肝炎病毒
肝炎病毒，包括甲型、乙型、丙型、丁型和戊型，通過誘發(fā)肝炎對全球健康構(gòu)成威脅。甲型和戊型通常通過受污染的食物和水傳播，而乙型、丙型和丁型則通過受感染的血液和體液傳播。這些病毒可能導致急性或慢性肝病，其中乙型和丙型肝炎往往悄無聲息地發(fā)展為慢性疾病，增加了肝硬化和肝癌的風險。除了乙型肝炎病毒（HBV）外，所有這些肝炎病毒都是RNA病毒。針對甲型和乙型肝炎的疫苗可用于預(yù)防。
表1. 肝炎病毒的特征
| 甲型肝炎病毒 (HAV) | 乙型肝炎病毒 (HBV) | 丙型肝炎病毒 (HCV) | 丁型肝炎病毒 (HDV) | 戊型肝炎病毒 (HEV) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 病毒科 | Picornaviridae | Hepadnaviridae | Flaviviridae | 不適用 | Hepeviridae |
| 病毒屬 | Hepatovirus | Orthohepadnavirus | Hepacivirus | Deltavirus | Orthohepevirus |
| 基因組 | 正鏈單鏈線性RNA | 雙鏈DNA | 正鏈單鏈線性RNA | 負鏈單鏈環(huán)狀RNA | 正鏈單鏈線性RNA |
| 傳播方式 | 糞-口 | 接觸受感染血液或體液/性/圍生期 | 接觸受感染血液 | 接觸受感染血液/體液 | 糞-口/動物源/輸血 |
| 感染的臨床結(jié)果 | 自限性 | 自限性和慢性 | 自限性和慢性 | 自限性和慢性 | 自限性 |
表格信息引用自: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8999150/
甲型肝炎病毒（HAV）
HAV是一種無包膜的RNA病毒，基因組大小為7.5 kb。其基因組編碼一個單一的大型多聚蛋白，經(jīng)過處理后形成四個衣殼蛋白（VP1、VP2、VP3、VP4）和七個非結(jié)構(gòu)多肽（2A、2B、2C、3A、3B、3C、3D）。傳染性HAV病毒存在于兩種形式：裸露的無包膜HAV（neHAV）病毒顆粒，以及通過劫持宿主控制產(chǎn)生的準包膜病毒（eHAV）。
| HAV蛋白 | 功能 | 產(chǎn)品 | ||
|---|---|---|---|---|
| 基因組多聚蛋白 | 結(jié)構(gòu)蛋白 | VP1 | 構(gòu)成衣殼多肽 | Recombinant Human HAV genotype IA Genome polyprotein |
| VP2 | Recombinant Human HAV genotype IIA Genome polyprotein | |||
| VP3 | Recombinant Human HAV genotype IIIA Genome polyprotein | |||
| VP4 | ||||
| 非結(jié)構(gòu)蛋白 | 2A | 病毒復(fù)制所需 | Recombinant Human HAV genotype IB Genome polyprotein | |
| 2B | ||||
| 2C | Recombinant Human HAV genotype IIB Genome polyprotein | |||
| 3A | 將復(fù)制成分錨定到細胞膜 | |||
| 3B | 也稱為VPg | Recombinant Human HAV genotype IIIB Genome polyprotein | ||
| 3C | 一種半胱氨酸蛋白酶，將多肽切割成蛋白質(zhì) | |||
| 3D | 一種RNA聚合酶 | |||
HAV生命周期
HAV通過與細胞表面分子（特別是唾液酸和神經(jīng)節(jié)苷脂）結(jié)合進入宿主肝細胞，隨后病毒衣殼脫落，病毒RNA從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放到細胞質(zhì)中 [1]。病毒基因組在內(nèi)部核糖體進入位點（IRES）的調(diào)控下被翻譯成多聚蛋白，然后被切割成不同的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白。
