Molecular Epidemiology of Hepatitis B Virus (HBV) In Eritrea

Abstract

Abstract (English) Background and objectives: The prevalence of Hepatitis B virus (HBV) is highest in Sub-Saharan Africa, including Eritrea. HBV genotypes have different geographical distributions and play a role during infection and treatment management. However, Eritrea has a paucity of information on the distribution of HBV genotypes. Thus, the present study aims to evaluate the epidemiology of HBV in Eritrea among two population groups of blood donors and liver disease patients using serological and molecular methods. Methods: A laboratory-based cross-sectional study was conducted between August 2016 and December 2019. A total of 191 blood donors and 305 liver disease patients from different areas of the country who were hepatitis B surface antigen (HBsAg) positive were included in this study. Enzyme-linked immunosorbent assays were performed to detect serological markers of hepatitis B virus (HBcAb (total), HBsAb, HBeAg, and HBeAb and confirm initial HBsAg detection. Hepatitis B DNA (viral load), and liver transaminase levels were determined. Those reactive for HBsAg and HBcAb (total) were further tested for HBV genotyping using multiplex nested PCR method to determine the prevalence of genotypes among Eritrean patients. Bioinformatic tools were used to confirm HBV genotypes and subgenotypes by phylogenetic analyses of the sequences. Results: Of 191 blood donors infected with hepatitis B, 77.5% (148/191) were positive for HBcAb (total), of which 99.3% (147/148 and 0.7% (1/148) were positive for HBsAg and HBsAb, respectively. Of the 147 positive HBcAb / HBsAg, 16 (10.9%) and 131 (77.9%) were positive for HBeAg and HBeAb, respectively. A total of 73 HBV amplicons were successfully genotyped. HBV genotype D (53.4%) was the predominant circulating genotype, followed by genotypes E (13.7%); A (8.2%); C/D (8.2%); C (5.5%); C/D/E (4.1%); A/D (2.7%); D/E (2.7%); and 1 (1.4%) B/D. Of the 293 confirmed patients with liver disease who were positive for HBcAb (total) / HBsAg, 3 (1.0%) were in the immunotolerant phase, 58 (19.8%) in the active immune active CHB phase, and 232 (79.2%) in the inactive CHB phase. As most subjects (93%) were negative for HBeAg, according to the American Association for the Study of Liver Diseases (AASLD) guidelines, only 5 (1.7%) were currently eligible for treatment. The median viral load (interquartile range) viral load of HBV DNA and ALT was 3.47 (1.66) logarithmic IU / ml and 28 (15.3) IU/L, respectively. Using genotyping method, 122/293 (41.6%) could be genotyped. HBV genotype D (21.3%) was the predominant circulating genotype, followed by genotypes C (17.2%), E (15.6%), C / D (13.1%), and C/E (10.7%). Genotypes C/D/E (7.4%), A/D (4.9%), D/E (4.1%), A (2.5%) and B, A / E, B / E and A/D/C (0.8%) were also present. Taking into account the distribution of HBV genotypes between the two study groups, genotype D was prevalent (33.3%) followed by genotype E (14.9 %). Forty-six random samples were subjected to direct sequencing. Based on the web-based NCBI genotyping tool, the predominant genotype was found to be genotype D (subgenotype D2), which accounted for 65.5%, the other genotypes found were genotype C/D (10%) and genotype A (6.8%), genotype A/C and A/D/E (each with 3%). Conclusion: In conclusion, this study provides evidence of the predominant HBV genotype D in Eritrea, either as mono or mixed-genotype infection, followed by genotype E. Furthermore, phylogenetic analysis revealed that genotypes vary in geographical areas and correlate strongly with NCBI reference sequences. This study improves our understanding of global and local migrations in shaping circulating genotypes and narrows the existing gap in the epidemiology of HBV in Eritrea.

