Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Một số đặc điểm về vi rút viêm gan B 1. Đặc điểm về cấu trúc bộ gen Năm 1965, Blumberg và cộng sự lần đầu tiên tìm thấy kháng nguyên của HBV trong huyết thanh của các thổ dân người Australia và đặt tên là “kháng nguyên Australia”, sau đó Prince và Okochi đã chứng minh được sự hiện diện của kháng nguyên này ở những bệnh nhân có biểu hiện viêm gan. Đến năm 1970, Dane và cộng sự quan sát được hình ảnh của các hạt vi rút dưới kính hiển vi điện tử.
Vi rút viêm gan B (HBV) thuộc họ Hepanadviridae, giống Orthohepadnavirus, là loại vi rút hướng gan với vật liệu di truyền là chuỗi xoắn kép DNA hình tròn không khép kín (rcDNA), có khả năng tích hợp vào bộ gen của vật chủ và sao chép thông qua trung gian ARN, vì vậy duy trì khả năng sao chép trong tế bào gan [62]. Quan sát dưới kính hiển vi điện tử cho thấy có 3 loại tiểu thể khác nhau trong huyết thanh của bệnh nhân bị nhiễm HBV: + Tiểu thể hình cầu nhỏ (small particle) có đường kính 22nm. + Tiểu thể hình ống (tubular particle) có đường kính 22nm và chiều dài thay đổi khoảng 40-400nm. + Tiểu thể hình cầu lớn (large particle) có kích thước 42 nm.
Đây chính là hạt vi rút hoàn chỉnh còn được gọi là các hạt Dane [76]. Đặc điểm cả ba dạng tiểu thể này đều có kháng nguyên HBsAg, đối với các tiểu thể hình cầu nhỏ và hình ống được cấu tạo bởi HBsAg nhưng không mang bộ gen của HBV, vì thế chúng không có tính lây nhiễm. Nhưng đối với các hạt Dane có vùng lõi chứa một phân tử DNA nhỏ một phần sợi kép và DNA polymerase được bao bọc bởi nucleocapsid vì thế chúng có khả năng lây nhiễm [34]. 4 Hạt Dane Tiểu thể Tiểu thể 109 hình ống hình cầu nhỏ (A) 1010 1013 Tiểu thể hình cầu nhỏ Hạt Dane M protein S protein L protein Protein lõi rcDNA Tiểu thể hình ống (B) Hình 1.
(A) Cấu trúc HBV quan sát dưới kính hiển vi. (B) Mô hình hóa cấu trúc các dạng HBV: tiểu thể Dane, HBsAg hình sợi, hình cầu (Nguồn: Herrscher C., 2020 [45]) HBV hoàn chỉnh (virion) là một tiểu thể hình cầu có đường kính khoảng 42nm còn được gọi là hạt Dane, bao gồm một lớp vỏ ngoài (HBsAg) bao bọc xung quanh một lõi nucleocapsid bên trong. Lớp vỏ được cấu tạo bởi một lớp lipid kép và ba thành phần protein bề mặt có kích thước nhỏ (SHBs), trung bình (MHBs) và lớn (LHBs). 5 Cấu Cấutrúc trúchạt hạtDane Dane DNA HBsAg DNA polymerase HBcAg Hình 1.
Cấu trúc hạt vi rút viêm gan B hoàn chỉnh (Nguồn: Senko T., 2020 [76]) Bộ gen của HBV là một phân tử DNA có chiều dài 3,2 kilobase, trọng lượng 2x106 dalton, có cấu trúc 2 chuỗi đơn khác nhau: chuỗi dài mang điện tích âm nằm ở bên ngoài tạo nên một vòng tròn liên tục có chiều dài cố định là 3200 cặp base và mã hóa cho toàn bộ thông tin di truyền của HBV. Chuỗi ngắn mang điện tích dương nằm bên trong có kích thước thay đổi và chiếm khoảng 50-80% chuỗi dài của bộ gen [75]. Bộ gen của HBV rất nhỏ gọn và chứa 4 khung đọc mở xếp chồng lên nhau (ORFs) có tên gọi là S, C, P và X tương ứng với các gen S mã hóa bốn nhóm protein khác nhau lần lượt là LHBs, MHBs, SHBs. Gen C mã hóa cho protein lõi 21-kDa và protein tiền lõi 25 kDa.