基因組RNA也被用作模板，生成許多新的RNA基因組副本，這些副本被包裝成衣殼以產(chǎn)生細胞內(nèi)病毒后代。新合成的HAV病毒顆粒以準包膜形式從細胞中釋放。
乙型肝炎病毒（HBV）
HBV病毒顆粒由外層脂蛋白包膜組成，包膜由乙型肝炎表面抗原（HBsAg）構(gòu)成，以及由乙型肝炎核心抗原（HBcAg）形成的二十面體核衣殼，包裹著部分雙鏈、松弛環(huán)狀DNA（rcDNA）基因組，基因組大小為3.2 kb。
HBV基因組由四個部分重疊的開放閱讀框（ORFs）組成，分別為C（核心）、P（聚合酶）、X（調(diào)節(jié)X蛋白）和S（表面），從中合成七種功能性蛋白：HBcAg、HBeAg、聚合酶（pol）、HBx和三種類型的HBsAg - 小型（s）、中型（M）和大型（L）蛋白。
圖1. 乙型肝炎病毒的結(jié)構(gòu)
圖片來自維基百科
HBV生命周期
HBV以依賴內(nèi)吞作用的方式進入宿主肝細胞。HBV首先通過與肝細胞表面的硫酸肝素蛋白多糖（HSPGs）如glypican 5結(jié)合開始。然后，它與肝細胞表面的鈉?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運肽（NTCP/SLC10A1）受體結(jié)合以引發(fā)病毒內(nèi)化 [2-4]。
研究表明，EGFR通過與NTCP直接相互作用觸發(fā)HBV進入宿主細胞 [5,6]。隨后，病毒核衣殼被釋放到肝細胞質(zhì)中，然后被運輸?shù)郊毎恕?/p>
在細胞核中，病毒基因組rcDNA被轉(zhuǎn)換成cccDNA（共價閉合環(huán)狀DNA），以擴增病毒RNA中間體，然后再次逆轉(zhuǎn)錄回病毒DNA [7]。同時，病毒DNA整合到宿主基因組中，這是乙型肝炎無法治愈的原因。
cccDNA微型染色體保留在細胞核中，作為病毒RNA轉(zhuǎn)錄的模板。它編碼七種必需的病毒蛋白，用于復(fù)制：三種不同大小的HBsAg、HBcAg、HBeAg、HBx和DNA聚合酶 [8]。
在細胞質(zhì)中，HBcAg蛋白自組裝成二十面體核衣殼，包裹病毒聚合酶和pgRNA。在核衣殼內(nèi)進行逆轉(zhuǎn)錄后，包含HBV基因組的病毒衣殼與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的HBsAg蛋白結(jié)合進行包裹。最終，成熟的HBV病毒顆粒通過多泡體（MVBs）從肝細胞中釋放。
圖2. HBV生命周期
圖源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8387624/
丙型肝炎病毒（HCV）
HCV的RNA基因組長度約為9.6 kb。病毒基因組包含一個單一的開放閱讀框（ORF），編碼一個單一的多聚蛋白前體，隨后被處理成三個結(jié)構(gòu)蛋白和七個非結(jié)構(gòu)蛋白。
HCV生命周期
HCV以pH和clathrin依賴的內(nèi)吞作用進入細胞。HCV首先通過與HSPG和LDL-R結(jié)合附著到宿主細胞，然后通過E2與肝細胞表面的CD81和清道夫受體類B型I（SR-BI）結(jié)合 [9,10]，并通過與claudin-1和occludin相互作用，促進其與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜融合，從而進入細胞 [11]。
隨后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導的內(nèi)化作用，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)酸化促進低pH依賴的HCV包膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜融合，導致病毒基因組RNA釋放到細胞質(zhì)中 [12]。RNA被用作復(fù)制和多聚蛋白翻譯的模板。RNA翻譯在ER中進行，并由5'UTR IRES與核糖體結(jié)合啟動，導致形成多聚蛋白前體。
