Структурные компоненты вируса гепатита в

Структурные компоненты вируса гепатита в

Вируса гепатита В, ВГВ (Hepatitis В virus, HBV) — возбудитель гепатита В, основной представитель семейства гепаднавирусов. ВГВ (частица Дейна) — сферическая частица диаметром 42 нм, состоит из ядра — нуклеоида, имеющего форму икосаэдра диаметром 28 нм, внутри которого находится двуцепочечная ДНК, концевой белок и фермент ДНК-полимераза. В состав нуклеоидного белка — HBcAg входит HBeAg. Внешняя оболочка (толщиной 7 нм) образована поверхностным антигеном вируса гепатита В — HBsAg.

Вирус гепатита В во многом уникален. Его геном представлен двуцепочечной кольцевой молекулой ДНК — наименьшей из всех ныне идентифицированных ДНК у ДНК-содержащих вирусов. ДНК ВГВ состоит приблизительно из 3200 нуклеотидов, с колебаниями от 3182 до 3221 в различных изолятах вируса. Наружная минус цепь длиннее внутренней плюс цепи -на 15-45%. Минус цепь в двунитевой части имеет разрыв в 5′-конце, к которому ковалентно присоединен белок. В ДНК ВГВ идентифицированы 4 гена (S, С, Р, X). Кроме того, в геноме вируса определены регуляторные последовательности ДНК, ответственные за синтез белков и репликацию вируса. Открытые рамки считывания определенных генов частично перекрывают друг друга, что обеспечивает высокую информационную емкость генома ВГВ.

Ген Р охватывает обширную зону протяженностью приблизительно в 840—850 нуклеотидов, кодируя белок с молекулярной массой 25000, обладающий ферментативной активностью (РНК-зависимая ДНК-полимераза).

Ген S содержит информацию о главном белке оболочки вируса — HBsAg. Этому гену предшествуют две зоны: pre-Sl и рге-S2. Ген S и указанные две зоны кодируют три белка: основной белок (ген S), состоящий их 226 аминокислот, обнаруживаемый в гликозилированной (gp 27) и негликозилированной форме (р 24); средний (ген S и pie-S2), существующий в единожды и дважды гликозилированных формах (gp 33); большой (ген S, pre-S2, pre-Sl) белок, находящийся в негликозилированной (р 39) и единожды гликозилированной (gp 42) форме. Область pre-Sl коди рует белок, прикрепляющийся к рецептору IgA на поверхности гепатоцита, тем самым способствуя проникновению вируса в клетку. Область гена pre-S2 несет информацию об участке связывания с полимеризованным альбуминовым рецептором, локализованным также на гепатоците.

Ген С, состоящий из 183-185 аминокислот, кодирует белок нуклеокапсида — HBcAg. Перед геном С расположена зона рге-Соге; синтезированный на ее основе белок является регуляторным или сигнальным в синтезе ядерного антигена.

Ген Х кодирует белок, состоящий из 154 аминокислот с молекулярной массой около 16000, который активирует экспрессию всех генов вируса гепатита В.

Репликация генома вируса гепатита В во многом отлична от таковой у других ДНК-содержащих вирусов. Она начинается с проникновения вириона в гепатоцит с разрушением внешней оболочки частицы Дейна. При помощи ДНК-полимеразы происходит достройка одноцепочечных участков короткой цепи ДНК ВГВ с образованием РНК-репликативного посредника (прегенома) с одновременной транскрипцией и трансляцией, т. е. с синтезом вирусспецифических белков. Образовавшийся пренуклеоид включает в себя прегеномную РНК- и ДНК-полимеразу.

Следующим этапом репликации является обратная транскрипция, т. е. синтез полной цепи ДНК на РНК матрице при помощи вирусспецифической ДНК-полимеразы, обладающей свойствами обратной транскриптазы (ревертазы) с последующим разрушением прегеномной РНК. Затем на минус цепи ДНК ВГВ происходит синтез неполной цепи ДНК ВГВ. Образовавшаяся кольцевая структура ДНК ВГВ вместе с ДНК-полимеразой включается в нуклеокапсид вируса и мигрирует в цитоплазму гепатоцита, где формируется наружная оболочка вируса, состоящая из HBsAg и липидов клетки. Как только новая вирусная частица выходит из гепатоцита, синтез плюс цепи ДНК ВГВ прекращается. Различия во времени выхода из гепатоцита вирусных частиц определяют вариабельность длины плюс цепи ДНК ВГВ. Кроме включения ДНК ВГВ в состав потомства вирусных частиц, она может интегрироваться в геном гепатоцита.

