Hepatitis B - et onkogent virus ?

Infektion med hepatitis B-virus kan udvikles til en kronisk virusbærertilstand, som kan medføre kronisk hepatitis, cirrose og hepatocellulært karcinom; men mekanismen for, hvordan udvikling af hepatocellulært karcinom finder sted, er fortsat ikke kendt. Spørgsmålet er, om det er virus i sig selv eller den persisterende infektion med heraf følgende cellulære forandringer, der giver anledning til udvikling af malignitet? Formålet med denne artikel er at gennemgå hepatitis B-virus-infektionens forløb samt de epidemiologiske, serologiske og molekylærbiologiske data, der tyder på en kausal sammenhæng mellem kronisk hepatitis B-virus-infektion og udvikling af hepatocellulært karcinom.

Infektion med hepatitis B-virus (HBV) kan udvikle sig til en kronisk virusbærertilstand, som kan medføre kronisk hepatitis, cirrose og hepatocellulært karcinom (HCC). I sjældne tilfælde udvikler bærertilstanden sig direkte til HCC, uden intermediær kronisk hepatitis eller cirrose (1). HBV var et af de første virus, for hvilke man påviste en sammenhæng mellem en virusinfektion og tumor hos mennesker. HBV skønnes at forårsage 80% af HCC (2, 3) og anses sammen med tobak for at være en af de vigtigste miljørelaterede karcinogener. Det estimeres, at mere end 350 mio. mennesker er bærere af HBV (4), og at op til 25% af dem vil udvikle HCC (5). HCC er globalt set en af de hyppigst forekommende maligne sygdomme (6) og forårsager årligt 1 mio. dødsfald (4).

Hepatitis B-virus

HBV er et lille (3,2 kb), partielt dobbeltstrenget DNA-virus, der tilhører gruppen af Hepadnavirus. Det er et komplekst virus og består af en viruskappe, der omslutter en viruskerne, i hvilken virusgenomet findes. HBV findes i wildtype- form i fire genotyper. Desuden findes der hyppigt mutation i præcoreregionen, såkaldt præcoremutant HBV. Virusgenomet består af fire store, delvist overlappende, åbne læserammer, som koder for fire forskellige proteiner: overfladeantigen (HBsAg), kerneantigen (HBcAg), HBV-specifik DNA-polymerase med revers transkriptaseaktivitet og HBx-proteinet (3). Funktionerne af de tre førstnævnte proteiner er fuldstændig defineret (7). Det fjerde protein blev oprindeligt kaldt Hepatitis Bx (HBx), fordi dets funktion på daværende tidspunkt var ukendt (8). Det vides nu, at HBx fungerer som en transkriptional trans- aktivator, som kan opregulere HBV-genomets aktivitet (3).

Det er uden for rammerne af denne artikel detaljeret at diskutere de molekylærbiologiske detaljer vedrørende struktur og livscyklus for HBV, men HBV-replikationen omfatter mindst tre væsentlige faser, hvor man teoretisk set kan forestille sig, at der kan ske udvikling af malignitet: HBV's indtrængning i værtscellen, viral genekspression og -replikation og integration af HBV-DNA ind i værtscellens DNA.

Det antages, at HBV-infektion enten opstår ved receptormedieret endocytose eller fusion af viruskappen med cellemembranen (9).

De efterfølgende cellulære processer er ikke kendte. Efter virus' indtrængen fjernes viruskappen, og det delvis dobbeltstrengede genom transporteres til kernen. I kernen omdannes det delvis dobbeltstrengede virale genom til et kovalent, lukket cirkulært DNA (cccDNA)-molekyle, som enten kan forekomme i cellen i et latent stadie, kan undergå aktiv ekspression og replikation eller blive integreret i værtscellens genom. HBV-replikation i den inficerede hepatocyt sker ved en proces, der i lighed med retrovirus involverer revers transkription af et RNA prægenom (5).

