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简介
1965年，Baruch Blumberg及其同事在费城Fox Chase肿瘤中心意外地第一次揭示了一种临床症状被称为乙型肝炎的疾病的病原学。Blumberg的实验室主要是致力于研究人体免疫学的变化。他们收集了不同地域人群的血清，并与多次输血病人的血清反应，再使用常规的琼脂扩散法检测血清蛋白变异体的抗原性。他们假设的前提是这些病人的血清可能提供抗所有血清蛋白变异体的抗体。有趣的是，他们在用澳洲土著和纽约血友病患者的血清起反应时，观察到了一条非典型沉淀线（琼脂中的沉淀线提示有特异性抗原-抗体反应发生）。“澳抗”的意义何在却很难确定。然而，进一步工作显示该抗原在北美很少见，但在非洲和亚洲某些人群中却很常见。另一个与该抗原有关的线索是，一个 “澳抗” 原来是阴性的病人后来却变成了阳性，而且肝功能的生化检测显示该阳性的出现和该病人肝炎的亚临床症状发作是一致的，急性和慢性肝炎病人血中“澳抗”的检出率远高于阴性控制组，于是，人们确信二者之间存在一定的联系。
1970年，David Dane使用电子显微镜鉴定出血清中的感染性病毒颗粒（随后即被命名为Dane颗粒）。在Blumberg小组早期的工作中，由于在慢性携带者的血标本中发现的大量巨大的，超过22nm的球型和丝状颗粒的存在，他们很难鉴别出病毒颗粒。这些大量存在的非感染性亚病毒颗粒是由宿主的脂质组成，并包含相当于最初凝胶扩散检测中检出的“澳抗”的乙肝表面抗原（HBsAg）。
确定疾病和“澳抗”相关，以及在血中发现大量表面蛋白是我们研究乙型肝炎病毒（HBV）的重要里程碑，并由此引起两个飞跃。第一，人们很快意识到，血中发现大量存在的HBsAg可被用作免疫原。经过试验，1981年FDA通过了一种基于22nm HBsAg亚单位的疫苗。第二，简单的凝胶扩散显然可以用作HBV感染的最初诊断。随后，许多实验室很快开发出更灵敏的技术，包括放射免疫分析（RIA）方法检测HBsAg。基于此技术的商业化分析法也得以广泛应用。
典型的HBV感染过程中，所有病毒抗原都暴露于机体的免疫反应中。为了更好的理解感染中产生的血清学标志，了解病毒本身的结构是必需的。病毒粒子直径大约42nm，由一个27nm的二十面体核心构成，内部为乙型肝炎核心抗原（HBcAg）。外面由蛋白质、脂质和碳水化合物组成的病毒包膜包裹。包膜表面暴露的是嵌合的糖蛋白，也被称作HBsAg。这些糖蛋白是由三中大小不同的多肽组成，即乙肝表面大蛋白（LHBs）、乙肝表面中蛋白（MHBs）和乙肝表面小蛋白（SHBs）。内部核心包绕的是病毒的基因组，部分双链环状DNA，以及病毒编码DNA多聚酶。另一个病毒抗原，乙型肝炎e抗原（HBeAg），虽然不是病毒的结构成分，但在HBV感染过程中也在血清中存在。病毒基因组中的核心（C）基因可被分为两个亚区分别编码前C蛋白和编码C蛋白。二者都含有阅读框内的翻译起始密码子。下游的启动子启动C蛋白的翻译；而前C区的上游启动子启动翻译的蛋白质不仅包括整个C蛋白，还在N末端另加上29个氨基酸。这些额外的氨基酸授予了前C蛋白不同的特性，它使其被引导至内质网和高尔基体产生进一步修饰的蛋白，即感染的肝细胞分泌的HBeAg。因此，虽然HBeAg包含几乎整个HBcAg的氨基酸，但蛋白N和C末端的修饰产生了截然不同的两种抗原分子。
具有免疫活性的宿主的免疫应答迟早会产生病毒抗原相应的抗体，即抗HBs、抗HBc、抗HBe。所有这些抗原抗体成分都可用于HBV感染的诊断。
血清学诊断
