Prospects of HBx-targeted therapy for hepatitis B virus


Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The incidence of viral hepatitis B is a pressing issue in healthcare, prompting the need for new approaches to disease therapy. The question remains open regarding the development of new treatment strategies. Objective. To analyze contemporary data on the molecular mechanisms of viral hepatitis B pathogenesis and promising directions in antiviral therapy. Materials and methods. Literature search and analysis were conducted on platforms such as Elibrary, PubMed, CyberLeninka, and Scopus to identify the latest research results in the field of viral hepatitis B pathogenesis and key perspectives in antiviral therapy. Results. The data on the mechanisms of HBx protein functioning in viral hepatitis B have been obtained. Three promising directions in antiviral therapy aimed at reducing HBx protein production or limiting its activity were identified: nitazoxanide - a drug inhibiting the interaction of HBx with host cell proteins, which is important for the pathogenesis of viral hepatitis; dicoumarol - a substance promoting HBx degradation; monoclonal antibodies against HBx. Conclusions. HBx protein is the most important link in the pathogenesis of viral hepatitis B. Antiviral HBx-targeted therapy is potentially effective in the treatment of acute and chronic forms of viral hepatitis B and requires further studies.

Full Text

Введение. Согласно оценкам ВОЗ в 2019 году в мире насчитывалось 296 000 000 человек, живущих с хроническим гепатитом В, при этом ежегодно происходит около 1,5 миллиона новых случаев инфицирования. В 2019 г. от гепатита В (ВГВ) умерло 820 000 человек, главным образом в результате цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы (первичного рака печени) [1]. И хотя в России на данный момент проблема заболеваемости купирована повсеместной вакцинацией от гепатита В, по данным анализа заболеваемости, проведенным Михайловой Ю.В. и соавт. [2], в 2015-2021 гг. на долю взрослого населения приходилось 0,9 случаев заболевания на 100 000 населения, а среди детей наиболее высокая заболеваемость отмечалась у детей до года (в среднем  - 0,3 на 100 000 населения).

Детальное изучение молекулярной биологии патогенеза ВГВ в прошлом было затруднено, однако с появлением клеточных линий гепатоцеллюлярной карциномы человека HepG2 и других появилась возможность детального изучения функционирования вирусных белков, в том числе HBx-антигена. Ранее  HBx-антиген описывался как регулятор транскрипции вирусных белков, однако результаты анализа недавних исследований in vivo и in vitro позволяют говорить о том, что HBx является многофункциональным белком и может играть значительную роль в развитии фиброза печени, воздействуя на сигнальные пути клетки хозяина, а также влияя на транскрипцию и трансляцию не только вирусного генома, но и генома гепатоцита. В связи с этими данными открываются новые перспективы в противовирусной терапии вирусного гепатита В.

Целью работы является анализ современных данных о патогенезе вирусного гепатита В и перспективных направлениях противовирусной терапии.

Материалы и методы исследования. Поиск и анализ литературных источников на платформах Elibrary, PubMed, КиберЛенинка, Scopus по теме исследования.

Результаты исследования. ВГВ — вирус, относящийся к семейству Hepadnaviridae. Является оболочечным вирусом с частично замкнутой кольцевой ДНК. Строго видо- и тканеспецифичен по отношению к гепатоцитам человека. Геном вируса содержит четыре перекрывающиеся открытые рамки считывания, с которых транслируется семь белков. Ген С кодирует прекоровый белок, который впоследствии становится НВс-антигеном, а также НВе антиген. Ген Р кодирует вирусную ДНК-полимеразу. Ген S кодирует три поверхностных антигена: большой поверхностный антиген (L-HBsAg), средний поверхностный антиген (M-HBsAg) и малый поверхностный антиген (S-HBsAg). Ген Х кодирует белок НВх [3]. Долгое время структура и функции НВх оставались малоизученными в связи с отсутствием клеточных линий для его изучения. С появлением клеточных линий, таких как культура клеток гепатоцеллюлярной карциномы человека и других появились новые данные о структуре белка НВх и его функциях. По результатам исследований, HBx является многофункциональным белком, реализующим свои функции в различных компартментах клетки, и как предполагается, является ключевым фактором развития фиброза печени. НВх антиген способен влиять на ключевые для выживания сигнальные пути клетки, как влияя напрямую на геном гепатоцитов, так и взаимодействуя с белками цитоплазмы; в функции HBx-антигена входит контроль трансляции и транскрипции вирусного генома, а также его стабилизация и репликация путем снижения эффективности естественного противовирусного клеточного ответа [4].