Integration af HBV DNA i værtscellegenomet kan påvises i forløbet af den kroniske infektion. Visse undersøgelser tyder dog på, at integrationen kan finde sted tidligt i den primære infektion (10). Man kan forestille sig, at hvis HBV DNA integreres i værtscellegenomet, kan virale DNA-sekvenser og flankerende cellulære sekvenser hyppigt rearrangeres under udvikling af HCC (11). HBV-DNA kan ikke altid påvises i HCC, så tilsyneladende er integration af HBV-DNA i værts-DNA'et ikke obligatorisk for udvikling af HCC (12). Det antages, at HBx spiller en rolle i udviklingen af HCC, men ikke alle resultater har kunne bekræfte formodningen (9). HBx hæmmer, formentligt på et tidligt tidspunkt i den primære infektion, et tumorsuppressorprotein p53 (13), hvilket muliggør en akkumulering af mutationer. Henkler et al har i HCC-væv fra 31 kinesiske patienter vist, at hverken HBx-protein eller sekvestreret p53, men mutant p53 var det dominerende kendetegn (14).

Sygdommens forløb

Kronisk HBV-infektion defineres som HBsAg i serum i mere end seks måneder. Under den primære infektion og i den første fase af den kroniske infektion er serum HBV-DNA højt, og patienten er HBeAg-positiv. De fleste patienter med kronisk infektion vil med tiden tabe HBeAg og udvikle antistoffer mod HBe, anti-HBe. Et intakt immunforsvar er af afgørende betydning for elimination af virus (15).

Kronisk HBV-infektion kan inddeles i fire faser. Den første fase karakteriseres som immuntoleransfasen, hvor patienten har udtalt viræmi med højt niveau af HBV-DNA i blodet, er HBeAg-positiv, men med normal biokemi målt ved enzymet alanin amino transferase (ALAT). Denne fase varer for børn med et umodent immunsystem flere dekader.

I den anden fase, immun-clearings- fasen, der svarer til den symptomatiske periode af den primære HBV-infektion, udvikles eller forbedres immunresponset. Denne fase kan vare i dekader og føre til cirrose og heraf følgende komplikationer. Patienterne har nogen viræmi med HBeAg-positivitet og biokemisk og histologisk aktivitet.

Den tredje fase - inaktiv infektion - forekommer, når patienten enten helt eller delvist har elimineret virus. Patienten er HBsAg-positiv, men HbeAg-negativ og anti-HBe-positiv med normal ALAT. Mellem 8% og 17% af de HBeAg-positive patienter får anti-HBe per år (16). Der forekommer et markant fald i HBV-DNA, selv om en del patienter forbliver HBV-DNA-positive målt ved PCR (17). En del af disse patienter har HBV-varianter i præcore eller corepromotorregionen (18). De få patienter, der efterfølgende går over i den fjerde fase, den immune fase, bliver HBsAg-negative og anti-HBs-positive og anses for raske.

Risikoen for at få HCC er omvendt proportional med alderen på smittetidspunktet (19). De fleste kroniske HBV-bærere, specielt i højrisikoområder som Asien og Afrika, vil have erhvervet infektionen neonatalt fra deres mødre eller i den tidlige barndom (8). Mere end 90% af de inficerede nyfødte vil, grundet deres umodne immunsystem, blive asymptomatiske kroniske HBV-bærere. For børn, der inficeres inden seksårsalderen, gælder det for 25-30%, og for voksne, der får infektionen, gælder det for 5-10% (15).

Faktorer som mandligt køn, samtidig infektion med andre virus, cirrose, immunosupprimerende behandling og tilstedeværelsen af HBV-mutanter er faktorer med betydning for evolutionen gennem de fire faser (6).

Cirrose findes hos cirka 70% af patienter med HCC og er en vigtig risikofaktor for udvikling af HCC (15, 20). Risikoen er sig nifikant højere hos mænd end kvinder, således at kønnet udgør en større risikofaktor for HBV-inficerede patienter med cirrose end for patienter uden. HBsAg-positive patienter med cirrose har ti gange højere sandsynlighed for at få HCC end HBsAg-positive patienter uden cirrose (21).

