B-hepatiidi viirus

Haigused

Viirus on B-viirushepatiidi põhjustajaks, mille äge vorm võib üle minna krooniliseks maksapõletikuks. Samuti võib viiruse tagajärgedeks olla maksavähk ja maksatsirroos. Nakatumise vältimiseks on võimalik end B-hepatiidi vastu vaktsineerida. Vaktsiin koosneb viiruse pinnaantigeenist (HBsAg) ja see toodetakse pärmirakkudes. Vaatamata vaktsiini olemasolule on maailmas hinnanguliselt 350–500 miljonit viirusega nakatunut.

Taksonoomia

HBV kuulub sugukonda Hepadnaviridae ja perekonda Orthohepadnavirus. Viirusel on 4 serotüüpi: adr, adw, ayr, ayw ja 10 genotüüpi (A–H).

Morfoloogia

Viiruse ikosaeedrilist nukelokapsiidi ümbritseb lipiidne ümbris. Virioni diameetriks on 42 nm. Välimine lipiidne ümbris sisaldab pinnaantigeeni HBsAg. Antigeen HBcAg moodustab nukleokapsiidi, mille sisse on pakitud viiruse DNA ja sellele kinnitunud DNA polümeraas. Viiruse DNA polümeraas on pöördtranskriptaasi aktiivsusega, sarnanedes retroviirustega. Polümeraas on kinnitunud DNA 5’ mittekodeerivale ahelale.

Genoom

HBV genoom on väike (3,2 kB), osaliselt kaheahelaline tsirkulaarne DNA, millel on 4 avatud lugemisraami. Suurim avatud lugemisraam kodeerib viiruse polümeraasi, millel on pöördtranskriptaasi aktiivsus. Viiruse polümeraasi ülesanne on RNA vahevormist genoomse DNA esimese ahela sünteesimine. Suuruselt teises lugemisraamis paiknevad kolm viiruse ümbrisevalgu geeni: suur (L-), keskmine (M-) ja väike (S-) pinnantigeen (HBsAg). Järgmine lugemisraam kodeerib HBV E-antigeeni (HBeAg) ja kapsiidivalku. Väikseimas lugemisraamis paikneb HBV X-valgu (HBx) geen.

E-antigeen

HBeAg on transleeritud prekapsiidivalgu avatud lugemisraami posttranslatsioonilisel modifikatsioonil. Nakatunud rakud sekreteerivad HBeAg valku. Valgu täpne roll pole teada, kuid arvatavasti on see seotud immuunsüsteemi eest varjumisega. Diagnostikas on HBeAg oluline marker, mille tase seerumis korreleerub enamasti viiruse tiitriga.

Pinnaantigeenid

Viiruse ümbris koosneb kolmest pinnaantigeenist: suurest (L), keskmisest (M) ja väiksest (S). Ümbrise valgud sünteesitakse endoplasmaatilises retiikulumis, kus nad omandavad ka transmembraanse konfiguratsiooni. Pinnaantigeenide peamine ülesanne on virioni ümbrise moodustamine. Tulenevalt antigeenide ekspressioonitasemete erinevusest sekreteerib nakatunud rakk kolme viiruspartikli vormi. S-HBsAg on enim ekspresseeritud kolmest ja moodustab suurima osa ümbrisest. Infektsioonivõimelised HBV vironid (inglise keeles Dane particles) sisaldavad kõiki kolme pinnaantigeeni. Infektsioonivõimeta subviraalsed partiklid (SVP) on tehtud peamiselt suurest pinnaanatigeenist, sisaldades vähem keskmist ja väga vähe suurt pinnaantigeeni. Kusjuures SVP-de kontsentratsioon nakatunu seerumis võib olla kuni 10 000 korda suurem infektsioonivõimeliste partiklite kontsentratsioonist. SVP-d jagunevad omakorda kaheks: 25 nm diameetriga sfäärid, mis koosnevad pea täielikult väiksest antigeenist ja 22 nm diameetriga filamendid, kus on lisaks väiksele antigeenile ka keskmist ja suurt antigeeni.

Kapsiidivalk

HBcAg moodustab viiruse kapsiidi. Rakkudes ekspreseerituna on ta peamiselt kas lahustunud dimeeri kujul, T=3 või T=4 ikosaeedrilise kapsiidina. Infektsioonivõimeliste partiklite seas on levinuim T=4 kapsiid, mis koosneb saja kahekümnest kapsiidivalgu dimeerist. Leidub ka T=3 sümmeetriaga partikleid, mis koosnevad üheksakümnest dimeerist. Lisaks nukleokapsiidi moodustamise osaleb kapsiidivalk ka paljudes muudes protsessides, abistades nii cccDNA nukleosoomide korrektset paiknemist virionis kui ka initseerides pöördtranskriptsiooni.

Polümeraas

HBV genoomi replikatsioon toimub Hepadna viirustele iseloomulikult RNA vaheühendi kaudu. Valgu pöördtranskriptiivset aktiivsust omav domeen on kasutusel antiviraalse teraapia sihtmärgina, sarnanedes HIV pöördtranskriptaasiga.

