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编号:10506075
戊型肝炎病毒基因型研究
http://www.100md.com 国外医学病毒学分册 2000年第7卷第2期
     戊型肝炎病毒基因型研究

    南京铁道医院微生物学和免疫学教研室 (南京 210009)

    吕海芹(综述) 张建琼(审校)

     摘 要 本文概括总结了1997~1999年间国内外对戊型肝炎病毒变异性研究的最新成果,并指明了进一步研究的方向。目前世界上已经发现了戊型肝炎病毒有七个主要基因型,随着诊断水平的不断提高和分子生物学的迅速发展,更多的新型戊型肝炎病毒株将不断被发现。

     关键词:戊型肝炎病毒 基因型 HEV

    戊型肝炎病毒(HEV)为RNA病毒,呈球形,无包膜,表面不规则,直径27~34nm,在细胞浆内装配,可形成包涵体,被归类为嵌杯状病毒科(Caliciviridae)的嗜肝病毒属。HEV主要经粪—口途径传播,引起戊型肝炎(HE)的流行和散发,HE广泛流行于亚、非及北美洲等发展中国家,散发病例呈全球性分布,主要侵犯青壮年,暴发性肝炎比例较高,孕妇中死亡率高达20%。近几年来,国内外对HEV的研究取得重大进展,本文主要对HEV基因型分型方面的研究进展作一概述。
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    1 HEV的基因结构

    HEV的分布有一定的地区性,不同地区分离、克隆的HEV病毒株的核苷酸序列变异较大。但其基因结构基本相似,现以缅甸株为例加以说明。HEV为单链正股RNA病毒,基因组长约7.5kb,有Poly(A)尾,5'端含有27个非编码核苷酸NCR,3'端NCR长为48个核苷酸(nt),全基因组含有三个互相重叠的开放性读框(ORFs),ORF1起始于5'第28nt,延伸5 079nt,止于第5 107nt,ORF2起始于ORF1的3'端第38nt,延伸1 980nt,止于Poly(A)上游第65nt处,远端为Poly(A)尾,约150~200个腺苷残基,ORF3含有369nt,5'端与ORF1有lnt重叠,与ORF2有328nt重叠。全基因组的核苷酸构成比较为:A17%、C32%、G26%,U25%,G+C585%。

    三个ORFs的功能目前已经基本清楚。ORF1核苷酸序列变化最大,其高变区(HVR)的长度在没的HEV病毒株中有所不同。ORF1主要编码与病毒RNA复制有关的非结构蛋白,至少包含以下几个相对保守区域:甲基转移酶基因、RNA解链酶基因、RNA依赖性RNA聚合酶基因、Y结构域、X结构域、番木瓜蛋白样的蛋白酶基因,这些核苷酸序列在各型HEV的RNA中均存在。ORF2的核苷酸序列最保守,其中与ORF3重叠的部分又是ORF2中最保守的部分,但此区编码的氨基酸序列变异性却最大,推测此区的核酸折叠形成较强的RNA次级结构,从而抑制了核苷酸序列的变异,ORF2为HEV的主要结构基因编码区,编码病毒衣壳蛋白,产物分子量为76kD,含有660个氨基酸,N端有糖基化点,是糖基化蛋白,其5~22位为信号肽序列。ORF2产物上至少含有四个抗原表达,位于C端2/3,其优势抗原表位位于402~660氨基酸处。ORF3的产物含123个氨基酸,分子量为13.5kD,第80位丝氨酸发生磷酸化,与HEV的细胞结构支架及病毒特异性免疫反应有关,此区的优势抗原表位位于第88~123氨基酸处[1~4,20]
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    2 目前已知的HEV的主要基因型

