Authors:	Finkernagel, Malin
Title:	Influence of vitamin D on the hepatitis B virus life cycle in different genotypes
Online publication date:	21-Dec-2016
Year of first publication:	2016
Language:	english
Abstract:	In spite of a very effective vaccine being available since the 1980s, over 240 million people worldwide suffer from chronic HBV (Hepatitis B virus) infection. HBV, belonging to the family Hepadnaviridae, is transmitted via body fluids and blood transfusions and infects the human liver. HBV is classified into eight different genotypes with a genome-variety of > 8%. The genotypes are regionally distributed and differ in their progression of disease with regard to the response to antivirals and the development of HCC (hepatocellular carcinoma) (Tian and Jia, 2016). Some clinical observations indicate that in chronic HBV-infected patients the virus load varies seasonally due to the triggering factor vitamin D, which is produced in the skin by the exposure of sun (Farnik et al., 2013). Infected hepatocytes release, in addition to the virus itself, huge amounts of SVPs (subviral particles), which consist of the viral surface proteins (HBsAg) and form spheres and filaments. While the VPs (virions) and filaments are released ESCRT (endosomal sorting complexes required for transport) -dependently via MVBs (multi vesicular bodies), the secretion of the spheres occurs via the ER-/Golgi-pathway (Jiang et al., 2015). The aim of this project was to analyze whether vitamin D has a direct effect on the HBV life cycle in the different genotypes and to determine a potential mechanism of the inhibition in cell culture systems. For analyzing the influence, six different vitamin D analogs were tested in stably and transiently HBV expressing hepatoma cell lines and PHHs (primary human hepatocytes). The investigation of the cell culture supernatant and cell lysates reveals an altered ratio of viral components intra- and extracellularly, presenting evidence for a reduced release of the virus upon vitamin D treatment. Hereby, the viral transcripts were not influenced. Furthermore, vitamin D leads to a diminished expression of the viral factor α-Taxilin. The results indicate that α-Taxilin, which is crucial for the MVB-dependent release of HBV (Hoffmann et al., 2013), is causative for the observed effect of vitamin D. The comparative analysis of the HBV genotypes showed differences in the reduction on release of HBV upon vitamin D treatment. Here, the HBV genotype C did not react at all on vitamin D treatment. It is assumed that the treatment with vitamin D is a suitable tool for the further characterization of the HBV genotypes, as hitherto only limited in vitro analyses were performed. The presented work reveals the impact on the analysis of the influence of vitamin D on the HBV life cycle and the comparative characterization of the HBV genotypes. Trotz eines sehr effektiven Impfstoffes seit den 1980er Jahren leiden über 240 Millionen Menschen weltweit an einer chronischen HBV (Hepatitis-B-Virus)-Infektion. HBV, das zur Familie der Hepadnaviridae gehört, wird über Körperflüssigkeiten und Bluttransfusionen übertragen und infiziert nahezu ausschließlich die menschliche Leber. Das Virus wird in acht Genotypen unterteilt, deren Genom-Varietät > 8% beträgt. Die Genotypen sind weltweit unterschiedlich verteilt und unterscheiden sich in ihrem Krankheitsverlauf im Hinblick auf das Ansprechen auf Behandlungen mit antiviralen Medikamenten und der Entwicklung des HCC (hepatozellulären Karzinoms), das durch das Virus auftritt (Tian und Jia, 2016). Klinische Analysen zeigen auf, dass in chronisch infizierten HBV-Patienten die Virus-Last saisonal variiert. Dies wird durch das Hormon Vitamin D induziert, das durch Sonneneinstrahlung auf der Haut produziert wird. Niedrige Vitamin-D-Konzentrationen sind mit hohen Virus-Replikationsraten assoziiert (Farnik et al., 2013). Infizierte Hepatozyten sezernieren neben dem Virus selbst große Mengen an SVPs (subviralen Partikeln), die ausschließlich aus den viralen Oberflächen-Proteinen (HBsAg) bestehen und nicht-infektiöse Sphären und Filamente bilden. Während VPs (Virionen) und Filamente ESCRT- (endosomal sorting complexes required for transport-) abhängig durch sogenannte multivesikuläre bodies (MVBs) freigesetzt werden, verläuft die Freisetzung von Sphären über den ER-/Golgi-Sekretionsweg (Jiang et al., 2015). Ziel dieser Arbeit war es, den Effekt von Vitamin D auf den HBV-Lebenszyklus in verschiedenen Genotypen in Zellkulturmodellen zu untersuchen und einen potentiellen Mechanismus der Inhibition aufzuzeigen. Zur Untersuchung des Einflusses wurden sechs verschiedene Vitamin-D-Analoga in stabil und transient HBV-exprimierenden Hepatomzelllinien sowie infizierte PHHs (primäre humane Hepatozyten) getestet. Analysen des Zellkultur-Überstandes und der Zelllysate zeigen eine Veränderung des Verhältnisses viraler Komponenten sowohl intra- als auch extrazellulär, die auf eine verminderte Freisetzung des Virus durch Vitamin D schließen lassen. Die Virus-Transkripte werden hierbei jedoch nicht beeinflusst. Zudem führt Vitamin D zu einer verringerten Expression des viralen Faktors α-Taxilin. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass α-Taxilin, das essentiell für die MVB-vermittelte Freisetzung von HBV ist (Hoffmann et al., 2013), für den beobachteten Effekt von Vitamin D verantwortlich ist. Vergleichende Analysen der Genotypen lassen eine unterschiedlich starke Reduktion der HBV-Freisetzung durch Vitamin-D-Behandlung beobachten. Genotyp C reagierte hierbei nahezu gar nicht auf die Behandlung mit Vitamin D. Es wird geschlussfolgert, dass sich die Behandlung mit Vitamin D zur weiteren Charakterisierung der HBV-Genotypen eignet, über die bisher wenig vergleichende in vitro-Analysen durchgeführt wurden. Die vorgestellte Arbeit verdeutlicht die Bedeutung der Untersuchungen des Einflusses von Vitamin D auf den HBV-Lebenszyklus und der vergleichenden Betrachtung der HBV-Genotypen.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2764
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000009070
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	XIV, 130 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen