B型肝炎ウイルス

B型肝炎は、ウイルスによる肝臓への選択的な損傷を特徴とするヒトの感染症です。この型の肝炎は、既知のウイルス性肝炎の中で最も危険な病態です。その病原体はB型肝炎ウイルス（HBV）です。

B型肝炎ウイルス抗原は、1964年にB. Blumbergによってオーストラリア先住民の血清から初めて発見されました。病原体自体は1970年にD. Daneらによって発見され、それが本当にウイルスであり、その構成要素ではないという確証がなかったため、Dane粒子と呼ばれていました。その後、Dane粒子の構成要素としてゲノムDNAとウイルスDNA依存性DNAポリメラーゼが発見されたため、すべての疑問は解消されました。ウイルス粒子には3つの主要な抗原が含まれており、1974年に以下の名称が導入されました。

• HBsAg - 表面抗原、可溶性抗原、またはオーストラリア抗原。
• HBcAg - コア抗原（cor-antigen）。
• HBe抗原はウイルス粒子の中心に局在するE抗原であり、HBc抗原とは異なり、ウイルス粒子中に存在するだけでなく、遊離型または抗HBe抗原抗体との複合体として血中を循環します。HBVの複製が活発に行われている間、肝細胞から血中に放出されます。

表面抗原であるHBsAgは、形態的に異なる3つの変異体で存在します。1) ウイルス粒子全体のスーパーカプシド、2) 直径20nmの球状粒子として大量に存在、3) 長さ230nmの糸状です。これらは化学的に同一です。HBsAgは、共通抗原aと、互いに排他的な型特異的決定因子のペアであるd/yおよびw/rを含みます。そのため、HBsAg（およびHBV）には、adw、adr、ayw、ayrという4つの主要なサブタイプがあります。抗原aは、ウイルスのすべてのサブタイプに対する一般的な交差免疫の形成を確実にします。

ウイルス粒子自体、すなわちデーン粒子は球形で、直径は42nmです。ウイルス粒子スーパーカプシドは、主要（基本）タンパク質、大型タンパク質、中型タンパク質の3つのタンパク質で構成されています。ゲノムはカプシド内に封入されており、分子量1.6MDの二本鎖環状DNAで表されます。このDNAは約3200ヌクレオチドで構成されていますが、「プラス」鎖は「マイナス」鎖よりも20～50%短くなっています。ウイルス特異的タンパク質は、長鎖の5'末端に共有結合しています。両鎖の5'末端は相補的で、300ヌクレオチド長の「粘着性」配列を形成し、これにより鎖は環状に閉じこめられます。ウイルス粒子DNA中のG+C含有量は48～49モル%です。ウイルス粒子のコアには、ゲノムDNAに加えて、ウイルスDNA依存性DNAポリメラーゼが存在します。 HBV DNA のマイナス鎖には 4 つの遺伝子 (S、C、P、X) しか含まれていませんが、非常にコンパクトに構成されています。S、C、P、X 遺伝子は大幅に重複しており、以下の産物の合成を制御します。S 遺伝子は主要なエンベロープ タンパク質の合成をコードし、表面抗原 HBsAg に関するすべての情報が含まれています。さらに、中規模および大規模エンベロープ タンパク質の合成もコードします。これらのタンパク質は共通の COOH 末端を持っていますが、翻訳は 3 つの異なる開始コドンから始まります。C 遺伝子はカプシド タンパク質 (HBcAg および HBeAg) の合成をコードします。これらのタンパク質は単一の遺伝子によってコードされていますが、翻訳経路は異なります。P 遺伝子は最も大きく、他の 3 つの遺伝子すべてを含み、ウイルスの複製に必要な酵素をコードします。特に、逆転写酵素、RNase H 酵素ドメイン、およびマイナス鎖の 5' 末端タンパク質をコードします。遺伝子 X は、すべてのウイルス遺伝子の発現を制御するタンパク質、特に遺伝子転写のトランス活性化因子である 17 kD タンパク質をコードします。