Синтез белков вируса гепатита В регулируется на уровне транскрипции и трансляции. Усилители транскрипции активируют экспрессию генов вируса, действуя преимущественно в клетках печени. На протяжении длительного времени считалось, что гепатоциты являются единственными клетками организма, где может происходить синтез вируса гепатита В. Идентификация последовательностей ДНК и белков вируса в клетках почек, селезенки, поджелудочной железы, кожи, костного мозга и клетках крови опровергло это положение. Вместе с тем доказано, что максимальная экспрессия генов вируса гепатита В, и прежде всего S-гена, происходит только в печени, возможно, под влиянием стероидных гормонов.

При электронной микроскопии определяются две морфологические формы: частицы, имеющие оптически плотное ядро, содержащие ДНК ВГВ, и неполные частицы — без ДНК. ВГВ имеет плавучую плотность в хлориде цезия — 1,24-1,26 г/см3 и коэффициент седиментации в нейтральных растворах сахарозы — 110 S. Концентрация вирусных частиц в сыворотках крови с наличием HBsAg колеблется от 10 частиц в 1 мл до количеств, недоступных выявлению с помощью электронной микроскопии. Некоторые сыворотки крови с наличием ВГВ инфекционны даже в разведениях 10-7 — 10-8. Инфекционность ВГВ в сыворотке крови сохраняется при 30-32° С в течение б месяцев; при -20°С — 15 лет; после прогревания до +60°С — 4 часа; при 98°С — в течение 1 минуты сохраняется частично, а через 20 мин исчезает полностью; при обработке сухим жаром (-Н60°С) разрушается в течение 1 часа; обработка бета-пропиолактоном в сочетании с ультрафиолетовым облучением снижает инфекционность ВГВ-содержащей плазмы примерно в 10 миллионов раз. Частицы ВГВ чувствительны к эфиру и неионным детергентам, которые разрушают внешнюю оболочку вириона, освобождая при этом нуклеокапсид.

Многочисленные попытки культивирования ВГВ в различных клеточных культурах были неудачны.

Поверхностный антиген вируса гепатита В (Hepatitis В surface antigen — HBsAg) — антиген, составляющий наружную оболочку вируса гепатита В (ВГВ). Отличительной особенностью этого антигена является то, что он присутствует в крови больного или вирусоносителя в избытке по отношению к тому количеству, которое необходимо для формирования вириона; у многих лиц концентрация HBsAg в плазме приближается к концентрации нормальных составляющих (белков) этой плазмы.

Ранее HBsAg был известен как «австралийский антиген». HBsAg был открыт в 1963 г. при изучении полиморфизма сывороточных белков человека Б. Бламбергом. Он обнаружил антиген у аборигенов Австралии и антитела к нему у больных гемофилией. Выявленная антиген-антительная система была ассоциирована с гепатитом, который возникал после переливания крови. За это открытие и вклад в изучение вирусных гепатитов Б. Бламбергу в 1976 году присуждена Нобелевская премия.

Идентифицированы три морфологические формы HBsAg: мелкие сферические частицы диаметром 16—25 нм (средний диаметр 22 нм); филаментозные формы — длиной до 200 нм и диаметром порядка 18—20 нм и HBsAg, образующий оболочку частицы Дейна. В сыворотке крови преобладают 22 нм частицы, концентрация которых может достигать 1012—1013 частиц в мл. HBsAg синтезируется в цитоплазме гепатоцитов, где его меньшая часть используется для сборки ВГВ, а остальная секретируется в межклеточное пространство и поступает в кровь.

По химическому составу HBsAg состоит из белков, гликопротеидов, липопротеидов и липидов (до 30 % от общего состава) клеточного происхождения. Плавучая плотность 22 нм частиц — 1,20 г/см3 в градиенте плотности CsCL. Коэффициент седиментации колеблется от 39 S до 54 S, изоэлектрическая точка 22 нм частиц HBsAg варьирует от 3,65 до 5,3. Средняя молекулярная масса — 3,7—4,6 kd. Количество полипептидов, входящих в антиген, от 7 до 9 с молекулярными массами от 25000 до 100000 дальтон, связанных друг с другом дисульфидными мостиками в единый полипептид. В качестве мажорных компонентов HBsAg выступают два самых мелких полипептида, имеющие размеры 25000(р25) и 29000(р29) дальтон. Частица HBsAg состоит из нескольких сотен молекул белка.

