乙型肝炎表面抗原(HBsAg )、乙型肝炎核心抗原(HBcAg)和乙型肝炎e抗原(HBeAg )。目前分离培养仍未获得成功。它在外界环境中抵抗力强,煮沸30~60分钟始被破坏。主要由输血或血制品和消毒不完善的注射器等传播,亦可经口、昆虫媒介或母亲传给新生儿。
乙型肝炎病毒
乙型肝炎病毒 (HBV)是一种未分类的DNA病毒。1982年Melnick建议设肝DNA病毒组,HBV为肝DNA病毒组1型。HBV可引起人类的乙型肝炎,并可引起多种器官的损害。乙型肝炎广泛存在世界各地,主要侵犯儿童和青壮年,其中少数患者可转化为肝硬化或肝癌。
1883年德国医师Lunman最早记载了用含有人血浆的痘苗预防天花而引起肝炎爆发流行,使约10%的种痘者于接种后数周或半年内发生黄疸。1930年Murray用含人血浆的吖黄素治疗淋病,10%患者于治疗后60~126天发生黄疸;1937年Maccolum报道黄热病疫苗注射后引起黄疸; 1942年美国军队因使用含人血清成分的黄热病疫苗引起黄疸病,使62人死亡。至此,人们认识到疫苗接种后黄疸是因人血清中含有肝炎病毒所致,统称“同种血清肝炎”。
1964年美国医师Blumberg在一名澳大利亚土人的血液中发现了澳大利亚抗原。1970年Dane在病人的血液中发现42nm直径的乙型肝炎病毒。1976年世界卫生组织肝炎专家委员会定名为乙型肝炎抗原(HBAg),从而明确了乙型肝炎的病原。
乙型肝炎病毒属DNA病毒,其电镜形态的发现与1964年澳大利亚抗原的发现是分不开的,该抗原是多形态性的,有以下三类颗粒:
❶20nm直径的圆形颗粒,数量大,无核酸,无感染性。氯化铯浮密度1.20~1.22g/cm3。属表面抗原,能产生具有中和能力的表面抗体。
❷20nm直径的丝状体,长度为70~200nm。沿纵轴有横裂隙,用去污剂可使其在横隙处断裂,故可能为小圆颗粒的聚合体。无感染性,属表面抗原系统。
❸42nm直径的二十面体颗粒,为Dane于1970年发现故称Dane颗粒,其结构比较复杂。衣膜,属表面抗原。用去污剂除去衣膜露出27nm直径的二十面体(核蛋白体),即核心,或核心抗原,其内含双链环形DNA(分子量为1.6×106道尔顿)、DNA多聚酶、蛋白激酶和e抗原。Dane颗粒就是乙型肝炎病毒。其在血中存在数量因人而异,在无症状的HBsAg健康携带者中每毫升血浆中约有108~1010个颗粒,其中带DNA者仅1~2%。
乙型肝炎病毒对物理化学因素的抵抗力较强,60℃10小时不全灭活,100℃ 1分钟可以消除其感染性,但仍保持抗原性。在室温下,在布、纸等涩面上可以保持其毒力至少2周。对过氧乙酸、环氧乙烷等氧化剂较敏感。
乙型肝炎病毒的抗原结构较复杂,可分为三个抗原抗体系统:表面抗原(HBsAg)和表面抗体(Anti-HBS),核心抗原 (HBcAg) 和核心抗体 (anti-HBc),e抗原(HBeAg)和e抗体(anti-HBe)。
(1) 表面抗原和表面抗体: 乙型肝炎表面抗原的化学结构较复杂,蛋白质和脂质的含量大约各半(30~60%),碳水化合物占10%。用去污剂将病毒颗粒打碎,在聚丙烯酰胺电泳上可以看到八个多肽,只有二个多肽——P25和P22(分子量25,000及22,000道尔顿)为特异性的表面抗原 (约占多肽总量的55%),其余为机体蛋白质成分,主要是白蛋白。
根据抗原结构的不同,乙型肝炎表面抗原可分为四个基本亚型:adr,adw,ayw,ayr。a为亚型抗原共同决定簇或称组抗原决定簇,d与y、w与r为二组相互排斥的决定簇。根据w亚决定簇的不同可组成以下亚型:ayw1,ayw2,ayw3,ayw4,adw2,adw4,adr,ayr,adyw,adyr等。亚型决定簇是由乙型肝炎病毒的遗传基因所决定的,是相当稳定的。各亚型理化性质并不完全相同,亚型间因有相同的共同决定簇a,故有一定的交叉免疫保护作用,但不如同亚型的保护力强。
