new insight in hepatitis profile interpretation

BB 형간염의 이해형간염의 이해BB 형간염의 이해형간염의 이해

New Insight in Hepatitis Profile Interpretation

Hepatitis B Dane Particle

HBsAg

HBcAg

dsDNA

Polymerase

HBV GenomeCore Gene

Surface Gene

Core nucleocapsid protein& HBeAg

Pre-S1, pre-S2, & S protein

X Gene

X protein

Polymerase Gene

A large protein with functionscritical for packing &DNA replication

Serological and clinical patterns of acute HBV infections

HBsAg IgM anti-HBc Anti-HBs

Total anti-HBc

HBeAg Anti-HBeSymptoms

Tite

r

Wk after exposure

HBV

HBV 급성 감염시 가장 처음 나타나는 표지자 감염 후 6 개월 이상 지속적으로 HBsAg 이

발견되면 만성감염을 의심 HBV 감염의 진단 및 수혈 혈액의 선별검사로서

유용한 검사 HBsAg 에 대한 특이적인 항체는 anti-HBs

Hepatitis B surface antigen (HBsAg)

HBV

Anti-HBs 는 HBsAg 에 대한 특이항체 감염 증상 발현 후 1∼4 개월에 생성 Anti-HBs 가 생성되면 일단 임상적으로

HBV 감염에서 회복을 의미 향후 HBV 감염에 대한 면역 획득 Anti-HBs 는 HBV 를 중화시켜 HBV

감염을 예방할 수 있는 항체

Anti-HBs

HBV

HBcAg 은 바이러스 DNA 를 둘러 싸고 있는 단백에서 유래된 항원

혈중으로 분비되지 않으므로 혈청검사에서 검출불가

가장 정확한 바이러스 증식을 나타내는 표지자 HBcAg 은 간세포 표면에 발현되어 감염된 세포를

사멸시키는 면역작용을 유발 HBcAg 에 대한 특이적인 항체가 anti-HBc

Hepatitis B core antigen (HBcAg)

HBV

Anti-HBc Anti-HBc 는 HBcAg 에 대한 특이항체이지만

바이러스를 중화시키지는 못함 IgM 과 IgG 의 두 종류가 존재 IgM anti-HBc 는 감염 초기에 나타나는 항체로서

특히 anti-HBs 가 음성인 상태에서 IgM anti-HBc 가 양성이면 급성 HBV 감염을 의미

IgG anti-HBc 는 만성 HBV 감염에서도 양성이지만 HBV 감염 후 회복된 환자에서도 양성

Anti-HBc 는 전에 HBV 의 감염이 있었음을 의미하는 표지자

HBV

HBeAg 은 HBV 감염 후 3∼6 주에 나타나는 항원으로 가장 감염력이 높은 급성 감염기에 나타나는 표지자

HBeAg 이 감염 후 10 주 후까지도 지속되면 만성 감염으로 진행함을 의미

HBeAg 이 지속적으로 나타나면 만성 활동성 간질환을 의심

일반적으로 HBeAg 이 지속적으로 존재하면 감염력이 있고 바이러스의 증식이 지속됨을 의미

Pre-core/core 유전자에 변이가 발생하면 HBeAg 이 소실되지만 바이러스의 증식은 그대로 지속되므로 주의 요망

Hepatitis B e antigen (HBeAg)

HBV

Anti-HBe 는 HBeAg 에 대한 특이항체 급성 감염 후 회복되는 시기에 HBeAg 이 사라지고 anti-

HBe 가 출현하면 (seroconversion) HBV 감염에서 회복되는 좋은 예후를 보이는 소견

일반적으로 anti-HBs 가 생성되지 않고 HBsAg 이 지속되는 경우에도 HBeAg 이 양성인 경우보다는 anti-HBe 가 양성이면 바이러스의 증식이 감소하고 감염력이 감소하는 것으로 생각

