专家论坛｜李杰：HBV母婴传播的分子病毒学机制

摘要：据世界卫生组织估计，2022年全球约有2.54亿人为慢性HBV感染者，每年约有120万新发HBV感染者，并约有110万人死于病毒性肝炎所导致的终末期肝病。

据世界卫生组织估计，2022年全球约有2.54亿人为慢性HBV感染者，每年约有120万新发HBV感染者，并约有110万人死于病毒性肝炎所导致的终末期肝病。

母婴传播是HBV新发感染和慢性HBV感染的主要来源之一。在我国，母婴传播占新发感染的40%～50%，全球约有1/3的慢性HBV感染源于母婴传播。接种乙型肝炎（以下简称乙肝）疫苗是预防HBV感染最安全有效的措施，HBsAg阳性母亲所生婴儿在出生后及时接受乙肝疫苗和乙肝免疫球蛋白联合免疫，可显著降低HBV母婴传播。我国自1992年将乙肝疫苗接种纳入计划免疫以来，1～4岁人群HBsAg携带率从1992年的9.7%下降到2014年的0.32%。然而，目前的乙肝疫苗联合乙肝免疫球蛋白免疫策略尚不能完全阻断HBV母婴传播。HBsAg阳性母亲所生的婴儿中仍有5%～10%感染HBV，而HBeAg阳性且高病毒载量母亲所生的婴儿中8%～30%感染HBV。尽管HBV高病毒载量孕妇在妊娠晚期接受抗病毒治疗可显著降低HBV母婴传播的风险，但仍难以完全阻断母婴传播。为了实现2030年消除病毒性肝炎的目标，深入了解HBV母婴传播的分子病毒学机制至关重要。本文将就HBV母婴传播的分子病毒学机制进行综述。

1 基因型

根据HBV全基因序列异质性>8%，或S基因区核苷酸序列异质性>4%可以将HBV至少分为10种基因型（A～J型），其中A～D基因型最为典型。不同地区的HBV基因型分布不同，HBV的主要传播方式也不相同。我国和非洲撒哈拉以南地区均为HBV中高流行地区。在我国，B和C基因型较为常见，母婴传播是HBV感染的主要方式；而在非洲撒哈拉以南地区，A和E基因型较为常见，水平传播是HBV感染的主要方式。因此，不同基因型在全球的分布区域可能与HBV的传播方式有关。

近期，我国台湾一项研究表明母亲感染C基因型HBV是婴儿免疫预防失败的潜在危险因素。另一项研究表明，在HBeAg阳性母亲中，阻断失败组的C基因型检出率显著高于阻断成功组（100% vs45.1%，P=0.003）。日本一项多中心研究纳入了381例母婴传播来源的HBV感染儿童和154例水平传播来源的HBV感染儿童，其中，C基因型在母婴传播儿童中的比例明显高于水平传播的儿童，而A、B基因型在水平传播儿童中的比例较高。日本另一项研究也证实C基因型在母婴传播儿童中的比例明显高于非母婴传播的儿童。因此，相较于A、B基因型，C基因型HBV更易经母婴传播。然而，上述研究主要集中在B和C基因型流行的亚太地区。来自于E基因型流行的冈比亚的一项研究显示，母婴阻断失败的婴儿均感染E基因型HBV。

综上所述，目前关于HBV基因型与母婴传播关系的研究均受当地HBV流行株的限制。全球尚缺乏统一的大范围、大样本的研究，尤其关于非典型HBV基因型（E～J型）在母婴传播中的研究较少，尚不能确定这些基因型在HBV母婴传播中的作用。

2 HBV准种

病毒准种是病毒在宿主体内受到竞争选择、免疫压力等因素影响而形成的以共有序列为主，彼此高度相似但不完全相同的大量变异株组成的病毒群体，它会随着病毒复制所处环境的变化而产生动态变化。由于HBV逆转录聚合酶缺乏矫正活性，致使HBV在前基因组RNA的逆转录过程中容易发生变异，形成在基因序列上有微小差异但在遗传学上高度相似的变异株混合体，因此，HBV以准种的形式存在于宿主体内。

HBV母婴传播是一种宿主间病毒传播的瓶颈事件，瓶颈事件的发生可导致病毒准种的规模、复杂度和多样性急剧降低。多项研究表明，母婴传播后婴儿体内HBV准种的复杂度和多样性均显著低于其母亲。HBV准种的突变主要集中在复制能力相关的区域（RT、ENI、SPI和XP区）和免疫逃逸相关的区域（PreS2和C区），以及B淋巴细胞、CD4+T淋巴细胞和HLA限制性表位等功能区域，这可能是由于HBV在宿主体内经过长期的竞争选择和免疫压力等因素所致。

