Significato biologico e clinico delle isoforme di HBsAg

L’antigene di superficie dell’epatite B (Hepatitis B surface antigen; HBsAg) è rilevabile in circolo nei soggetti con infezione acuta o cronica da virus dell’epatite B (HBV); sino dall’inizio degli anni 1970, esso è impiegato come marcatore sierologico distintivo per la diagnosi dell’infezione da HBV.

L’HBsAg rappresenta il primo marcatore sierologico a comparire in caso di nuova infezione; può essere rilevato già a partire dalla prima settimana fino a un massimo di nove settimane dall’infezione (intervallo: 6-60 giorni), con una media di circa un mese dall’esposizione ad HBV. La rilevabilità in circolo di HBsAg per un intervallo di tempo superiore a 6 mesi definisce l’infezione cronica da HBV (1).

Ruolo biologico di HBsAg e sue isoforme

L’HBsAg è una glicoproteina essenziale per il ciclo vitale e replicativo di HBV, ha funzioni strutturali (costituisce l’involucro di HBV) e immunomodulatorie, ed è presente in 3 isoforme – la proteina grande (Large, L-HBsAg), la media (Middle, M-HBsAg) e la piccola (Small, S-HBsAg) (2). Le proteine dell’involucro virale sono sintetizzate nel reticolo endoplasmatico. La quantità di proteine dell’involucro sintetizzate supera di gran lunga quella necessaria per l’assemblaggio dei virioni, e la quota in eccesso viene esportata e secreta dall’epatocita come particelle subvirali (sub-viral particles, SVP) non infettive, in forma filamentosa o sferica. Le SVP sono costituite per un 80% da S-HBsAg, e per il restante 20% da M-HBsAg e L-HBsAg. Il rapporto tra S-HBsAg, M-HBsAg, e L-HBsAg nelle SVP filamentose è analogo a quello del virione maturo (particella di Dane), ovvero 1:1:4, mentre le SVP sferiche contengono principalmente S-HBsAg, una minore quantità di M-HBsAg e solo tracce di L-HBsAg. Le SVP fungono da esche per il sistema immunitario, riducendo così l’efficacia degli anticorpi neutralizzanti anti-HBs (3).

Le tre isoforme dell’HBsAg condividono lo stesso dominio C-terminale, ma si distinguono per estensioni N-terminali differenti (Figura 1).

S-HBsAg è la forma più abbondante ed è indispensabile per la morfogenesi e la secrezione del virione. M-HBsAg promuove la secrezione del virione pur non essendo indispensabile per determinarne l’infettività; tale isoforma agisce presumibilmente come un distanziatore che supporta i cambiamenti conformazionali della proteina L-HBsAg (4). Al contrario, L-HBsAg è cruciale per l’ancoraggio iniziale agli epatociti, che avviene tramite un’iniziale interazione a bassa specificità fra il determinante “a” presente in tutte le isoforme di HBsAg e i proteoglicani eparan-solfato della membrana epatocitaria, seguito da un legame ad alta specificità con il polipeptide di co-trasporto del sodio taurocolato (sodium taurocholate co-transporting polypeptide, NTCP) mediato dal dominio miristoilato di Pre-S1 (5), che consente l’ingresso di HBV nell’epatocita.

Valore clinico delle isoforme di HBsAg

Studi recenti hanno esplorato il potenziale valore aggiunto della quantificazione delle isoforme di HBsAg come nuovi marcatori per l’identificazione delle fasi della storia naturale dell’infezione cronica da HBV, per la predizione della risposta virologica, e per l’insorgenza di eventi clinici nel follow-up, fornendo tuttavia risultati parzialmente contrastanti e non conclusivi.

In un’ampia casistica di 183 portatori cronici di HBsAg, Pfefferkorn e coll. hanno rilevato che pazienti con infezione cronica HBeAg-negativa (portatori inattivi di HBV) presentavano proporzioni significativamente inferiori di L-HBsAg e M-HBsAg rispetto ai pazienti con epatite cronica B (6); le isoforme di HBsAg apparivano in grado di predire lo stadio di portatore inattivo con maggiore accuratezza rispetto ai livelli di HBsAg totale, ma questo dato non è stato successivamente confermato da Rodgers e coll. (7). Di interesse sono i risultati ottenuti sulla quantificazione delle isoforme di HBsAg in pazienti in trattamento a lungo termine con analoghi nuleos(t)idici (NUC) o a tempo definito con interferone pegilato (Peg-IFN). Valori basali di L-HBsAg e M-HBsAg nei pazienti che ottenevano la clearance di HBsAg erano significativamente inferiori rispetto a quelli osservati nei pazienti che non negativizzavano l’HBsAg (8). Inoltre, la cinetica di declino delle isoforme L e M risultava più rapida nei pazienti che ottenevano la negativizzazione di HBsAg, con o senza sieroconversione ad anti-HBs+. Alla luce di questi risultati, la diminuzione delle proporzioni di L-HBsAg e M-HBsAg durante trattamento con NUC o con Peg-IFN potrebbe rappresentare un indicatore precoce di esito terapeutico favorevole, anticipando la perdita dell’HBsAg.

