Hepatitis E virus superinfection and human SOCS3 and ISG15 in hepatitis B virus-related liver diseases

Abstract

Although the introduction of the Hepatitis B virus (HBV) vaccine has significantly reduced mortality and morbidity in many parts of the world, few pockets of high endemicity still remains in South-East Asia and in Sub-Saharan Africa. Despite, Vietnam initiated universal immunization for hepatitis B for infants in 2003, the rates of chronically infected patients with hepatitis B remains high with an estimated prevalence of >10%. The clinical course of HBV infection is influenced by both host and viral factors. In this thesis, I utilized a cohort of patients well characterized for clinical HBV infections, including acute and chronic hepatitis B, liver cirrhosis, and hepatocellular carcinoma. In chapter one of my thesis, I investigated 1318 Vietnamese HBV patients to elucidate if superinfection by other hepatitis viruses exists in this study population. In particular, I studied the HEV seroprevalences in patients with HBV and characterized specific HEV isolates at the molecular level to understand the consequences of HEV superinfections on the clinical course of HBV infections. This study showed that HEV may aggravate the clinical outcome of HBV infection. In chapter two of my thesis, I studied the contribution of negative regulator suppressor of cytokine signaling-3 (SOCS3) promoter variants in HBV disease. I genotyped 878 HBV patients and 272 healthy controls for SOCS3 promoter variants. SOCS3 promoter hyper methylation in HBV tumor tissues was examined by bisulfite sequencing and mRNA expression was quantified in tumor and non-tumor tissues. The results revealed that SOCS3 promoter variants are associated with HBV susceptibility and SOCS3 hypermethylation stimulates HCC development. Additionally in chapter 2, investigations were carried out to associate Interferonstimulated gene 15 (ISG15) polymorphisms, ISG15 serum levels, and relative mRNA expression with HBV-related liver diseases. ISG15 exon2 variant rs1921 was associated with HBV susceptibility. ISG15 serum levels were higher among HBV patients and were positively correlated with HBV-DNA loads. ISG15 mRNA expression was increased in HBV patients. The results reveal that ISG15 appears to be a proviral factor involved in HBV replication and triggers the progression of HBVrelated liver diseases.

Taken together, this dissertation serves as a basis to understand the association of host and viral factors with HBV susceptibility and subsequent clinical outcomes of HBV related liver diseases.

Trotz der Einführung eines effektiven Hepatitis-B-Virus (HBV) Impfstoffs, der weltweit die Mortalität und Morbidität einer HBV-Infektion signifikant reduziert hat, gibt es dennoch einige Regionen, insbesondere Südostasien und Sub-Sahara Afrika, in denen HBV-Infektionen hoch endemisch sind. Obwohl Vietnam im Jahr 2003 eine generelle Immunisierung gegen Hepatitis B für Säuglinge und Jugendliche eingeführt hat, ist in diesem Land die Rate von chronisch HBV-Infizierten mit einer geschätzten HBV-Prävalenz von >10% noch immer hoch. Bekannt ist, dass der klinische Verlauf einer HBV Infektion sowohl von Wirt- als auch viralen Faktoren beeinflusst wird. Um dies weiter zu untersuchen wurde in der vorliegenden Doktorarbeit Proben von einer gut charakterisierten Kohorte von Patienten mit HBVInfektion eingesetzt, die Patienten mit akuter und chronischer Hepatitis B, Leberzirrhose und hepatozellulärem Karzinom einschloss. In Kapitel 1 der vorliegenden Dissertation wurden Proben von 1318 vietnamesischen HBV infizierten Patienten untersucht, um zu klären, ob Superinfektionen mit anderen Hepatitisviren in dieser Studienpopulation auftreten. Im Einzelnen wurde die Hepatitis E Virus (HEV) Seroprävalenz in den HBV-positiven Patienten analysiert. Spezifische HEV-Stränge wurden weiter molekular-genetisch charakterisiert um die Auswirkung einer HEV-Superinfektion auf den klinischen Verlauf einer HBVInfektion besser zu verstehen. Diese Studie zeigte, dass HEV den klinischen Verlauf einer HBV-Infektion verschlimmern kann. In Kapitel 2 dieser Arbeit wurde der Beitrag von negative regulator suppressor of cytokine signaling-3 (SOCS3) Promotorvarianten auf den Verlauf einer HBV-Infektion analysiert. Dazu wurden SOCS3 Promotorvarianten, isoliert aus 878 HBV-positive Patienten und 272 gesunden Kontrollindividuen, näher charakterisiert. SOCS3 Promotor- Hypermethylierung in Tumorgewebe von HBV-positiven Patienten wurde mittels Bi-Sulfit Sequenzierung analysiert und zudem die SOCS3 mRNA-Expression in Tumor und Nicht-Tumorgewebe dieser Patienten quantifiziert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigten, dass SOCS3 Promotorvarianten mit der HBV Suszeptibilität assoziiert waren und SOCS3 Promotor-Hypermethylierung die HCC Entwicklung stimulierte. Zusätzlich dazu wurde in Kapitel 2 weiterführende Experimente durchgeführt, die eine Assoziation von Interferon-stimulated gene 15 (ISG15)-Polymorphismen, ISG15 Serumspiegel und relativer ISG15 mRNA Expression mit HBV-bedingten Leberentzündungen aufdecken sollten. Hierbei zeigte sich, dass die ISG15 exon2 Variante rs1921 mit der HBV-Suszeptibilität assoziiert war und ISG15 Serumspiegel in HBV-positiven Patienten höher und positiv korreliert mit der HBV-DNA Viruslast waren. Zudem war die ISG15 mRNA Expression in HBV-positiven Patienten erhöht. Die Ergebnisse belegten, dass ISG15 ein proviraler Faktor ist, der bei die HBV-Replikationskontrolle involviert ist und die Progression HBV-bedingter Leberentzündungen triggert.

Zusammenfassend bildet die vorliegende Dissertation eine Grundlage für das bessere Verständnis essentieller Assoziationen von Wirt- und viralen Faktoren mit der HBV Suszeptibilität und folgend dem klinischen Verlauf HBV-bedingter Lebererkrankungen.