在规模足够大的生物群体中有效的进化选择能够清除有害突变，进而使有益突变的频率随着时间的推移逐渐增加。然而，经过瓶颈事件后的初始病毒群体需要通过多代复制来恢复群体规模，但需要克服穆勒棘轮效应的影响，该效应指在群体规模小、突变率高的无性繁殖的生物体中有害突变会以一种不可逆的类似于棘轮的方式不断积累，最终可能导致该物种的灭亡。HBV母婴传播就是HBV经过瓶颈事件在婴儿体内建立感染的过程。对于刚经过瓶颈事件的初始HBV群体而言，当突变率在穆勒棘轮效应的影响下持续增加并超过错误阈值时，病毒群体将无法维持准种优势表型，进而进入“错误灾难”（error catastrophe）并最终灭亡。通过分析HBV母婴阻断成功母亲和阻断失败母亲中HBV的准种特征，发现后者中HBV全基因组及“a”抗原决定簇的突变频率、香农值、平均遗传距离等准种特征均显著低于前者，因此，复杂度和多样性较低的HBV群体更容易通过传播瓶颈并成功建立感染。

综上所述，复杂度和多样性低的HBV准种更容易通过母婴传播的瓶颈，进而在婴儿体内建立感染。因此，相较于HBV优势株而言，HBV准种特征可更好地解释HBV母婴传播的病毒学机制。

3 基因突变

HBV S基因编码HBsAg，其抗原表位主要分布于HBsAg氨基酸（aa）100～160区域的主要亲水区（MHR）。重组乙肝疫苗诱导的抗-HBs主要针对MHR中的“a”抗原决定簇（aa124～147），该区域是主要的B淋巴细胞表位，位于该区域内的G145R突变是第1个被发现的免疫逃逸突变，其可降低HBsAg与抗-HBs的结合能力并影响病毒颗粒的分泌，进而导致免疫逃逸。之后，“a”抗原决定簇中其他免疫逃逸相关突变被相继报道，如I126S/A、Q129H/R/N、T131N、M133T/L、F134Y、C138Y、K141E、P142S、D144G及C147R等。M133T可促进G145R突变体的病毒颗粒分泌能力，因此，M133T为G145R的补偿突变。此外，位于“a”抗原决定簇附近的突变也可改变HBsAg抗原表位的构象，进而影响中和抗体识别和结合HBsAg，造成免疫逃逸，如V106A、T118V、P120Q/T/S、K122I、T123A、C149R、A159G/V、A168V、F183C等突变。

在MHR区域外，还存在多个T淋巴细胞表位。其中，CD4+T淋巴细胞表位主要位于aa19～28、aa80～98、aa186～197和aa215～223，该区域突变可损伤辅助性T淋巴细胞（Th）表位的免疫识别能力或改变Th与B淋巴细胞的相互作用，从而使HBV突变株逃避机体细胞及体液反应，如F20S、T23A、F85C、L186P、I194V、I195M、L216*和W223*等突变。CD8+T淋巴细胞表位主要位于aa28～51、aa171～179、aa175～184和aa206～215，该细胞表位突变可能影响机体对HBsAg的细胞免疫，从而导致免疫逃逸，如P29S、S34L、L42S、S45T、V47T、L49P、S171F、S173F、Q181R和S207N等突变。因此，由于HBsAg变异导致乙肝疫苗免疫阻断HBV母婴传播失败的机制主要包括：（1）“a”抗原决定簇及其附近氨基酸变异通过改变HBsAg构象影响HBsAg的抗原性，进而影响抗-HBs对HBsAg的识别及结合能力；（2）T淋巴细胞表位氨基酸变异影响HBsAg的免疫原性，使突变株逃避免疫系统的识别和清除。

据报道，HBV S基因突变尤其是HBsAg的“a”抗原决定簇突变在HBV母婴传播中起重要作用。具体而言，HBV母婴阻断失败母亲中HBV S区突变率显著低于阻断成功母亲。另外，HBV母婴阻断失败母亲中“a”抗原决定簇在氨基酸水平的突变频率及突变位点数均显著低于阻断成功母亲。通过比较HBV母婴阻断失败的母亲和婴儿之间的HBV S基因序列发现，D144G和G145K免疫逃逸突变仅出现在婴儿中。通过比较HBV母婴阻断失败婴儿和未接种乙肝疫苗的HBV感染婴儿之间的HBV S基因序列发现，母婴阻断失败婴儿中“a”抗原决定簇的第2个回环结构（aa24～137）内氨基酸置换频率明显高于未接种疫苗的婴儿。然而，亦有多项研究发现，HBV母婴传播阻断失败母亲和阻断成功母亲中HBV S基因和“a”抗原决定簇的突变率无明显差异，并且HBV母婴阻断失败的婴儿与其母亲体内HBV S基因错义突变的发生率无明显差异，表明S基因突变可能并不是母婴传播阻断失败的关键因素。另外，“a”抗原决定簇免疫逃逸突变在HBV母婴阻断失败的婴儿和其母亲之间无明显差异，并且该突变主要来自于母亲而非乙肝疫苗诱导。因此，HBV S基因突变在HBV母婴传播中的作用仍存在争议，需要更加广泛和深入的验证。