亚型有一定的地域分布,如ayw1和ayr只在越南出现,其他地方很少;ayw2在地中海沿岸国家分布较多;ayw3在希腊、南斯拉夫、中非分布较多;ayw4主要在西非;adw2分布最广,在东非、南非、北欧、中欧所占比例极大;adw4主分布于阿根廷和玻利尼西亚;adr主要分布于东南亚,但越南例外。中国系d亚型区,以adr占优势,adw次之。粗略地讲,长江以南,包括西南诸省,adw比长江以北为多;黄河以北,包括东北、西北诸省以adr占绝对优势。新疆的维吾尔族、哈萨克族,西藏的藏族,内蒙古的蒙古族均以ayw为主。
亚型无重要的临床意义。但因其较稳定,故对流行病学追踪、乙型肝炎疫苗的亚型选择均有重要意义。
表面抗原亚型产生相对应的亚型抗体,属中和抗体,可以防止第二次感染,多在发病后恢复期或病毒血症消失后3~6个月出现,可持续数十年。中国正常人群中乙型肝炎表面抗体用被动血凝集法只有15%左右阳性,且滴度较低。西欧、北美等国家正常人群中的HBsAg携带率低于1%。中国约8%(RPHA法)。
(2) 核心抗原和核心抗体: 核心抗原是Dane颗粒的核心部分。本质是核蛋白体,由其产生的抗体为核心抗体。核心抗原只存在于患者的肝细胞核中,血液中只有完整的Dane颗粒,没有游离的核心抗原。
核心抗原的分子量为8.5~9×10
道尔顿, 等电点为3.7,沉降系数为124s。其蛋白质成分有三个多肽,分子量分别为19,000、70,000和80,000道尔顿。其中19,000道尔顿的为特异多肽。
核心抗原中的DNA为不全双链环形。单链区占15~45%,共有3,200个碱基对,其中677个碱基对是HBsAg基因。实验证明,HBV DNA可以感染黑猩猩,引起发病。
在自然感染过程中,机体很快产生核心抗体,最早在潜伏期的第10~20周,此时HBsAg在血中刚刚出现。在表面抗体出现时,核心抗体已达高峰。下降缓慢,至少可持续3~5年。几乎每个患有乙型肝炎的病人血中均可以查到核心抗体,因而是很好的流行病学指征。因为早期核心抗体是IgM,晚期是IgG,区别此两种性质的抗体,对疾病诊断有意义。核心抗体不是中和抗体。中国正常人群中核心抗体阳性率占20~30%。
(3) e抗原和e抗体: Magnius 1972年首先发现HBeAg。HBeAg是乙型肝炎病毒颗粒结构的一部分。e抗原的存在表示乙型肝炎病毒的存在或Dane颗粒的存在,是乙型肝炎病毒的感染指标及疾病的预后指标。HBeAg是酸性蛋白,等电点为5.0±,沉降系数为12s。e抗原在血清中与球蛋白呈结合状态,形成不同程度的聚合体,极难提纯。分离过程中发现4个多肽,分子量分别为27,000、62,000、80,000、17,000道尔顿。前三者是聚合体,最后者为单体。e抗原极不稳定,37℃放置10天失去活性,60℃15分钟迅速失活。目前已知e抗原有三种亚型:e1,e2,e3。其临床意义尚不清楚。
因为e抗原是Dane颗粒的一部分(存在于核心内),故对判断疾病的预后及传染源的管理是一个重要参考指标。e抗体在e抗原消失后才出现,通常表示疾病的恢复。中国乙型肝炎表面抗原携带者中平均e抗原的阳性率约27%。高峰在5~10岁年龄组,而e抗体约7%。这与西欧、北美的分布特征截然不同,原因不清楚。
乙型肝炎病毒的DNA多聚酶存在于Dane颗粒的内部,属自身酶。可供病毒基因复制之用。DNA多聚酶在血中的出现表示疾病的活动期及病毒复制,因而是乙型肝炎感染和预后指标。
乙型肝炎病毒的组织培养,目前还未真正成功,在组织培养(HeLa细胞)上虽能有限地增殖,但不能传代。
黑猩猩是乙型肝炎病毒的易感动物,用一般感染途径都可以造成实验性感染。感染后的黑猩猩,约70天后血中出现表面抗原,100天后开始出现表面抗体。除肝脏炎性改变,GPT升高外,没有任何临床症状。在自然界捕获的黑猩猩,6~12%携带表面抗原,另外一些高级灵长类,如大猩猩、长臂猿的血清中亦可检出表面抗原。恒河猴对乙型肝炎病毒的敏感性较差,只能作有限的病毒传代。
乙型肝炎的传染源是乙型肝炎患者(包括健康抗原携带者)的血液和体液,其流行特征为散在性,无明显的季节性,各年龄均可被感染,但40岁以后感染率明显下降,男女感染率有差别(男>女)。