일 부 에 서 는 anti-HBe 가 출 현 하 더 라 도 HBsAg 이 지 속 되 고 anti-HBs 가 생 성 되 지 않 는 다 면 pre-core/core 유전자에 변이가 발생하여 HBeAg 이 소실되고 anti-HBe 가 생성된 경우로서 이 경우 anti-HBe 가 양 성 이 더 라 도 바 이 러 스 의 증 식 은 그 대 로 지속되므로 주의 요망

Anti-HBe

HBV

HBV DNA HBV DNA 는 감염 후 1 주일이면 PCR 이나

hypbridization assay 로 검출 가능 HBV DNA 검출은 항바이러스 치료시 효과

판정을 위한 검사로 이용 최근에는 S 유전자에 변이가 발생한 경우

생성되는 HBsAg 의 'a’ 결정기가 기존의 항체와 반응하지 않을 수 있으므로 HBsAg 이 양성임에도 불구하고 기존의 검사키트로 검출이 안 되는 경우가 있을 수 있는데 , 이러한 경우 HBV DNA 를 검출하여 HBV 감염 진단 가능

HBV 감염시기 별 나타나는 표지자 종류

HBsAg감염시기 Anti-HBsIgM

Anti-HBcIgG

Anti-HBc HBeAg Anti-HBe

잠복기 말기 + - - - -+/-급성감염 보균자 + - + + + -

HBsAg (-) 급성감염 - - + - - -Anti-HBs 생성없이 회복 - - - + --

건강보균자 + - +/- +++ +-+ ++++ -+/--만성간염보균자

최근 감염 후 회복

HBV 백신접종 과거 감염 후 회복

---

+++/-++

+/- ++- +/-- -

+--

---

비정상적인 HBV 표지자 검사 결과 해석

HBsAg 은 양성인데 anti-HBc 가 음성인 경우

HBsAg 이 양성인 경우 anti-HBc 는 거의 항상 양성

HBsAg 이 양성인 이 때 anti-HBc 가 음성이라면 임상증상이나 간기능에 변화를 가져오기 이전의 급성 감염 잠복기 초기를 의심

HBsAg 은 양성인데 anti-HBc 가 음성인 경우

1. HBsAg carrier infants

2. During the course of chronic hepatitis B virus infection

3. Blood donors positive for HBsAg and negative for anti-HBc antibody

HBsAg carrier infants

HBsAgHBeAgAnti-HBcAnti-HBsAnti-HBe

NRNRR

• Occurred almost exclusively in children who were infected perinatally

• Immune incompetence to the HBV antigens

• Persist for more than 10 years • Hepatitis B immunization did not have

significant effect on the clinical course in carriers.

NR NR P

HBV DNA

During the course of chronic HBV infection


NRRR

• Healthy HBsAg carriers shedding of serologically undetectable quantities of complete and/or defective HBcAg from liver cell nuclei which contain HBcAg not detectable by immunofluorescence maintain the production of anti-HBc

NR NR P

HBV DNA

Blood donors positive for HBsAg and negative for anti-HBc antibody


NRR/NRR

Infectious at the time of their blood donation

Anti-HBc antibody screening must not replace HBsAg screening for blood donations.

NR NR P

HBV DNA

HBsAg, anti-HBc 및 anti-HBs 가 모두 양성

HBsAg 이 양성인 경우 anti-HBc 는 거의 항상 양성

Anti-HBs 가 양성이면 HBsAg 이 소실되어야 하므로 , HBsAg 과 anti-HBs 가 모두 양성인 경우는 비정상적인 검사결과


HBsAg 과 anti-HBs 가 동시에 양성인 경우

1. 서로 다른 아형에 의한 중복감염 2. 면역체계 이상으로 HBsAg 'a' 결정기와

결합할 수 있는 anti-HBs 를 만들지 못하는 경우로서 anti-HBs 와 유사한 클론의 항체반응이 일어나 면역학적 검사방법에서 HBsAg 과 교차반응을 일으키는 비특이적인 항체 존재

