病原学
一、病毒性状
乙型肝炎病毒（HBV）颗粒（图2-1）是直径42nm的球形颗粒，于1970年由Dane发现和描述，所以又叫Dane颗粒（丹氏颗粒）。它由双层衣壳和核心组成：外衣壳又叫外层脂蛋白囊膜，厚约7nm，含有乙型肝炎表面抗原（HBsAg）和前S1、前S2抗原，能刺激机体产生相应的抗体；核壳厚约2nm，位于直径约27nm的核心的表面，含有核心抗原和e抗原。核心内含有病毒DNA、具有逆转录酶活性的DNA多聚酶和连接DNA的末端蛋白。
在乙型肝炎病毒感染者外周血中有三种形态的颗粒，第一种是直径约22nm小球形颗粒；第二种是直径约22nm，长度约50～500nm的管形颗粒，这两种颗粒不含病毒核酸，只含有无感染性的HBsAg；第三种是完整的直径约42nm的大球形病毒颗粒，或称Dane颗粒。三种颗粒中以小球形颗粒为多，它的数目是Dane颗粒的1万～100万倍。
二、基因组
（一）结构
HBV基因组为非闭合的双股环状DNA，双链的长度不对称。负链（长链）有一小缺口，由3200核苷酸组成，与病毒mRNA互补，其3′端有11个碱基组成的重复序列（DR1）。正链为短链，仅5′端固定，长度为负链的1/2～3/4，其3′端位置不定。两链5′开始的250个核苷酸互补被称为黏性末端，正链3′端具有与负链相同的11个碱基的重复序列（DR2）。DR1和DR2在病毒复制中起重要作用。DR1是前基因组RNA和负链DNA合成的起点；DR1和DR2的相对同源性，使HBVDNA分子在复制过程中形成长黏性末端，进而形成环状（图2-2）。HBV负链核苷酸序列有4个主要开放读码框架（ORF），分别为S基因区、C基因区、X基因区和P基因区（图2-3）。
（二）功能
1．S基因区：由S基因、前S1基因及前S2基因组成，各有其起始密码ATG，前S2和S基因在所有HBV亚型都是恒定的长度，而前S1基因的5′端在ad亚型较ay亚型多33（adr）或12bp（adw）。分别编码长度不同的三种蛋白，即S、前S1和前S2蛋白。有2个起始密码子分别位于前C区和C区。
2．C基因区：基因编码e抗原（HBeAg）和核心抗原（HBcAg）。
3．X基因区：编码X蛋白（X抗原，HBxAg），与肝细胞癌变有一定关系。
4．P基因区：编码DNA多聚酶，P基因的3/4与其他基因有重叠。
此外，在HBV基因组中还有启动子与增强子。增强子具有肝细胞专一性，也就规定了HBV的亲肝性，在调节HBV基因表达中起重要作用。每个开放读码框架分别有各自的启动子，其中C基因启动子cp是多功能的，它是HBV复制的关键调节因子。
（三）理化特征
HBV颗粒在氯化铯中的浮密度为1.22g/ml，乙肝表面抗原颗粒的浮密度为1.18g/ml。
HBV对外界环境抵抗力较强，对热、低温、干燥、紫外线和一般消毒浓度的化学消毒剂均能耐受。30℃～32℃可存活至少6个月；在-20℃活性可保存15年；在37℃可保存7天；在56℃尚可维持6小时；60℃加热1小时，98℃加热1分钟，乙醚或pH2.4处理6小时，都不能完全灭活乙肝病毒。反复冻融20～40次、腐败或以酸碱处理，其抗原性很少改变。121℃高压20分钟，100℃干烤1小时，100℃直接煮沸2分钟，0.5％过氧乙酸、3％漂白粉溶液、5％次氯酸钠和环氧乙烷等处理，可灭活乙肝病毒。
乙肝病毒的感染性并不完全与其抗原性和免疫原性一致。失去感染性，其抗原性和免疫原性仍可能保留。
（四）复制
随着基因杂交技术的进展，虽已发现HBV基因可在多种脏器细胞中找到，但人们仍认为HBV是一种嗜肝病毒。HBV的复制是在肝细胞内完成的，但复制过程至今还未完全清楚。
完整的感染人体后，随着血流通过特殊的识别被吸附到与HBV有特殊亲和的敏感肝细胞膜上，然后再通过特殊的“穿入”过程而进入肝细胞浆内。有人认为，这种“穿入”过程是因为肝细胞表面存在人血清聚合蛋白（PHSH）受体，通过PHSH介导而穿过肝细胞膜。