多聚蛋白在宿主或病毒蛋白酶的作用下共同翻譯后和翻譯后被切割，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)蛋白（核心蛋白、E1和E2）和非結(jié)構(gòu)蛋白（p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B蛋白）。HCV RNA復(fù)制發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的膜網(wǎng)（MW）內(nèi)，并由NS5B RNA依賴RNA聚合酶催化。新生成的病毒RNA被運輸?shù)胶诵牡鞍捉M裝位點，然后被包裹形成核衣殼。
病毒核衣殼隨后與病毒E1/E2蛋白（包裹）相互作用，并進入ER腔，然后被轉(zhuǎn)移到高爾基體。病毒病毒在高爾基體中完成成熟，并通過極低密度脂蛋白（VLDL）途徑從宿主肝細胞中運輸并釋放。
丁型肝炎病毒（HDV）
Rizzetto等人最初在1977年在HBV感染的嚴重肝炎患者中發(fā)現(xiàn)了HDV [13]。HDV是一種混合病毒，因為它使用乙型肝炎表面抗原（HBsAg）作為其包膜蛋白。這一特性使得HDV只能感染同時攜帶HBV的患者。
HDV顆粒由外層脂蛋白包膜組成，由HBV的表面抗原（HBsAg）構(gòu)成，內(nèi)部為核糖核蛋白結(jié)構(gòu)，其中包含HDV基因組。HDV基因組約為1.7 kb，僅編碼肝炎δ抗原（HDAg），有兩種形式：27 kDa大HDAg（delta-Ag-L）和24 kDa小HDAg（delta-Ag-S）[14]。
| HDV蛋白 | 功能 | 產(chǎn)品 |
|---|---|---|
| Large delta antigen (L-HDAg) | 對病毒組裝至關(guān)重要 | Recombinant HDV Large delta antigen |
| Recombinant HDV genotype I Large delta antigen | ||
| Recombinant HDV genotype II Large delta antigen | ||
| Recombinant HDV genotype III Large delta antigen | ||
| Small delta antigen (S-HDAg) | 維持HDV RNA復(fù)制所需 | Recombinant HDV genotype I Small delta antigen |
| Recombinant HDV genotype II Small delta antigen | ||
| Recombinant HDV genotype III Small delta antigen |
HDV生命周期
HDV感染依賴于HBV的存在，因為它需要HBV的包膜蛋白才能進入、組裝和傳播。HDV病毒最初附著在肝細胞表面的HSPGs上，然后通過NTCP受體進入宿主細胞 [15]。病毒包膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜融合后，HDV核糖核蛋白（RNP）從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放出來，然后被運輸?shù)郊毎恕?/p>
在細胞核內(nèi)，HDV RNA通過雙滾動圈擴增機制進行復(fù)制，生成抗原體RNA和額外的基因組RNA。出口到細胞質(zhì)后，mRNA在ER處被翻譯以生成HDAg蛋白。HDAg蛋白隨后重新進入細胞核，其中S-HDAg增強基因組復(fù)制。S-HDAg和L-HDAg與新合成的基因組RNA結(jié)合形成新的RNP。
產(chǎn)生的RNP被釋放到細胞質(zhì)中，其中L-HDAg有助于與ER中的HBsAg連接，組裝新的病毒顆粒。新合成的病毒顆粒隨后通過高爾基體從肝細胞中釋放，以感染相鄰細胞。
圖3. HDV生命周期
圖源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8557527/
戊型肝炎病毒（HEV）
與HAV類似，HEV病毒在感染宿主中以兩種形式存在，糞便中的非包膜（neHEV）球形顆粒和循環(huán)血液中的準包膜（eHEV）顆粒以及感染細胞培養(yǎng)物的上清液。
HEV基因組RNA長度約為7.2 kb，具有三個開放閱讀框（ORFs）：ORF1編碼非結(jié)構(gòu)多聚蛋白，用于病毒復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，ORF2編碼衣殼蛋白，具有高度免疫原性并引發(fā)中和抗體，ORF3部分重疊ORF2，編碼參與病毒形態(tài)形成和致病性的多功能磷蛋白。