3. HBV 에 변이가 발생한 경우

Anti-HBc 만 양성인 경우 HBV 감염 후 완전히 회복되면 HBsAg 이 사라지고 anti-

HBs 가 생성되어야 하지만 불완전하게 회복된 경우 anti-HBs 가 음성이면서 anti-HBc 만 양성

HBV 감염 후 오랜 시간이 지나면 anti-HBs 역가가 점점 떨어져서 음성이고 anti-HBc 만 양성

HBsAg 유전자에 변이가 발생하면 변이된 유전자가 생성하는 HBsAg 이 기존의 항체와는 반응하지 않을 수 있으므로 면역검사법으로 측정하였을 떄 HBsAg 이 음성이고 anti-HBc 만 양성 --- 이 때 임상적으로 HBV 감염이 강력히 의심되면 HBeAg 이나 HBV DNA 를 검출하여야 진단


HBsAg 이 음성인데 HBeAg 이 양성인 경우

HBsAg 이 음성인데 HBeAg 이 양성인 경우는 급성 HBV 감염 초기에 일시적으로 나타날 수 있는 소견이기는 하지만 매우 비 정 상 적 인 결 과 이 므 로 검 사 결 과 를 확인하여야 한다 .

Mutant HBV 가 감염된 경우


HBeAg 과 anti-HBe 가 동시에 양성인 경우 HBeAg 이 소실되고 anti-HBe 가 생성되는

혈청전환 (seroconversion) 시기에 일시적으로 나타날 수 있는 매우 드문 소견

HBeAg 이 사라지고 anti-HBe 가 출현하기 까지 잠시 두 표지자가 모두 양성으로 나오는 시기가 있을 수 있는데 , 이 경우 기다리면 HBeAg 이 소실되고 anti-HBe 가 계속 출현할 것이므로 환자에게는 좋은 예후를 보이는 소견


HBsAg 이 양성인데 HBeAg 과 anti-HBe 가 모두 음성인 경우

1. HBV 의 정상적인 감염 과정에서 ‘ e window' 에 해당되는 시기 (HBeAg 이 사라지고 anti-HBe가 출 현 하 기 까 지 잠 시 두 marker 가 모 두 음성으로 나오는 시기 ) --- 이미 HBeAg 은 소 실 되 었 고 기 다 리 면 anti-HBe 가 출 현 할 것이므로 환자에게는 좋은 예후를 보이는 소견

2. 다른 가능성은 HBV 의 precore/core region에 변이 (precore stop mutation) 가 발생하여 HBeAg 은 만 들 지 못 하 지 만 anti-HBe 가 형성되지는 않은 경우


백신을 접종받지 않는 사람에서 anti-HBs 만 양성인 경우

passiver transfer

백신접종에 의하여 형성된 항체는 수 년간 양성 passiver transfer 에 의한 항체는 3 6∼ 개월 양성


Case (37/M, Alcoholic hepatitis)

HBsAg

Non-Reactive

Anti-HBs

Sep 14 ~ Sep 24 : FFP 32 unit transfused

Anti-HBcDate

Sep2003

Nov 2003

Reactive49.9 mIU/mL

Non-Reactive

Non-Reactive

Non-Reactive

Non-Reactive

HBV 변이의 종류

HBV

S 유전자 변이HBsAg ‘a’ 결정기에 변이

기존의 항체 (anti-HBs) 와 반응 안 할 수 있슴

Precore/core유전자 변이

HBeAg 분비 중단 / 감소바이러스 증식에도 불구하고

HBeAg (-)

P 유전자 변이 항바이러스 치료에 내성을 유발

S 유전자 변이

자연적으로 발생

고농도의 anti-HBs 에 장기간 노출된 경우

1. HBsAg 양성 산모에서 태어난 신생아에서 HBIG 및 HBV 백신을 접종한 경우

2. B 형간염과 관련된 질환으로 인하여 간이식술을 시행 받은 후 예방 목적으로 고농도의 HBIG 을 투여 받는 환자

S Gene Mutant & HBV Subtype

122160

Type 122 / 160

adr

adw

ayr

ayw

Lys / Arg

Lys / Lys

Arg / Arg

Arg / Lys

Lys (AAA) Arg (AGA)