由于Blumberg使用的琼脂扩散方法检测HbsAg不适用于大量标本的筛查，于是一些小组开始寻求操作性更强的方法。反向免疫电泳（CIE）将反应时间从一天减到少于一小时，同时增加了敏感度，因此得以取代最初的免疫扩散方法。尽管取得了进步，但这一技术在血库实验室大规模筛查需要的面前仍显苍白，因此，各种范畴的技术都开始被用于乙肝感染的诊断，包括补体结合实验和被动血凝集反应。最成功的方法是固相免疫方法，尤其是RIA和酶联免疫分析（EIA）。这些方法以固定抗原或抗体于固体支持物为基础，通常是固定于塑料管，微孔或小珠表面。然后加入通常来自检测标本的互补抗体或抗原，通过最简单的方法，这一抗原-抗体复合物被另一标记抗体检测出来。在RIA中，抗体使用同位素标记；在EIA中，抗体使用在加入底物后能催化颜色反应的酶标记。固相免疫分析具有快速得到检测结果、经济适用于大量样本的筛查、利于自动化等优点，因此，它是血清学检测的主要手段。有趣的是，用于描述三代诊断方法取得的进步的条件正好是最初分别对凝胶扩散、CIE和RIA/EIA的评价。
急性感染
急性感染可以是无症状的，也可以有发热、不适、皮疹和关节炎等前驱症状。前驱症状常发生于深色尿、黄疸等典型的肝炎症状出现之前数天至数周。在感染的自然史中，急性和慢性感染的早期症状实质上是一样的。检测的主要血清学指标是HBsAg，；它在急性感染早期就可出现，其持续存在约6个月或以上的时间即可定义为慢性感染。
感染后多久可检出HBV DNA依赖于所用方法的灵敏度，另一因素在于标本常常并没有在急性感染早期就收集并用于检测。因此，感染中HBV DNA的早期检测依赖于在发病初，或随后的针刺样损伤出现阶段采集标本。使用标准的HBV DNA检测技术，我们可以在HBsAg出现前后检出HBV DNA。然而，使用诸如PCR等技术，HBV DNA则是最早可被检出的标志。抗原中，HBsAg一般在暴露后约6~12周被检出，并在症状出现或肝脏生化指标异常前已经持续存在数日或数周。不久之后，HBeAg出现，其持续存在通常是病毒活动复制的指示。常规血清中不能检出HBcAg，它仅在病毒粒子中存在，并被表面蛋白包裹。随着血中抗原滴度达到峰值，肝脏酶类，谷丙转氨酶（ALT）的水平开始升高，这一时期也是临床症状出现的最初时期。
从暴露到出现临床症状的时间不是一定的，但在大多数病例中大约为2~4月。症状的出现可视为疾病进入结束阶段。最初是前驱期，病人感觉不适、厌食，它常持续数天；随后是黄疸期，以深色尿和进行性黄疸为特征；随着黄疸更加明显，其他症状开始改善，这提示康复期的开始。在康复早期，复制的停止以HBsAg阳性而HBeAg阴性为特征，但在一定比例的病人中，HBsAg也可很快消失——这些病人恢复很充分，并没有残余的肝脏损伤。
在疾病的正常进程中，针对抗原的抗体是在症状期开始产生的。这和乙肝是免疫调节性疾病的特点是相符的。乙肝的症状是机体免疫系统攻击感染的肝细胞而引起的结果。首先升高的抗体是抗C 抗原的，抗HBc。抗HBc在急慢性感染个体中都可发现，在治愈的个体中也可发现。它是用于衡量病人是否在过去任何时间感染过乙肝的最佳指标，尤其适用于流行病学研究。与HBsAg结合，抗HBc IgM是诊断急性感染的重要指标。在临床症状期，抗HBc IgM在血中具有增高的浓度，在康复早期达到高峰，并在随后3~12月逐渐降低，或多或少地和抗HBc IgG滴度的增高互补。抗HBe是感染后第二个能被检出的抗体，其出现和HBeAg的快速清除有关。HBeAg到抗HBe之间的血清转换刚好和ALT的急剧增高一致，这可能是由于抗体引起的感染细胞免疫调节引起的。通常，抗HBe会持续数年，但如果没有病毒活性的复制，其滴度会降低。最后，针对HBsAg的抗体，抗HBs出现了，尽管它可能在感染后3~6月才被检出。抗HBs是一种中和性抗体，并被认为是免疫产生的标志，因此，也是感染疾病的标志。在一些病人中，可能存在一个HBsAg不能检出，而抗HBs还没有产生的时期，而此时抗HBc IgM可被检出。另外，即使病毒从肝脏中清除了，一部分病人仍不能产生可检测的抗HBs或仅产生极低的水平。抗HBs也可作为确定疫苗免疫是否成功的标志；此时，抗HBs应该是血中唯一能检出的乙肝抗体。