表面抗原を形成するタンパク質には、グリコシル化（gp）型と非グリコシル化型があります。グリコシル化されているのはgp27、gp33、gp36、gp42です（数字は分子量（kDa）を示します）。HBVスーパーカプシドは、主要タンパク質（コアタンパク質）であるSタンパク質（92%）、中間タンパク質であるMタンパク質（4%）、そして大型タンパク質であるLタンパク質（1%）で構成されています。

• 主要タンパク質であるp24/gp27、あるいはコアタンパク質（プロテインS）は、HBVエンベロープの主成分です。他のエンベロープタンパク質が存在しない場合、p24/gp27は重合して、100個のポリペプチド分子からなる直径20nmの球状粒子を形成します。
• 大型タンパク質p39/gp42、または長鎖タンパク質（Lタンパク質）は、3種類のHBsAgすべてに存在します。これは、ウイルス粒子の形態形成と細胞からの排出に重要な役割を果たします。Lタンパク質はMタンパク質の配列を含み、そのN末端にはS遺伝子のnpe-Sl領域によってコードされる108個（ayw）または119個（adw、adr、ayr）のアミノ酸残基の配列が付加されています。
• 中間のタンパク質であるgp33/gp36、すなわちMタンパク質は、HBsAgの3つの形態すべてに存在します。Mタンパク質のN末端には、S遺伝子のpre-52領域によってコードされる55アミノ酸残基の領域が含まれています。この領域は、B型肝炎ウイルスが限られた宿主（ヒト、サル、チンパンジー）の肝細胞を認識する際に重要な役割を果たすと考えられています。S遺伝子のnpe-S領域によってコードされるタンパク質配列は免疫原性が高く、その決定基はウイルス粒子表面に位置しています。そのため、これらの抗原に対する抗体は、B型肝炎に対する免疫の形成において重要な役割を果たします。

ウイルスタンパク質の合成は、転写と翻訳のレベルで厳密に制御されています。ウイルスゲノムの転写中に、2種類のmRNAが合成されます。

• 小さい方（2100ヌクレオチド）は膜の主要タンパク質と中間タンパク質をコードします。
• 大きい - 3500 ヌクレオチド、つまりゲノム DNA 自体よりも長い。100 ヌクレオチド長の末端反復が含まれる。

このタイプのmRNAは、カプシドタンパク質とP遺伝子の産物をコードしています。また、ウイルスDNAの複製の基質でもあります。ゲノムには、すべてのウイルス遺伝子の発現を活性化し、主に肝細胞で作用する調節因子であるエンハンサー（転写増幅因子）が含まれています。特にS遺伝子は、肝細胞においてステロイドホルモンの影響下でのみ非常に高いレベルで発現します。この状況は、ステロイドホルモンレベルが低い女性よりも、男性に慢性B型肝炎と肝癌（肝細胞癌）が多く見られる理由を説明しています。

B型肝炎ウイルスの他の調節因子は、個々のタンパク質の合成レベルを調節（制御）します。例えば、大きなタンパク質は少量しか合成されません。そのほとんどは感染性ウイルス粒子の表面上に存在します。しかし、主要タンパク質、そして少量ではあるものの中間のタンパク質は大量に合成され、表面抗原粒子の一部として細胞から排出されます。表面抗原粒子は、成熟ウイルス粒子よりも血清中に数倍多く存在します。表面抗原粒子の数は、血液1ml（数百μg）あたり10の11乗～10の13乗個にもなります。

B型肝炎ウイルスは、ヘパドナウイルス科オルソヘパドナウイルス属という新しいウイルス科に分類されました。類似のヘパドナウイルスは、様々な動物（ジリス、マーモット、シマリス、北京ダック）から発見されています。

ヘパドナウイルスは、やや特殊な方法で増殖します。特に、ゲノムDNAの複製は、RNAという中間体を介して、つまり逆転写機構によって行われます。

B型肝炎ウイルスのライフサイクル。

• 細胞への吸着。
• 受容体を介したエンドサイトーシスのメカニズムによる細胞への侵入（被覆ピット -> 被覆小胞 -> リソソーム -> ヌクレオカプシドの放出とウイルスゲノムの肝細胞核への侵入）。
• 細胞内複製。

