疾病控制杂志2007年2月第11卷第1期 ・ 1 ・ ◇论 著◇ HBV宫内传播和HBV前S/S基因突变的关系的初步分析 张治国 ,苏海霞 ,吴琳 ,闫永平 ,门可 ,张景霞 ,王安辉 ,卢娟 ,徐德忠。 【摘要】 目的研究官内传播中乙型肝炎病毒前S/S基因的突变,探讨官内感染乙型肝炎病毒与 HBV基因突变的关系。方法根据随访确定新生儿是否发生宫内感染,将HBsAg阳性母亲分为 病例组和对照组,经PCR扩增HBV DNA,基因克隆、测序,分析前S/S基因的突变。结果共得 到60株HBV病毒株序列,所有毒株均属于c基因亚型、adr亚型;16个位点的突变在官内感染组 母亲及其新生儿中没有或很少发生,在对照组母亲中发生率较高,其中nt2749、3086、309、676、 684、3114、70、161、308、213、373、405位点突变在3组中的发生率差异有统计学意义。结论 所有 病毒株前S/S基因均存在突变,某些突变位点在非官内感染组母亲中的发生率较高,HBV宫内感 染的发生可能与某些位点基因是否发生突变或其所在的功能区是否发生变化有关。 【关键词】肝炎,乙型;点突变 【中图分类号】R394.112 【文献标识码】A 【文章编号】1008—6013(2007)01—0001—04 A preliminary analysis between the mutation of the HBV preS/S gene and HBV intrauterine infection ZHANG Zhi—guo‘,SU Hal—xia ,WU Lin ,YAN Yong-ping ,MEN Ke‘,ZHANG Jing—xia‘,WANG An-hui‘.LU Juan‘,XU De—zhong‘. 1.Department of Epidemiology,Faculty of Preventive Medicine,Fourth MilitaryMedical University,Xi’an 710032,China;2.DepartmentofBiochem— istry and Molecular Biology,Fourth Military Medical University,Xi’an 710032,China 【Abstract】 Objcetive To investigate the relationship between HBV intrauterine infection and gene mutation by analysis of HBV preS/S gene sequence.Methods According tO whether neonate was in— fected by HBV in uterus in follow—ups,their HBsAg positive mothers were divided into intrauterine in— fection group and non—intrauterine infection group.PreS/S gene of HBV was amplified by polymerase chain reaction(PCR),then the PCR products were cloned and sequenced.The sequences were eom— pared with each other between groups.Results All 60 HBV strain sequences were genotype C and sub— type adr.There were 1 6 positions at which the mutation rate was feW in the intrauterine infection group.nt2749,3086,309,676,684,3114,70,161,308,213,373,405 in non—intrauterine infec— tion group was higher than that of intrauterine infection group and significant statistically in the incidence varialion.Conclusions All the strains have the gene mutation.Some gene position’S mutation rate in non-intrauterine infection group is higher than that of other groups.Some gene position’S mutation might have association with the HBV intrauterine infection. 