Одним из наиболее хорошо изученных взаимодействий  НВх с клеточными белками является опосредованное влияние на активацию Е3-убиквитин-лигазы через взаимодействие с ДНК-связывающим белком 1. В норме убиквитин-лигаза осуществляет убиквитинирование ненужных или дефектных белков клетки с их последующей деградацией. В результате этого взаимодействия НВх получает контроль над некоторыми функциональными белками. Например, он опосредует деградацию комплекса белков структурного поддержания хромосом Smc 5/6, которые в норме обеспечивают спирализацию хроматина в ядре клетки и потенциально могли бы препятствовать экспрессии вирусных генов. Последствием убиквитинирования является их разрушение протеазами клетки, что приводит к нарушению репарации клеточной ДНК и одновременно стабилизации вирусной ДНК, что напрямую влияет на репликацию, трансляцию и транскрипцию вирусного генома. На восстановление функции этого комплекса белков в будущем может быть направлена специфическая противовирусная терапия [5].

На сегодняшний день существует перспективное направление в противовирусной терапии вирусного гепатита В, направленное на препятствие взаимодействия HBx с ДНК-связывающим белком-1 (ДСБ-1) и восстановление пула белков структурного поддержания хромосом Smc 5/6. Одним из препаратов, потенциально эффективным в терапии хронического гепатита В является Нитазоксанид (НТЗ) - тиазолидный противоинфекционный препарат, используемый за пределами Российской Федерации для лечения инфекций, вызванных простейшими, гельминтами и бактериями. В 2018 году в журнале Cellular and molecular gastroenterology and hepatology была опубликована статья, которая на сегодняшний день наиболее полно описывает недавно открытые противовирусные механизмы НТЗ по отношению к ВГВ. Kazuma Sekiba и соавт. протестировали 817 препаратов-кандидатов на борьбу с ВГВ. Ими были определены пять препаратов-кандидатов: торемифен, лоперамид, пимозид, винбластин и НТЗ. Некоторые из этих соединений не показали значительных эффектов в различных клеточных линиях, при этом НТЗ обладал наиболее воспроизводимой и сильной ингибирующей функцией среди этих соединений в культурах клеткок HEK293T и HepG2. В дальнейших опытах было установлено, что НТЗ успешно ингибирует взаимодействие HBx и ДСБ-1, что приводит к восстановлению уровня белков структурного поддержания хромосом Smc5/6 и подавлению вирусной транскрипции. Было выявлено значительное снижение интенсивности репликации вируса и синтеза вирусной мРНК под действием НТЗ. Эти данные были подтверждены опытами на естественной модели заражения - клеточной линии гепатоцитов человека, где было показано, что НТЗ способен ингибировать репликацию вируса на ранних стадиях размножения[6].

В 2019 году издание «Hepatology Communications» опубликовало исследование активности нитазоксанида при лечении хронического вирусного гепатита B (ХГВ). Участие приняли девять мужчин в возрасте не менее 17 лет с ХГВ без цирроза с различным уровнем вирусных антигенов. Серьезных побочных эффектов, требующих прекращение терапии, не наблюдалось ни у одного исследуемого, однако были отмечены побочные действия со стороны ЖКТ, такие как диарея и боль в эпигастрии. Эти эффекты были преходящими и прошли в процессе лечения пациентов. ДНК вирусного гепатита B стала необнаруживаемой (<38 МЕ/мл) в сыворотке 8 из 9 испытуемых (89%) после 4-20 недель терапии нитазоксанидом. У двух пациентов с положительным HBeAg он перестал обнаруживаться через 4 и 16 недель соответственно. У троих испытуемых (33%) перестал выявляться HBsAg, у двоих через 8 недель и у одного через 48 недель лечения. Пациент №1 с более поздними ответами на терапию (20 недель с неопределяемой ДНК ВГВ, 16 недель с отрицательным результатом HBeAg и 48 недель с отрицательным результатом HBsAg) получал 500 мг НТЗ только один раз в сутки [7].

Таблица 1. Исследование активности НТЗ при лечении гепатита B, в котором принимали участие 9 пациентов с хроническим гепатитом В с различным уровнем определяемый вирусных частиц

Вирусный антиген, определяемый у испытуемых

ДНК ВГВ

HBeAg

HBsAg

До терапии

100% (9 из 9)

22% (2 из 9)

100% (9 из 9)

После терапии

11% (1 из 9)

0% (0 из 9)

77% (7 из 9)

 

Другим препаратом, подавляющим активность HBx, является дикумарин – природный антикоагулянт непрямого действия. Известно, что он также является ингибитором фермента НАД(Ф)H-хиноноксидоредуктазы-1, который в клетках человека катализирует двухэлектронное восстановление хинонов до гидрохинонов. В 2021 году Sheng-Tao Cheng и соавт. показали, что этот фермент также способствует стабилизации HBx-антигена и препятствует его протеасомной деградации. По результатам их исследования на клеточных культурах, обработка клеток дикумарином способствовала деградации HBx и  значительно снижала уровень транскрипции вирусной ДНК. Таким образом, дикумарин проявляет сильную противовирусную активность in vitro, но его применение в клинической практике может быть ограничено вследствие его гепатотоксических свойств, что, однако, может быть скорректировано путем подбора терапевтических доз в дальнейших исследованиях [8].

