乙型肝炎病毒前S2基因变异与肝病发病机制的研究进展

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)在1983年被国际病毒学界列入嗜肝DNA病毒科，其为哺乳动物病毒属的一员。HBV侵入人体后，根据受染机体的免疫功能的不同表现出不同的临床类型：无症状HBsAg携带者、隐性感染、急性乙型肝炎、慢性乙型肝炎或暴发性肝炎等类型。乙肝病毒前S2基因(Pre-S2) 的基因变异往往与肝炎及原发性肝细胞肝癌的发生密切相关。本文就Pre-2基因变异导致相关肝病的发病的机制研究进展进行综述。

乙肝病毒为嗜肝DNA病毒，包含3 200个核苷酸和4个开放读码框架，其外膜蛋白包括3种形式：主蛋白(HBsAg, 由S基因编码)，中蛋白(MHB, 由Pre-S2/S基因编码)，大蛋白(LHB, 由Pre-S1/S2基因编码)。在病毒生命周期中，至少有两个基本的功能被认为与病毒的前S区有关:即有辅助病毒与肝细胞膜黏附以及促进病毒在内质网繁殖。许多证据表明，前S区基因的突变，特别是基因缺失会加重内质网应激从而加重肝病进展, 甚至发展为肝细胞肝癌(HCC)[1-8]

虽然大部分学术观点支持Pre-S2基因与乙肝病毒的分泌复制能力相关，但Pre-S2基因变异对于病毒传染能力的影响现阶段对此尚有争议。有研究发现乙肝病毒Pre-S2区编码蛋白可以作为跨膜肽，介导病毒穿透肝脏细胞。该跨膜区成α螺旋41-52位氨基酸残基构成。当该跨膜肽缺失时，乙肝病毒的传染性也随之下降[9]。但是Ni[10]通过研究发现Pre-S2区编码蛋白缺失或减少，并不影响病毒传染能力。

Pre-S2基因变异可以直接改变病毒对于肝细胞的吸附能力，影响病毒在宿主细胞内的DNA复制。同时，该基因的缺失变异导致人体内T细胞、B细胞对乙肝病毒的识别位点的缺失，无法介导细胞核体液免疫对病毒进行清除，造成病毒免疫逃逸，进一步加重肝病进展[11]。

大量研究显示许多乙肝相关性肝病，包括肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)、乙肝肝硬化(liver cirrhosis，LC)，慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B，CHB)均有与Pre-S2起始码变异有较高相关性[12]。此前已有学者报道，通过回顾分析516例HBV感染的患者临床资料，他们发现HBV基因变异主要集中在Pre-S1和Pre-S2，而且随着肝病病情的加重，HBV基因变异概率也逐渐增加[13]。Yin等[14]报道大多数慢性乙型肝炎患者的患病都与Pre-S2突变有关。Utama等[15]也同样认为Pre-S2起始码变异将影响肝病进展，而且突变率与晚期肝病呈正有关，这一现象在HBeAg阳性患者中特别明显。同时他们也发现，在HBV基因型C中，Pre-S2突变率越高，患者肝病病情也越严重。分析原因可能是一方面Pre-S2编码蛋白本身与乙肝病毒嗜肝性、有利于病毒入侵肝细胞有关；另一方面，Pre-S2起始码变异导致HBV中蛋白不能合成，影响大、中蛋白的比例，导致大量大蛋白在肝细胞质内堆积。过多的大蛋白堆积在引起肝细胞变性、坏死的同时也提高了肝细胞对炎性因子敏感性，进一步加重了肝细胞损伤[16]。

4.1 Pre-S2变异与慢性乙型肝炎

通过研究发现在亚洲的慢性乙肝患者中，Pre-S、Pre-S1、Pre-S2均有较高变异率[17]，与日本类似，中国地区乙肝患者单纯的Pre-S2基因的变异率显著性高于Pre-S1基因[18-20]。原因考虑为由于Pre-S2基因的位点导致人体内HBV抗体无法有效地与其表达蛋白上的免疫结合位点结合，导致HBV病毒免疫逃逸，从而加重肝病进展有关[21]。Ni等[10]研究也发现虽然Pre-S2片段缺失，但是对病毒的感染性影响不大，该现象提示Pre-S2多肽其实与HBV的感染过程并没有关系。不过他们也发现Pre-S2多肽可以使核S蛋白TM-1/sig-1和乙肝病毒衣壳结合位点之间保持一定的空间距离，所以如果该片段的缺失将会导致HBV病毒颗粒的结构弹性受到影响，导致病毒颗粒滞留在肝脏细胞内。