AA structures Different for Subtypes

1. 산모의 혈액에 이미 소량의 mutant HBV 가 존재하고 있었는데 백신 접종으로 형성된 항체가 wild type 의 HBV 를 억제하므로 wild type HBV 는 사라지고 항체가 억제시킬 수 없는 mutant HBV 가 증식

2. 백신 접종으로 형성된 항체가 wild type HBV를 자극하여 mutation 초래

HBsAg 양성 산모에서 태어난 신생아에서

HBIG 및 HBV 백신을 접종한 경우

Vaccine Escape Mutant

Immunosuppression

HBIG-driven immune selection

Prevalence 8.3% ~ 62.5%

B 형간염과 관련된 질환으로 인하여 간이식술을 시행 받은 후 예방 목적으로

고농도의 HBIG 을 투여 받는 환자

Immunoprophylaxis in Liver Transplant Recipients

1. 진단검사 키트로 검출 안 될 가능성

2. Anti-HBs 가 양성이어도 mutant

HBV 방어 불가

S 유전자 변이의 문제점

변이된 S 유전자에 의하여 생성되는 HBsAg 은 기존의 특이항체인 anti-HBs 로

중화되지 않는다 .

122123

C

126

CC

C

141 145

C- S S -137

139147

- S S -

124

The most common HBsAg mutants cluster near aa 141-145.The most prevalent of these mutants reported is gly-145-arg.

Gly to Lys, Arg

Lys to Glu

Thr, Ile to Asn

AsnThr

insertion

HBsAg Epitope & Mutationdeterminant “a”

HBV

Why are HBsAg Mutants important?

False Negative Results

1. Mutant HBV 에 감염된 경우 HBsAg

이 음성이므로 진단이 지연되거나 어려움2. 이 경우 HBV 감염이 의심되면 HBeAg

이나 HBV DNA 를 검출하여야 진단 가능

검사키트에 따라 검출 불가

Diagnosis

Detection of Recombinant HBsAg Mutants

Wild type

Asp/Ala 144

Met/Leu 133

Thr/Ser 126, Gln/His 129

Gly/Arg 145Thr/Ser126 + Gly/Arg145Pro/Leu142 + Gly/Arg145Pro/Ser142 + Gly/Arg145Asp/Ala144 + Gly/Arg145

Negative Control

Abbott Asxym Other

▬

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Vaccination Failure

Prevention

1. 백신 접종을 실시하였지만 mutant HBV 가 검출될 수 있다 .

2. HBV 만연지역에서는 HBsAg 양성 산모에서 태어나 HBIG 및 HBV 백신을 접종한 신생아의 2-3% 에서 vaccine escape

mutant 가 발견된다 .


Fulminant Hepatitis

Gly 145 arg was one of the mutations

involved in this case of Fulminant Hepatitis.

(Kalinina et al., Hepatology 34: 385, 2001)

Clinical

혈청학적 검출의 문제점

HBsAg mutation 검출이 고려되지 않은 검사 키트로는 false negative result 가능

따라서 HBsAg mutation 이 존재할 경우 검사 키트에 따라 HBsAg 검사결과에 차이가 존재

미국 FDA 에서는 제조회사에 mutant detection 에 관한 data 를 요구하기 시작하였고 , 제조회사의 package insert 에 mutant 를 검출하지 못할 수 있다는 경고문을 제공하도록 권고

1. HBeAg 이 음성이어도 HBV 증식은 지속되고 HBV DNA 양성

2. Precore 나 core 변이가 multiple 하게 발생하면 바이러스의 독성이 증가하여 임상적으로 fulminant hepatitis 초래

Precore/core 유전자 변이의 문제점

HBeAg 분비 중단 / 감소바이러스 증식에도 불구하고 HBeAg (-)

Prevalence of Precore Stop Mutation

US Europe

Fulminant hepatitis (10%)Chronic active hepatitis (12-27%)