細胞への侵入中に、短い（「プラス」）DNA鎖が伸長（完成）します。核内では、細胞内のDNA依存性RNAポリメラーゼが、ウイルスタンパク質の合成のために、3500ヌクレオチドのRNA（プレゲノム）と、それよりも小さなmRNAを合成します。その後、プレゲノムとウイルスDNAポリメラーゼは、新たに合成されたカプシドに包み込まれ、細胞質へと輸送されます。ここで、プレゲノムの逆転写が行われます。その上に新たな「マイナス」DNA鎖が合成されます。「マイナス」DNA鎖の合成が完了すると、プレゲノムRNAは破壊されます。ウイルス粒子DNAポリメラーゼは、「マイナス」鎖上に「プラス」鎖を合成します。二本鎖となったウイルスDNAは、細胞内で長期間存在し、次の複製サイクルのために核に戻ります。新たなウイルス粒子がそれ以上複製されない場合、形成されたヌクレオカプシドは細胞膜を通過し、スーパーカプシドに覆われて細胞から離脱し、短い「プラス」DNA鎖の伸長は直ちに停止します。そのため、この鎖の長さは一定ではありません。典型的な急性型B型肝炎では、血液中に以下の血清学的マーカーが順に出現します：HBs抗原、HBe抗原、そして抗体（IgM、IgG）：抗HBc抗原、抗HBe抗原、抗HBs抗原。

B型肝炎ウイルスには癌遺伝子は含まれていませんが、ウイルスDNAが細胞の染色体（のさまざまな部分）に導入されると、欠失、転座、増幅など、さまざまな遺伝子再編成が誘発され、ウイルス性B型肝炎の最も深刻な結果の1つである肝臓癌の発症を引き起こす可能性があることが立証されています。

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B型肝炎ウイルス耐性

B型肝炎ウイルスは非常に耐性が強く、室温で3ヶ月間、凍結状態では数年間生存します。ウイルスは、オートクレーブ（120℃）、30分間の煮沸、180℃で60分間の乾熱、そして60℃で10時間の加熱処理によって完全に不活化されます。酸性環境では耐性を示しますが、アルカリ性環境では死滅します。過酸化水素、クロラミン、ホルマリン、フェノール、紫外線照射で処理すると死滅します。

B型肝炎の病因と症状

ウイルスは血行性経路によって肝臓へ直接運ばれます。肝炎の病態形成において、自己免疫性の体液性および細胞性反応が重要な役割を果たします。肝細胞への障害は、ウイルス自体の直接的な作用ではなく、ウイルスタンパク質による細胞膜の修飾と関連して生じる宿主の免疫反応と関連していると考えられています。この免疫反応は、肝細胞に対する自己抗体の出現を誘発します。したがって、慢性肝炎および肝硬変の発症は自己免疫疾患とみなすことができます。

肝細胞膜に含まれるウイルスタンパク質に対する細胞性自己免疫反応は、T細胞傷害性リンパ球やその他の肝キラー細胞によって媒介されます。したがって、急性肝ジストロフィーは、ある種の異種移植に対する拒絶反応と考えることができます。

潜伏期は45～180日で、平均は60～90日です。B型肝炎の臨床経過は多岐にわたります。潜伏期（検査によってのみ検出可能）、典型的な黄疸期、そして悪性期（死に至る）へと進行します。黄疸前期の期間は1日から数週間です。黄疸期は通常長く、明確な症状（黄疸、高ビリルビン血症、尿の黒ずみ、強膜の黄色化）を呈します。遷延期は患者の15～20%に認められ、そのうち90%が慢性B型肝炎を発症します。遷延期の患者は自己免疫反応を示すことが多く、免疫吸着測定（IFM）で検出される抗肝抗体の増加を伴います。小児の場合、B型肝炎はより軽度に進行し、黄疸が出ないことも多く、さらに幼い小児では、ほとんどが無症状です。