В 2018 году журнал “Theranostics” опубликовал исследование Zhang JF и соавт. В этом исследовании предлагается новый метод лечения вирусного гепатита В с помощью моноклональных антител к HBx белку. Авторы пришли к выводу, что рекомбинантное антитело 9D11-Tat может эффективно внедряться внутрь клеток и значительно ингибировать транскрипцию, репликацию и продукцию вирусного белка как in vitro, так и in vivo. Также дальнейшие анализы показали, что данное антитело может значительно снизить внутриклеточную концентрацию HBx посредством деградации белка, опосредованной Fc-связывающим рецептором TRIM21. Одновременно с этим, этот процесс стимулировал активацию NF-kB, AP-1 и IFN-β, что реактивировало противовирусный иммунитет клетки-хозяина [9].

Заключение. Недавно открытая значительная роль белка HBx в патогенезе вирусного гепатита В открывает новые возможности в противовирусной HBx-таргетированной терапии. На сегодняшний день ведутся исследования в данной области, результаты которых являются многообещающими и требуют дальнейшего изучения.

×

About the authors

Anastasia A. Saveleva

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Author for correspondence.
Email: a.a.savel1999@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-4997-4045

Student

Russian Federation, 194100 St. Petersburg, Litovskaya st., 2

Egor S. Astudin

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Email: astudin-egor.ru@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-6890-5634

Student

Russian Federation, 194100 St. Petersburg, Litovskaya st., 2

Aregnazan M. Alexanyan

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Email: nazeli2003live@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-2229-0798

Student

Russian Federation, 194100 St. Petersburg, Litovskaya st., 2

Vladimir V. Rusanovsky

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Email: rusvv2058@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0432-7946
SPIN-code: 7010-4530

Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Pharmacology with a course in Clinical Pharmacology and Pharmacoeconomics

Russian Federation, 194100 St. Petersburg, Litovskaya st., 2

References

  1. Hsu YC, Huang DQ, Nguyen MH. Global burden of hepatitis B virus: current status, missed opportunities and a call for action. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023 Aug;20(8):524-537. doi: 10.1038/s41575-023-00760-9
  2. Динамика заболеваемости вирусными гепатитами населения Российской Федерации в 2015-2021 гг / Ю. В. Михайлова, А. В. Громов, Е. Л. Аверьянова, С. А. Стерликов // Современные проблемы здравоохранения и медицинской статистики. – 2022. – № 4. – С. 269-297. – doi: 10.24412/2312-2935-2022-4-269-297. – EDN DVYSXB.
  3. Tsukuda S., Watashi K. Hepatitis B virus biology and life cycle //Antiviral research. – 2020. – Т. 182. – С. 104925. doi: 10.1016/j.antiviral.2020.104925
  4. Schollmeier A., Glitscher M., Hildt E. Relevance of HBx for Hepatitis B Virus-Associated Pathogenesis //International Journal of Molecular Sciences. – 2023. – Т. 24. – №. 5. – С. 4964. doi.org/10.3390/ijms24054964
  5. Schollmeier A., Glitscher M., Hildt E. Relevance of HBx for Hepatitis B Virus-Associated Pathogenesis //International Journal of Molecular Sciences. – 2023. – Т. 24. – №. 5. – С. 4964. doi: 10.3390/ijms24054964
  6. Sekiba K., Otsuka M., Ohno M., Yamagami M., Kishikawa T., Suzuki T., Ishibashi R., Seimiya T., Tanaka .E, Koike K. Inhibition of HBV Transcription From cccDNA With Nitazoxanide by Targeting the HBx-DDB1 Interaction. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2019;7(2):297-312. doi: 10.1016/j.jcmgh.2018.10.010.
  7. Rossignol J.F., Bréchot C. A Pilot Clinical Trial of Nitazoxanide in the Treatment of Chronic Hepatitis B. Hepatol Commun. 2019 Mar 29;3(6):744-747. doi: 10.1002/hep4.1339.
  8. Cheng ST, Hu JL, Ren JH, Yu HB, Zhong S, Wai Wong VK, Kwan Law BY, Chen WX, Xu HM, Zhang ZZ, Cai XF, Hu Y, Zhang WL, Long QX, Ren F, Zhou HZ, Huang AL, Chen J. Dicoumarol, an NQO1 inhibitor, blocks cccDNA transcription by promoting degradation of HBx. J Hepatol. 2021 Mar;74(3):522-534. doi: 10.1016/j.jhep.2020.09.019.
  9. Zhang JF, Xiong HL, Cao JL, Wang SJ, Guo XR, Lin BY, Zhang Y, Zhao JH, Wang YB, Zhang TY, Yuan Q, Zhang J, Xia NS. A cell-penetrating whole molecule antibody targeting intracellular HBx suppresses hepatitis B virus via TRIM21-dependent pathway. Theranostics. 2018 Jan 1;8(2):549-562. doi: 10.7150/thno.20047.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies