我国病毒性肝炎病人较多,其中以乙型肝炎及丙型肝炎最为突出,十亿人口中约有一亿乙肝病毒携带者,为世界乙肝携带者一半。对于病毒性肝炎感染标志物的检测,随着分子生物学的发展,方法得到不断更新,水平不断提高,越来越接近病原微生物的本质。目前在我国广泛应用的检测方法,称酶免疫测定法(EIA),其原理是检测各种病毒的抗原及相应抗体。酶免法较以前依靠肝功变化等机体代偿性变化生理指标更直接、确实、可靠。
1988年开始,我国相继对乙型、甲型及丙型肝炎体外诊断试剂开展了质控和室间质评,使检验的准确性得到提高。但酶标法由于敏感性不足,操作步骤较多,一步支试剂会出现高浓度饱和,低浓度无法固相化,因而影响了检测质量。因此,目前需要推出一种敏感、特异、易于自动化、便于推广的检测试剂。免疫渗滤试验(DICA)及核酸杂交法是继EIA后较有前途的检测手段。然而DICA法不能直接检测病毒遗传物质,杂交法敏感度又较低,这些都限制了它们的推广。PCR法直接检测病毒基因、敏感、特异且易于自动化,克服了EIA、DICA及杂交法的缺点,是检测技术的一项革命性突破。
PCR(Polymerase Chain Reaction)检测技术,简言之就是在体外利用耐热DNA聚合酶,把样本中的某基因片段进行复制、扩增到一个庞大的数量,从而很容易检测出来。这一方法直接检查病原微生物的遗传物质,所以特异性强是病毒感染的最直接证据。其次,PCR法可以在几个小时内将特异的一段DNA序列扩增到数百万倍以上,因此它具有极高的敏感性。巢式PCR、逆转录PCR(RT-PCR)竞争性定量PCR及PCR联合斑点杂交等技术的出现,大大地提高了PCR检测的敏感性和检测范围,使RNA病毒的检测也得到很大程度上的改进。原位PCR技术对于致病机制的研究有很大的帮助。目前,PCR技术已成为公认的对病毒性肝炎的诊断、疗效观察及预防研究工作最理想的方法之一。
一、PCR与病毒性肝炎的早期诊断
引起乙肝病毒(HBV)感染的病毒量极微,据报道接种0.04UL的感染血液就足以导致传染。这样微量病毒进入体内,早期是EIA检测极限以外,一般认为HBSAg的EIA检测法灵敏度为0.1ng,只有病毒在体内繁殖在体内繁殖增生到相应浓度时才能被检出。核酸杂交法较EIA法更直接,敏感度也有所提高,其敏感度可达0.1Pg病毒核酸,即使这样在早期仍然无法检出微量病毒。PCR法的使用,可以将病毒的某段特异性基因扩增数百万倍,因此可以将少到几个病毒的样本检出。特别是巢式PCR的使用使其敏感度又有所增加,当然巢式PCR的要求极高,必须在相当严密的条件下进行,否则其假阳性率将较常规PCR法高得多,建议不要在临床常规检验中使用。
丙肝病毒至今尚未成功分离,丙肝病人血清中病毒含量很低,无法用酶标的方法从血清中检出丙肝抗原。目前,所使用的丙肝酶标诊断试剂盒主要是检测丙肝相应抗体,无法用EIA法检出丙肝,杂交的方法因基敏感性问题在丙肝的早期诊断受到限制。另外,EIA法检测丙肝,所使用的诊断试剂盒包被抗原是合成肽或生物工程蛋白质,这些人工抗原与丙肝的天然结构及免疫原性有一定差别,易造成漏检。而RT-肝炎病人中24例检HBV DNA。Liang也报道应用PCR法检测HBSAg阴性肝炎病人,其HBV DNA检出率在30%左右,其次是对慢性PCR的方法就可以避免这些缺点,先在逆转录酶的作用下,将丙肝病毒的某段序列逆转录为cDNA,一般都选择在5′端非编码区,再利用PCR原理,对cDNA进行扩增,赖PCR的高敏感性,可以早期诊断HCV的感染。
二、PCR的高敏感性提高对肝炎病人诊断的准确性。
肝炎病毒颗粒的存在与否决定了它的传染性的有无,而肝炎病毒特异性DNA或RNA是肝炎病毒是否存在的直接证据。另外,研究发现只要HBV DNA存在就可以引起乙肝的传染。因此,PCR法检测病毒基因,是判断传染性最直接、最可靠的证据。在乙肝感染过程中,有时对病人体内是否有乙肝病毒的复制,即病人有无传染性的判断并不容易,PCR法的出现使这些问题在很大程度上得到解决。我们以其中较为典型的情况,分别进行简要的讨论。首先是低复制病毒持续性感染病人,由于HBSAg表达很少,病人血清中抗原浓度较低,超出了EIA检测的极限无法用酶标免疫法检出。临床实践中要判断有无HBV存在,以前都采用酶免法、HBV DNA杂交法,而这些方法的敏感度较低,不易检出,容易漏检。病毒低复制持续性感染的发生机制可能与下面三种情况有关:(一)HBV基因整合到宿主DNA中,暂时不表达;(二)由于其它病毒复合感染抑了HBSAg表达;(三)由于机体的肝脏炎症反应清除了大部分病毒标志物。实验表明PCR法有极高的灵敏度,可以检测到1fg的HBV DNA,敏感度可达10CID/ml,因此PCR法的应用可以从HBSAg阴性病人血清中检出HBV DNA有关这方面的报道很多,骆抗先等在36例HBSAg阴性拟为慢性活动性肝炎病人中24例检出HBV DNA。