乙型肝炎病毒的感染途径主要是通过破溃的皮肤和粘膜,如输血、注射以及不能察觉的皮肤损伤等。口服HBV感染人类的成功虽有报道,但在流行病学上的实际意义尚不清楚。HBV可以在体液中排出,如唾液、尿、粪便、乳汁、经血、精液,但它们在流行病学上的意义尚不能肯定。含有HBV的唾液皮下注射可以感染黑猩猩,但口服时不能感染成功。黑猩猩在自然状态下带有HBV,是可能的传染源。蚊、臭虫、蟑螂叮咬HBsAg阳性人血时,可以机械地带病毒,但能否作为传播乙型肝炎的中间宿主,尚无流行病学证据。
围产期乙型肝炎母婴传播,在肝炎高发区是重要的传播途径之一。根据流行病学资料推算,人群中HBsAg无症状携带者的40~50%为围产期及婴儿期的感染,HBsAg阳性母亲,尤其HBeAg阳性母亲所生婴儿多在分娩过程中被母血或产道分泌物所感染,可成为无症状长期抗原携带者,其中一部分人预后不良。
家庭内乙型肝炎病毒可以通过生活密切接触而传播。母亲在家庭内对子女的传播起主要作用。在肝炎高发区夫妻间的传播并不重要,这是因为大部分成年人已受过乙型肝炎的感染。
急性乙型肝炎的临床症状,除潜伏期较长外(40~180天),与急性甲型肝炎没有显著区别。起病可急可缓,亚临床感染并不少见。急性乙型肝炎病人经治疗或休息后70~80%可以一次治愈,20~30%可转为慢性肝炎,其中小部分可导致慢性活动性肝炎、肝硬化或肝癌。推算大约有60%的肝癌病人是乙型肝炎病毒所引起的。患急性乙型肝炎而一次治愈的患者血清中都出现抗-HBs及抗-HBe。抗-HBs的出现对肝炎预后是十分重要的,是病后免疫力的可靠指标。
乙型肝炎的肝脏病理改变与甲型肝炎相似。除肝实质的炎性病变及坏死外,肝外器官如肾小球基底膜、小动脉内膜、关节滑膜由于抗原-抗体复合物的沉积可引起一系列临床病理反应。
乙型肝炎病毒还可引起大量无症状HBsAg携带状态,尤其围产期的感染,90%婴儿可以成为长期HBsAg携带者。此类病人虽不表现任何临床症状,但绝大部分人肝脏均有不同程度的病理改变,大多数预后较好,但少数人可发展成肝硬化或肝癌。
乙型肝炎病原诊断近年来发展较快,最常用的敏感检测方法为固相放射免疫、固相免疫酶联技术。用它们所筛选的血源足以保证不引起临床性输血后乙型肝炎。近年来由于用杂交瘤技术生产的单克隆抗体,对提高乙型肝炎病原诊断水平起重大推动作用。几种常用的乙型肝炎病原诊断方法见附表。
常用的乙型肝炎抗原检测法
方 法 | 检测灵敏度(以+号表示) |
HBsAg | 抗-HBs | HBcAg | 抗-HBc | HBeAg 及抗e |
琼脂免疫扩散 | + | + | | | + |
对流免疫电泳 被动血凝 | ⧺ ⧻ | ⧺ ⧺ | + | + | + |
免疫血细胞粘连 反向被动血凝 | ⧻ ᚓ | ᚓ | ⧻ | ⧻ | |
固相放射免疫 酶免疫测定 免疫电镜 | ᚓ ᚓ ᚓ | ᚓ ᚓ ⧺ | ⧻ ᚓ ᚓ | ᚓ ᚓ ⧺ | ⧻ ⧻ |
乙型肝炎的预防重点在于使用安全有效的疫苗,预防策略上应区别肝炎高发地区和低发地区。低发区因人群感染率较低应突出少数重点人群的预防如医护人员。高发区因人群感染率较高(40~80%),除婴幼儿外无特殊易感人群,故重点人群应放在学龄前儿童,尤其是HBsAg、HBeAg阳性母亲所生婴儿应优先免疫。如果在出生后24小时内开始给予HBsAg灭活疫苗,可使大约80%HBeAg阳性母亲所生婴儿避免成为HBsAg携带者,以达到逐步降低人群HBsAg携带状态,从而使HBV在人群中得到控制。
高效价抗表面抗原丙种球蛋白抗体也有较好的预防作用,但价昂、免疫无持久力,可与疫苗合用,也可以单独应用于实验室意外接触有HBV病毒污染物者的预防。
目前用HBsAg阳性血液做原料生产的HBsAg福马林灭活疫苗,经使用后保护效果很好。基因工程HBV疫苗 (包括酵母、哺乳动物细胞以及用牛痘苗做载体的疫苗)正在研制中,尤其是酵母表达的HBsAg疫苗,免疫原性好,安全,已接近投产。