Impact of HBV replication in peripheral blood mononuclear cell on HBV intrauterine transmission

Abstract

This study determined the effect of hepatitis B virus (HBV) replication in peripheral blood mononuclear cell (PBMC) from HBsAg-positive mothers on HBV intrauterine transmission. A total of 150 HBsAg-positive mothers and their neonates were recruited in this study. Within 24 h after birth, HBV serological markers, serum HBV DNA, PBMC HBV relaxed circular DNA (rcDNA), and covalently closed circular DNA (cccDNA) were measured in the HBsAg-positive mothers and their neonates before passive-active immune prophylaxis. The relationship between HBV replication in PBMC and HBV intrauterine transmission was examined through Chi-square test and logistic regression. The rate of HBV intrauterine transmission was 8.00% (12/150) in the 150 neonates born to HBsAg-positive mothers. The positivities of PBMC HBV rcDNA and cccDNA in the HBsAg-positive mothers were 36.67% (55/150) and 10% (15/150), respectively. Maternal PBMC HBV cccDNA was a risk factor of HBV intrauterine transmission (OR= 6.003, 95% CI: 1.249–28.855). Maternal serum HBeAg was a risk factor of PBMC HBV rcDNA (OR= 3.896, 95% CI: 1.929–7.876) and PBMC HBV cccDNA (OR= 3.74, 95% CI: 1.186–11.793) in the HBsAg-positive mothers. Administration of hepatitis B immune globulin was a protective factor of PBMC HBV cccDNA (OR= 0.312, 95% CI: 0.102–0.954) during pregnancy. The positivity of PBMC HBV rcDNA was related to that of cccDNA in the HBsAg-positive mothers (c²=5.087, P= 0.024). This study suggests that PBMC is a reservoir of HBV and an extrahepatic site for virus replication and plays a critical role in HBV intrauterine transmission.

Keywords

PBMC / HBV cccDNA / HBV rcDNA / HBV intrauterine transmission

References

[1] Ott JJ, Stevens  GA, Groeger J ,  Wiersma ST . Global epidemiology of hepatitis B virus infection: new estimates of age-specific HBsAg seroprevalence and endemicity. Vaccine 2012; 30(12): 2212–2219

[2] Trépo C, Chan  HL, Lok A . Hepatitis B virus infection. Lancet 2014; 384(9959): 2053–2063

[3] Cardoso AC, Carvalho-Filho  RJ, Stern C ,  Dipumpo A ,  Giuily N ,  Ripault MP ,  Asselah T ,  Boyer N ,  Lada O, Castelnau  C, Martinot-Peignoux M, Valla DC ,  Bedossa P ,  Marcellin P . Direct comparison of diagnostic performance of transient elastography in patients with chronic hepatitis B and chronic hepatitis C. Liver Int 2012; 32(4): 612–621

[4] Başar O, Yimaz  B, Ekiz F ,  Giniş Z ,  Altinbaş A ,  Aktaş B ,  Tuna Y, Çoban  S, Delibaş N ,  Yüksel O . Non-invasive tests in prediction of liver fibrosis in chronic hepatitis B and comparison with post-antiviral treatment results. Clin Res Hepatol Gastroenterol 2013; 37(2): 152–158

[5] Xu YY, Liu  HH, Zhong YW ,  Liu C, Wang  Y, Jia LL ,  Qiao F, Li  XX, Zhang CF ,  Li SL, Li  P, Song HB ,  Li Q. Peripheral blood mononuclear cell traffic plays a crucial role in mother-to-infant transmission of hepatitis B virus. Int J Biol Sci 2015; 11(3): 266–273

[6] Bai GQ, Li  SH, Yue YF ,  Shi L. The study on role of peripheral blood mononuclear cell in HBV intrauterine infection. Arch Gynecol Obstet 2011; 283(2): 317–321

[7] Cabrerizo M, Bartolomé  J, Caramelo C ,  Barril G ,  Carreño V . Molecular analysis of hepatitis B virus DNA in serum and peripheral blood mononuclear cells from hepatitis B surface antigen-negative cases. Hepatology 2000; 32(1): 116–123

[8] Shi XH, Wang  SP, Li SZ ,  Xie LJ, Feng  LP, Shuang JY . Study on replication status of HBsAg positive pregnant women and newborns. Chin J Publ Health (Zhongguo Gong Gong Wei Sheng) 2004; 20(5): 513–514 (in Chinese)

[9] Nassal M. HBV cccDNA: viral persistence reservoir and key obstacle for a cure of chronic hepatitis B. Gut 2015; 64(12): 1972–1984

[10] Tong S, Revill  P. Overview of hepatitis B viral replication and genetic variability. J Hepatol 2016; 64(1 Suppl): S4–S16

[11] Cai D, Wang  X, Yan R ,  Mao R, Liu  Y, Ji C ,  Cuconati A ,  Guo H. Establishment of an inducible HBV stable cell line that expresses cccDNA-dependent epitope-tagged HBeAg for screening of cccDNA modulators. Antiviral Res 2016; 132: 26–37

[12] Zou H, Chen  Y, Duan Z ,  Zhang H ,  Pan C. Virologic factors associated with failure to passive-active immunoprophylaxis in infants born to HBsAg-positive mothers. J Viral Hepat 2012; 19(2): e18–e25

