B형 간염 바이러스

B형 간염은 바이러스에 의한 간 선택적 손상을 특징으로 하는 인간 감염성 질환입니다. 이 형태의 간염은 알려진 모든 바이러스성 간염 중 가장 위험한 결과를 초래합니다. 원인균은 B형 간염 바이러스(HBV)입니다.

B형 간염 바이러스 항원은 1964년 B. 블룸버그(Blumberg)가 호주 원주민의 혈청에서 처음 발견했으며, 이 병원체 자체는 1970년 D. 데인(Dane) 외 연구진에 의해 발견되었습니다. 당시 이 병원체가 바이러스인지 아니면 바이러스의 구성 성분인지 완전히 확신할 수 없었기 때문에 데인 입자(Dane Particle)라고 불렸습니다. 이후 데인 입자에서 유전체 DNA와 바이러스 DNA 의존성 DNA 중합효소가 발견되면서 모든 의심은 사라졌습니다. 이 비리온은 세 가지 주요 항원을 포함하고 있으며, 1974년에 다음과 같은 명칭이 도입되었습니다.

• HBsAg - 표면 항원 또는 가용성 항원 또는 호주 항원.
• HBcAg - 코어 항원(cor-antigen).
• HBeAg는 바이러스 입자의 중심부에 위치하는 e 항원으로, HBcAg와는 달리 바이러스 입자 내에 존재할 뿐만 아니라 혈액 내에서 유리 형태 또는 항-HBeAg 항체와 복합체를 이루어 순환합니다. HBV가 활발하게 복제되는 동안 간세포에서 혈액으로 방출됩니다.

표면 항원인 HBsAg는 형태적으로 뚜렷이 구별되는 세 가지 변이체로 존재합니다. 1) 전체 바이러스 입자의 슈퍼캡시드입니다. 2) 직경 20nm의 구형 입자 형태로 대량으로 발견됩니다. 3) 길이 230nm의 실 모양입니다. 이들은 화학적으로 동일합니다. HBsAg는 하나의 공통 항원인 a와 두 쌍의 상호 배타적인 유형 특이적 결정인자, 즉 d/y와 w/r을 포함합니다. 이것이 HBsAg(및 HBV)의 네 가지 주요 아형, 즉 adw, adr, ayw, ayr이 존재하는 이유입니다. 항원 a는 바이러스의 모든 아형에 대한 일반적인 교차 면역 형성을 보장합니다.

데인 입자(Dane Particle)인 비리온 자체는 구형이며 직경은 42nm입니다. 비리온 슈퍼캡시드는 주요(기본), 대형, 중형 단백질의 세 가지 단백질로 구성됩니다. 유전체는 캡시드에 둘러싸여 있으며 분자량이 1.6MD인 이중 가닥 원형 DNA로 표현됩니다. DNA는 약 3,200개의 뉴클레오티드로 구성되지만, "플러스" 가닥은 "마이너스" 가닥보다 20~50% 더 짧습니다. 바이러스 특이적 단백질은 긴 가닥의 5' 말단에 공유 결합되어 있습니다. 두 가닥의 5' 말단은 상보적이며 300개 뉴클레오티드 길이의 "끈적끈적한" 서열을 형성하여 가닥이 고리 모양으로 닫힙니다. 비리온 DNA의 G + C 함량은 48~49몰%입니다. 비리온의 중심부에는 유전체 DNA 외에도 바이러스 DNA 의존성 DNA 중합효소가 있습니다. HBV DNA의 마이너스 가닥은 네 개의 유전자(S, C, P, X)만 포함하지만, 매우 밀집되어 있습니다. S, C, P, X 유전자는 상당히 겹치며 다음 생성물의 합성을 제어합니다. S 유전자는 주요 외피 단백질의 합성을 암호화하고 표면 항원인 HBsAg에 대한 모든 정보를 포함합니다. 또한 중간 및 큰 외피 단백질의 합성도 암호화합니다. 이 단백질들은 공통적인 COOH 말단을 가지고 있지만, 번역은 세 개의 서로 다른 개시 코돈으로 시작합니다. C 유전자는 캡시드 단백질(HBcAg 및 HBeAg)의 합성을 암호화합니다. 이 단백질들은 단일 유전자에 의해 암호화되지만, 번역 경로는 서로 다릅니다. P 유전자는 가장 큰 유전자입니다. 다른 세 유전자의 일부를 포함하고 바이러스 복제에 필요한 효소를 암호화합니다. 특히 역전사효소, RNase H 효소 도메인, 그리고 마이너스 가닥의 5'-말단 단백질을 암호화합니다. 유전자 X는 모든 바이러스 유전자의 발현을 조절하는 단백질을 인코딩하는데, 특히 유전자 전사의 전사 활성화 인자인 17kD 단백질을 인코딩합니다.