Serologi

Det første bevis for en association mellem kronisk HBV-infektion og HCC var en meddelelse om, at der var konstateret HCC og HBsAg i serum hos fem patienter (22). Det er siden vist, at patienter med HCC har signifikant højere prævalens af serummarkører for HBV-infektion end kontrolpersoner (1). Prævalensen af HBsAg hos patienter med HCC er højere end hos patienter med kronisk hepatitis og cirrose, hvilket taler for en karcinogen effekt af virus (2). Men det forhold, at asymptomatiske bærere kan have høj grad af viræmi uden histopatologiske forandringer ved leverbiopsi (23), og at HBV-inficerede patienter, der udsættes for intermitterende immunosuppression, kun har minimal eller ingen leverpatologi (24), indikerer, at HBV ikke i sig selv er cytopatisk.

Geografisk distribution af HBV og HCC

Der er en tæt korrelation i geografisk distribution mellem HBV (Fig. 1) og HCC (1, 2). Den udtalte globale variation i forekomst af HBV-markører er epidemiologisk set et af de mest karakteristiske træk ved en HBV-infektion. Forskellen i prævalens imellem lav- og høj-prævalensområder kan variere op til 20-50 gange. I to regioner er prævalensen på 10% eller mere, i Afrika syd for Sahara og i Sydøstasien. Nordafrika, Mellemøsten og den resterende del af Asien har en prævalens på 2-5%. Sydamerika, Sydeuropa og den europæiske del af det tidligere Rusland har en prævalens på 1-2%, og i lande som USA, Vesteuropa, Australien og New Zealand er prævalensen 0,2-0,5%. Den højeste prævalens af HBV falder sammen med den højeste prævalens af HCC i Afrika syd for Sahara og Sydøstasien, den intermediært forekommende prævalens af både HBV og HCC forekommer i Sydeuropa og Japan og den laveste prævalens i USA og Vesteuropa (1, 2).

Epidemiologi

Beasley et al viste prospektivt for 22.707 kinesiske offentligt ansatte i Taiwan, at den relative risiko for at få HCC var 223 gange højere for HBsAg-positive mænd end for HBsAg-negative mænd. 54% af de 105 dødsfald blandt HBsAg-bærerne var forårsaget af enten HCC eller cirrose i modsætning til kun 1,5% af de 202 dødsfald blandt ikkebærere (25). McMahon et al viste for 1.536 bærere af HBsAg i Alaska, at den hyppigste komplikation til kronisk HBV-infektion var udvikling af HCC. Serokonversion fra HBeAg til anti-HBe og selv tab af HBsAg beskyttede ikke bærerne mod at få HCC (16). Andre undersøgelser viser dog, at serokonversion nedsætter risikoen signifikant (15).

I et casekontrolstudie udført af Tangkijvanich et al var prævalensen af HBsAg blandt 101 patienter med HCC 65% i sammenligning med 0,5% i en kontrolgruppe af 200 frivillige bloddonorer uden HCC (26). I overensstemmelse hermed har Sarin et al for 74 patienter med HCC vist, at 71,6% var HBV-positive (27).

Larouze et al sammenlignede HBsAg-prævalensen mellem fædre og mødre til HCC-patienter og matchede kontrolpersoner. I kontrolgruppen var der ikke signifikant forskel på forekomsten af HBsAg blandt mødre og fædre, mens mødrene til HCC-patienter var fire gange så hyppigt HBsAg-positive som fædrene (28).

Patogenese

Udvikling af cancer er en kompliceret proces, hvorunder vigtige genetiske forandringer forekommer sekventielt, hvilket resulterer i autonom vækst af transformerede celler (29). Der er to mulige mekanismer for, hvordan HBV kan føre til udvikling af HCC: HBV er direkte involveret i udviklingen af de genetiske forandringer, der forekommer ved karcinogenesen, eller persisterende HBV-infektion, men ikke HBV i sig selv, bevirker at hepatocytgenomet bliver mere modtageligt over for andre faktorer, der forårsager genetiske forandringer.