慢性感染
急性感染通常是一自限性过程，很少出现严重的并发症。在慢性乙肝病人中，感染的急性期常为无症状的。慢性感染的临床过程可能由于疾病随时间变动的活性不同而有所差异。在一些病人中，疾病的发展可能很平稳，直到数十年后，持续的病毒复制导致肝纤维化和肝细胞性肝癌。另外一些病人中，疾病发展可能很迅速，感染后数年即发生肝纤维化。有时，疾病却很温和，病人可产生自发性病毒清除。
在急性和慢性感染中，诊断程序都需要先确定HBV标志的存在。从诊断的观点来看，HBsAg持续阳性6月及以上是慢性感染，该病人可被认为是HBV慢性携带者。最初HBV标志物的发展模式是和前述的急性感染一致的，但随着ALT水平和抗HBc IgM降低，HBsAg将仍然持续存在。在慢性感染早期，进行中的复制产生HBsAg、HBeAg和HBV DNA，它们都可在血中检出。此时抗HBc IgM水平已经开始下降，体液免疫几乎仅由抗HBc IgG维持。长期感染的病人可进入一低复制期，其特征是血清转换伴随着血循环中HBV DNA水平相应的降低。这种血清转换每年的发生率为5~20%左右，并且有时候伴随着疾病活性突然增高，这被称为血清转换疾病。通常，许多这种活化的肝炎可在最终抗HBe血清转换出现前几年消失。在大多数病例中，尽管HBsAg持续存在，HBeAg的消失过程中伴随着明显的临床症状改善和ALT水平正常。未能清除病毒及存在持续活性肝炎的病人发生肝纤维化和肝细胞性肝癌的风险大大增高。
不产生HBeAg的HBV变异
有趣的是，一些有明显HBeAg消失，抗HBe出现的病人，循环HBV DNA水平仍较高，疾病仍然继续发展。这种明显的自相矛盾的现象可解释为是由不表达HBeAg的HBV变异株产生引起的，这一变异是由于HBV C基因的前C区变异引起的。最常见的是1896位点核苷G到A的单位点突变，它使原来的色氨酸密码（TGG）突变为了终止密码（TAG）。C蛋白的翻译并没有受到突变的影响，因为核心基因的起始密码在该突变的终止密码的下游，所以病毒粒子仍正常产生。在慢性乙肝HBeAg阳性期，前C区突变株常常不表现为主要的毒株，而在抗HBe血清转换过程中开始表现。在刚发生血清转换的时期，血中混合存在着野生型毒株和前C区变异毒株。然而，机体免疫反应是针对表面表达HBeAg的感染肝细胞的，所以，感染了HBeAg阴性毒株的肝细胞存活下来，并继续产生前C区突变株，最后，突变株成为最主要的毒株。对持续性病毒复制来说，这一切断HBeAg产生的方法是一非常有效的机制。虽然有些地区的前C区HBV突变流行率很高，但这一变异似乎有着全球范围的分布。尽管这一突变最初是在晚期肝脏病人中发现的，但前C区突变株感染引起的肝炎是否更严重，仍有待讨论。尽管前C区突变株可出现自发性清除，但这在慢性肝炎中很罕见。而且干扰素对其治疗的效果很有限。
HBV DNA检测方法
在乙型肝炎诊断中，血清学检测扮演着重要的角色，它已成为目前诊断感染的主要检测方法，并且显著地增加了血制品的安全性。然而，HBsAg并不和病毒复制直接相关，因为该方法不能鉴别循环中的病毒和大量存在的巨大的非感染性亚病毒颗粒。HBeAg被用于确定传染能力的经典的标志，但它也是一个间接指标，因为它以分泌的形式存在，并且该抗原并不是病毒的结构成分。而且，前C区突变株和其他相似的，不产生HBeAg的变异株的存在已广为人知，这意味着HBeAg并不是病毒复制所必需的。理论上来说，理想的检测病毒复制的方法应该是检测病毒本身传染力的方法。不幸的是，HBV不能在常规的细胞培养中生长，因此，病毒噬斑分析或通过组织培养检测病毒滴度不能实现。有时，病毒浓度可通过电子显微镜确定，但这种方法不敏感，而且大量存在的非感染性亚病毒颗粒使其难于实现。许多研究者倾向于选择检测HBV DNA作为确定病毒复制的指标。
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