感染後免疫（液性免疫および細胞性免疫）は長期にわたり生涯にわたって持続し、血液中に表面抗原が存在しない状態で、ウイルス中和抗体（抗HBs抗原）によって生じます。HBVとの反復接触により、潜伏免疫がしばしば観察され、これが人口全体にウイルスに対する免疫が広く浸透する理由です。通常、急性B型肝炎患者は抗体が蓄積することで完全に回復します。しかし、場合によっては、血液中のウイルス抗原レベルが高いにもかかわらず（非経口感染が最も多く発生する理由を説明する状況）、抗体が産生されないことがあります。ウイルスは肝臓に留まり、患者は長期間、場合によっては生涯にわたって慢性キャリアとなります。このような状況は、明らかに免疫応答の低下と関連しています。慢性B型肝炎の最も一般的な転帰の一つは、最大30～50年の潜伏期間を経て発症する肝硬変および肝がんです。

B型肝炎の疫学

B型肝炎ウイルスの感染源はヒトのみです。B型肝炎ウイルスの感染は非経口的にのみ起こるという従来の考えに反して、現在では唾液、鼻咽頭分泌物、糞便、涙液、精子、月経血など、様々な分泌物や排泄物に存在することが証明されています。つまり、感染は非経口的だけでなく、性行為や垂直的（母体から胎児へ）にも起こり、B型肝炎ウイルスの感染は実際には様々な経路で起こり得るのです。

B型肝炎は、第二次世界大戦中の全期間に匹敵するほどの死者を世界中で出しています。WHOによると、B型肝炎キャリアの数は、国や地域によって人口の0.1%から20%に及びます。

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B型肝炎の診断

現在、B型肝炎の診断には、ウイルスまたはその表面抗原であるHBsAgを検出する逆受動赤血球凝集反応（RPHA）法が主流です。前述のように、血液中にはウイルス自体よりも数倍（100～1000倍）の表面抗原が含まれています。RPAHA反応には、B型肝炎ウイルスに対する抗体で感作した赤血球が使用されます。血液中に抗原が存在すると、赤血球凝集反応が起こります。RPAHAは簡便で、非常に特異的です。ウイルス抗原であるHBsAgに対する抗体を検出するために、様々な免疫学的手法（RSK法、RPHA法、IFM法、RIM法など）が用いられています。さらに、PCR法もHBVとその抗原を検出するために用いられます。

患者の血清中のウイルス抗原（HBsAg）に対する抗体を検出するには、さまざまな免疫学的方法（CSC、RPGA、沈殿反応、IFM、RIM など）を使用できます。

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B型肝炎の特異的予防

B型肝炎の発生率の高さと、世界中に多くのHBVキャリアが存在するという事実を考慮し、WHOはB型肝炎ワクチン接種を義務化し、生後1年以内に実施することを推奨しています。ワクチン接種には2種類のワクチンが提案されています。1つは、ウイルスキャリアの血漿を原料として用いるもので、ワクチンを調製するのに十分な量のウイルス抗原が含まれています。このタイプのワクチンを調製するための主な条件は、ワクチン調製技術によって提供される完全な安全性、すなわちウイルスの完全な不活化です。もう1つのタイプのワクチンを調製するには、遺伝子工学的手法が用いられ、特に、B型肝炎ウイルスの表面抗原を産生する酵母の組み換えクローンを用いて抗原物質を取得します。

どちらのワクチンも非常に効果的です（接種者の95%を保護）。接種後の免疫持続期間は少なくとも5～6年です。成人、新生児、そして世界的なB型肝炎対策において最も重要な要素である幼児向けのワクチンが開発されています。ワクチン接種コース全体は3回の接種で構成されています。

I 回目投与 - 出生直後、II 回目投与 - 1 ～ 2 か月後、III 回目投与 - 生後 1 年の終わりまで。

これらのワクチン接種は、WHO の拡大予防接種プログラムに含まれており、その実施カレンダーに組み込まれています (WHO の推奨によれば、生後 1 年目に結核、ポリオ、B 型肝炎、麻疹、破傷風、ジフテリア、百日咳のワクチン接種が行われます)。

HBV に対する抗体を含むガンマグロブリンは、B 型肝炎患者と接触した個人の緊急受動免疫予防に使用されます。

インターフェロンとアミキシン（その内因性合成を誘導する）は、B型肝炎（急性型および慢性型）の治療に使用されます。新薬ラミブジン（合成ヌクレオシド）は、慢性B型肝炎の治療に有効です。