[13] Li XM, Shi  MF, Yang YB ,  Shi ZJ, Hou  HY, Shen HM ,  Teng BQ . Effect of hepatitis B immunoglobulin on interruption of HBV intrauterine infection. World J Gastroenterol 2004; 10(21): 3215–3217

[14] Bissig KD, Wieland  SF, Tran P ,  Isogawa M ,  Le TT, Chisari  FV, Verma IM . Human liver chimeric mice provide a model for hepatitis B and C virus infection and treatment. J Clin Invest 2010; 120(3): 924–930

[15] Coffin CS, Mulrooney-Cousins  PM, Peters MG ,  van Marle G ,  Roberts JP ,  Michalak TI ,  Terrault NA . Molecular characterization of intrahepatic and extrahepatic hepatitis B virus (HBV) reservoirs in patients on suppressive antiviral therapy. J Viral Hepat 2011; 18(6): 415–423

[16] Brind A, Jiang  J, Samuel D ,  Gigou M ,  Feray C ,  Bréchot C ,  Kremsdorf D . Evidence for selection of hepatitis B mutants after liver transplantation through peripheral blood mononuclear cell infection. J Hepatol 1997; 26(2): 228–235

[17] Stoll-Becker S, Repp  R, Glebe D ,  Schaefer S ,  Kreuder J ,  Kann M, Lampert  F, Gerlich WH . Transcription of hepatitis B virus in peripheral blood mononuclear cells from persistently infected patients. J Virol 1997; 71(7): 5399–5407

[18] Zhang YL, Xu  D, Wu XX ,  Wu J, Shao  XY, Chen H ,  Zhang Q . HBVcccDNA of patients with hepatitis B in the serum, PBMC and liver tissue distribution. Chin J Exp Clin Virol (Zhonghua Shi Yan He Lin Chuang Bing Du Xue Za Zhi) 2008; 22(5): 342–344 (in Chinese)

[19] Shao Q, Zhao  X, Yao Li MD . Role of peripheral blood mononuclear cell transportation from mother to baby in HBV intrauterine infection. Arch Gynecol Obstet 2013; 288(6): 1257–1261

[20] Guo Z, Shi  XH, Feng YL ,  Wang B, Feng  LP, Wang SP ,  Zhang YW . Risk factors of HBV intrauterine transmission among HBsAg-positive pregnant women. J Viral Hepat 2013; 20(5): 317–321

[21] Xu DZ, Yan  YP, Choi BCK ,  Xu JQ, Men  K, Zhang JX ,  Liu ZH, Wang  FS. Risk factors and mechanism of transplacental transmission of hepatitis B virus: a case-control study. J Med Virol 2002; 67(1): 20–26

[22] Yu MM, Gu  XJ, Xia Y ,  Wang GJ ,  Kan NY, Jiang  HX, Wu KH ,  Ji Y, Ju  LL. Relationship between HBV cccDNA expression in the human ovary and vertical transmission of HBV. Epidemiol Infect 2012; 140(8): 1454–1460

[23] Wang XJ, Wang  SP, Li TG ,  Feng YL . The status of HBV infection in peripheral blood mononuclear cells from 114 HBsAg-positive mothers and their newborns. J Guangdong Med Coll ( Guangdong Yi Xue Yuan Xue Bao) 2006; 24(2): 131–133 (in Chinese)

[24] Wei JN, Wang  SP, Shuang JY . Study on the relationship between fetomaternal cellular traffic and hepatitis B virus intrauterine infection. Chin J Epidemiol (Zhonghua Liu Xing Bing Xue Za Zhi)  2005; 26(4): 240–244 (in Chinese)

[25] Zhu Q, Yu  G, Yu H ,  Lu Q, Gu  X, Dong Z ,  Zhang X . A randomized control trial on interruption of HBV transmission in uterus. Chin Med J (Engl) 2003; 116(5): 685–687

[26] Yuan J, Lin  J, Xu A ,  Li H, Hu  B, Chen J ,  Yao J, Dong  H, Jiang M . Antepartum immunoprophylaxis of three doses of hepatitis B immunoglobulin is not effective: a single-centre randomized study. J Viral Hepat 2006; 13(9): 597–604

[27] Li F, Cheng  L, Murphy CM ,  Reszka-Blanco NJ ,  Wu Y, Chi  L, Hu J ,  Su L. Minicircle HBV cccDNA with a Gaussia luciferase reporter for investigating HBV cccDNA biology and developing cccDNA-targeting drugs. Sci Rep 2016; 6(1): 36483

[28] Kennedy EM, Kornepati  AV, Cullen BR . Targeting hepatitis B virus cccDNA using CRISPR/Cas9. Antiviral Res 2015; 123: 188–192

[29] Dong C, Qu  L, Wang H ,  Wei L, Dong  Y, Xiong S . Targeting hepatitis B virus cccDNA by CRISPR/Cas9 nuclease efficiently inhibits viral replication. Antiviral Res 2015; 118: 110–117

Acknowledgements

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 30070669 and 81573212).

Compliance with ethics guidelines

Xiaohong Shi, Xuefei Wang, Xixi Xu, Yongliang Feng, Shuzhen Li, Shuying Feng, Bo Wang, and Suping Wang declare that they have no conflict of interest. The research protocol was approved by the Ethics Committee of Shanxi Medical University. Informed consent was obtained from all subjects included in the study.

RIGHTS & PERMISSIONS

2017 Higher Education Press and Springer-Verlag GmbH Germany