【Key words】Hepatitis B virus;Point mutation (Chin JDisControl 2007,11(1):1—4) 乙型肝炎呈世界范围流行,我国属高发区。其 前,由于乙肝疫苗和乙肝免疫球蛋白的使用,新生儿 中母婴传播是HBV主要的传播途径之一,也是人 的感染率已明显下降,但仍有5%~15%…的新生 群中大量HBV慢性携带者形成的重要原因。目 儿发生宫内感染。目前其机制并不完全清楚,可能 与病毒本身、母体和胎儿的免疫状况及胎盘因素等 【基金项目】国家自然科学基金资助重点项目(30230320) 有关。前S/S基因的突变可以使病毒发生免疫逃 【作者单位】 第四军医大学预防医学系流行病学教研室, 避、结合细胞和感染细胞的能力增强、使乙肝疫苗和 陕西西安710032 第四军医大学生物化学与分子生物学教研室, 乙肝免疫球蛋白保护无效 J,这些都可能影响宫内 陕西西安710032 传播的发生。本课题组苏海霞等 .4 J发现,非宫内 【作者简介】张治国(1980一),男,内蒙古丰镇人,在读硕士 传播组母亲前S/S基因突变率要高于宫内感染组 研究生。主要研究方向:分子流行病学。 【通讯作者】徐德忠,教授,博士生导师。E—mail:xudezh@ 母亲,提示突变率低的HBV病毒株可能更具有选 fmmu.edu.cn 择优势,容易引起新生儿宫内感染。本研究从HBV 维普资讯 http://www.cqvip.com
・2・ 基因突变人手,进一步探讨可能与宫内感染发生有 关的突变位点。 1材料和方法 1.1 材料 以陕西省妇幼保健院HBsAg阳性孕妇 及其足月分娩的新生儿为研究对象。病例组母婴的 纳入标准:新生儿于出生时、4月龄、7月龄和12月 龄随访,HBsAg、HBV DNA均阳性判定为宫内感染 者;其母亲HBV DNA阳性者、无先兆早产先兆流 产、未接种过疫苗。对照组母亲为与病例组同期入 院,同期随访证实未发生宫内感染者。HBsAg ELISA检测试剂盒购自华美公司;蛋白酶K购自 Merck公司;LA—PCR试剂盒、pGM T载体购自 TaKaRa公司;胶回收试剂盒、质粒抽提试剂盒购自 TianGen公司。PstI内切酶、IPTG、X—gal、T4连接 酶购自北京鼎国公司。 1.2血清I-IBV标志物的检测 采用ELISA法检 测,操作按照试剂盒说明书进行。 1.3血清I-IBV DNA的提取取200 l血清与等体 积裂解液(20 mmol/L Tris—CI,pH=8.0;10 mmol/L EDTA,pH:8.0;1 g/L SDS,0.8 g/L蛋白酶K)混 匀,65℃4 h,99℃15 rain。离心取上清,酚/氯仿/ 异戊醇(25:24:1)抽提3次,无水乙醇沉淀, 700 ml/L乙醇洗涤,干燥沉淀,溶于20 I无菌水,作 为PCR的模板,~20℃保存_5 J。 1.4多聚酶链反应(PCR)扩增目的片段 设计引 物为P1:nt1606—1625 5’一CCAGTCGACGCATG— GAGACCACCGTGAAC3’;P2: nt873—853 5’一 CCAGTCGACGTTAAGGGAGTAGCCCCAACG一 3’。LA.PCR参数如下:94℃预变性5 min,94℃变 性60 s。55℃退火60 S,72℃延长5 rain,共35个循 环,72℃再延长10 min。每次PCR均设阳性对照 (HBV重组质粒)阴性对照(HBsAg阴性的健康人血 清)和空白对照(无菌水)。 1.5克隆目的片段将PCR产物在10 g/L琼脂糖 凝胶中电泳,切取长度为2.4 kb目的片段,胶回收 PCR产物,与pGM T载体连接。将重组质粒转入 感受态细胞DH5a,氨苄青霉素和X—gal蓝白斑法筛 选阳性菌落,提取质粒进行限制性内切酶酶切分析 鉴定。 1.6 DNA测序 选择经内切酶鉴定pGM T载体 内插入2.4 kb产物的菌液送检测序,由北京奥科生 物技术公司ABI一3730型序列分析仪完成。测序引 物为pGM T载体自有的T7、SP6测序引物。 1.7序列分析应用MegAlign软件将获得的测序 Chin‘,Dis Control P删2007 Feb;11(1) 结果与GenBank中8株HBV标准株进行比较和序 列分析。