표면 항원을 형성하는 단백질은 당화(gp) 형태와 비당화 형태로 존재합니다. 당화 형태는 gp27, gp33, gp36, gp42입니다(숫자는 분자량(kDa)을 나타냄). HBV 슈퍼캡시드는 주요 단백질(핵심)인 S 단백질(92%), 중간 단백질인 M 단백질(4%), 그리고 긴 단백질(길이)인 L 단백질(1%)로 구성됩니다.

• 주요 단백질인 p24/gp27, 즉 핵심 단백질(단백질 S)은 HBV 외피의 주요 구성 요소입니다. 다른 외피 단백질이 없는 경우, 이 단백질은 중합되어 100개의 폴리펩타이드 분자로 구성된 직경 20nm의 구형 입자를 형성합니다.
• 큰 단백질인 p39/gp42, 즉 긴 단백질(단백질 L)은 세 가지 형태의 HBsAg 모두에 존재합니다. 이 단백질은 바이러스 입자 형태 형성과 세포 외부로의 이동에 중요한 역할을 합니다. L 단백질은 단백질 M의 서열을 포함하고 있으며, N 말단에는 S 유전자의 npe-S1 영역에 의해 암호화되는 108개(ayw) 또는 119개(adw, adr, ayr) 아미노산 잔기 서열이 보충되어 있습니다.
• 중간 단백질인 gp33/gp36, 즉 M 단백질은 HBsAg의 세 가지 형태 모두에 존재합니다. M 단백질은 N 말단에 S 유전자의 pre-52 영역에 의해 암호화되는 55개 아미노산 잔기 영역을 포함합니다. 이 영역은 B형 간염 바이러스가 제한된 범위의 숙주(인간, 원숭이, 침팬지)의 간 세포를 인식하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 추정됩니다. S 유전자의 npe-S 영역에 의해 암호화되는 단백질의 서열은 면역원성이 매우 높으며, 그 결정인자는 바이러스 입자 표면에 위치합니다. 따라서 이러한 항원에 대한 항체는 B형 간염에 대한 면역 형성에 중요한 역할을 합니다.

바이러스 단백질의 합성은 전사와 번역 수준에서 엄격하게 제어됩니다. 바이러스 유전체의 전사 과정에서 두 가지 유형의 mRNA가 합성됩니다.

• 더 작은 것(2100개의 뉴클레오티드)은 막의 주요 단백질과 중간 단백질을 인코딩합니다.
• 대형 - 3500개의 뉴클레오티드, 즉 게놈 DNA 자체보다 깁니다. 100개의 뉴클레오티드 길이의 말단 반복을 포함합니다.

이 유형의 mRNA는 캡시드 단백질과 P 유전자의 산물을 암호화합니다. 또한 바이러스 DNA 복제를 위한 기질이기도 합니다. 유전체에는 인핸서(전사 증폭기)가 포함되어 있는데, 이는 모든 바이러스 유전자의 발현을 활성화하고 주로 간세포에서 작용하는 조절 요소입니다. 특히 S 유전자는 간세포에서만 매우 높은 수준으로 발현되며, 스테로이드 호르몬의 영향을 받습니다. 이러한 상황은 만성 B형 간염과 간암(간종)이 스테로이드 호르몬 수치가 낮은 여성보다 남성에서 더 자주 발생하는 이유를 설명합니다.