Det er kontroversielt, hvorvidt HBV spiller en direkte rolle i levercelletransformationen (3). HBV-DNA findes integreret i DNA hos personer med HCC (30), og integration af HBV-DNA kan føre til kromosomal omordning på integrationsstedet (31). Det har derfor været antaget, at HBV-DNA-integrationsstedet fungerer som initiator eller promotor af HCC, og man har forsøgt at identificere de cellulære sekvenser i dets umiddelbare nærhed. Det har dog vist sig, at DNA-integrationsstederne er tilfældige (32), og at integrationen forekommer på vilkårlige tidspunkter i forløbet af den kroniske infektion (33). Shafritz et al har for 12 patienter med HBsAg i serum identificeret HBV-DNA i deres tumorer, integreret i værtsgenomet. Det samme gjaldt for tre ud af otte andre patienter, der var HBsAg-negative, men anti-HBs-positive. Der er altså ingen simpel korrelation mellem HBV-serummarkører og HBV-DNA i tumorer (30).

En anden mulig faktor er HBx-proteinet, der fungerer som en temmelig uspecifik transaktivator, hvilket fører til mutation af tumorsuppressorgener (hvilket lader dem inaktive) og dermed aktiverer protoonkogener (34). Men hvis HBxAg specifikt er involveret i udviklingen af HCC, er det vanskeligt at forstå, hvorfor det tager 30-50 år at udvikle en tumor (35).

Cytotoksiske T-celler angriber og eliminerer kronisk inficerede hepatocytter og giver dermed også anledning til levercellebeskadigelse. Kontinuerlige eller gentagne cykler af levercellenekrose efterfulgt af regeneration bevirker, at levercellens DNA er mere udsat for spontane mutationer og kan endda muligvis forstærke integrationen af virus. Den accelererede celleomsætningshastighed giver ikke tid til at ødelagt DNA bliver repareret, før cellen igen deler sig, hvilket igen forstærker den inducerede anormalitet. På denne måde kan en serie af mutationer med tiden akkumulere i individuelle celler. Denne kontinuerligt gentagne proces af kronisk levercellebeskadigelse, inflammation og hepatocytregeneration kan medføre fokal ukontrolleret levercellevækst og eventuel malign celletransformation (36).

Effekt af vaccination mod HBV-infektion

Der har i knap 20 år været en effektiv vaccine mod HBV. I år 2000 havde knap 110 lande indført vaccinen i børnevaccinationsprogrammet. Taiwan var det første land, der indførte vaccination mod HBV. Forud for indførelsen i 1984 var 15-20% af befolkningen kroniske bærere af HBsAg. Ni et al har i 1999, 15 år efter indførelse af vaccination mod HBV, undersøgt 1.357 personer, der var under 15 år og født efter, at vaccinationsprogrammet blev implementeret, og 559 personer mellem 15 år og 20 år, født førend programmet begyndte, for serologiske markører for HBV-infektion (HBsAg, anti-HBs og anti-HBc). I løbet af de 15 år, der var gået siden vaccinationsprogrammet blev indført, faldt prævalensen blandt personer, der var yngre end 15 år, fra 9,8% i 1984 til 0,7% i 1999; blandt personer, der var 15-20 år, var prævalensen af HBsAg i 1999 7% (p < 0,001). Anti-HBc fandtes hos 2,9% af de personer, der var yngre end 15 år, og hos 20,6% af de 15-20-årige (p < 0,001). For de samme aldersgrupper var prævalensen af anti-HBs' seropositivitet henholdsvis 75,8% og 70,7% (p < 0,02) (37). Det er ydermere vist, at indførelse af vaccinationsprogrammet har bevirket en reduktion af HCC incidensen og mortaliteten med 50% blandt de vaccinerede børn (38, 39).

Konklusion

Epidemiologiske, serologiske og molekylærbiologiske data taler således overbevisende for, at der er en sammenhæng mellem HBV-infektion og efterfølgende udvikling af HCC. Men trods mange års intens forskning er mekanismen for, hvordan HBV forårsager HCC ikke afklaret. Det er således uvist, om det er HBV i sig selv eller følgestilstande til kronisk infektion, der inducerer udvikling af HCC.

