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HBV在病毒分类上属嗜肝DNA病毒科，是一种小的有包膜的病毒，其基因组结构为不完全环状双链DNA分子，其中长链为负链，长约3.2kb，短链为正链，其长度为负链的50%~100%。HBV共有4个开放阅读框（open reading frame，ORF），分别为S基因区（S区）、C基因区（C区）、P基因区（P区）和X基因区（X区）。4个开放阅读框之间有部分重叠，P区最长，与S区完全重叠，与X区和C区部分重叠，X区和C区有部分重叠。S区包括前S1基因（preS1）、前S2基因（preS2）和S基因，它们有各自的起始密码和共同的终止密码。由前S1基因、前S2基因和S基因编码的外膜蛋白称为大蛋白，前S2基因和S基因编码的外膜蛋白称为中蛋白，由S基因编码的外膜蛋白称为主蛋白。C区包括前C基因和C基因，两者有各自的起始密码和共同的终止密码。前C/C基因编码HBeAg，分泌至细胞外，C基因编码HBcAg，可自行装配成HBV的核心颗粒。P基因编码含843个氨基酸的多功能蛋白（P），由氨基端到羧基端依次为末端蛋白、逆转录酶和RNA酶H，在前两个功能结构域之间为间隔区。X基因编码的X蛋白具有反式激活作用。
HBV基因组中还包括4个启动子和2个增强子，根据它们所调控的基因的表达情况，4个启动子分别为前C/C、前S1、S和X，负责起始至少4种（3.5kb、2.4kb、2.1kb、0.7kb）非剪接的mRNA的转录。根据翻译起始位点的不同，4种mRNA可翻译为7种蛋白，3.5kb的mRNA有两种类型，较短的一种为前基因组RNA，既负责编码HBcAg和聚合酶（P蛋白），又作为病毒的前基因组；较长的一种为前C mRNA，翻译为HBeAg；2.4kb的mRNA翻译为病毒表面抗原的大蛋白；2.1kb的mRNA翻译为病毒表面抗原的中蛋白和主蛋白；0.7kb的mRNA翻译为病毒的X蛋白。HBV的前C/C启动子长约230 bp，由基本核心启动子（BCP）和核心上游调节序列（CURS）组成。
根据全基因组核苷酸序列异质性≥8%的原则，HBV可被分为A~H共8种基因型，最近I和J两种新的基因型也相继被提出。根据全基因组异质性≥4%而又<8%的原则，HBV同一基因型又可被进一步分为不同的基因亚型。目前HBV的多种基因型都有亚型被鉴定出，尤其是在东南亚地区流行率较高的基因型B和C，更是有10种左右的基因亚型。HBV基因型及亚型具有明确的地理分布特点和人种的特异性，并与HBV感染后疾病的进展及抗病毒药物的疗效具有一定的相关性。
HBV在感染肝细胞时，首先通过外膜蛋白的前S1区与肝细胞表面的NTCP受体接触，侵入细胞质的病毒脱壳后核酸DNA进入细胞核，正链进一步延长成为完整双链，经DNA多聚酶补齐缺口成熟为共价闭合环状DNA（cccDNA），作为转录模板合成不同大小的mRNA，进入细胞质翻译为病毒的各种蛋白质，另有一部分3.5kb的mRNA作为病毒前基因组首先与P蛋白结合，再被二聚体形式的核壳蛋白包装形成核心颗粒，前基因组在核心颗粒内逆转录为松弛环状DNA，一部分核心颗粒重新进入细胞核补充核内cccDNA数量，其余核心颗粒在内质网获得包膜，再出芽分泌至细胞外。cccDNA能够稳定地存在于细胞核内，每个细胞有10~50个拷贝数，目前所有能抑制逆转录酶活性的抗病毒药物均不能清除cccDNA，cccDNA在细胞核内的半衰期为30~50天，以稳定的数量存在于细胞核内，维持HBV的持续感染，这也是HBV难以被彻底清除的原因。
