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科普文章:剥开乙肝病毒

更新时间:2005-9-22    作者:珊瑚    文章来源:生物谷


 
  如果你吃下一颗糖,它最终会在肝脏中分解、储存。如果你吃下一片药,它的三分毒性也会在肝脏中得到释放。肝脏是人体新陈代谢的中心,也是最大的“化工厂”。它是人类维持生命活动必不可少的重要器官,也是我们健康的基础。

  2005年初,两个新闻事件再次将人们的目光引向身体内这个最大的消化腺。第一个是1月份发布的,经过5年时间,我国第一支也是世界上第二支甲乙肝联合疫苗终于研制成功,并将在3月底上市。第二个就是3月8日公布的最新医学统计,我国乙肝病毒携带者已经达到1.3亿人,健康报告上说部分携带乙肝病毒的育龄女子因为害怕将病毒传给未来的宝宝甚至不敢怀孕。面对这样一个敏感而又沉重的事实,到底“有多少健康的肝脏可以重来”?

  乙肝是乙型病毒性肝炎,历数现在已知的甲、乙、丙、丁、戊、己、庚七种病毒性肝炎的“罪状”,除了上个世纪80年代猖狂一时的甲肝大爆发,乙肝终于以其持久的耐力、顽强的难愈性力拔头筹,令公众“谈肝色变”。全世界目前大约有4亿乙肝病毒携带者,但是事实上,仅中国就有超过45%,也就是将近7亿人曾经感染乙肝病毒。他们中的绝大多数依靠自身的抵抗力成功的防御了病毒的入侵,而免疫系统出现问题的人们却随着病毒的各种状态与各种“乙肝名词”联系到一起。乙肝,已经成为一个危害人类健康的全球性问题。


  一切从病毒开始

  乙肝病毒(HBV)是一种DNA病毒,就像毒蛇分泌的某种毒液只会针对特定的身体部位起作用一样,乙肝病毒也只对肝脏“情有独衷”,在生物学上它是嗜肝DNA病毒科(hepadnavividae)家族中的一员。这个家族中的病毒成员在哺乳动物和鸟类的身上也都有发现,它们的结构、基因序列和复制策略都非常相似,但是它们之间却不会互相交叉。除了对具体的器官具有特异性,它们对寄主也同样有“种族要求”,比如HBV就只对人和猩猩有易感性。




乙肝病毒(HBV)结构示意图。

  一个完整的乙肝病毒颗粒,也叫Dane颗粒,直径只有42纳米,大约是一个普通鸡蛋的百万分之一。乙肝病毒有外壳和核心两个部分,也就是说除了绝大多数病毒都具有的美丽“衣壳”外,乙肝病毒还要再加上一件精密的“外套”。外壳就是这件所谓的“外套”,它厚7-8纳米,由脂质双层和蛋白质组成的囊膜。脂质双层内含有S抗原、前S1和前S2抗原,它们一起又构成了外壳上大、中、小三种蛋白形式,统称为乙肝表面抗原(HbsAg),也就是人们俗称的澳抗。关于澳抗的由来还有一段故事,它最早是从澳大利亚土著人血清中分离出来的,当时以为是当地民族特有的一个遗传标志,所以称之为“澳大利亚抗原”。到后来才知道就是乙肝病毒表面抗原。所谓抗原其实就是会引起机体抵抗反应的元素,而与之相对的,机体中可以识别并抵抗抗原的元素就是抗体了。

  剥去Dano颗粒的外壳,暴露出乙肝病毒的核心颗粒。核心颗粒直径28纳米,呈二十面体立体对称,它的表面才是病毒真正的衣壳,由乙肝病毒的核心抗原(HBcAg)组成。游离态的核衣壳只能在肝细胞的细胞核内观察到。通过强去垢剂或者酶处理的方法,还可以暴露出HBV的另一个主要的抗原e抗原,它的本质还不是十分清楚,但多数人认为是核心的断片。

  Dano颗粒的中心部位就是环状并且有缺口的DNA双链,和依附在上面的DNA聚合酶。乙肝病毒的基因组最引人注目的一个特征就是它非常小,其DNA分子大约含有约3200个核苷酸,比已知的最大的病毒基因组小几百倍,和人类拥有的基因组相比较,仅仅是百万分之一。而且乙肝病毒DNA的两链长短不一,长链完整,长度恒定,为负链。短链是正链,长度可变,大概是长链的50%~80%。表面抗原和核心抗原都是由Dane颗粒的DNA编码而来。