Det er vist, at bærerhyppigheden af HBV i Taiwan er signifikant reduceret efter indførelse af vaccination. De foreløbige tal tyder på, at incidensen af HCC også reduceres. I løbet af de næste ti år vil det endeligt kunne afklares om HBV-induceret HCC bliver den første humane tumor, der forebygges ved universel vaccination.

Det kan tilføjes, at alle HBsAg-positive patienter i Danmark bør henvises til en specialafdeling mhp. vurdering af behandlingsindikation.

Nina M. Weis, infektionsmedicinsk afdeling 144, H:S Hvidovre Hospital, DK-2650 Hvidovre.

Antaget den 6. november 2002.

H:S Hvidovre Hospital, infektionsmedicinsk afdeling, klinisk forskningsenhed.

1. Szmuness W. Hepatocellular carcinoma and the hepatitis B virus: evidence for a causal association. Prog Med Virol 1978; 24: 40-69.
2. Arbuthnot P, Kew M. Hepatitis B virus and hepatocellular carcinoma. Int J Exp Pathol 2001; 82: 77-100.
3. Idilman R, de Maria N, Colantoni A, van Thiel DH. Pathogenesis of hepatitis B and C-induced hepatocellular carcinoma. J Viral Hepatitis 1998; 5: 285-99.
4. Lee W. Hepatitis B virus infection. N Engl J Med 1997; 337: 1733-43.
5. Bukhari SS, Tsiquaye KN. Hepadnaviruses, their infections and hepatocellular carcinoma. J Pak Med Assoc 1990; 40: 300-6.
6. Simonetti RG, Camma C, Fiorello F, Politi F, D'amico G, Pagliaro L. Hepatocellular carcinoma. Dig Dis Sci 1991; 36: 962-72.
7. Chen P-J, Chen D-S. Hepatitis B virus and hepatocellular carcinoma. I: Okuda K, Tabor E, ed. Liver cancer. New York: Churchill Livingstone, 1997: 29-37.
8. Henkler F, Koshy R. Hepatitis B virus transcriptional activators: mechanisms and possible role in oncogenesis. J Viral Hepatitis 1996; 3: 109-21.
9. Scaglioni PP, Melegari M, Wands JR. Recent advances in the molecular biology of hepatitis B virus. Baillieres Clin Gastroenterol 1996; 10: 207-25.
10. Lugassy C, Bernuau J, Thiers V, Krogsgaard K, Degott C, Wantzin P et al. Sequences of hepatitis B virus DNA in the serum and liver of patients with acute benign and fulminant hepatitis. J Infect Dis 1987; 155: 64-71.
11. Chisari FV, Klopchin K, Moriyama T, Pasquinelli C, Dunsford HA, Sell S et al. Molecular pathogenesis of hepatocellular carcinoma in hepatitis B virus transgenic mice. Cell 1989; 59: 1145-56.
12. Fowler MJF, Greenfield C, Chu C-M, Karayiannis P, Dunk A, Lok ASF et al. Integration of HBV-DNA may not be a prerequisite for the maintenance of the state of malignant transformation. J Hepatol 1986; 2: 218-29.
13. Takada S, Tsuchida N, Kobayashi M, Koike K. Disruption of the function of tumor-suppressor gene p-53 by the hepatitis B virus X protein and hepatocarcinogenesis. J Cancer Res Clin Oncol 1995; 121: 593-601.
14. Henkler F, Waseem N, Golding MHC, Alison MR, Koshy R. Mutant p53 but not hepatitis B virus X protein is present in hepatitis B virus-related human hepatocellular carcinoma. Cancer Research 1995; 55: 6084-91.
15. Lok A, McMahon BJ. Chronic hepatitis B. AASLD practice guidelines. Hepatology 2001; 34: 1225-41.
16. McMahon BJ, Holck P, Bulkow L, Snowball M. Serological and clinical outcomes of 1536 Alaska natives chronically infected with hepatitis B virus. Ann Intern Med 2001; 135: 759-68.