8株标准株代表A~H 8个基因型,分别为 X02763 D00329、 M12906、X02496 X75664 X75663、AF160501、AY090454。 1.8长链PCR保真性分析 将已知序列的HBV 全基因重组质粒pCP10进行PCR扩增、克隆和测 序,比较与原序列的差异,计算本方法造成的错配 率。 1.9统计学处理 某位点突变在不同组别中的发 生比采用Fisher确切概率法进行比较,运用SAS软 件分析,规定P<0.05为差异有统计学意义。 2结果 2.1一般情况共得到病例组4对母(I组)婴(Ⅱ 组),对照组8例母亲(Ⅲ组),16例研究对象ELISA 法复查显示HBsAg、HBeAg、抗一HBe阳性,且均经 PCR扩增得到2.4 kb目的片段(表1)。宫内感染组 母亲和未感染组母亲HBsAg ELISA结果两组间差 异无统计学意义(t=一0.084,P=0.934),HBeAg ELISA结果两组间差异亦无统计学意义 (t=1.536,P=0.156)。病例组每例母婴各随机选 取4~6个阳性克隆,对照组每例母亲各2~3个克 隆进行测序,共得到60株克隆的测序结果,其中I 组:20株;Ⅱ组:19株;Ill组:21株。 衰1 16例研究对象ELISA法复查结果 Table 1 ltetest ELISA resⅡIts ofthe 16 objects Note:The numerical data were the OD value by the ELISA analysator 2.2 ItBV的基因分型经与GenBank中A~H基 因型标准序列比较,全部60株序列与C基因型标 准序列相似率最高,为96.2%~98.8%,属于C基 因型。根据HBsAg第122位和160位氨基酸是否 为赖氨酸(K)或精氨酸(R),确定其血清型。结果发 现,病例组和对照组全部60株序列在HBsAg的122 位为K,160位为R,均为adr亚型。 维普资讯 http://www.cqvip.com
疾病控制杂志2007年2月第11卷第1期 ・ 3 ・ 2.3前s/s基因突变方式及比较 将I组、Ⅱ组、 Ⅲ组共60株序列与C型标准株M12906比对,对前 S/S基因所发生的突变进行归类分析。所有突变主 21/21(P=0.0001)。nt36、439、466的突变见于相 同的16株,在3组中的发生比分别为8/20、5/19和 3/21(P=0.1878),而nt2994发生突变的18株包 要以替代为主,插入和缺失仅散在见于不同株的个 别位点。 2.3.1无规律的突变 所有序列中共有112个位 点发生了散在的突变,即仅个别株存在此位点的突 变,其中只有一株发生突变的位点有97个,可见于 两株序列中的突变位点共15个。发生替代的100 个位点以T—C(30.0%)、A—G(23.0%)、G—A (16.0%)、C—T(15.0%)为主。见表2。 表2无规律的突变方式及其分布 Table 2 Irregular mutation and its distribution 2.3.2仅见于发生宫内感染的新生儿和对照组的 母亲的突变对病毒发生的变异进行归类,发现以 下位点的突变在I组中未发生,只见于Ⅱ组和Ⅲ组, 3组中的发生比统计结果如下(表3)。这样的位点 共16个,除了发生比分别为0/20、1/19、3/21的4 个位点其发生比在3组中的差别无统计学意义(P =0.257),其余12个位点的突变在3组中的发生比 差异有统计学意义。此类突变中除nt3114、70、 308、373、676为沉默突变外,其余位点突变均为错 义突变。 表3只见于Ⅱ组和Ⅱ组的突变位点及发生比 Table 3 Mutation position only in groupⅡandⅡand its rate 2.3.3 3组中均存在此位点发生突变,但发生比不 同 nt2820、2883、2938、3099、3138、3141、3198、 3203、167、274、328、385、598、670、673、708等16个 位点在I组、Ⅱ组和Ⅲ组中均有突变发生,其发生比 分别为12/20、14/19和18/21(P=0.1878)。 nt2900在I组中为12/20,而在Ⅱ组和Ⅲ组的发生 比分别为18/19和20/21(P=0.0034),而nt2874 突变在3组中的的发生比分别为12/20、19/19和 括以上16株,仅在I组和Ⅱ组中各增加了1株,发 生比在3组中分别为9/20、6/19和3/21 (P=0.1019)。 