由于HBV在复制过程中需经历由RNA到DNA这一逆转录过程，而这一过程所需的病毒逆转录酶缺乏校正修复功能，因此HBV在复制过程中的变异率高出其他DNA病毒10倍以上，估计HBV发生碱基变异的频率约为4.2×10-5/（位点·年）。另外，宿主免疫压力和（或）疫苗及抗病毒治疗压力的诱导和选择也会加速HBV变异毒株的产生。HBV的基因变异可发生于各基因的编码区中，也可发生于调节序列中，不同的变异对病毒所产生的影响会有所不同，有些变异是无意义或致死性的，而发生于基因编码区的部分变异则可能导致抗原序列的改变或抗原合成的流产，进而影响病毒的免疫学特性及复制和表达等生物学过程，如乙型肝炎表面抗原（HBsAg）α决定簇区的变异可改变HBsAg的抗原性，形成HBsAg阴性HBV感染；前C基因区的G1896A变异使编码HBeAg的第28位密码子由TGG变为TAG，形成终止密码子，HBeAg翻译被提前终止。发生于调控序列的基因变异可直接影响病毒复制和抗原表达水平，如C基因启动子区的A1762T/G1764A变异能够使HBeAg的合成下降70%左右，同时提高病毒的复制活性和核心抗原（HBcAg）的表达水平。由此可见，HBV的遗传变异增强了HBV的适应性和生存力，改变了免疫原性和耐药性，也可能使其演变为高致病性病毒，增加HBV的致病性。
婴幼儿期感染HBV易形成慢性感染，而青年期或成年期感染HBV后多表现为急性肝炎。HBV感染肝细胞后其本身并不会导致肝细胞的损伤，肝损害主要是由抗HBV免疫应答引起的大量肝细胞坏死。我国的HBV感染者主要为慢性携带者，并在反复的免疫损伤和肝细胞再生过程中肝病不断进展，包括慢性肝炎、肝硬化及肝癌等肝病。肝衰竭是多种因素引起的严重肝脏损害，导致其合成、解毒、排泄和生物转化等功能发生严重障碍或失代偿，出现以凝血机制障碍、黄疸、肝性脑病、腹水等为主要表现的一组临床症候群。临床上在慢性乙型肝炎基础上出现的急性肝功能失代偿是最多见的肝衰竭，称为乙型肝炎相关慢加急性肝衰竭。
乙型肝炎相关慢加急性肝衰竭也是最近几年才明确的概念，其临床表现如下：①极度乏力，有明显的消化道症状；②黄疸迅速加深，血清总胆红素大于正常上限值10倍或每天上升≥17.1μmol/L；③凝血酶原时间明显延长，凝血酶原活动度≤40%，并排除其他原因。其组织病理学表现为在慢性肝病病理损害的基础上发生新的程度不等的肝细胞坏死性病变。虽然病理是诊断的金标准，但因患者凝血功能差，极少进行肝穿刺检查，故不作为临床诊断依据。
肝衰竭的病理基础是严重的肝细胞损伤，目前，乙型重型肝炎肝细胞损伤机制的研究主要集中在HBV基因变异及机体免疫异常两个方面。对影响其发生的机体免疫反应异常、遗传易感性、病毒变异、肝脏再生、肝脏代谢组学及功能重建等因素还不完全清楚，特别是慢性乙型肝炎基础上的慢加急性肝衰竭主要建立在HBV对患者的持续感染基础上，发病机制比较复杂，还有待进一步深入研究。
乙型肝炎相关慢加急性肝衰竭的发病机制主要包括两个方面的因素：一是HBV本身的因素，包括病毒的基因型、病毒变异及病毒复制水平等；二是宿主方面的因素，包括宿主的免疫反应、遗传背景及由于药物、饮酒、劳累等诱发的机体免疫功能异常等。免疫应答主要是由宿主的免疫系统特别是细胞免疫系统，针对HBV不同抗原的免疫反应损伤而引起的，这种对HBV抗原的免疫应答可能成为乙型肝炎重症化的启动因素，从而引起一系列的免疫损伤以及后续以内毒素细胞因子为核心的三重打击。
HBV在一定条件下引起宿主的免疫反应异常是乙型肝炎相关慢加急性肝衰竭发病机制的重要环节，但迄今对HBV在什么条件下、通过何种机制诱发过强的肝细胞免疫杀伤作用还远未阐明。目前认为，重型肝炎发生和发展的“启动点或控制点”受病毒和宿主两个方面因素的影响，HBV复制活性的增加、基因组变异及机体免疫状态的变化等均可诱发乙型重型肝炎。病毒变异可能通过多种机制诱发乙型重型肝炎：一是病毒变异导致病毒复制活性的增强；二是病毒变异引起HBV抗原表达水平的变化；三是病毒的某些变异可能导致相应的抗原表位能够更有效地被呈递，从而更有效地激发特异性细胞免疫应答的能力，导致病情加重。但是HBV哪些位点的变异会导致乙型重型肝炎的发生目前仍未明确。
