Hepatitis B and Hepatitis E Viruses: Epidemiology, Genotypes and Co-infection Dynamics in Southwest Cameroon

Abstract

This PhD thesis investigates the epidemiology of hepatitis B virus (HBV), occult hepatitis B infection (OBI), and hepatitis E virus (HEV) in Cameroon, one of Africa’s persistently high HBV-endemic regions with emerging evidence of HEV transmission. Despite the introduction of infant HBV vaccination in 2005, large unvaccinated adult cohorts and the absence of HEV surveillance create a substantial hidden viral burden with implications for blood transfusion safety, antenatal care, and HIV clinical management. A cross-sectional study (March–June 2023) was conducted in the Southwest Region among three key populations: apparently healthy blood donors (n=289), HIV-positive adults on ART (n=233), and third-trimester pregnant women (n=190). Participants were recruited from regional hospitals and health centres. Chapter 1 quantifies the burden of OBI among HBsAg-negative blood donors. Despite routine HBsAg testing, a considerable proportion of donors (5%) carried low-level HBV viremia detectable only by DNA PCR. Genotype E predominated, followed by genotype A, with several S-gene and polymerase mutations linked to immune escape and impaired HBsAg detection. These findings demonstrate that HBsAg-only screening fails to detect a substantial reservoir of infectious donations. Chapter 2 evaluates HBV epidemiology, including OBI among HIV-positive adults and pregnant women. HBV DNA positivity and OBI prevalence were highest in HIV patients, reflecting extensive prior exposure and incomplete immune restoration under ART. Pregnant women also showed notable HBV DNA/OBI rates despite low HBsAg prevalence, indicating under-recognised maternal infection and risk of vertical transmission. Genotype A dominated in HIV patients, genotype E in pregnant women, and genotype B was detected for the first time in Cameroon. Chapter 3 characterises HEV infection across the three populations using serology, RNA detection, and genotyping. All cohorts showed evidence of past or recent HEV exposure, with active viraemia identified among blood donors and pregnant women, indicating ongoing transmission and potential risks for transfusion and pregnancy outcomes. Zoonotic HEV genotype 3 (subtypes 3a and 3e) predominated and clustered phylogenetically with Asian and European strains, an unexpected finding that suggests evolving or previously unrecognised zoonotic or environmental transmission pathways. Although individual risk factors were not statistically significant, patterns in education, marital status, and alcohol use align with faecal–oral exposure routes. Chapter 4 examines co-exposure and co-infection dynamics between HBV (including OBI) and HEV. Serological evidence of dual exposure was common, especially among HIV patients and blood donors, but concurrent active replication (HBV DNA plus HEV RNA) was rare. This mirrors patterns in Asian settings and reflects differences in viral biology. While simultaneous viraemia was uncommon, the findings highlight how transient HEV superinfection in chronic HBV carriers may accelerate liver disease. Overall, this thesis provides epidemiological insights into HBV, OBI, and HEV in Cameroon and identifies several priority areas for public health action. HBsAg-only screening is insufficient in high-endemic settings and must be complemented with nucleic acid testing and/or anti-HBc screening to ensure transfusion safety. Expanding adult HBV vaccination, particularly for individuals born before 2005, is urgent. Incorporating HBV and HEV testing and surveillance into antenatal care, HIV clinics, and blood transfusion services will significantly strengthen national hepatitis control. Finally, longitudinal cohort studies are needed to better understand clinical outcomes of HEV infection and HBV–HEV co-infection in high-risk populations.

