1.1. Cấu trúc
Hạt virus HBV có kích thước 42 nm là một cấu trúc chứa hai lớp vỏ, còn gọi là hạt Dane. Lớp vỏ ngoài được tạo nên bởi các phân tử protein kháng nguyên bề mặt (HBsAg). Lõi phía trong có đường kính 27 nm được tạo nên bởi kháng nguyên lõi (HBcAg) bao bọc DNA và enzyme polymerase của virus.
Protein vỏ ngoài, HBsAg, được HBV tổng hợp nhiều và một lượng lớn HBsAg được tìm thấy trong máu của người bị viêm gan mãn tính. Có hai kiểu HBsAg có thể được tìm thấy trong máu (Hình 15.1). Kiểu chiếm đa số có dạng hạt nhỏ, hình cầu có đường kính 22 nm. Ngoài ra, kiểu hình sợi cũng tồn tại. Cả hai kiểu kháng nguyên này được cấu tạo bởi lipid, protein và carbohydrate. Chúng không có khả năng lây nhiễm vì chúng chỉ là lớp vỏ của virus. Trong 1 mL máu có thể có khoảng 1013 các cấu trúc vỏ như vậy còn các hạt virus hoàn chỉnh có số lượng thấp hơn, thường chỉ khoảng 103 hạt.
Hình 15.1. Ảnh hiển vi điện tử các kiểu kháng nguyên vỏ trong máu bệnh nhân nhiễm HBV
DNA của virus chứa khoảng 3200 nucleotide và có cấu trúc vòng. Trong hai mạch thì có một mạch liên tục, mạch còn lại có khoảng 1000 nucleotide bị gián đoạn. Mạch gián đoạn này sẽ được enzyme polymerase của virus gắn lại khi virus bắt đầu nhân lên. Có 4 khung đọc mở (ORF) gối lên nhau trên phân tử DNA vòng của virus, mã hóa cho phần lõi, vỏ, polymerase và protein X (có thể là một chất kích thích quá trình phiên mã). Ngoài ra, HBV còn có một loại kháng nguyên e
được ký hiệu là HbeAg. Kháng nguyên này được virus tổng hợp và tiết ra khỏi các tế bào bị nhiễm virus để vào máu khi virus phân chia và nó thường được sử dụng
169
để đánh giá mức độ hoạt động của virus trong cơ thể bệnh nhân. Gene mã hóa kháng nguyên bề mặt được phiên mã để tạo ra 3 loại mRNA: L, M và S. Phân tử S mRNA có kích thước ngắn nhất nhưng lại được tổng hợp nhiều nhất. Sản phẩm của L mRNA chỉ có ở các hạt virus hoàn chỉnh trong khi sản phẩm của M và S mRNA được tìm thấy cả ở hạt hoàn chỉnh và hạt không hoàn chỉnh.
1.2. Các biến thể di truyền
HBV có thể được chia thành 9 kiểu gene, được ký hiệu từ A-I, dựa trên sự khác biệt về trình tự tối thiểu 8% trên tổng số toàn bộ hệ gene của virus. Một số kiểu gene có sự phân bố địa lý giới hạn, ví dụ kiểu gene E được tìm thấy chủ yếu ở tiểu vùng Sahara-châu Phi, kiểu gene B và C phân bố ở vùng Viễn Đông còn kiểu gene F và H ở Trung và Nam Mỹ. Kháng nguyên HBsAg của tất cả các kiểu gene của HBV có một nhân tố quyết định chung ‘a’ là đích tác động chính của các kháng thể. Trạng thái miễn dịch được cảm ứng bởi việc nhiễm virus hoặc do tiêm chủng vắc xin với một kiểu gene HBV có chức năng bảo vệ chéo trước sự xâm nhiễm của các kiểu gene khác.
1.3. Độ bền của virus
Hiện nay việc nuôi cấy HBV sử dụng các tế bào gan và quá trình biểu hiện gene của virus thường được nghiên cứu dựa trên các dòng tế bào được lây nhiễm HBV còn hạn chế. Người ta đã thu được những bằng chứng gián tiếp thông qua nghiên cứu về người nhận các sản phẩm máu được xử lý theo một số cách khác nhau. Khả năng lây nhiễm bị mất khi hấp khử trùng ở 121C trong 20 phút hoặc sấy khô ở 160C trong 1 giờ. HBV vẫn duy trì hoạt động khi bảo quản ở 30 - 32C trong thời gian 6 tháng và nếu bảo quản ở - 15C thì có thể tồn tại trong 15 năm. HBV ở trong máu có thể chịu được khô hạn trong vòng 1 tuần. Phương pháp tiệt trùng hiệu quả bằng cách xử lý bằng ClO (hypochlorite) trong 10 phút và 2% glutaraldehyde trong 5 phút. Trong thực hành lâm sàng, các chất tiệt khuẩn chứa ion Cl thường được sử dụng phổ biến để loại bỏ HBV còn glutaraldehyde ít được sử dụng hơn do nó có tính độc.
1.4. Quá trình sao chép virus
Các thụ thể và cơ chế chính xác mà HBV sử dụng để xâm nhập vào các tế bào gan thế nào chưa được xác định. Khi đã vào trong tế bào chất, virus cởi bỏ lớp vỏ và lõi nucleocapsid được chuyển vào trong nhân tế bào, nơi vật chất di truyền của virus được tái bản. Enzyme polymerase của virus sẽ tiến hành gắn hoàn chỉnh sợi gốc dương để tạo thành vòng DNA kín cộng hóa trị (cccDNA). Cấu trúc cccDNA này sẽ tạo thành một tiểu nhiễm sắc thể khi gắn với các protein histone của tế bào chủ và thiết lập trạng thái lây nhiễm lâu dài trong tế bào chủ.
170
Từ phân tử cccDNA, các phân tử mRNA sẽ được phiên mã và sau đó được dịch mã để tạo ra các phân tử protein của virus như HBsAg, HbcAg. Một phân tử mRNA có kích thước 3.5 kb có chiều dài tương ứng với toàn bộ genome được đóng gói với enzyme polymerase của virus và một protein kinase tạo thành lõi của hạt virus. Phân tử polymerase đa chức năng của virus sẽ phiên mã ngược phân tử mRNA trong lõi thành phân tử DNA sợi âm. Một enzyme polymerase tương tự cũng tổng hợp sợi dương bổ sung với sợi âm, tuy nhiên quá trình này chưa hoàn thiện và dừng lại khi hình thành lõi nucleocapside hoàn chỉnh. Lõi nucleocapside sau đó được chuyển ra ngoài tế bào chất và được gắn với các protein vỏ HBsAg ở trên mạng lưới nội chất để tạo thành hạt virus hoàn chỉnh. DNA của virus có thể được chèn vào NST của tế bào chủ trong quá trình DNA tái bản. Vị trí chèn vào là ngẫu nhiên và có thể có vai trò quan trọng trong cơ chế hình thành ung thư. Tuy nhiên, không giống các loại virus khác, chẳng hạn như HIV, việc chèn gene vào NST chủ không phải là điều kiện tiên quyết để tái bản virus.