4.2 Pre-S2变异与重型肝炎的关系

Pre-S2的变异同样与重型肝炎的发病有关。通过对比死于暴发性肝炎的母亲与孩子之间的基因序列差异，Pollicino等[22]发现两者的感染遗传学背景几乎没有差异。进一步检测发现，这对母子均存在Pre-S2的起始密码的变异，从而影响了Pre-S2蛋白的正常合成。另一项回顾性研究也发现类似现象。在该研究中，研究人员检测了暴发性肝炎患者的Pre-S2起始密码突变情况，整个5例患者(既往均无肝病病史)中3例存在Pre-S2变异，而对照组中(为13例急性自限性肝炎患者)并未发现Pre-S2起始密码变异。以上研究显示，Pre-S2起始密码的突变不但具有传染性，而且且容易引发暴发性乙型肝炎。原因可能为：① Pre-S2基因变异影响Pre-S2蛋白正常合成，导致中蛋白与大蛋白之间比例失调，一方面中蛋白不能正常合成，另一方面大蛋白大量堆积于肝细胞内加重肝细胞损伤；② Pre-S2蛋白本身具有T、B细胞免疫的结合位点。Pre-S2基因变异导致Pre-S2蛋白无法合成时，影响了人体通过识别Pre-S2蛋白位点介导的免疫反应，进而导致乙肝病毒无法及时地被清除，加快了疾病进展。

4.3 与HBV相关性肝细胞癌的关系

除了与肝炎发病具有相关性以外，Pre-S2变异同样可以导致乙肝发展成为肝细胞癌[19]。一项针对亚洲地区肝细胞肝癌患者的研究发现，这类患者中乙肝病毒Pre-S2缺失变异率较对照组明显增高[23]。肝细胞肝癌患者Pre-S2缺失区域主要集中在Pre-S2的N末端(72.7%)[19, 24, 25]。Mun等[26]研究也发现了类似现象，此外他们也观察到PreS蛋白的第141苯丙氨酸(F)易变异为亮氨酸(L)(该氨基酸位于PreS2区)，而这一变异在肝细胞肝癌患者体内明显高于其他肝病(比如乙肝、肝硬化等)，该现象提示该变异可能是导致HCC重要因素。另外，一份Meta分析通过对43例报告进行回顾发现Pre-S2的启动子区突变后，肝细胞肝癌的发病率明显增加[27]。而且Pre-S2区的突变率往往是大量基因缺失突变，这也说明Pre-S2突变在肝细胞肝癌的发病中扮演着重要角色。

虽然许多文献提示Pre-S2变异与肝细胞肝癌的发生有高度相关性，但具体机制尚不完全清楚。有研究发现Pre-S2变异后编码大蛋白既参与细胞周期蛋白A的上调表达，也引起肝细胞增生和细胞转化[26]，此外还直接作用于c-Jun激活区结合蛋白1，进而抑制细胞周期素依赖性激酶抑制蛋白27表达[28]，以上这些受Pre-S2基因变异影响的信号通路均已报道与肝细胞肝癌的发生有关。同时Pre-S2基因变异也被认为是导致的肝细胞毛玻璃样变的重要原因之一。而毛玻璃样变正是慢性乙肝患者出现肝细胞肝癌的癌前病变[29]。另外，Pre-S2缺失突变可使大量表面蛋白HBsAg积聚在肝细胞内质网中，诱发严重的内质网应激和氧化应激反应，损伤DNA，引起肝细胞癌变[25, 29]。PreS-2蛋白N末端iv区本身具有截短型中蛋白(MHBst)的反式激活作用，通过影响激活转录因子NF-κB，Ap-2、Sp1和血清应答元件等等信号通路，MHBst完成其反式激活功能。此外，Pre-S2还可抑制p53表达，降解p27(Kip1) 而减轻DNA损伤，降低HCC发生概率[30]。

综上所述，乙肝病毒Pre-S2的变异引起病毒生物学特性的改变，从而导致乙肝病毒免疫逃逸，使得人体内无法对乙肝病毒进行有效清除。乙肝病毒的大量复制大大增强了其致病性，加重了肝病进程，甚至出现癌变。但虽然许多学者已对其致病机制进行了阐述，但尚有许多地方需要更深入的研究。随着各项病毒基因相关检测，干预手段的不断进步，对HBV Pre-S2的深入研究有助于进一步阐述乙肝病毒感染、致病机制，对于防治乙肝病毒导致的各种肝病有着极为深远的意义。

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