    传统上将HEV分成两个主要基因型,即亚洲——非洲基因型和墨西哥基因型,前者包括三个基因亚型即以缅甸株为代表的东南亚基因亚型,此亚型还包括部分印度病毒株和尼泊尔病毒株;以巴斯坦株为代表的北部及中部亚洲基因亚型;此亚型还包括中国新疆株、印度株及吉尔斯坦株;以及以摩洛哥株为代表的非洲基因亚型。分型的依据主要是各病毒核酸的同源性大小[5-7]。近年来,随着诊断水平的不断提高和分子生物学的迅速发展,各地的HEV病毒株为断地被分离和克隆,新的基因型和基因亚型不断地被发现[2,3,8~17,21]。目前,各国学者根据各克隆株核酸、氨基酸的同源性大小及遗传距离(每一个氨基酸位置上发生的碱基置换率)将世界上已经发现的HEV分为七个主要基因型,各型之间的总核苷核序列同源性为74%~76%,ORF1、ORF2、和ORF3编码的氨基酸序列的同源性分别为82%~84%,90%~93%,79%~87%[14]。不同基因型之间,ORF2的核苷酸同源性小于85%,遗传距离大于0.235;同一个基因型中,ORF2的核苷酸同源性大于85%,遗传距离小于0.15%;当同源性在85%~92.4%之间,遗传距离在0.045~0.15之间,又可分为不同的亚型[12,13]。现将各型分述如下。
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    2.1 缅甸类似株基因型(也称亚洲基因型):以缅甸株为代表,包括中国的新疆、北京、深圳、长春和杭洲等地区分离的HEV病毒株、HEV缅甸株、巴基斯坦株、吉尔吉斯坦株、印度株及非洲株。各HEV RNA基因组含有7 194nt,ORF1的产物含1 693个氨基酸,HVR含105个氨基酸,HVR的氨基酸同源性为85%~96%,3'-NCR序列最保守,核苷酸序列的同源性为96%~98%,各HEV病毒株间总的核苷酸序列变异范围是1%~8%,而与其它各型间的变异范围高达20%~25%以上,各HEV株的ORF1和ORF2的核酸遗传距离分别小于0.0902和0.0927,而与其它各型间则分别大于0.2487和0.1879[4,9,12,17,18,22]。此型又可分为两个基因亚型,亚型的1为亚洲各株,亚型的2为非洲各株。而亚型1又可分为三个亚亚型即:亚亚型a,以中国新疆株为代表;亚亚株b,以缅甸株为代表:亚亚型c为暴发性肝炎病株[13]