HBV在肝细胞浆内脱去外壳，HBV的核心（核蛋白）通过某种机制进入肝细胞核。病毒进入肝细胞后，先以负链DNA为模板，正股DNA延长形成完整的环状双股DNA，转录出2种RNA，一种为信使RNA转录外衣壳蛋白，另一种称前基因组RNA。前基因组RNA是病毒复制的中间体，其在HBV复制周期中起着两个基本功能：①作为反转录模板；②作为mRNA编码多聚酶和核心蛋白。在DNA多聚酶作用下，逆转录全长负链DNA，再以新合成负链DNA为模板复制正股DNA成为双股DNA，然后在胞浆内与衣壳蛋白装配成完整病毒颗粒，释放到细胞外。HBV基因组编码合成的病毒蛋白有两类：结构蛋白，有外膜和核壳蛋白，用于组装完整的病毒颗粒；功能蛋白，有聚合酶和X蛋白，参与病毒的复制过程。但是，在结构蛋白中也含有不是构成病毒必需的前S2蛋白和HBeAg，却为病毒在易感人群中扩展和持续感染所必需。
1．外膜蛋白
HBV的外膜蛋白包裹毒粒，使病毒能由感染的细胞分泌，并能附着和侵入新细胞。外膜蛋白也是引起宿主保护性应答的免疫原表位。HBV的外膜由大、中、小蛋白（L、M、S）组成。
（1）S蛋白：S蛋白又称主蛋白、小蛋白，即HBsAg，是形成亚病毒颗粒的主要成分，由226个氨基酸组成，含HBV主要抗原决定簇，由于糖基化的不同，分子量分别为27000和24000。S蛋白有两段信号肽：信号肽Ⅰ近氨基端插入内质网膜，其后的亲水序列留在胞浆内，出芽后仍在毒粒内部；信号肽Ⅱ也插入内质网膜，其后的亲水序列暴露在毒粒表面，是HBsAg的主要表位。
（2）M蛋白：M蛋白又叫中蛋白，是由S蛋白在氨基端扩加55个氨基酸的前S2蛋白组成，含有中和抗原决定簇和人多聚白蛋白受体。根据其糖基化程度不同，其分子量分别为33000和36000。当前S2产物缺乏糖基化时，前S2蛋白就不能进入内质网进行共翻译转运，其病毒颗粒也不能有效组装。总体来说，M蛋白的有效分泌，在某种程度上会降低S蛋白的分泌。
（3）L蛋白：L蛋白又叫大蛋白，是由M蛋白在氨基端增加含108至119个氨基酸的前S1蛋白组成，含有肝细胞受体，能与肝细胞特异结合。近一半的L蛋白内前S蛋白部分位于病毒颗粒内，而另一半与M蛋白一样在胞外。L蛋白除参与构成病毒外膜外，还能抑制病毒颗粒的释放。研究还发现，L蛋白的外前S部分能够介导与肝细胞的结合。
HBV复制时，HBsAg可出现于受感染的肝细胞浆、肝细胞膜、肝细胞核和血循环中。如血清HBsAg半年内不消失，则称为慢性HBsAg携带者。HBsAg还存在于许多体液和分泌物中，如唾液、乳汁、精液等。由于HBsAg与Dane颗粒常同时存在，所以被认为是传染性标志之一。但应注意，HBVDNA可自X基因区终点起逆向发生整合，整合入肝细胞DNA中的HBVDNA片段主要是X基因和S基因。肝细胞DNA复制时，其内的X基因表达较弱，S基因表达较强，所以不断产生HBsAg。结果，即使HBV停止复制或从体内完全清除，血清HBsAg仍可长期阳性。理论上讲，这种血清并无传染性。前S1蛋白和前S2蛋白在肝细胞的分布，有胞浆型和胞膜型。血清前S1蛋白和前S2蛋白出现较早，是传染性标志。血清大、小蛋白阳性也是传染性标志。
（4）亚型：S蛋白携带一个亚型共同抗原决定簇a，也叫组决定簇，以及两对相互排斥的亚型决定簇d/y与w/r，这些决定簇的不同组合可将乙肝病毒分为不同血清亚型。HBsAg的主要血清亚型有：adw、adr、awy和awr。亚型w和r还可进一步细分。在我国，长江以南adr和adw混存，长江以北adr占优势。a决定簇为组中和抗原决定簇，所以各血清亚型抗体间均有交叉保护。
不同亚型在外膜蛋白的前S区，全基因组序列也有相应的差异。外膜蛋白表现型的HBV亚型分类，并不能确切反映病毒的异质性。根据a决定簇的核苷酸序列分析，HBV可分为多个基因型（A、B、C、D、E、F）。我国乙肝病毒株多属B、C基因型。
2．核壳蛋白
核壳蛋白有结构性的核心抗原（HBcAg）和分泌性的e抗原（HBeAg），对本病的发病机制和感染的持续性都起着关键性的作用。