Наибольший интерес в структуре HBsAg вызывают два рецептора, имеющиеся на его поверхности. Это рецептор, обладающий полиальбуминсвязывающей активностью. Он представлен полипептидом (31000 дальтон), который состоит из полипептида 22000 дальтон и небольшого пептида, содержащего 55 аминокислотных остатков. Эти пептиды кодированы ДНК ВГВ S-гена, обозначенной pre-S 2. Данный рецептор необходим для прикрепления HBsAg к комплементарному рецептору на поверхности гепатоцита. При этом строгая видовая специфичность полиальбуминсвязывающих рецепторов обеспечивает как преимущественную гепатотропность ВГВ, так и ограниченный круг видов хозяина этого вируса. Другой рецептор HBsAg обладает также повышенным аффинитетом к клеткам печени и представлен полипептидом р39 и его гликолизированной формой gp 42. Эти полипептиды кодированы зоной ДНК S-гена, обозначенной рге-S1 зоной. Белки, продуцированные зонами рге-S, часто обозначаются как pre-S-антигены. Установлено, что уровень pre-S-антигенов коррелирует с уровнем активной репликации ДНК ВГВ. Рге-S1 и pre-S2 пептиды чаще присутствуют на поверхности HBsAg, входящего в состав частиц Дейна и филаментозных форм антигена. Кроме того, рге-S2-антиге-ны обладают более высокой иммуногенностью, чем пептиды, кодированные S-геном без pre-S зоны. Этот факт чрезвычайно важен при подборе композиции иммуногенов для создания вакцин против гепатита В.

Для обнаружения pre-S антигенов и антител к ним разработаны диагностические препараты для иммуноферментного и радиоиммунного анализа. Выявление этих антигенов имеет как диагностическое, так и прогностическое значение.

HBsAg представляет собой сложный антигенный комплекс, в состав которого входит несколько антигенных детерминант, имеющих следующие обозначения: «а» — общая, группоспецифическая (идентифицировано три ее варианта — а1, а2, и а3; две пары аллельных или подтиповых — «у» или «а» и «г» или «w» (четыре варианта — w1, w2, w3 и w4,) и дополнительные (минорные) детерминанты: х, f, t, n, g, k и q.

Сочетание антигенных детерминант HBsAg определяет его субтипы. Выявлено восемь основных субтипов антигена: ауw1, ayw2, ayw3, ayw4, ayr, adr, adw2, adw4 и пять более редких: awr, adrw, adyr и adywr. Изучение субтиповой принадлежности HBsAg в различных географических регионах мира продемонстрировало превалирование одного из субтипов на конкретной территории. Вся территория земного шара может быть разделена на четыре зоны обозначенные как:

  • 1. зона «Y» (HBsAg/ay) — Средний Восток, Иран, Пакистан Восточное Средиземноморье, Южно-Европейские страны, Африка. Частота выявления HBsAg субтипа ay в России, Украине, Узбекистане составляет 95—98 %; в Литве, Латвии, Молдове 72—84 %;
  • 2. зона «D» (HBsAg/adw) — Северные и Центральные районы Европы, Америки и Африки, Таиланд, Индонезия, Новая Гвинея;
  • 3. зона «R» (HBsAg/adr) — Юго-Восточная Азия (Китай, Япония, Корея), Дальний Восток;
  • 4. смешанная зона — центральные зоны в Океании.

Связь того или иного субтипа HBsAg с клиническими проявлениями и исходами гепатита В не зарегистрирована.

HBsAg обладает повышенной устойчивостью к физико-химическим воздействиям. Он не разрушается при прогревании в течение 21 часа при 60 °С; многократном замораживании и оттаивании; рН 2—10; обработке 8М мочевиной, 1% твином (1 час), 1—2 % хлорамином, 2 % фенолом (24 часа), 0,1 % формалином.

Чрезвычайно важным свойством HBsAg является его способность вызывать образование антител (анти-HBs), которые предохраняют от последующего заражения ВГВ. Частицы HBsAg или его полипептиды служат основой для большинства вакцин против гепатита В.

В основе патогенетического механизма HBsAg-носительства лежит синтез HBsAg в печени инфицированного организма, не приводящий к заметному разрушению гепатоцитов. Длительный синтез, в ряде случаев в течение всей жизни, связан с интеграцией ДНК вируса гепатита В. Интегрированный геном ВГВ активно функционирует, продуцируя вирусные белки (HBcAg, HBeAg), в том числе и значительное количество HBsAg. В ядрах около 40% гепатоцитов удается определить HBcAg. Однако, несмотря на это, отсутствуют признаки воспалительного-некротических процессов в печени и уровень активности сывороточных трансаминаз остается в пределах нормы. Данное состояние организма объясняют наличием иммунотолерантности, вызываемое HBeAg. Наличие частичного сходства по аминокислотным последовательностям между HBcAg и HBeAg определяет, что на уровне Т-хелперных клеток их распознавание происходит перекрестно.

У значительной части носителей HBsAg интегрированным оказывается не весь геном, а только ген, ответственный за синтез HBsAg.