Diese Doktorarbeit untersucht die Epidemiologie des Hepatitis-B-Virus (HBV), der okkulten Hepatitis-B-Infektion (OBI) und des Hepatitis-E-Virus (HEV) in Kamerun, einer der Regionen Afrikas mit anhaltend hoher HBV-Endemizität und ersten Anzeichen für eine HEV-Übertragung. Trotz der Einführung der HBV-Impfung für Säuglinge im Jahr 2005 führen große Kohorten ungeimpfter Erwachsener und das Fehlen einer HEV-Überwachung zu einer erheblichen versteckten Viruslast mit Auswirkungen auf die Sicherheit von Bluttransfusionen, die Schwangerschaftsvorsorge und die klinische Behandlung von HIV. Eine Querschnittsstudie (März–Juni 2023) wurde in der Südwestregion unter drei Schlüsselpopulationen durchgeführt: scheinbar gesunde Blutspender (n = 289), HIV-positive Erwachsene unter ART (n = 233) und Schwangere im dritten Trimester (n = 190). Die Teilnehmer wurden aus regionalen Krankenhäusern und Gesundheitszentren rekrutiert. Kapitel 1 quantifiziert die Belastung durch OBI bei HBsAg-negativen Blutspendern. Trotz routinemäßiger HBsAg-Tests wies ein beträchtlicher Anteil der Spender (5 %) eine geringe HBV-Virämie auf, die nur durch DNA-PCR nachweisbar war. Der Genotyp E dominierte, gefolgt vom Genotyp A, mit mehreren S-Gen- und Polymerase-Mutationen, die mit einer Immunflucht und einer beeinträchtigten HBsAg-Detektion in Verbindung stehen. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein Screening nur auf HBsAg nicht ausreicht, um ein erhebliches Reservoir an infektiösen Spenden zu erkennen. Kapitel 2 bewertet die HBV-Epidemiologie, einschließlich OBI bei HIV-positiven Erwachsenen und Schwangeren. Die HBV-DNA-Positivität und die OBI-Prävalenz waren bei HIV-Patienten am höchsten, was auf eine umfangreiche vorherige Exposition und eine unvollständige Immunwiederherstellung unter ART zurückzuführen ist. Schwangere Frauen wiesen trotz geringer HBsAg-Prävalenz ebenfalls bemerkenswerte HBV-DNA-/OBI-Raten auf, was auf eine unterschätzte mütterliche Infektion und das Risiko einer vertikalen Übertragung hindeutet. Der Genotyp A dominierte bei HIV-Patienten, der Genotyp E bei Schwangeren, und der Genotyp B wurde zum ersten Mal in Kamerun nachgewiesen. Kapitel 3 charakterisiert die HEV-Infektion in den drei Populationen anhand von Serologie, RNA-Nachweis und Genotypisierung. Alle Kohorten zeigten Anzeichen einer früheren oder kürzlichen HEV-Exposition, wobei bei Blutspendern und Schwangeren eine aktive Virämie festgestellt wurde, was auf eine anhaltende Übertragung und potenzielle Risiken für Transfusionen und Schwangerschaftsausgänge hinweist. Der zoonotische HEV-Genotyp 3 (Subtypen 3a und 3e) dominierte und gruppierte sich phylogenetisch mit asiatischen und europäischen Stämmen, ein unerwartetes Ergebnis, das auf sich entwickelnde oder bisher nicht erkannte zoonotische oder umweltbedingte Übertragungswege hindeutet. Obwohl einzelne Risikofaktoren statistisch nicht signifikant waren, stimmen die Muster in Bezug auf Bildung, Familienstand und Alkoholkonsum mit fäkal-oralen Expositionswegen überein. Kapitel 4 untersucht die Dynamik der Koexposition und Koinfektion zwischen HBV (einschließlich OBI) und HEV. Serologische Hinweise auf eine doppelte Exposition waren häufig, insbesondere bei HIV-Patienten und Blutspendern, aber eine gleichzeitige aktive Replikation (HBV-DNA plus HEV-RNA) war selten. Dies spiegelt Muster in asiatischen Umgebungen wider und zeigt Unterschiede in der Virusbiologie auf. Während eine gleichzeitige Virämie selten war, zeigen die Ergebnisse, wie eine vorübergehende HEV-Superinfektion bei chronischen HBV-Trägern die Lebererkrankung beschleunigen kann. Insgesamt liefert diese Arbeit epidemiologische Erkenntnisse zu HBV, OBI und HEV in Kamerun und identifiziert mehrere vorrangige Bereiche für Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit. Ein Screening nur auf HBsAg ist in Gebieten mit hoher Endemizität unzureichend und muss durch Nukleinsäuretests und/oder Anti-HBc-Screening ergänzt werden, um die Transfusionssicherheit zu gewährleisten. Die Ausweitung der HBV-Impfung für Erwachsene, insbesondere für Personen, die vor 2005 geboren wurden, ist dringend erforderlich. Die Einbeziehung von HBV- und HEV-Tests und -Überwachung in die Schwangerschaftsvorsorge, HIV-Kliniken und Bluttransfusionsdienste wird die nationale Hepatitis-Bekämpfung erheblich stärken. Schließlich sind Längsschnitt-Kohortenstudien erforderlich, um die klinischen Ergebnisse von HEV-Infektionen und HBV-HEV-Koinfektionen in Hochrisikopopulationen besser zu verstehen.