Liang也报道应用PCR法检测HBSAg阴性肝炎病人,其HBV DNA检出率在30%左右,其次是对慢性肝癌及肝炎后肝硬化病人。流行病学的研究表明,原发性肝癌、肝炎之间有很大的相关性。分子生物学的研究也在肝癌细胞中发现HBV DNA同源性片段。特别是在中国,原发性肝癌一个最主要的致病因素就是乙肝病毒感染。但是以前对HBV感染标志物的检测,主要是应用EIA法,由于其敏感性的不足,相当比例原发性肝癌病人血清中检不出肝炎病毒感染的指标。而PCR法因其较高的敏感性,检验的结果表明,有大部分HBSAg阴性原发性肝癌患者体内可以检出HBV DNA,其检出率达60-80%,进一步证实了HBV DNA与原发性癌的发病有密切的关系。另外,PCR技术的应用还证实不仅在病人的血清中存在HBV DNA,在其白细胞、肝病变组织及乳汁、精液等体液中均有可能检出乙肝病毒DNA。这些乙肝病毒的普遍存在,在预防医学研究中有很重要意义。
对丙肝病毒感染检测标志目前主要是应用EIA法。EIA Kit多采用我工合成抗原,包括反应板检测病人血清中的对丙肝病毒的特异性抗体,这是因为丙肝病毒在血清中浓度很低无法用EIA法检出,只能检测相关的抗体。核酸杂交的方法因其敏感度的限制,也不能准确地判断机体的感染状况。唯RT-PCR方法,不仅能直接检测丙肝病毒基因(RNA)而且具有极高的敏感性,可以检出少至10CID/ml的丙肝病毒,是检测丙肝病毒的最有效方法,可以准确判断HCV的传染性。
三、PCR与肝炎病程跟踪与动态分析。
在PCR技术出现以前我们熟知的对乙肝动态分析方兴未艾,主要是依“二对半”的检测。一般认为HBSAg是“乙肝”的早期标志物,是急性“乙肝”的诊断依据。随着病性的进展出现的“E”抗原与核心抗体,提示病人处于感染的高峰期。然后,在机体的作用下“E”抗原消失,随之出现“E”抗体这时病人有两种转归,一种是“C”抗体消失,代之现抗HBSAg抗体,相继HBSAg及“E”抗体消失病人恢复;另一种则是抗“C” 抗体或“E”抗原、抗体系统反复轮换持续存在并超过三个月以上,终演变成慢性肝炎。实际在临床实践中,这种典型病情变化的病例极少,大部分病人所表现的“二对半”组合与病情极其复杂,有的只出现HBSAg没有随之的“二对半”转化,有的先单个指标长期存在,更有些病人“二对半”结果全阴,却表现为进行慢性肝炎病症及体征。应用PCR检测发现,大多数大三阳病人血清中能够检出HBV DNA(检出率在96%左右)与大三阳病人血清中含有乙肝病毒,处于感染高峰符合。但PCR检测表明,有相当一部分人“E” 抗原转化为“E”抗体后,其血清中仍有HBV DNA存在(检出率约30%)说明“E”系统转化后,有些病人HBV DNA仍未消失,病毒并未停止复制。更甚至,研究发现在20-30%HBSAg抗体阳性的病人体内仍用PCR法检出HBV DNA。说明HBSAg系统在血清转化后仍有可能存在病毒的复制,这些现象都提示EIA指标推测病人病情的变化有其一定的局限性。Ulrich等用PCR法检测系列稀释感染黑猩猩血清,发现PCR检测的最低极限量低于感染黑猩猩的最低感染量。我们用正常人血清稀释乙肝感染血清发现,将感染血清稀释到5万倍仍能检出HBV DNA,因此,PCR法检测HBV DNA是一种可靠且简单易行的判断HBV感染的指标,只有病人体内HBV DNA消失才能认为病人恢复。小三阳病人血清中HBV DNA转阴率约为60-70%,这与病毒遗传物质突变,复制暂停,整合状态,及血清HBV病毒炎症清除使血清中的HBV DNA消失或下降至极低浓度有关。这种情况下并不表示病人恢复。因此,对于血清HBV DNA转阴病人应理一步检测其外周血白细胞内有无HBV DNA持续存在,并随访复查血清HBV DNA以免误诊。同时,PCR检测有半定量的特性,可以提示病人HBV DNA复制状态的动态变化,一种最理想的病人病情动态变化的跟踪方法,对丙肝病毒感染人的跟踪也有类似的结果。由于抗体在体内的变化有一定的延滞性,往往不能正确机体的感染状况,RT-PCR法的应用使之得改善。目前,许多学者将RT-PCR法用干扰素治疗丙肝病人疗效研究,并且得到了可喜的成果。
四、PCR与献血员的筛选。
目前,我国绝大多数医疗单位采用RPHA或ELISA法筛选HBSAg阴性者作为合格的献血员,相当数量的献血员没有检测其HCV的标志。由于EIA法检测水平较低,有相当数量乙肝病毒极低水平表达的病人被漏检。米晓枫报道563例输血后随访人中竞有9.94%出现输血后肝炎发病率可达50%。上海医科大学肝癌研究所余竹元研究发现,正常供血员中有6%左右的HBV DNA阳性,而正是这种仅仅HBV DNA或HCV RNA阳必性,没有其它指证的供血源对于肝炎病毒的传播具有很大的危险性,应引起足够的重视,这也充分体现了PCR技术在献血员筛选中的重要意义。建议有条件的地方能够尽量采用PCR法作为筛选供血员的指标。