Abstract (Arabic) المقدمة والأهداف: انتشار فيروس التهاب الكبد (ب) (HBV) هو الأعلى في أفريقيا جنوب الصحراء بما في ذلك دولة إريتريا. تتميز الأنماط الجينية لفيروس التهاب الكبد (ب) بتوزيعات جغرافية متميزة، حيث تلعب دورًا في مسار إدارة العدوى والعلاج. في إريتريا، هناك ندرة في المعلومات حول توزيع الأنماط الجينية لفيروس التهاب الكبد (ب). هدف هذه الدراسة الحالية إلى تقييم الوباء الجزيئي لفيروس التهاب الكبد (ب) في إريتريا بين مجموعتين من المشاركين: المجموعة الاولي؛ المصابين بالفيروس من المتبرعين بالدم في المعمل الوطني لخدمات نقل الدم في ارتريا، والمجموعة الثانية مرضى الكبد المصابين بالتهاب الكبد الفيروسي (ب). الطريقة: تم إجراء دراسة مقطعية معملية في الفترة ما بين اغسطس 2016 الي ديسمبر2019. تم تضمين ما عدد 191 متبرعًا بالدم و305 مريضًا بأمراض الكبد من مناطق مختلفة من البلاد ممن كانوا مصابين بمستضد التهاب الكبد B السطحي (HBsAg) في هذا دراسة. تم إجراء فحوصات الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم للكشف عن العلامات المصلية لفيروس التهاب الكبد (ب) (HBcAb (total)، HBsAg, HBsAb، HBeAg, HBeAb) وتأكيد الكشف الاولي عن طريق HBsAg. تم تحديد مستويات الحمل الفيروسي (Hepatitis B DNA) ومستويات ترانس أميناز الكبد. تم اختبار HBsAg وHBcAb (total) من أجل التنميط الجيني HBV باستخدام طريقة PCR المتداخلة لتحديد مدى انتشار الأنماط الجينية بين المرضى الإريتريين. استخدمت أدوات المعلومات الحيوية لتأكيد الأنماط الجينية ل HBV والأنماط الجينية الفرعية عن طريق التحليلات التطورية للتسلسل. النتائج: من 191 متبرع بالدم مصابين بالتهاب الكبد الوبائي (ب)، 77.5٪ (148/191) كانت موجبة لـ HBcAb (total)، منهم 99.3٪ (147/148) و0.7٪ (1/148) كانت إيجابية لـ HBsAg وHBsAb على التوالي. ومن بين 147 HBcAb / HBsAg نتيجة إيجابية، 16 (10.9٪) و 131 (77.9٪) كانت موجبة لـ HBeAg و HBeAb على التوالي، تم توصيف 73 أمبليكون من فيروس التهاب الكبد (HBV) بنجاح ، وكان النمط الوراثي D (53.4٪) هو النمط الجيني السائد المنتشر، تليها الأنماط الجينية E (13.7٪) ؛ A (8.2٪) ؛ C / D (8.2٪) ؛ C (5.5٪) ؛ C / D / E (4.1٪) ؛ A / D (2.7٪) ؛ D / E (2.7٪) ؛ و 1 (1.4٪) B / D. من بين 293 مريضًا مؤكدًا مصابًا بأمراض الكبد وكانت إيجابية لـ HBcAb (الإجمالي) / HBsAg، كان 3 (1.0٪) في مرحلة التحمل المناعي، 58 (9.8٪) في مرحلة CHB النشطة المناعية، و 232 (79.2 ٪) في مرحلة CHB غير النشطة. نظرًا لأن معظم الأشخاص (93 ٪) كانوا سلبيين لـ HBeAg، وفقًا لإرشادات الجمعية الأمريكية لدراسة أمراض الكبد (AASLD)، فقط 5 (1.7٪) مؤهلون للعلاج حاليا، متوسط ​​الحمل الفيروسي (المدى المقسط) كان الحمل الفيروسي لـ HBV DNA ومستويات ترانس أميناز الكبد (ALT) 3.47 (1.66) لوغاريتمي / مل و28 (15.3) وحدة دولية / لتر، على التوالي. باستخدام طريقة التنميط الجيني، يمكن إجراء تنميط وراثي 122/293 (41.6٪). كان النمط الجيني HBV D (21.3٪) هو النمط الجيني المنتشر السائد، يليه الأنماط الجينية C (17.2٪) E, (15.6٪) C/D, (13.1٪) C/E, (10.7٪) C/D/E, (7.4٪) A/D, (4.9٪) D/E, (4.1٪) A, (2.5٪) والانماط الجينيةB A/E, B/E, A/D/C, كانوا حاضرين أيضا بنسبة .(٪0.8) مع الأخذ في الاعتبار توزيع الأنماط الوراثية HBV بين مجموعتي الدراسة، كان النمط الجيني D سائدًا بنسبة (33.3٪) يليه النمط الجيني E (٪14.9). تم إخضاع ستة وأربعين عينة عشوائية للتسلسل المباشر. استنادًا إلى أداة التنميط الجيني NCBI المستندة إلى الويب، تم العثور على النمط الجيني السائد ليكون النمط الجيني D (النوع الفرعي D2)، والذي يمثل 65.5 ٪، والأنماط الجينية الأخرى التي تم العثور عليها كانت النمط الجيني ) C / D 10٪) والنمط الجيني 6.8) A ٪) ، والانماط الجينية A/C و A/D/E(3٪ لكل منهما). الخلاصة: في الختام، تقدم هذه الدراسة دليلاً على ان النمط الجيني D هو السائد في إريتريا، إما كعدوى أحادية أو مختلطة النمط الجيني، متبوعة بالنمط الوراثي E. علاوة على ذلك، كشف التحليل الوراثي أن الأنماط الجينية تختلف في المناطق الجغرافية وترتبط بقوة بالتسلسل المرجعي لـ NCBI. تعمل هذه الدراسة على تحسين فهمنا للهجرة العالمية والمحلية في تشكيل الأنماط الجينية المتداولة وتضييق الفجوة الموجودة في وبائيات فيروس التهاب الكبد الوبائي (ب) في إريتريا.