Asia, Africa Southern Europe

Middle EastChronic active hepatitis (47-60%)

Korea Chronic active hepatitis (90%)

Where have Precore Mutants been found

Healthy Chronic HBV Carriers

Patients with Fulminant Hepatitis

Patients with Aggressive Chronic Hepatitis B

P 유전자 변이의 문제점

Lamivudine Lamivudine 과 같은 과 같은 핵산유사체 항바이러스 치료제는 역전사효소를 저해함으로써 바이러스 복제 억제

약제 내성 돌연변이 1 년 : 10~15% 2 년 : 20~30%

3 년 : 40~55%

항바이러스 치료에 내성을 유발

항바이러스 치료의 최적 지침 수립 및 효과적 모니터링

내성의 조기 진단 및 예측 DNA 음전상태에서 variant

predominance 여부 확인 Viral breakthrough 시 내성의 확진 대체 약제 처방의 근거

Adefovir, Interferon

Clinical Importance of Clinical Importance of YMDD GenotypingYMDD Genotyping

Clinical Impact of HBV Genome Variability

HBV genotypesHBV genotypes Severity of liver diseaseSeverity of liver disease Response to antiviral therapyResponse to antiviral therapy

HBV mutantsHBV mutants Pre-core mutantsPre-core mutants

Natural history of the diseaseNatural history of the diseaseResponse to antiviral therapyResponse to antiviral therapy

Polymerase mutantsPolymerase mutants

Drug resistanceDrug resistance S gene mutantsS gene mutants

Vaccine or HBIG escape mutantsVaccine or HBIG escape mutantsOccult infectionOccult infection

HBV Genotype (A G) Distinct geographical distributions A - North west Europe and North America B - SE Asia C - Far East D - Mediterranean basin, India, Middle East Spontaneous HBeAg seroconversion B earlier than C Activity of liver disease and risk of

progression to cirrhorisis (C>B) Response to IFN A better than D B better than C

Occult HBV Infection

Detection of HBV DNA without HBsAg with or without the presence of HBV antibodies outside the acute phase window period

Silent HBV Infection

Presence of HBV DNA in serum or liver tissue in the absence of hepatitis B surface antigen (HBsAg), anti-HBc and anti-HBs in serum

Caused in part by HBV mutants that produce a very low level of HBsAg, which escape detection by

currently available serologic tests

Incidence and estimated rates of residual risk for HIV, HCV, HBV and HTLV in blood donors in Canada, 1990-2000. (Chiavetta et al. CMAJ 2003)

HIV

Risk of transfusion-transmitted viral infection

HCV

HBV

HTLV

The risk of transfusion-transmitted infection (or "residual risk") per million donations

0.10 (1 in 10,000,000 donations)

0.85 (1 in 1,180,000 donations)

13.88 (1 in 72,000 donations)

0.35 (1 in 2,860,000 donations)

Estimation of the risk of HBV, HCV and HIV infectious donations entering the blood supply in England, 1993-2001. (Soldan et al. Vox Sang 2003)

HIV

Risk of transfusion-transmitted viral infection

HCV

HBV

The risk of transfusion-transmitted infection

1 in 8 million donations

1 in 260,000 donations

1 in 520,000 during 1993-98

1 in 30 million during 1999-2001

HBVFalse-Negative ResultsIn HBV Commercial Assays

HBsAg below the detection limit

Virus variants not recognized by the antibodies employed in the assays

Hepatitis B Virus

Production: 1011-1013/day High levels in blood (102 to 1010

copies/ml)

HBeAg (+) Chronic Hepatitis B : 107~ to 1011 HBeAg (-) Chronic Hepatitis B : 104~ to 108 Inactive HBsAg Carrier State : < 101~ to 104

Mutation rate: 1-3 x 10-5/site/yr

HBV

HBsAg Below the Detection Limit

Window Period between Virus Exposure and the First Appearance of Detectable Antigen or Antibody