Gen P mã hóa cho một enzym phiên mã ngược DNA polymerase của vi rút. Gen X mã hóa cho một protein điều hòa có nhiều chức năng bao gồm tăng cường sự biểu hiện và sao chép của vi rút [73]. 6 HBV có 10 kiểu gen khác nhau (A-J), dựa trên sự đa dạng về di truyền do sự khác nhau trong trình tự chuỗi nucletotide của hệ gen. Sự khác nhau này lần lượt là 8% đối với các kiểu gen và 4-8% đối với kiểu gen phụ [76].
Sơ đồ cấu trúc bộ gen của HBV (Nguồn: Yuen M. Cơ chế gây bệnh của vi rút viêm gan B 1. Vòng đời của HBV HBV không gây tổn thương trực tiếp tế bào gan mà qua thông qua đáp ứng miễn dịch của cơ thể. Trong đó, các tế bào lympho T đặc hiệu với HBV (HBV-specific T cell) đóng vai trò quan trọng đối với sinh bệnh học và sự đào thải vi rút.
Viêm gan B mạn trải qua nhiều giai đoạn với các đặc điểm về các dấu ấn huyết thanh cũng như tải lượng vi rút do sự tương tác giữa HBV, tế bào gan và hệ miễn dịch của ký chủ [76]. Vòng đời của HBV chia làm 3 giai đoạn chính: Giai đoạn đầu tiên: các virion trưởng thành gắn vào màng tế bào vật chủ dựa trên sự gắn kết có ái lực cao giữa HBsAg của vi rút và proteoglycan của heparin sulfat trên bề mặt tế bào gan sau đó xâm nhập vào tế bào gan và phóng 7 thích lõi, DNA vi rút gắn kết với DNA tế bào gan. Trong nhân tế bào gan, sợi dương DNA được tổng hợp bổ sung chiều dài bằng chuỗi âm nhờ DNA polymerase. DNA vi rút xoắn vòng khép kín bởi liên kết đồng hóa trị tạo ra cccDNA.
cccDNA kết hợp với protein histone trong nhân tế bào gan để tạo thành thể nhiễm sắc (minichromosome) và trở thành khuôn mẫu cho việc tổng hợp các mRNA của vi rút. Do đó, cccDNA tồn tại lâu dài rất khó loại bỏ hoàn toàn ra khỏi tế bào gan. Trong trường hợp tế bào gan nhiễm vi rút bị phá hủy hoặc chết theo chương trình thì cccDNA mới được thải trừ [34], [76]. Giai đoạn sao chép: từ cccDNA sợi mRNA tiền genome (pregenomic mRNA-pg mRNA) và các sợi mRNA bán phần genome được tạo ra nhờ sự xúc tác của RNA polymerase của tế bào gan.
Sau đó mRNA của vi rút được phiên mã ngược thành HBV DNA, cũng như dịch mã tạo thành 4 protein chính: HBsAg, HBeAg, HBcAg, DNA polymerase và protein X. Tạo ra encapsidation và dịch mã diễn ra sau khi tổng hợp pg mRNA. Dưới sự kích thích của tín hiệu vỏ epsilon, phân tử HBcAg gói pg RNA, HBV DNA, DNA polymerase để tạo ra nucleocapsid. Trong phân tử nucleocapsid dưới kích thích của tín hiệu epsilon và tín hiệu sao chép ngược từ pg RNA tạo DNA nhánh âm được thực hiện, DNA nhánh dương được tổng hợp từ nhánh âm [76].
Giai đoạn cuối cùng: tạo virion mới và phóng thích vào máu. Để đi ra khỏi tế bào gan, capsid chứa bộ gen của HBV liên kết với các protein bề mặt HBV nằm trong lưới nội chất và thoát ra khỏi tế bào gan qua con đường bài tiết. Các virion tuần hoàn trong máu có T1/2 là 1 ngày, tiếp tục xâm nhập vào các tế bào khác để tiếp tục thực hiện chu trình nhân lên liên tục. Quá trình HBV phát triển trong tế bào gan không gây phá vỡ tế bào gan [34], [45].