2.3.4 所有序列中共有的突变位点 nt2888(T— A)、2889(C—T)、2890(A—C)、2906(A—C)、2907 (C—A)、3005(T—C)、3006(T—C)、3194(T— C)、241(T—C)、579(C—T)。 2.4保真性分析结果 将已知序列的HBV全基 因重组质粒进行PCR扩增、克隆和测序,统计发生 突变的情况。结果在所测808 bp碱基中,仅有1个 碱基出现错配,准确性达99.88%,错配率为0.12%。 3讨论 HBV在宿主体内多数表现为异质性群体,故以 此模板扩增的PCR产物亦为异质性分子群体L6』。 采用将PCR产物克隆入载体中进行测序的方法,反 映的是某单一病毒株的序列,所以同一PCR产物的 不同克隆分子的测序结果可以反映整个病毒感染株 的情况。一般的PCR过程使用的Taq酶扩增效率 高,但不具有3’一5’外切酶活性,所以不能精确扩 增长的目的片段,本研究中新生儿血清标本中病毒 含量较低,从而又限制了具有3’一5’外切酶活性、 保真性较高而扩增效率较低的DNA聚合酶的使 用。实验中采用了TaKaRa LA Taq DNA聚合酶, 该酶具有3’一5’外切酶活性,能纠正错误掺入的核 苷酸,保真性是常规Taq聚合酶的5倍以上,且扩增 效率与之相当,在本实验的保真性分析中,核苷酸的 人为错配率仅为1.2 bp/kb。 本研究利用上述方法对发生宫内感染的母亲及 其新生儿和未发生宫内感染的母亲HBV前S/S基 因的进行分析,避免了以PCR产物直接测序研究 HBV突变的局限性且保真性较高。本研究中3组 HBV的基因型和血清亚型相同,且符合在中国的地 理分布特征L7』,说明宫内感染的发生可能与HBV 的基因型和血清亚型无关。本研究对所有突变进行 归类分析,真实地反映了病例组和对照组的突变全 貌。综合考虑发生突变的生物学意义和统计学意 义,筛选出研究中的第2类突变,即I组中未发生、 只见于Ⅱ组和Ⅲ组的16个位点。以上位点突变在 宫内感染组母婴没有或者很少发生,而在未发生宫 内感染的母亲中则多见,提示这些位点未发生突变 的毒株似乎更易从母体传播给胎儿,与宫内感染的 维普资讯 http://www.cqvip.com
・4・ Chin J Dis Control P 2007 Feb;11(1) 发生关系紧密。其中nt2749、3086、309、676、684、 3114、70、161、308、213、373、405等12个位点突变 在3组中的发生比差异有统计学意义(P<0.01)。 此类突变中除nt3114、70、308、373、676为沉默突变 或这几段肽段编码的蛋白很可能在介导HBV通过 胎盘的过程中起到重要的作用。由此也可以推测这 样的结论,HBV某位点突变的生物学意义要看该突 变对其所在的、具有某特定功能的肽段的整体功能 改变所造成的影响,肽段中不同位置的氨基酸替代 对其编码蛋白功能的影响可能是相同或相似的。 外,其余7个位点突变均为错义突变,这样的错义突 变在前S1和前s2区各有一个,其余5个均在S区。 宫内感染的发生有两个关键环节,一是HBV 笔者所在科室在对HBV宫内感染机制的研究 中提出两条可能的途径【11 J,血源性和细胞源性途 要通过胎盘屏障,二是HBV要被新宿主所选择, HBV要进入胎盘细胞就需要与细胞膜上的受体结 合。外膜蛋白暴露于病毒的表面,直接与细胞接触、 结合、介导病毒颗粒的进入。目前对于HBV如何 与靶细胞上的受体结合、进入细胞的具体机制还不 清楚,但普遍认为,前S蛋白是病毒与细胞结合的重 要区域。前S1区的aa21~47是人肝细胞与病毒颗 粒结合的部位-8 J,T、B细胞和单核细胞也可表达或 经激活后表达这一肽段的特异性受体【9 J,虽然本研 究中前S区的两个错义突变未发生在该区域,但是 除肝细胞外,在胎盘细胞膜上可能还存在其它的受 体,如IgA受体、IL.6、ASGPR、Annexin V、PHSR 等-l ,能够与HBV前S/S蛋白的相应区段结合,因 而,HBV可能会凭借这些细胞或表达这一受体的胎 盘细胞而通过胎盘屏障,进入胎儿体内。所以,如果 前S/S基因某些位点发生突变,进而影响HBV外 膜的编码合成,可能使细胞膜上相应受体不能识别 或结合发生了改变的外膜蛋白,进而使HBV对细 胞的感染能力下降,发生宫内感染的机率下降。相 反,如果某些关键位点未发生突变,可能其编码蛋白 就会被相应受体识别,进一步感染细胞,使HBV得 以通过胎盘屏障,从而发生宫内感染。