（1）核心抗原：HBcAg由183个氨基酸组成，有保守的三维结构，分子量为21000，不能诱生中和抗体。HBcAg在细胞激酶或病毒编码的激酶的作用下而部分磷酸化，磷酸化能使病毒成熟。在病毒成熟过程中，核壳和外膜相互作用，形成病毒颗粒分泌的信号。
HBcAg有很强的免疫原性，能诱生体液和细胞免疫。几乎所有的HBV感染者产生抗HBc，同时有T细胞免疫应答。有一些HBV感染者缺乏抗HBc，大多不是由于病毒HBc序列的变异，而是宿主免疫系统的异常。对HBcAg的免疫应答，在病毒清除中可能有重要作用。抗HBc-IgM阳性，间接表示HBV复制，是传染性标志，抗HBc-IgG阳性，表示既往感染。在黑猩猩实验中证明，抗-HBc能抵抗HBV野毒株的攻击。
（2）e抗原：HBeAg是核壳蛋白的分泌型，它是前核心区的氨基端除去19个氨基酸和核心抗原，以及C端删除丰富精氨酸区而成。分子量为15000，能分泌到细胞外。e抗原也可以诱生相应的抗体。
HBeAg是可溶性蛋白，在血清中多以双聚体存在。HBeAg在肝细胞的分布有胞浆型和胞膜型。血清HBeAg阳性，表示HBV复制活跃，是传染性强的标志。血清抗HBc阳性，表示HBV复制减弱，传染性降低。
3．X蛋白
X蛋白（PX）有154个氨基酸组成，又称HBxAg，是一个具有广泛活性的反式调节因子。HBV复制时，HBxAg在肝细胞的分布与HBcAg相似。血清HBxAg也是HBV复制和传染性的标志。HBxAg有反式激活功能，可反式激活同种或异种、病毒或细胞启动子所调节的转录。整合病毒编码的X蛋白可反式激活细胞的原癌基因和改变细胞的生长特性，可能与肝细胞癌的发生有关。
4．P基因产物
P基因产物是一个含约816个氨基酸的多蛋白，其氨基端为末端蛋白。HBV-RNA的反转录需要几种功能：前基因组RNA的包装、DNA合成的引导、在RNA和DNA模板上DNA的聚合以及RNA-DNA杂交体中RNA的消化。这些功能主要由P基因编码蛋白完成，P蛋白几乎参与病毒复制的全过程。
末端蛋白具有多种功能。最近的研究还表明，末端蛋白有防止宿主细胞的干扰素诱导基因的活动，从而抑制干扰素的效应。
（五）变异
变异是生物适应环境生存的重要方式，对遗传进化是很重要的。由于HBV有逆转录复制过程，所以其变异率较一般DNA病毒高约4个数量级。最近的研究表明，由于HBV的变异率非常高，以致于没有两株病毒的核苷酸序列完全相同。
HBV变异广泛存在于基因组的不同部位：前S/S基因，前C/C基因和X/C区段；这些部位与P基因重叠，所发生的变异同时是P基因的变异。HBV变异较常出现于某些特定的位点（热点），可单独存在于某基因区，也可同时出现在几个基因区。HBV基因变异与临床疾病的关系还需深入研究。
1．前S区变异
研究表明，在HBV各基因区段中，前S基因特别易发生缺失突变。有人认为，HBV前S1的缺失突变可能与清除血循环的病毒相关。
2．S基因变异
S基因的变异发生在S区。a抗原决定簇124～147位氨基酸中，在145位氨基酸的替代可以使HBsAg发生变异，用常规野毒株抗体不能检出。
在大范围的切断母婴HBV传播的免疫计划中，1590例接种乙型肝炎疫苗的新生儿中有44例未获得保护而出现血清HBsAg阳性，带毒率为2.8％（当地HBsAg携带率为5％），其中32例血清中可同时检测到HBsAg和抗HBc。序列分析表明，婴儿感染的HBVS基因核苷酸序列与母体HBV核苷酸序列有区别，在587位核苷酸有G→A的点突变，使HBsAga决定簇中145位上的甘氨酸（GGA）被精氨酸（AGA）所取代。这种现象叫逃逸突变。A区的另一变异位是AA141的精氨酸被谷氨酸所取代，AA141的精氨酸也是重要的抗HBs的结合部位。
3．前C区变异
HBVC基因较为保守，前C基因变异较为常见。当前C区第28位密码子由TGG变为TAG时，导致e抗原阴性，但不影响HBVDNA的复制。
