乙型肝炎病毒前S1蛋白的研究现状

张业霞,侯锋伟

(菏泽医学专科学校，山东菏泽274000）

乙型肝炎病毒前S1蛋白的研究现状

张业霞,侯锋伟

(菏泽医学专科学校，山东菏泽274000）

肝炎；乙型肝炎病毒/免疫学

乙型肝炎病毒（HBV）的感染在全球广泛流行，全球愈17亿人感染过乙型肝炎病毒，乙型肝炎病毒对世界危害极大。我国的乙型肝炎病毒感染率较高，每年有数十万人死于与乙型肝炎相关的终末肝病，如重型肝炎、肝硬化及原发性肝癌，而目前尚无特效的根治方法［1-2］。五项指标的检测可以作为病毒感染的诊断依据，由于病毒存在变异和机体不同的免疫应答状态等因素，最早用于临床的五项指标检测已不能确切地反映HBV感染的全貌［3］。因此，探讨HBV的有效检测指标，对于临床对该种疾病的早发现、早治疗和判断预后将具有重要指导作用。临床大量资料表明，Pre-S1蛋白吸附于肝细胞受体的表位，在病毒吸附、感染、复制和诱导机体特异性免疫应答等方面具有重要作用［4］，现将有关前S1蛋白的研究现状综述如下。

1 HBV的生物学特性

1.1 HBV的形态结构HBV为嗜肝DNA病毒，它是1970年由英国医生Dane在患者的血清中首次发现，它有三种存在形式：分别为大球形颗粒（直径42 nm）、小球形颗粒（直径22 nm）和管形颗粒（直径22 nm）。大球形颗粒又称Dane颗粒，是有感染性的完整HBV颗粒，呈球形，能复制，有传染性。小球形颗粒和由小球形颗粒串联而成的管形颗粒（长度为50～230 nm不等）均由病毒的包膜蛋白构成，不含病毒基因组，这两种颗粒不能复制，无传染性。

1.2 HBV的基因组成

1.2.1基因组成乙肝病毒由一个不完全双链DNA组成，约3200个碱基对。其短链为正链（S+），长链L为负链（L-），含有4个开放读码框架，分别称为S、C、 P及X区，能编码全部已知的HBV遗传信息［5］。其中S基因区可分为两部分，即S基因区和前S基因区。C区基因包括前C基因和C基因，分别编码HBeAg和HBcAg。P区最长，约占基因组的75%以上，编码病毒体DNA多聚酶。X区可编码有154个氨基酸组成的碱性多肽（HBxAg），可反式激活一些细胞内的癌基因及病毒基因等，可能与肝癌的发生及发展有关。

1.2.2蛋白构成乙肝病毒的外膜蛋白由S基因编码，在S基因中有3个转录启动子AUG（ATG），分别位于基因组的第2848、3172和155位，从不同的启动子开始转录，可以得到三类分子量不同的HBV外膜表面抗原构成的外壳。从HBV-DNA长链第155位AUG开始转录，得到一个由226个氨基酸组成的肽段，分子量约为2.5 kD，称之为小蛋白（SHBs），即S蛋白。从HBV-DNA长链第3172位AUG开始转录可以得到一个由281个氨基酸组成的肽段，分子量约为33 kD，含有S和PreS2蛋白，称之为中蛋白（MHBs）。从HBV-DNA第2848位AUG开始转录，得到一个由389或409个氨基酸组成的肽段，分子量39kD，含S、PreS2和PreS1蛋白成分，称为大蛋白（LHBs）。不同形态的病毒颗粒上所含的三种肽链比例不同。PreS1蛋白是由108或119个氨基酸组成的肽段，N末端游离，C末端与PreS2蛋白的N末端连接，位于病毒颗粒表面，具有高度的免疫原性［6］。

2前S1蛋白与HBV-DNA及五项指标的关系

2.1前S1蛋白与HBV-DNA的关系HBV属DNA病毒，是衡量乙肝病毒复制最灵敏、最精确的依据，是判断乙型肝炎患者传染性高低最直接的指标。临床大量研究探讨前S1蛋白与HBV-DNA之间的相互关系，这对判断乙肝病毒的感染、复制与预后具有重要价值。很多研究结果显示，乙肝病毒PreS1抗原与具有病毒活动性复制意义的指标HBV-DNA有良好的一致性［7］。国内也有报道证实PreS1的阳性率随着HBV-DNA每毫升的拷贝数增加而提高［8］。李琴等多项研究发现前S1蛋白与HBV-DNA的检测率高度相关，前S1蛋白的表达与HBV-DNA的表达是平行的［9］。因此认为前S1蛋白可能主要是在HBV的复制阶段表达，它是一项反映病毒复制的十分重要的血清学指标。

2.2前S1蛋白与五项指标的关系

2.2.1前S1蛋白与大三阳和小三阳的关系目前临床上有很多研究探讨PreS1抗原与乙肝五项指标的相互关系。大多研究证明，前S1蛋白在大三阳模式中的阳性率最高，小三阳模式中次之，其余模式的阳性率更低，说明前S1蛋白的阳性率与乙肝患者的病情活动密切相关。姚光弼等研究证实前S1蛋白与乙肝HBeAg、HBV-DNA、HBV标志物有着极为密切的相关性［10］。周玉宝等研究显示在不同乙肝检测模式中前S1抗原阳性率不同，前S1抗原检测在大三阳模式的阳性率为86%，在小三阳模式中的阳性率为40%，其余模式中阳性率都较低［11］，提示前S1抗原测定可作为检验乙肝病毒是否存在和复制的血清学指标。司徒瑞儒等研究显示PreS1抗原在大三阳模式中检测阳性率是87.4%，在小三阳模式中阳性率为35.3%［12］，以上结果均显示出PreS1抗原在大三阳中的阳性率要远高于小三阳中的阳性率。临床上一般认为，大三阳时病毒复制率较高，从而进一步提示PreS1抗原与病毒复制密切相关。