本研究中 nt2749、3086、309、684、161、213、405引起的错义突 变在未发生宫内感染的HBsAg阳性母亲中的发生 比明显高于宫内感染组,推测不具有上述突变的 HBV株可能更容易引起新生儿宫内感染。本课题 组Su等-4 J研究发现,分别引起前S1区L21P、S区 A47T、T82I和P110L的氨基酸替代的nt2909、 nt293、nt399和nt483位点突变,在发生宫内感染的 新生儿及其母亲中的发生率明显低于未发生宫内感 染的HBsAg阳性母亲,具体位点与本研究结果不一 致。但是本研究中nt2749、161、309、405的突变,分 别引起前S1区K10Q、S区T45A、P94L和¥126I的 氨基酸替代,这些氨基酸发生变化的区域与Su等研 究中的氨基酸替代发生区域位置较为接近,推测两 次研究中的这些氨基酸位点所在的区域可能属于某 段或者某几段具有相同生物学意义的肽段。而这段 径。本次研究为HBV可能通过细胞途径感染胎儿 提供理论支持,进一步探讨细胞因子多态性与HBV 宫内感染的易感性的关系,为研究宫内感染的机制 提供科学依据【 J。 【参考文献】 [1]XuDZ,YanYP,Choi BC,et at.Riskfactors andmechanism of transplacental transmission of hepatitis B virus:a case-control study[J].J Med Virol,2002,67(1):20.26. [2]Ngui SL,Hallet R,Teo CG.Natural and iatrogenic variation in hepatitis B virus[J].Rev MedⅥ ,1999,9(3):183.209. [3]苏海霞,囝永平,徐德忠,等.官内传播中乙型肝炎病毒前S/S 基因序列分析[J].中国公共卫生,2003,19(7):770.772. [4]SuHX,XuDZ,LiD,et a1.Heterogeneityanalysisofthe hepati- tis B virus genome in intrauterine infection【J J.J MedⅥ , 2005,77(2):180-187. [5] 苏海霞,闫永平,徐德忠,等.官内感染乙型肝炎病毒的新生儿 及其母亲HBV基因结构分析[J].第四军医大学学报,2003, 24(2):97.101. [6]LiuCJ,ChenPJ,Lai MY,et a1.HepatitisBvirus varinatsinpa. tients receiving lamivudine treatment with breakthrough hepatitis evaluated by serila viral loads and ful1.1ength viral sequences[J]. Hepatology,2001,34(3):583-589. [7】Bartholomeu ̄z A,Schaefer S.Hepatitis B viurs genotypes:com. parison of genotyping methods[J].Rev MedⅥ ,2004,14 (1):3.16. [8]Le Sevec J,Choutean P,Cannie I,et a1.Infection processofthe hepatitis B viurs depends on the presence of a defined sequence in the pre.S1 domain[J].JⅥ ,1999,73(3):2052.2057. [9] 骆抗先.乙型肝炎基础和临床[M].第2版.北京:人民卫生 出版社.2001. [10] 陈敏,张军.陈睦传,等.乙型肝炎受体研究进展[J].病毒学 报,2002,l8(2):185.193. [11]Xu DZ,Yan YP,Zou S,et a1.Role of placentla tissues in the intrauterine trnasmision of hepatitis B virus[J].Am J Obstet Gyneco1.2001,18S(4):981-987. [12] 徐元勇,门可,邵中军,等.新生儿乙型肝炎病毒官内感染及 其影响因素的随访研究[J].疾病控制杂志,2006,10(1): 42.44. (收稿日期2006.09.04) (修回日期2006—12.04) (陈国平校)
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