X-valk

HBx on ainus HBV poolt kodeeritud regulatoorne valk. HBx on vajalik viiruse replikatsiooniks, kinnitudes cccDNA-le. Arvatakse, et HBx on onkogeense toimega. HBx moduleerib mitmeid hepatotsüütide signaalivaid kaskaade ja faktoreid, mis mõjutavad kaltsiumi taset, apoptoosi, proliferatsiooni. HBx reguleerib ka signaalfaktoreid, mis on seotud vähkasvajatega (Wnt/β-kateniin, p53 ja Akt).

Infektsioonitsükkel

Rakku sisenemiseks on vajalik inimese naatriumtaurokolaadi kotransporter peptiidi olemasolu (hNTCP/SLAC10A1), mida ekspresseeritakse vaid inimese hepatotsüütides. Lisaks sellele peavad naktatavad rakud omama hepatotsüütide spetsiifilisi transkriptsioonifaktoreid HNF1α ja HNF4α, mis on vajalikud infektsioonitsüklis pärast virioni rakku sisenemist. HBV DNA rakutuuma jõudmise mehhanism pole teada. Peremehe RNA polümeraas II kasutab rakuspetsiifilisi transkriptsioonifaktoreid viraalsete transkriptide sünteesiks. Viiruse RNA transkriptide translatsioon toimub raku tsütoplasmas. Pregenoomset RNA-d kasutatakse nii translatsioonis kui ka pöördtranskriptsiooni matriitsina. Viiruse kapsiidi pakkimisel osalevad pgRNA cap-5’ struktuur ja peremehe eIF4E valk, mille tulemusena ka viimane nukleokapsiidi pakitakse. Pärast nukleokapsiidi pakkimist algab pöördtranskriptsioon. Enamik pgRNA-d degradeeritakse DNA sünteesil polümeraasi RNase H aktiivsust omava osa poolt. Tulemuseks on lineaarne kaheahelaline DNA, mis on võimeline integreeruma peremehe genoomi. Tsütosoolis toimuva replikatsiooniprotsessi viimane samm on kapsiidis oleva osaliselt kaheahelalise rcDNA sünteesimine, mille 5’ negatiivse ahela otsale on kinnitunud polümeraas. Edasi võib nukleokapsiid jätkata kahe võimaliku valiku kohaselt. Esimene variant on kapsiidi liikumine tagasi tuuma, et suurendada ja hoida cccDNA hulka (cccDNA molekuli poolestusaeg on 33–57 päeva). Protsessi reguleerib L-HBsAg kontsentratsioon, mille langedes liigub nukleokapsiid eelistatult tuuma. Teine võimalus on nukleokapsiidile ümbrise tekitamine. Selleks kasutatakse endoplasmaatilise retiikulumi mebraanis olevaid glükoproteiine.

Infektsioon

HBV infektsioon võib põhjustada kõrget virionide tiitrit veres (kuni 10¹⁰ osakest/mL). Kõrge osakeste kontsentratsioon veres ongi viiruse peamiste edasikandumise teede põhjustajaks. Enim nakatumisi põhjustab HBV positiivsete naiste sünnitamine, kus transmissioon lapsele on sage. Lisaks levib viirus sageli ka seksuaalsel teel või süstalde jagamisega. HBV infektsioon jaguneb kaheks: akuutseks ja krooniliseks. Akuutne hepatiit esineb umbes 90–95% nakatanutest. Seda iseloomustab haiguse lõppedes veres detekteerimatu viiruse DNA hulk ja HBsAg antikehade puudumine. Krooniline hepatiit esineb 5–10% nakatanutest (imikutel ja lastel sagedamini). Kroonilise hepatiidi tunnuseks on HBsAg ekspressiooni kestus vähemalt 6 kuud pärast infektsiooni algust.

Hepatotsellulaarne kartsinoom

Hepatotsellulaarne kartsinoom, mis moodustab 80–90% kõigist maksavähkidest, on üks sagedaseim ja ohtlikum vähivorm maailmas. Hepatosellulaarse kartsinoomi haigestumise kõige suuremaks riskiteguriks epidemioloogiliste uuringute põhjal on krooniline HVB nakkus. Täpne mehhanism, miks HBV hepatotsellulaarset kartsinoomi põhjustab, pole teada. Siiski on käibel kolm peamist hüpoteesi vähi tekkeks. Esiteks võib vähki põhjustada krooniline põletik, millega kaasneb hepatotsüütide surm ja regeneratsioon. Teine potentsiaalne põhjus on HBV genoomi integreerumine peremeesrakkudesse ning kolmandaks põhjuseks võivad olla viiruse valgud nagu HBx.

Evolutsioon

B-hepatiidi viiruse sarnaseid viirusi on leitud kõigilt inimahvidelt ja pärdiklastelt, millest võib järeldada, et viirus on levinud primaatide seas ammustest aegadest.