B형 간염 바이러스의 다른 조절 요소들은 개별 단백질의 합성 수준을 조절(제어)합니다. 예를 들어, 큰 단백질은 소량으로만 합성되며, 대부분은 감염성 바이러스 입자의 표면에 존재합니다. 그러나 주요 단백질과, 그보다 덜하지만 중간 단백질은 대량으로 합성되어 표면 항원 입자의 일부로 세포 밖으로 배출되는데, 이 입자는 성숙 바이러스 입자보다 혈청에 훨씬 더 풍부합니다. 표면 항원 입자의 수는 혈액 1ml(수백 μg)당 10^11~10^13개에 달할 수 있습니다.

B형 간염 바이러스가 새로운 바이러스 계열인 헤파드나바이러스과(Hepadnaviridae)의 오르토헤파드나바이러스속(Orthohepadnavirus)으로 분리되었습니다. 이와 유사한 헤파드나바이러스가 다양한 동물(땅다람쥐, 마멋, 다람쥐, 북경오리)에서 발견되었습니다.

헤파드나바이러스는 다소 특이한 방식으로 증식합니다. 특히, 유전체 DNA의 복제는 중간 매개체인 RNA, 즉 역전사 과정을 통해 이루어집니다.

B형 간염 바이러스의 생활주기.

• 세포에 대한 흡착.
• 수용체 매개 내포작용(코팅된 구덩이 -> 코팅된 소포 -> 리소좀 -> 핵소체 방출 및 바이러스 유전체가 간세포 핵으로 침투)을 통한 세포 내 침투.
• 세포 내 생식.

세포 내로 침투하는 동안 짧은("플러스") DNA 사슬이 길어집니다(완성됩니다). 핵에서 세포 DNA 의존성 RNA 중합효소는 바이러스 단백질 합성을 위해 3,500개 뉴클레오티드로 구성된 RNA(프리게놈)와 크기가 더 작은 mRNA를 합성합니다. 그런 다음, 프리게놈과 바이러스 DNA 중합효소는 새롭게 합성된 캡시드에 담겨 세포질로 이동합니다. 여기서 프리게놈의 역전사가 일어납니다. 그 위에 새로운 "마이너스" DNA 가닥이 합성됩니다. "마이너스" DNA 가닥의 합성이 완료되면 프리게놈 RNA는 파괴됩니다. 비리온 DNA 중합효소는 "마이너스" 가닥에 "플러스" 가닥을 합성합니다. 이제 이중 가닥이 된 바이러스 DNA는 세포 내에서 상당히 오랫동안 존재할 수 있으며, 다음 복제 주기를 위해 핵으로 돌아갑니다. 새로운 바이러스 입자가 더 이상 복제되지 않으면, 형성된 뉴클레오캡시드는 세포막을 통과하면서 슈퍼캡시드로 덮여 세포 밖으로 빠져나가고, 짧은 "플러스" DNA 사슬의 신장은 즉시 멈춥니다. 이것이 바로 이 가닥의 길이가 다양한 이유입니다. 전형적인 급성 B형 간염에서는 다음과 같은 혈청학적 마커가 혈액에 순차적으로 나타납니다. HBsAg, HBeAg 및 항체(IgM, IgG): anti-HBcAg, anti-HBeAg 및 anti-HBsAg.

B형 간염 바이러스는 종양 유전자를 포함하지 않지만, 이 바이러스 DNA가 세포 염색체(염색체의 다른 부분)에 유입되면 다양한 유전자 재배열(결손, 전좌, 증폭)을 유발할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이로 인해 B형 간염 바이러스의 가장 심각한 결과 중 하나인 간암이 발생할 수 있습니다.