Quá trình nhân lên và các dấu ấn huyết thanh của vi rút viêm gan B (Nguồn: Yuen M. Đáp ứng miễn dịch với HBV Vi rút viêm gan B không trực tiếp gây tổn thương tế bào gan mà thông qua đáp ứng miễn dịch tự nhiên và miễn dịch dịch thể với sự tham gia của các tế bào lympho T, lympho B, bạch cầu đơn nhân, đại thực bào giúp nhận biết kháng nguyên của vi rút, đồng thời kích hoạt khả năng phá hủy các tế bào gan bị nhiễm vi rút dẫn đến tình trạng viêm và hoại tử mô gan. Những bệnh nhân chuyển sang mạn tính sau nhiễm cấp là do đáp ứng miễn dịch không đủ mạnh để tiêu diệt HBV, điều này làm cho vi rút tồn tại kéo dài hơn 6 tháng (viêm gan mạn). Trong viêm gan B mạn, vi rút có biểu hiện né tránh hệ thống miễn dịch qua nhiều cơ chế khác nhau, dẫn đến sự sao chép liên tục của vi rút làm rối loạn chức năng của các tế bào miễn dịch và nguy cơ tiến triển xơ gan, ung thư biểu mô tế bào gan [76].
Phương thức lây truyền HBV HBV lây truyền qua đường tiếp xúc với máu hoặc các dịch cơ thể bởi vì vi rút có thể được tìm thấy trong tất cả các chất dịch của cơ thể người, nồng độ cao nhất trong máu và huyết thanh, thấp hơn trong nước bọt, tinh dịch, dịch âm đạo. Phương thức lây truyền theo chiều dọc đa số gặp trong các trường hợp lây nhiễm từ mẹ sang con xảy ra trong thời kỳ chu sinh hay những tháng đầu sau sinh. Nếu trẻ em nhiễm HBV do lây truyền từ mẹ thì 90% những trẻ em này trở thành người nhiễm HBV mạn và 40% trong số này có nguy cơ biến chứng xơ gan và ung thư gan. Lây nhiễm theo chiều ngang thường gặp ở trường hợp quan hệ tình dục với người nhiễm HBV, hoặc có thể lây nhiễm thông qua tiếp xúc với máu, các chế phẩm máu hay dịch tiết của người bị nhiễm HBV [10], [50].
Viêm gan vi rút B mạn 1. Khái niệm Bệnh nhân được gọi là viêm gan B mạn tính khi có sự hiện diện của HBsAg kéo dài hơn 6 tháng. Theo định nghĩa của Hiệp hội nghiên cứu các bệnh về gan Hoa Kỳ (AASLD) và Hiệp hội nghiên cứu các bệnh về gan Châu Á-Thái Bình Dương (APASL) viêm gan vi rút B mạn là bệnh lý mạn tính ở gan do nhiễm HBV kéo dài. Viêm gan B mạn được chia làm 2 nhóm HBeAg dương tính và HBeAg âm tính [66], [69].
Các giai đoạn viêm gan B mạn - Giai đoạn dung nạp miễn dịch (immune tolerance phase): xảy ra ở giai đoạn đầu của nhiễm HBV, HBsAg phát hiện trong máu sau 1-2 tháng và có xuất hiện kháng thể chống lại kháng nguyên lõi (anti-HBc) mà chủ yếu là IgM. HBV phát hiện với nồng độ cao 109-1010 copies/mL, dấu ấn HBeAg (+) trong huyết thanh, tổn thương mô học gan rất ít, ALT, AST luôn bình thường, giai đoạn này không triệu chứng lâm sàng và kéo dài 10-30 năm [80]. 10 - Giai đoạn hoạt động miễn dịch (immune reactive HBeAg positive phase): sau khi nhiễm HBV, cơ thể có đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào nhằm làm giảm tổn thương tế bào gan, giảm tải lượng vi rút trong máu và trong tế bào gan. Giai đoạn này có một số đặc điểm như enzyme ALT, AST tăng, HBV DNA thấp hơn ở giai đoạn dung nạp miễn dịch, tổn thương mô học mức độ từ trung bình đến nặng.
Sau đó, xảy ra chuyển đảo huyết thanh từ HBeAg (+) thành HBeAg (-)/anti-HBe (+). Giai đoạn này kéo dài nhiều năm sau giai đoạn dung nạp miễn dịch và tiến triển đến tuổi trưởng thành [54]. - Tình trạng mang HBsAg không hoạt động (inactive carrier phase): có chuyển đảo huyết thanh HBeAg thành anti-HBe (+).