有关HBV变异与乙型重型肝炎相关性的研究主要集中在前C/C基因启动子区的变异。前C基因突变本身携带更高的致病性，可能决定急性肝炎的严重程度。复杂的HBV亚基因型F1b前C/C基因突变与急性肝炎较差的临床结局密切相关。1991年，Omata和Liang两个课题组同时报道了G1896A变异与暴发性肝炎相关。另有研究表明，A1846T和C1913A是慢加急性肝衰竭的独立风险因子，其他的一些突变如T1753V、A1762T、G1764A、G1896A和G1899A与慢加急性肝衰竭的发生没有相关性。随后的研究越来越多，变异位点涉及整个前C及C基因启动子区多个位点的变异，如T1753V（A/C/G）、T1754C/G、A1762T、G1764A、C1766T、T1768A、G1862T、G1899A等位点，以及碱基的插入、C基因编码区的变异（如A2339G等），这些研究多来自对暴发性肝炎病例的调查。有新的研究表明，前C基因终止密码子突变（A1896）与暴发性肝炎相关，但不具特异性；该研究建立了突变位点预测模型用以预测暴发性肝炎的发生，有6个突变位点（4个在C区、1个在P区、1个在S区（C2129、T720、Y2131、T2013、K2048、A2512））与暴发性肝炎的发生相关。在HBV变异与慢加急性肝衰竭研究方面，国内几项调查发现，A1762T、G1764A、A1846T、G1896A、C1913A/G等，以及这几种变异的联合突变均与慢加急性肝衰竭的发生相关。A1846T和C1913A与重型肝炎的发生密切相关，而且A1846T与慢加急性肝衰竭的极差预后相关。T1961V/C1962D突变频率在暴发性肝炎中更高一些，尤其是在HBV/B1基因型，由此产生的核心蛋白S21突变体在暴发性肝炎的发生及发展中起到至关重要的作用。
有关HBV变异与乙型重型肝炎相关性的研究主要集中在前C/C基因启动子区的变异。也有研究表明，HBsAg C区突变在乙型肝炎复发所致急性肝衰竭中较为频繁，该突变与HBsAg的产生和分泌减少有关。几种特定的前S/S基因突变可能导致合成HBsAg失衡以及滞留在内质网中。突变的HBsAg累积可能造成内质网应激，导致DNA氧化应激损伤以及基因组的不稳定，提示前S/S基因突变与暴发性肝炎的发生相关。HBV D基因型以及HBV C基因、前S2基因、主蛋白HBsAg突变与HBV感染后急性肝衰竭后不良预后相关。
在HBV基因型与乙型重型肝炎的相关性研究方面，来自国外的暴发性肝炎的调查显示，B基因型在暴发性肝炎患者中的流行率明显高于急性自限性肝炎患者，国内的调查发现，与C基因型相比，B基因型与慢加急性肝衰竭发生的相关性更明显。一项对中国北方乙型肝炎患者的基因型研究发现，与没有发生基因型重组的患者相比，基因型发生重组的患者HBV DNA载量更低，且基因型间重组更有可能诱导慢性乙型肝炎急性发作。
乙型肝炎重症化的发生机制复杂，因素较多，HBV本身是重要的始动因素之一。HBV B基因型及前C基因区的G1896A变异和C基因启动子区的A1762T/G1764A变异与慢加急性肝衰竭的发生密切相关。由于慢性HBV感染在形成HBeAg阴性感染的过程中HBV会经常选择这两种变异模式，因此引起HBeAg缺失或表达水平下调，进而在部分患者中引起过强的免疫反应，可能是其导致肝细胞大量坏死的一个重要原因。HBV B基因型毒株更倾向于选择G1896A变异，而HBV B基因型和G1896A变异都与慢加急性肝衰竭的发生密切相关，但乙型肝炎重症化是G1896A变异单独起作用还是与HBV B基因型毒株本身存在的一些特点协同作用目前还不清楚。另外，A1762T、G1764A、G1896A等变异在乙型肝炎重症化发生过程中是否存在协同作用目前还不清楚。
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