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B형 간염 바이러스 저항성

B형 간염 바이러스는 내성이 매우 강합니다. 실온에서 3개월, 냉동 보관 시 수년간 생존합니다. 120°C 고압증기멸균 후 30분간 끓이고, 180°C에서 60분간 건열처리한 후 60°C에서 10시간 동안 건조시키면 바이러스가 완전히 불활성화됩니다. 산성 환경에서는 내성을 나타내지만, 알칼리성 환경에서는 사멸합니다. 과산화수소(H₂O₂), 클로라민, 포르말린, 페놀, 자외선 조사 시 바이러스가 사멸합니다.

B형 간염의 병인과 증상

바이러스는 혈액을 통해 간으로 직접 운반됩니다. 자가면역 체액성 및 세포성 반응은 간염의 발병 기전에 중요한 역할을 합니다. 간세포 손상은 바이러스 자체의 직접적인 작용보다는 바이러스 단백질에 의한 세포막 변형으로 인해 발생하는 숙주의 면역 반응과 관련이 있는 것으로 추정되며, 이는 간세포에 대한 자가항체의 발현을 유도합니다. 따라서 만성 간염과 간경변증은 자가면역 질환으로 볼 수 있습니다.

간세포막에 존재하는 바이러스 단백질에 대한 세포 자가면역 반응은 T 세포독성 림프구와 기타 간세포살상세포에 의해 매개됩니다. 따라서 급성 간이영양증은 일종의 이종이식 거부반응으로 볼 수 있습니다.

잠복기는 45일에서 180일, 평균 60일에서 90일입니다. B형 간염의 임상 경과는 매우 다양합니다. 질병은 다음과 같이 진행될 수 있습니다. 실험실 검사로만 확인되는 잠복기, 전형적인 황달, 그리고 사망으로 끝나는 악성 형태입니다. 황달 전 단계는 1일에서 수주까지 지속됩니다. 황달 기간은 일반적으로 길며 명확한 증상(황달, 고빌리루빈혈증, 소변의 흑화, 공막의 황달)이 특징입니다. 장기형은 환자의 15~20%에서 관찰되며, 이 중 90%는 만성 B형 간염으로 발전합니다. 장기형 환자는 종종 자가면역 과정을 거치며, 면역흡착 검사(IFM)를 통해 검출되는 항간 항체 함량이 증가합니다. 어린이의 경우 B형 간염은 가벼운 형태로 진행되고, 어린아이의 경우 황달이 발생하지 않는 경우가 많으며, 대부분 무증상입니다.

감염 후 면역(체액성 및 세포성)은 장기간, 평생 지속되며, 혈액 내 표면 항원이 없는 상태에서 바이러스 중화 항체(항-HBsAg)에 의해 발생합니다. 잠복 면역은 HBV와의 반복적인 접촉으로 인해 종종 관찰되며, 이것이 인구 집단에서 바이러스에 대한 광범위한 면역의 원인입니다. 일반적으로 급성 B형 간염 환자는 항체가 축적되어 완전히 회복됩니다. 그러나 혈액 내 바이러스 항원 수치가 높음에도 불구하고(비경구 감염이 가장 자주 발생하는 이유) 항체가 생성되지 않는 경우도 있습니다. 바이러스는 간에 남아 장기간, 때로는 평생 만성 보균자가 됩니다. 이러한 상황은 면역 반응 약화와 분명히 관련이 있습니다. 만성 B형 간염의 가장 흔한 결과 중 하나는 최대 30~50년의 잠복기를 거쳐 발생하는 간경변과 간암입니다.

B형 간염의 역학

B형 간염 바이러스 감염원은 오직 사람뿐입니다. B형 간염 바이러스 감염이 비경구적으로만 발생한다는 기존의 통념과는 달리, 이제는 침, 비인두 분비물, 대변, 눈물, 정자, 월경혈 등 다양한 분비물과 배설물에서 발견된다는 것이 증명되었습니다. 따라서 감염은 비경구적 경로뿐만 아니라 성행위를 통해서도, 그리고 모체에서 태아로의 수직적 경로로도 발생합니다. 즉, B형 간염 바이러스 감염은 사실상 다양한 경로로 발생할 수 있습니다.