电子显微镜下可以观察到乙肝病毒3种不同的形态:大球形颗粒,小球形颗粒和管形颗粒。

  现实中,在电子显微镜下可以观察到乙肝病毒3种不同的形态:大球形颗粒、小球形颗粒和管形颗粒。大球形颗粒就是Dano颗粒。小形球颗粒,直径大约22纳米,是乙肝病毒感染后血液中最多见的一种。它由表面抗原组成,并不含有乙肝病毒的DNA以及DNA聚合酶。管形颗粒,直径也约为22纳米,长度在50~70纳米之间。实际上是由几个小球形颗粒聚合在一起而成,但同样具有HBsAg的抗原性。不管是小球还是管形颗粒都不是完整的乙肝病毒颗粒,它们是乙肝病毒在感染肝细胞时合成过剩的囊膜,游离在人体的血循环中。


  DNA的竞争

  不同于一个真正的生物体,病毒并不通过生长和分裂等方式繁殖自身,而是像我们铸造机器零件一样,按照一定的模具拷贝出来的。病毒DNA中包含有一些程序,指导病毒的遗传物质和其它一些结构蛋白组分增殖。另外,病毒DNA中还包含有一些信息,使得单一组分能够在细胞因子的帮助下,自发组装成新的病毒颗粒。

  在医学上,病毒的繁殖被称之为“复制”,在复制的过程中,有两个很重要的因素:一个是催化剂,另一个是模板。没有这两个因素,乙肝病毒就不能复制。乙肝病毒复制的“催化剂”就是乙肝病毒DNA 聚合酶。没有这种聚合酶的作用,乙肝病毒的复制就会停止。

  乙肝病毒的基因组(DNA )是由两条螺旋的DNA 链围成的一个环形结构。其中一条较长负链已经形成完整的环状;另一条长度较短的正链,呈半环状。在感染肝细胞之后,这条半环状的DNA 链就会以负链为模板,在催化剂──乙肝病毒DNA 聚合酶的作用下延长,最终形成完整的环状。这时的乙肝病毒基因组就形成了一个完全环状的双股DNA.我们把这种DNA 称做共价闭合环状DNA (即cccDNA),可以把它看作是病毒复制的原始模板。模板形成后,病毒基因会以其中的一条cccDNA为模板,利用肝细胞基因中的酶和DNA 聚合酶的“催化”,一段基因又一段基因地复制,形成负链和正链。最后再装配到一起形成新的乙肝病毒DNA 颗粒。



乙肝病毒复制效果图

  这种cccDNA是乙肝病毒复制中重要的中间产物,一旦它在肝细胞核内形成,就具有了高度的稳定性,可长期存在于肝细胞内,不但起着刚才所说的" 模板" 作用,而且还像深深扎根在泥土里的野草一样很难完全清除。不论用什么抗病毒药物,不论细胞内的DNA 受到多大的抑制,也不论用药的时间有多久,都很难清除这种cccDNA. 只要肝细胞内有很少量的cccDNA,当停药后,核内的cccDNA又可以再次成为病毒复制的“模型”,继续复制乙肝病毒的DNA,这也是乙肝很难根治的原因。

  现实生活中,大部分人熟悉的“乙肝两对半”检测的其实并非乙肝病毒的传染物质和致病物(换句话说,不是活的乙肝病毒),所以检查“乙肝两对半”只能反映一个人是否感染过乙肝,却不能直接深入地揭示乙肝病毒在人体内的复制和致病情况,也就不能更好地指导临床用药和制订治疗方案。为了寻找到一个正确合理的病毒量化指标,专家们经过多年研究,找到了一个有效的办法──乙肝病毒DNA定量试验。这种试验可以反映患者血中活的病毒量,有助于了解乙肝病毒在患者体内的消长。乙肝病毒DNA是含有遗传信息的物质,它是复制子代乙肝病毒的基础。因此,了解了乙肝病毒DNA在患者体内的消长情况,就间接地弄清了乙肝病毒的复制情况。

小知识:乙肝两对半
 
  通过检测乙肝病毒的抗体可以简单的判断感是否染了乙肝病毒,所以检测澳抗是一项重要的临床诊断指标。但仅仅检测一种抗体还无发完全判断出乙肝病毒目前的状态,最好的办法就是将和乙肝相关的抗原和抗体全部检测出来,这就是:乙肝表面抗原(HBsAg)、e抗原(HBeAg)和核心抗原(HBcAg),以及三种抗原诱生的相应的抗体,分别是表面抗体(抗—HBs)、e抗体(抗—HBe)和核心抗体(抗—HBc)。由于技术的原因,一般实验室无法检验核心抗原,所以三对抗原抗体少了一项,因此医院验乙肝病毒标志是查“乙肝五项”,俗称两对半。