    2.2 墨西哥基因型:此型仅有墨西哥株。HEV 病毒RNA基因组的ORF1区较亚洲基因型各珠HEV少3~6nt,HVR含103个氨基酸,与其它型的同源性为31~42%。ORF2的产物含659个氨基酸,与其它各型的同源性为91.5%~95%。其3'-NCR较其它各型长,含有57nt[3,18]
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    2.3 美国基因型:包括人HEV US-1和US-2及猪HEV。从相当于HEV缅甸株基因组的第55nt算起,US-1和猪HEV基因组全长为7 186nt,US-2基因组全长为7 251nt,可能是迄今为止所发现的最长的HEV RNA。此型RNA的5'-NCR较长,含35nt,且高度保守,三株间仅有2nt位置有变异;3'-NCR长54nt,变异较大,含有一段6nt的插入片段。猪HEV和US-2的ORF1含5 127nt,US-1的ORF1含5 130nt。US-1的ORF1产物中没有分离到起始的甲硫氨酸,US-2的ORF1产物含1 708个氨基酸,比其它各型多14~17个氨基酸。此型ORF1的HVR含119~120个氨基酸,US-2的HVR中有一段富含脯氨酸的绞链区(核苷酸第2 154~2 384位),其中有一段特有的Poly(C)序列。ORF2产物的N端有一疏水区,此区的第18位脯氨酸和19位丙氨酸之间有一潜在的酶切点。病毒衣壳蛋白的等电点较高,US-1的ORF2产物PK值为11.03,US-2的ORF产物PK值为10.98。在核苷酸和氨基酸水平上。三株ORF2的同源性分别为92%~98%~99%,ORF3的同源性分别为95%~98%和93%~97%。值得注意的是,此型HEV的ORF3的ATG下游缺少3nt,其产物仅含122上氨基酸。另外,根据HEV缅甸株、墨西哥株及美国株的ORF2产物C端48个氨基酸序列和ORF3产物C端33个氨基酸序列合成多肽,用以检测抗HEV的lgM和lgG抗体,此型阴性而其它各型HEV感染的病人血清中至少有一种抗体阳性。用针对US-1的特异性抗原进行ELISA检测,墨西哥株感染的病人的血清中症状出现最后第37天才出现抗-HEV lgG阳性而其它各型均在症状出现后第8天出现抗-HEV lgG阳性。US-1和US-3感染病人在症状出现后第8天和37天均有抗-HEV lgM阳性,而其它各型均阴性[3,8,10,18]
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    2.4 中国基因型:早在1995年,Huang等人[17]就发展广洲分离的两株HEV持——G-9和G-20的部分核酸序列(核酸4 575-4 754)与HEV缅甸株、巴基斯坦株及墨西哥株的差异较大,核酸序列的同源性分别为71.9%~73.8%、74.3%和71.4%~74.8%,而G-9和G-20之间的同源性则为89%,提出G-9和G-20可能属于不同亚洲基因型和墨西哥基因型的新的基因型。近两年来,又陆续从中国的台湾、辽宁、河北、厦门等地区的急性散发型戊型肝炎病人的血清或粪便中分离到不同于中国新疆株的HEV变异株,经过不完全序列分析,确定这些HEV变异株与G-9、G-20株同属于新的基因型,目前将其归划第四基因型——中国基因型[10,12,14,21]。此型HEV的全基因结构目前尚不完全清楚。值得注意的是,王佑春等人[23]用Genelabs公司提供的抗-HEV抗体试剂盒进行ELISA检测感染此型HEV的病人血清中抗-HEV lgG和lgM抗体,在感染后1个月和3个月均阴性。提示该型抗原性可能与其它各型有所不同,目前的诊断试剂盒不能很好的满足临床诊断的需要。
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    2.5 意大利基因型和希腊基因型1、2:最近,Zanetti和Schlauder等人[14,15]对意大利两株HEV和希腊两株HEV及其它已知各型HEV RNA和ORF1、ORF2进行种系遗传树(Phylo-genetic tree)分析,发现两意大利HEV株组成一不同于其它基因型的独立分枝,从而确定它们属于三个新的基因型。同时,对这三株的ORF1、ORF2的核酸及其产物的同源性分析结果也支持这一结论。

    3 HEV基因型分型的意义

    由于不同地区的HEV基因变异较大,而同一地区的HEV基因序列相对较保守。因此基分布有一定的地区性 。通过HEV基因型分型的研究,对于更好地了解HEV变异性和流行病学特征有重要意义;同时,可以为寻找HEV共同抗原和通用性PCR引物,研制更加敏感、特异的HEV诊断试剂盒,研制行之有效的HEV基因工程疫苗及对HEV感染的预防和临床治疗提供资料。
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    4 存在的问题和今后的研究方向

    4.1 HEV发现初期,由于对HEV的变异性了解不多,对HEV感染的漏诊率较高,近年来随着分子生物学的发展和诊断水平的不断提高,对HEV的研究有了很大的进展。但是,世界范围内的HEV基因型和基因型究竟有多少,它们的分布如何,自然感染率的大小及在不同流行时期有无变异,不同基因型和亚型的复制机制及临床表现,预后有无差异,均不清楚,有待进一步研究。

    4.2 目前国内外对HEV的血清学变异性研究报道甚少,一般认为HEV只有一个血清型,其抗原性与HEV的地理分布关系不大。但是,近来一些学者的研究提示HEV的抗原性可能存在变异.可能存在不同的血清型或亚型[10,19,23]。不同基因型的HEV的抗原性有怎样的差异,血清型和基因型之间有何关系,各型之间有无共同抗原,有待进一步研究。

    4.3 能否研制成功一种通用的HEV疫苗,有效的防治不同基因型或亚型的HEV感染,也是一个亟待解决的问题。
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    4.4 更加敏感、特异且价格低廉的诊断试剂盒还有待进一步研制。

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