最近，僅在基因型1 HEV中發(fā)現(xiàn)了一個新的ORF4，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）應(yīng)激通過促進基因型1 HEV中新ORF4的翻譯來促進病毒復(fù)制 [16]。
| HEV蛋白 | 功能 | 產(chǎn)品 |
|---|---|---|
| ORF1 | 編碼非結(jié)構(gòu)多聚蛋白，用于病毒復(fù)制和轉(zhuǎn)錄 | Recombinant HEV genotype 1 Non-structural polyprotein pORF1 (ORF1) |
| Recombinant HEV genotype 3 Non-structural polyprotein pORF1 (ORF1) | ||
| Recombinant HEV genotype 4 Non-structural polyprotein pORF1 (ORF1) | ||
| ORF2 | 編碼衣殼結(jié)構(gòu)蛋白，高度免疫原性并引發(fā)中和抗體 | Recombinant HEV Capsid protein (ORF2) |
| Recombinant HEV genotype 1 Secreted protein ORF2 | ||
| Recombinant HEV genotype 3 Capsid protein (ORF2) | ||
| Recombinant HEV genotype 4 Capsid protein (ORF2) | ||
| ORF3 | 編碼多功能磷蛋白，具有兩個疏水結(jié)構(gòu)域（D1和D2）和兩個富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域（P1和P2） | Recombinant HEV genotype 1 Protein ORF3 |
| Recombinant HEV genotype 3 Protein ORF3 | ||
| Recombinant HEV genotype 4 Protein ORF3 | ||
| ORF4 | 僅在基因型1 HEV中鑒定 | / |
HEV生命周期
HEV感染始于個體攝入糞便污染的水或食物，將病毒引入消化系統(tǒng)。HEV隨后通過病毒血癥進入血液并到達肝臟。非包膜HEV顆粒附著在肝細胞表面的HSPGs上，并通過特定細胞受體進入宿主細胞。準包膜HEV病毒通過依賴于dynamin的、介導的clathrin內(nèi)吞作用進入肝細胞，涉及Rab5和Rab7。
進入宿主肝細胞后，HEV顆粒經(jīng)歷衣殼蛋白脫落，然后將其基因組RNA釋放到細胞質(zhì)中。病毒基因組RNA直接作為mRNA用于ORF1多聚蛋白的翻譯。它還合成互補的負義RNA，作為轉(zhuǎn)錄基因組和亞基因組mRNA的模板。
亞基因組mRNA隨后被翻譯成ORF2衣殼蛋白和ORF3多功能磷蛋白。ORF2衣殼蛋白形成病毒樣顆粒（VLPs），并包裝新合成的正義基因組RNA以產(chǎn)生后代HEV病毒。
ORF3通過與細胞蛋白相互作用調(diào)節(jié)宿主環(huán)境，促進病毒復(fù)制和釋放。值得注意的是，ORF3與ESCRT途徑中的TSG101結(jié)合，幫助新生病毒顆粒出芽到多泡體中。這些多泡體與質(zhì)膜融合，從感染的肝細胞中釋放病毒病毒，要么作為eHEV進入血液，要么作為neHEV進入膽管。
圖3. HEV生命周期
圖源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8079827/
全球肝炎病毒狀況
肝炎病毒的全球狀況仍然是一個重要的公共衛(wèi)生問題。特別是乙型和丙型肝炎，由于它們能夠引起慢性感染并導致嚴重的肝病，因此構(gòu)成了持續(xù)的挑戰(zhàn)。有效的抗病毒治療和疫苗接種計劃的發(fā)展在預(yù)防和管理肝炎感染方面取得了進展。然而，獲取的障礙，特別是在低收入地區(qū)，仍然存在。
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