HBV Carriers Who Lack Detectable HBsAg

HBV

Window Period HBV Transmissions

Retrovirus Epidemiology Donor Study (REDS, 1996) : 1 in 63,000 donations using the incidence window-period model

Transmission of HBV from HBsAg(-), anti-HBc(+) donors : 1 in 52,000 donations (Allain et al. 1999), 1 in 49,000 donations (Kleinman et al. 2003)

HBV

Analysis of Reported Post-Tx Cases in Japan (Matsumoto et al. Transfusion 2001)

141 “TA-HBV” cases reported 97-99

Risk of transfusion-transmitted HBV infection

103 Fully investigated

No viral markersin any donated blood

in 88 cases 15 HBV DNA(+) donations linked to

14 cases

All HBV DNA(-) donations linked to

1 case




5 donors

HBsAg (+)

Retested HBsAg with a more sensitive assay

10 donors in pre-HBsAg-positive window period

5 donors

HBsAg (-)

4 Donors - HBV DNA (+)3000, 3300, 800, 500 copies/mL

1 Donor - HBV DNA (-)< 50 copies/mL




43 donorsAll HBV DNA (-)

Donated Blood

1 donor (Window period)

HBsAg (+) detected

6 weeks afterdonation

All HBV DNA(-) donations linked to 1 case

Same Mutation in Pre-S2 Start Codon

HBV carriers who lack detectable HBsAg

Occult hepatitis B virus infection

HBsAg(-), anti-HBc(+), HBV DNA(+)

Risk of transfusion-transmitted HBV infection

Low-Level Viremia

HBV

HBsAg(-), anti-HBc(+)

HBV DNA is highly unlikely to be present in units with anti-HBs levels greater than 100 mIU/mL.

Transfusion to anti-HBc-positive blood with high levels of anti-HBs (titer >1:16, ≈ 200 mIU/mL) is permitted in Japan and no posttransfusion cases have been documented from such units.

HBV

HBV DNA tested in 17 patients with HBsAg(-) and anti-HBc(+), using Cobas Amplicor HBV Monitor TestTM (Roche, Branchburg, NJ, USA)

HBV DNA Detection in HBsAg(-), anti-HBc(+) patients in Chung-Ang University Hospital (2004)

HBV DNA (copies /mL)

Neg < 300

300~2,000

2,000~10,000

>10,000

3 2 5 5 2157172

417, 649, 659

1480, 1650

2010, 31903990, 6920,

9770

1060014600

-Copies/mL

Pt. No.

HBV DNA

More Sensitive Assays for HBsAg Needed

Sensitivity Ranges (HBsAg/mL)

Transfusion-transmitted HBV infection을 예방하려면 (1)

0.10 ~ 0.20 ng

in Newer Tests

for HBsAg

0.4 ~ 1.0 ngin Some of

the Older Testsfor HBsAg

FDA RECOMMENDATIONS

FDA recommends that HBsAg detection assays that are used to test blood, blood components, and Source Plasma donations have a lower limit of detection capability of 0.50 ng HBsAg/mL or less.

Sensitivity of HBsAg Assays

Abbott Asxym (MEIA)

ADVAIA Centaur (CLIA)

Seroconversion panel

(Subtype ad, ay)

0.10 ~ 0.20 ng/mL

Detection of Mutant HBV

HBsAg mutation 검출이 고려되지 않은 검사 키트로는 false negative result 가능

따라서 HBsAg mutation 이 존재할 경우 검사 키트에 따라 HBsAg 검사결과에 차이가 존재

미국 FDA 에서는 제조회사에 mutant detection 에 관한 data 를 요구하기 시작하였고 , 제조회사의 package insert 에 mutant 를 검출하지 못할 수 있다는 경고문을 제공하도록 권고

Transfusion-transmitted HBV infection을 예방하려면 (2)

Conclusion

1. 비정상적인 HBV 표지자 검사 결과 해석에 주의

2. Low level viremia 도 감염의 위험이 있으므로 특히 수혈시 주의

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