Inoltre, dati recenti suggeriscono un ruolo prognostico di M-HBsAg in pazienti con cirrosi HBV-relata e soppressione virologica con NUC. Brancaccio e coll. hanno osservato che un aumento >25% dei livelli circolanti di M-HBsAg era significativamente associato all’insorgenza di HCC, indipendentemente dai valori totali di HBsAg (Figura 2) (9): nonostante le dimensioni modeste della coorte in esame (30 pazienti inclusi in analisi; 13 HCC incidenti), questi risultati potrebbero suggerire che la misurazione di M-HBsAg rappresenti un nuovo strumento prognostico per identificare pazienti a rischio di HCC in corso di terapia antivirale.

Infine, la determinazione delle 3 isoforme di HBsAg potrebbe avere un ruolo anche nella gestione dei pazienti con infezione cronica da HDV. In particolare, pazienti con bassa replicazione virale ma transaminasi alterate presentavano valori significativamente aumentati di M-HBsAg rispetto ai pazienti basso-viremici con transaminasi normali (rispettivamente: 75% dei pazienti con M-HBsAg >200 ng/ml vs 37.5% dei pazienti con M-HBsAg >200 ng/mL; p=0.049), mentre pazienti con cirrosi epatica presentavano un rapporto L-/M-HBsAg significativamente aumentato rispetto ai pazienti non-cirrotici (rispettivamente: 83.3% dei pazienti con L-/M-HBsAg >0.5 vs 37.3% dei pazienti con L-/M-HBsAg >0.5; p=0.037) (10).

Conclusioni e prospettive future

Le isoforme di HBsAg rivestono ruoli cruciali e distinti nella biologia di HBV, influenzando la replicazione virale e la risposta immunitaria dell’ospite.

Nell’ottica di una medicina di precisione, la misurazione delle isoforme di HBsAg potrebbe migliorare la diagnosi, il trattamento e la sorveglianza dei pazienti con infezione cronica da HBV. Tuttavia, prima di una possibile implementazione in pratica clinica, sarà necessario adottare metodi di quantificazione standardizzati che a loro volta possano consentire una ampia validazione dei risultati preliminari attualmente disponibili.

1. Liaw YF, Brunetto MR, Hadziyannis S. The natural history of chronic HBV infection and geographical differences. Antivir Ther 2010;15:S25-33.
2. Pollicino T, Cacciola I, Saffioti F, et al. G.Hepatitis B virus PreS/S gene variants: pathobiology and clinical implications. J Hepatol 2014;61:408-417.
3. Lazarevic I, Banko A, Miljanovic D, et al. Hepatitis B Surface Antigen Isoforms: Their Clinical Implications, Utilisation in Diagnosis, Prevention and New Antiviral Strategies. Pathogens 2024;13:46.
4. Ni Y, Sonnabend J, Seitz S, et al. The pre-s2 domain of the hepatitis B virus is dispensable for infectivity but serves a spacer function for L-protein-connected virus assembly. J Virol. 2010;84:3879-3888.
5. Churin Y, Roderfeld M, Roeb E. Hepatitis B virus large surface protein: function and fame. Hepatobiliary Surg Nutr 2015;4:1-10.
6. Pfefferkorn M, Böhm S, Schott T, et al. Quantification of large and middle proteins of hepatitis B virus surface antigen (HBsAg) as a novel tool for the identification of inactive HBV carriers. Gut 2018;67:2045-2053.
7. Rodgers MA, Shah PA, Anderson M, et al. Characterization of HBV surface antigen isoforms in the natural history and treatment of HBV infection. Hepatol Commun 2023;7:e0027.
8. Pfefferkorn M, Schott T, Böhm S, et al. Composition of HBsAg is predictive of HBsAg loss during treatment in patients with HBeAg-positive chronic hepatitis B. J Hepatol 2021;74:283-292.
9. Brancaccio G, Salpini R, Piermatteo L, et al. An Increase in the Levels of Middle Surface Antigen Characterizes Patients Developing HBV-Driven Liver Cancer Despite Prolonged Virological Suppression. Microorganisms 2021;9:752.
10. Duca L, Olivero A, Piermatteo L, et al. Higher levels of three HBsAg forms (Large, Middle and Small HBsAg) are associated with HDV replication and with the degree of disease and liver damage. J Hepatol 2024;78:S1072.