此外，HBV母婴阻断成功母亲中HBV PreS1区缺失突变率显著高于母婴阻断失败母亲，并且野生型PreS1序列是HBV母婴阻断失败的潜在危险因素。同时，HBV PreS1启动子区（SPI）在HBV母婴阻断成功母亲中的平均核苷酸突变率显著高于阻断失败母亲（1.55% vs 0.71%，P=0.027），并且该区C2729T的突变频率最高；而C2729T突变可通过减弱肝细胞核因子1α（HNF1α）与HBV SPI区的结合降低SPI转录活性，进而抑制HBsAg大蛋白的表达及HBV颗粒的产生。上述结果表明，HBV PreS1区和SPI区越保守越有利于感染性病毒颗粒的形成和分泌，进而越有利于HBV母婴传播。

HBV母婴阻断效果与母亲HBeAg状态密切相关。HBV前核心区/核心启动子区（PreC/BCP区）突变可影响HBeAg水平，在HBeAg阴性或低水平的慢乙肝患者中，PreC/BCP突变率较高。影响HBV母婴传播的PreC/BCP区突变主要是G1896A突变和A1762T/G1764A双突变。PreC区的G1896A突变使HBeAg前体蛋白的第28个密码子从色氨酸（UGG）突变为终止密码子（UAG），导致HBeAg前体蛋白的合成提前终止。A1762T/G1764A双突变是BCP区最常见的突变，该突变可抑制PreC mRNA的转录，进而抑制HBeAg表达。研究显示，HBV母婴阻断成功母亲中G1896A突变率显著高于阻断失败母亲。另外，HBV母婴阻断成功母亲中A1762T/G1764A突变率显著高于阻断失败母亲，并且C1763G、A1727G、G1658A等突变也明显高于阻断失败母亲。上述研究表明，PreC/BCP区突变不利于HBV母婴传播。

HBV X基因可编码17 kD的HBx蛋白，该蛋白在HBV建立感染及后续复制过程中起到至关重要的作用。此外，HBV X基因与完整的HBV增强子Ⅱ（ENⅡ）区和大部分核心启动子（CP）区重叠。因此，HBV X基因突变可能影响HBx蛋白的表达和功能，以及ENⅡ/CP区的转录活性。

据报道，HBV宫内传播组中X基因的突变率明显低于对照组。另外，HBV母婴阻断成功母亲中X基因的突变率明显高于阻断失败母亲，尤其在HBV母婴阻断成功母亲中X基因nt1755～1772缺失突变的发生率显著高于阻断失败母亲；进一步分析发现，nt1755～1772缺失突变可通过下调HBx蛋白的表达水平和ENⅡ/CP区的转录活性显著抑制HBV复制。综上所述，HBV X基因突变在HBV母婴传播过程中具有一定的作用，其可能通过影响HBx蛋白的表达水平和功能，以及ENⅡ/CP的转录活性影响HBV的复制能力，进而影响HBV在新宿主中建立感染。然而，目前关于HBV X基因突变影响HBV母婴传播的研究较少，HBV X基因突变在HBV母婴传播中的作用仍需进一步探究。

4 小结

HBV母婴传播在乙肝中高流行地区仍然是HBV慢性感染的主要来源之一。因此，阻断HBV母婴传播是控制并最终消除HBV感染的关键。目前，高病毒载量母亲所生的婴儿仍存在HBV母婴阻断失败的风险。已有研究表明，HBV母婴阻断失败与HBV的基因型、准种和基因突变等病毒学特征密切相关。然而，HBV的病毒学特征在HBV母婴传播中的作用仍需进一步探究，进而在揭示影响HBV母婴传播病毒学机制的同时，为进一步优化HBV母婴阻断策略提供新的理论依据和新思路，进而通过更加有效地阻断HBV母婴传播助力全球实现消除病毒性肝炎的目标。

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引证本文 Citation

宋亚荣, 王杰, 李杰. HBV母婴传播的分子病毒学机制[J]. 临床肝胆病杂志, 2024, 40(11): 2168-2172

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