Причины, приводящие к формированию носительства у того или иного индивидуума, до конца не определены. Считают, что к факторам, способствующим более частому развитию носительства, могут быть отнесены:

возраст инфицированных. Носительство HBsAg развивается более чем у 90% новорожденных детей, у 10—15 % детей и молодых людей и 1—10 % взрослых. Столь высокое развитие носительства у новорожденных детей, инфицированных от матерей HBsAg-носителей (особенно с наличием HBeAg), объясняют наличием иммунотолерантности к антигенам вируса гепатита В и, в первую очередь, к HBeAg, который может проникать через неповрежденный плацентарный барьер; иммунологический статус организма. У лиц с иммунодефицитными состояниями, вызванными различными причинами (сопутствующими заболеваниями, действием лекарственных препаратов, приемом наркотиков, повышенным ионизорующим излучением и т. д.), значительно чаще развивается носительство HBsAg. Среди больных СПИДом, у которых нарушена иммунная система организма, носительство HBsAg регистрируется в высоком проценте случаев.

HBsAg- носительство несколько чаще развивается у мужчин по сравнению с женщинами. Определяется ли это гормональными, генетическими или иными различиями до сих пор не определено.

Носители HBsAg составляют основной резервуар вируса гепатита В, который может передаваться при переливании крови и ее препаратов, медицинских манипуляциях, половых контактах, тесном общении в семье и коллективах, а также во время родов от матерей-носительниц этого вируса новорожденным.

В настоящее время считается, что на земном шаре проживает более 300.000.000 бессимптомных хронических носителей HBsAg, из них более 3 миллионов в нашей стране. Многочисленные исследования показали повсеместное, но неравномерное распространение носительства HBsAg. Анализируя частоту выявления HBsAg среди здорового населения, проживающего в различных регионах мира, Всемирная организация здравоохранения условно выделила три зоны: районы с низкой (0,2—0,5% — Центральная и Северная Европа, Австралия), умеренной (2,0—7,0% -Восточная Европа, Средиземноморье, Япония, Юго-Западная Азия, Россия) и высокой (8,0—20,0 % — Тропическая Африка, Китай, Южная Азия) частотой носительства этого антигена.

Одним из характерных признаков распространения HBsAg-носительства является мозаичность частоты его выявления среди здорового населения в том или ином регионе, что определяется неодинаковой степенью эндемичности гепатита В в различных населенных пунктах. Так, например, в изолированных деревнях эскимосов на Аляске частота бессимптомного носительства HBsAg колебалась от 1,1 % до 17,2-20,1 %. Аналогичные данные наблюдали и в других регионах мира. Зарегистрированы различия по частоте носительства HBsAg среди различных расово-этнических групп населения. Так среди лиц негроидной расы частота формирования несколько выше. Является ли это следствием социально-экономических или генетических различий предстоит еще выяснить.

Исследования, проведенные в различных регионах СНГ, показали повсеместное и неравномерное распространение бессимптомного носительства HBsAg. Наибольшая частота выявления носителей HBsAg (8,0-10,0 %) регистрировалась в Узбекистане, Туркмении, Киргизстане и Молдове, наименьшая (до 2,0 %) -в Европейских регионах России и в Белоруссии.

Наряду с региональными различиями в частоте носительства HBsAg наблюдали также особенности в ее возрастной структуре Выявлены два типа возрастного распределения частоты носительства HBsAg: в регионах с высокой частотой носительства антигена максимальный процент носителей HBsAg регистрируется среди детей младшего возраста с последующим его снижением среди более старших лиц и повторным повышением в возрастных группах 30—40 лет; в регионах с низкой частотой носительства HBsAg наблюдается лишь несколько более высокий процент носителей среди детей старшего возраста в сравнении с другими возрастными группами населения.

Состояние носительства HBsAg может длиться до 10 и более лет, в некоторых случаях пожизненно. Ежегодно 1—2 % носителей HBsAg спонтанно элиминируют HBsAg. Причины и механизмы этого процесса до сих пор не выяснены. Установлено, что появление мутантных форм вируса гепатита В, у которых отсутствует HBeAg, приводит к утрате толерантности, вызывая элиминацию вируса гепатита В при помощи цитотоксических Т-лимфоцитов и естественных киллеров (NK-клеток), которые разрушают инфицированные гепатоциты.

В настоящее время отсутствуют эффективные методы и средства, способные исключить интегрированный геном ДНК ВГВ, вызвав элиминацию HBsAg у носителя.

В настоящее время считается признанным положение о возможном пренатальном заражении плода гепатитом В. Однако вопрос о том, как часто происходит это заражение, окончательно не решен. Предполагается, что в регионах с высоким уровнем распространения гепатита В трансплацентарное заражение происходит у 5—15% детей, родившихся от матерей-носителей HBsAg. Вместе с тем, существует гипотеза о более частом внутриутробном заражении плода. При этом вирус гепатита В инфицирует плод, однако активной репликации вируса гепатита В в гепатоцитах не происходит.



Источник: vuzlit.ru


Добавить комментарий