17. Loriot M-A, Marcellini P, Walker F, Boyer N, Degott C, Randrianatoavina I et al. Persistence of hepatitis B virus DNA in serum and liver from patients with chronic hepatitis B after loss of HbsAg. J Hepatol 1997; 27: 251-8.
18. Okamoto H, Tsuda F, Akahane Y, Sugai Y, Yoshiba M, Moriyama K et al. Hepatitis B virus with mutations in the core promotor for an e antigen-negative phenotype in carriers with antibody to e antigen. J Virol 1994; 68: 8102-10.
19. McMahon BJ, Alward WLM, Hall DB, Heyward WL, Bender TR, Francis DP et al. Acute hepatitis B virus infection: relation of age to the clinical expression of disease and subsequent development of the carrier state. J Infect Dis 1985; 151: 599-603.
20. Brechot C. Hepatitis B and C viruses and primary liver cancer. Baillieres Clin Gastroenterol 1996; 10: 335-73.
21. Brechot C, Degos F, Lugassy C, Thiers V, Zafrani S, Franco D et al. Hepatitis B virus DNA in patients with chronic liver disease and negative tests for hepatitis B surface antigen. New Engl J Med 1985; 312: 270-6.
22. Sherlock S, Fox RA, Niazi SP, Scheuer PJ. Chronic liver disease and primary liver cell cancer with hepatitis associated (Australia) antigen in serum. Lancet 1970; 2:1243-7.
23. Hoofnagle JH, Shafritz DA, Popper H. Chronic type B hepatitis and the "healthy" HbsAg carrier state. Hepatology 1987; 7: 758-63.
24. Lueg E, Heathcote J. Dangers of immunosuppressive therapy in hepatitis B virus carriers. Can Med Assoc J 1992; 147: 1155-8.
25. Beasley RP, Hwang L-Y, Lin C-C, Chien C-S. Hepatocellular carcinoma and hepatitis B virus. Lancet 1981; ii: 1129-31.
26. Tangkijvanich P, Hirsch P, Theamboonlers A, Nuchprayoon I, Poovorawan Y. Association of hepatitis viruses with hepatocellular carcinoma in Thailand. J Gastroenterol 1999; 34: 227-33.
27. Sarin SK, Thakur V, Guptan RC, Saigal S, Malhotra V, Thyagarajan SP et al. Profile of hepatocellular carcinoma in India: an insight into the possible etiologic associations. J Gastroenterol Hepatol 2001; 16: 666-73.
28. Larouze B, Saimot G, Lustbader ED, London WT, Werner BG, Payet M et al. Host responses to hepatitis B infection in patients with primary hepatitis carcinoma and their families. Lancet 1976; ii: 534-8.
29. Sugimura T. Multistep carcinogenesis: a 1992 perspective. Science 1992; 258: 603-7.
30. Shafritz DA, Shouval D, Sherman HI, Hadziyannis SJ, Kew MC. Integration of hepatitis B virus DNA into the genome of liver cells in chronic liver disease and hepatocellular carcinoma. Studies in percutaneous liver biopsies and post-mortem tissue specimens. New Engl J Med 1981; 305: 1067-73.
31. Robinson WS, Klote L, Aoki N. Hepadnaviruses in cirrhotic liver and hepatocellular carcinoma. J Medl Virol 1990; 31: 18-32.
32. Matsubara K, Tokino T. Integration of hepatitis B virus DNA and its implications for hepatocarcinogenesis. Mol Biol Med 1990; 7: 243-60.
33. Chen P-J, Chen D-S, Lai M-Y, Chang MH, Huang GT, Yang PM et al. Clonal origin of recurrent hepatocellular carcinomas. Gastroenterol 1989; 96: 527-9.
34. Truant R, Antunovic J, Greenblatt J, Prives C, Cromlish JA. Direct interaction of the hepatitis B virus HBx protein with p53 leads to inhibition by HBx of p53 response element-directed transactivation. J Virol 1995; 69: 1851-9.
35. Feitelson MA. Hepatitis B virus in hepatocarcin