B형 간염은 전 세계적으로 제2차 세계 대전 기간 동안 발생한 사망자 수만큼 많은 사람을 죽였습니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, B형 간염 보균자 수는 국가 또는 지역 인구의 0.1%에서 20%에 이릅니다.

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B형 간염 진단

현재 B형 간염 진단의 주요 방법은 역방향 수동 적혈구 응집 검사(RPHA)를 이용하여 바이러스 또는 표면 항원인 HBsAg를 검출하는 것입니다. 앞서 언급했듯이, 혈액에는 바이러스 자체보다 몇 배(100~1000배) 많은 표면 항원이 포함되어 있습니다. RPAHA 반응에는 B형 간염 바이러스 항체에 감작된 적혈구가 사용됩니다. 항원이 혈액에 존재하면 적혈구 응집 반응이 일어납니다. RPAHA는 간단하고 편리하며 특이도가 매우 높습니다. 다양한 면역학적 방법(RSK, RPHA, IFM, RIM 등)을 사용하여 바이러스 항원인 HBsAg에 대한 항체를 검출합니다. 또한, PCR 변이체를 사용하여 HBV와 그 항원을 검출합니다.

환자 혈청에서 바이러스 항원(HBsAg)에 대한 항체를 검출하기 위해 다양한 면역학적 방법(CSC, RPGA, 침전 반응, IFM, RIM 등)을 사용할 수 있습니다.

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B형 간염의 특정 예방

B형 간염의 높은 발병률과 전 세계적으로 많은 HBV 보균자가 있다는 사실을 고려하여 WHO는 B형 간염 예방 접종을 의무화하고 생후 첫 해에 접종하도록 권장합니다.두 가지 유형의 백신이 예방 접종에 제안되었습니다.그 중 하나를 제조하기 위해 바이러스 보균자의 혈장을 원료로 사용하는데, 이는 백신 제조에 충분한 양의 바이러스 항원을 포함하고 있기 때문입니다.이 유형의 백신을 제조하기 위한 주요 조건은 완전한 안전성, 즉 백신 제조 기술을 통해 보장되는 바이러스의 완전한 불활성화입니다.다른 유형의 백신을 제조하기 위해 유전 공학적 방법이 사용되며, 특히 B형 간염 바이러스의 표면 항원을 생성하는 효모의 재조합 클론을 사용하여 항원 물질을 얻습니다.

두 백신 모두 매우 효과적입니다(접종자의 95%를 예방합니다). 접종 후 면역 기간은 최소 5~6년입니다. 백신은 전 세계적으로 B형 간염 퇴치에 가장 중요한 요소인 성인, 신생아, 그리고 어린이를 위해 개발되었습니다. 전체 예방 접종 과정은 세 번의 주사로 구성됩니다.

1회 투여 - 출생 직후; 2회 투여 - 1~2개월 후; 3회 투여 - 생후 1년이 지날 때까지.

이러한 예방 접종은 WHO 확대 예방 접종 프로그램에 포함되어 있으며, 시행 일정과 결합되어 있습니다(WHO 권장 사항에 따르면 결핵, 소아마비, B형 간염, 홍역, 파상풍, 디프테리아, 백일해에 대한 예방 접종은 생후 1년 이내에 실시됩니다).

HBV에 대한 항체를 함유한 감마글로불린은 B형 간염 환자와 접촉한 개인의 응급 수동 면역 예방에 사용됩니다.

인터페론과 아믹신(내인성 합성 유도)은 B형 간염(급성 및 만성) 치료에 사용됩니다. 신약 라미부딘(합성 뉴클레오시드)은 만성 B형 간염 치료에 효과적입니다.