  通常所说的“大三阳”是指乙肝表面抗原、e抗原、核心抗体三项阳性;而“小三阳”指的是是表面抗原、e抗体、核心抗体阳性。各抗原抗体在临床上还有其不同的指示意义:表面抗原(HBsAg)表示体内是否存在乙肝病毒;表面抗体(抗-HBs)表示体内是否有保护性,可以抵抗病毒入侵;е抗原(HBeAg)表示病毒是否复制及具有传染性;е抗体(抗-HBe)则表示病毒复制是否受到抑制;而核心抗体(抗-HBc)主要表示是否感染过乙肝病毒。


  其实乙肝病毒本身并不致病,它对肝细胞损伤主要是由机体的免疫系统清除反应引起的。乙肝病毒感染机体后,侵入到肝细胞内,致使肝细胞的某些结构发生变化。激发机体对自身的肝细胞产生免疫反应,便会引起会细胞损伤。在严重的肝损害病例中,机体免疫系统甚至将没有被HBV侵犯的肝细胞也一同杀死,这也说明自身免疫反应在乙肝炎的发病机制中有重要意义。免疫功能正常者,机体对感染HBV的肝细胞发生一系列的免疫反应,随着病毒被逐步消除,逐渐痊愈。这正是我国有45%以上的人曾经感染过乙肝病毒,但最终大部分人体内已经没有乙肝病毒残留的原因。

  尽管在过去的数百万年里,人类在进化过程中逐渐从病毒那里获取了上百种的基因,但是当一个新的病毒入侵机体的时候,正常工作的强大的免疫系统还是不能容忍病毒DNA对细胞资源的侵占,会毫不犹豫的努力清洗“入侵者”。


  在病毒中尚未结束

  病毒复制快变异快,和身体细胞关系密切,甚至有可能跟细胞的DNA结合在一起,终生相伴,普通针对病毒的药物很难不伤害到细胞,这些都是治疗病毒时面临的很大的困难。直到现在,国内外还没有根治乙肝的有效方法。

  一旦自身免疫系统无法阻击病毒的入侵,那么把握住病毒的规律,抗病毒治疗仍然有章可循,从病毒的特点入手禁止病毒入内,卡住病毒的复制,阻止病毒蛋白质的产生,遏制病毒的逃逸途径,以及避免病毒的抗药性等方面许多科学研究都在展开。

  目前国际公认比较好的、临床应用最成功和最广泛的是干扰素治疗和核苷类似物的拉米夫定疗法,但有这两种疗法有严格的适用状况,而且用药时间长、完全治愈的可能性很低,只能有一部分人达到大三阳转小三阳、DNA转阴这样的清除血内病毒的作用,而且有一定副作用。拉米夫定可能导致病毒变异,从而使拉米夫定失效。这两种药停药不慎的话可能有激烈的病情反弹。所以科学家们正在积极的寻求它们的姊妹药物,一些已经进入三期临床试验。2004年10月29日至11月2日在波士顿召开的国际肝脏病学年会以较多的篇幅对病毒性肝炎抗病毒治疗进行了报道,一改过去对肝炎治疗较为沉闷的局面,抗病毒治疗的涉及面广,杂色纷呈。由于目前抗HBV的药物疗效有限,很多学者都认为今后的发展方向为联合治疗,这也是今后研究的重点。

  针对治疗性乙肝疫苗的研制,我国复旦大学闻玉梅院士领导的研究组,重庆佳辰公司以及浙江大学三支队伍都做了大量的工作。目前也已经进入临床验证阶段。

  除了治疗性工作的开展,预防其实对于整个社会和个人来说或许更应该收到重视,毕竟建立在健康基础上的防患于未然才是目前针对乙肝最行之有效的办法。我国普遍接种的预防性疫苗对乙肝病毒有非常好的预防效果。健康人在接种疫苗后,体内绝大多数会产生出乙肝病毒的保护性抗体,就不会再感染乙型肝炎。乙肝病毒携带者所生的婴儿,只要在出生第一天注射乙肝疫苗,以后再逐步进行巩固性接种,一般可以杜绝乙肝病毒的感染。所以预防性乙肝疫苗已经成为新生婴儿的常规性疫苗。我国最新研制出来的甲乙肝联苗,通过临床验证,不仅可以有效提高免疫应答,具有同时注射单支甲肝疫苗、乙肝疫苗同样的效果,而且有助于减少射次数和漏种率。此前,只有美国成功将甲、乙肝疫苗联合接种使用。它的使用将进一步有利于甲乙肝防治工作的开展。

  在过去的30年中,对肝炎病毒的发现和研究,以及血液筛查和疫苗的使用,使科学家坚信病毒性肝炎将很快被人类所控制,它将永远不会象过去的几千年那样对人类造成威协。

Tags:乙肝病毒,HBV,Dano颗粒,免疫系统  
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