2.2.2前S1蛋白与HBsAg和HBeAg的关系Theilman等报告在急慢性乙肝患者血清中，前S1抗原的存在与HBV-DNA及HBeAg具有一致性［13］。张岩及Petit也一致认为PreS1与HBV的复制指标HBeAg有较好的一致性［14-15］。周镇先等认为前Sl蛋白与HBeAg高度相关，HBeAg阳性者，前S1蛋白阳性明显高于HBeAg阴性者［16］。HBeAg阴性者体内也可检测出前S1抗原，这是由于HBV为逃避宿主的免疫攻击发生了变异从而导致HBeAg阴性，但它并不表示HBV的消除或复制水平的降低，而是前S1抗原比HBeAg更敏感［17-18］。前S1抗原只存在于具有传染性的完整的乙肝病毒颗粒上，可以作为检测乙肝病毒感染的标志，在对感染治疗效果和判断预后等方面优于HBsAg。血清HBsAg阴性者体内也可能检测到HBV，原因可能是由于病毒S区基因发生突变或者HBsAg的表达降低而很难用常规检测方法检出，或者可能是X区基因发生突变，从而降低了X蛋白的转录活性及其对病毒增强子和启动子的作用，从而影响了HBsAg的表达，而这部分患者体内很可能检出前S1抗原［19-20］。目前临床上抗乙肝病毒治疗过程中仍然用HBsAg和HBeAg来判断疗效，但这些指标可能对抗病毒治疗的效果反应不够准确，从一定程度上可能会掩盖药物的疗效，从而不能正确判断患者病情。前S1抗原存在于具有感染性的乙肝病毒颗粒上，可作为一项检测乙肝病毒感染的传染性指标，对临床感染治疗效果和判断预后具有重要指导作用。

3前S1蛋白与临床应用

3.1于乙肝的早期诊断及复制判断Delfimi等曾对急性乙肝病毒感染者进行动态观察，证实在急性HBV感染早期95%的患者可以检测到PreS1抗原［21］。乙肝病毒前S1抗原与HBV-DNA阳性呈高度相关，二者的符合率高达96%。前S1抗原出现在乙肝病毒感染的最早期，在转氨酶升高前即可查出，因此可作为早期感染的诊断依据。如在体检和献血员中加查前S1抗原，可有效防止乙肝病毒的传播，降低其发病率。

3.2用于判断预后及药物疗效前S1蛋白与HBV复制密切相关，可作为预测抗病毒是否有效的一个重要标志，PreS1阴转越早预后越好，是病毒清除的最早迹象。如果PreS1持续阳性将易发展至慢性肝炎［22-24］。临床上也有研究报道，发生前C基因区变异的慢性乙型肝炎患者，前S1抗原与抗-HBe同时阳性，提示患者仍存在病毒复制，较易发展为肝硬化甚至肝癌，预后较差。因此，我们可认为PreS1-Ag抗原在某种程度上可反映乙型肝炎患者的预后。

3.3前S1蛋白与疫苗的研制由HBV感染而致的乙型肝炎，目前临床上没有特效的治疗措施，所以接种乙肝疫苗有效预防HBV感染，仍是目前最关键的措施。传统的乙型肝炎疫苗成分中只有HBsAg，人群中有少部分个体易产生免疫无应答状态，所以，含有前S基因的乙肝疫苗的研究引起多数学者的关注［25］，HBV前S1抗原具有高度的免疫原性。已有实验室报道将编码乙肝病毒前S1蛋白的基因片段重组进含有水痘病毒胸昔激酶基因的质粒中，再将此重组质粒与水痘活疫苗株DNA共同感染宿主细胞从而获得复合型水痘疫苗，通过动物实验证明该疫苗不仅同时可诱导对水痘疫苗和HBsAg的免疫应答效应，而且安全有效，只需要接种一次，就可使水痘与乙肝获得终身免疫［26］。因此，对前S区进行一定的改造，去除影响乙肝病毒表面抗原中大蛋白分泌的区域位点以及蛋白水解酶敏感位点，从而保留前S1和前S2的重要抗原决定族，是临床上发展前S1疫苗的新途径。因而，在乙肝疫苗中加入前S1抗原和前S2抗原以增加其免疫原性是提高其疫苗疗效的有效方法。前S1蛋白第21～47位氨基酸是肝细胞膜直接结合位点。此位点的氨基酸序列具有比S蛋白更强的T细胞和B细胞结合位点，可诱导机体产生较强的细胞免疫应答，从而避免反应无应答的发生。Poma曾经实验用双盲法对含有前S1、前S2和S的疫苗与只含有S的疫苗进行对比观察，结果发现，前S1、前S2和S疫苗组100%产生抗体，而S组只有30%产生抗体。同时证明含前S1、前S2和S组不但抗体产生早，而且持续时间长，效果优于只含有S的疫苗。

综上所述，PreS1蛋白在临床上有非常重要的检测价值，它与病毒复制的金标准，与HBV-DNA及HBeAg在很大程度上具有一致性，所以很可能会成为临床上一项良好的检测指标，作为乙肝患者体内判断病毒复制、传染性和预后的重要依据。前S1蛋白具有较强的免疫原性，可诱导机体产生强烈的免疫应答效应，在制备原有乙肝疫苗的基础上，加入前S蛋白即PreS1-Ag、PreS2-Ag会取得更好的免疫效果。随着乙肝病毒研究的不断深入，前S1蛋白的价值将会更多的服务于临床。

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2013-08-06