子宫颈HPV感染与子宫颈癌
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作者:叶大风(浙江大学医学院附属妇产科医院,浙江杭州310006)
关键词:宫颈肿瘤;乳头状瘤病毒;感染;基因组中图
分类号:R733.33 文献标识码:A 文章编号:1001-1692(2003)03-0178-03
作者简介:叶大风(1963-),女,浙江宁波人,浙江大学医学院附属妇产科医院副教授,硕士,从事妇科肿瘤临床和基础研究. |
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| 宫颈癌是女性生殖道的常见恶性肿瘤,其发病率在不同的国家差异很大。在过去50年,美国子宫颈癌发病率明显下降,但在发展中国家,情况无明显改变。文献报道死亡率最高的国家主要分布于非洲撒哈拉、中美和南美以及东南亚的一些国家。子宫颈癌是一被广泛研究的恶性肿瘤,大量的文献主要集中在流行病学和可能病因的研究上。虽然至今病因不清,但研究发现子宫颈癌的发生与性行为和经性行为传播的病毒感染有关,其中人乳头状瘤病毒(humanpapillomavirus,HPV)是最主要的致癌病毒。这可能也是导致世界范围子宫颈癌发病率不一的主要原因。有关的一些研究进展有望为子宫颈癌的早期诊断、治疗和预防带来一些革命性的进步。 |
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| 1 HPV病毒结构和基因组结构HPV是无包膜的小DNA病毒,病毒颗粒由单拷贝DNA和蛋白质组成,基因组为双链闭环DNA,基因组的一个共同特点为所有的开放读码框架(ORF)均位于同一条DNA链上,即只有一条DNA链可作为模板。含ORF的编码DNA链可分为三个区域,分别是早期蛋白编码区(earlyregion,ER)、晚期蛋白编码区(lateregion,LR)和上游调控区(upstreamregulationregion,URR)或长控制区(longcontrolregion,LCR)。HPV的ER区编码六种蛋白,分别为E1、E2、E4、E5、E6、E7。ER区4kb,主要存在于非感染期或病毒诱导的转化细胞中,主要功能为调节病毒的复制、转录和诱导宿主细胞发生转化。LR区编码L1和L2蛋白,3kb,存在于病毒复制引起后即增殖性感染的细胞中,其主要功能组装和稳定病毒颗粒。URR区1kb,为最不稳定区,与病毒基因起始表达和复制有关,也与潜伏感染有关。蛋白质分为主要衣壳蛋白L1和次要衣壳蛋白L2。已鉴定80种以上的HPV型别,其中与生殖道感染有关的20种以上,命名为生殖道HPV,分为三组,分别是低危组(HPV6,11):通常与下生殖道尖锐湿疣和子宫颈扁平湿疣有关:中危组(HPV33,35,39,40,43,45,51-56,58):通常与低分级的生殖道不典型增生和癌症有关:高危组(HPV16,18,31):与外阴、阴道和子宫颈等恶性肿瘤有关。 |
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| 2 子宫颈HPV感染的临床过程和分子机制子宫颈HPV急性感染后可有三种临床过程,分别为(1)隐匿感染:病毒基因组呈稳定状态,不整合入上皮但仍寄宿于宿主细胞,子宫颈鳞状上皮无临床和形态学可见的改变。无临床和形态学的感染证据,但DNA技术显示有HPV的感染:(2)活性感染:表现为HPV的持续复制使鳞状上皮增生成为良性肿瘤;(3)致癌基因病毒HPV:HPV基因整合入宿主基因组,干扰控制增生的癌基因和抑癌基因的表达。临床上表现为高分级病变,即CIN 级以上病变。HPV为女性生殖道最常见的感染病原体,但90%以上感染在无任何干预的情况下自行抑制,仅5%～10%发展为持续感染,而仅持续感染与子宫颈癌的发生有关。HPV成功感染需要增殖细胞,因而在子宫颈HPV感染的细胞为移行区的基底细胞和基底旁细胞。在感染早期,病毒的复制和转录在低水平,晚期则明显增加。基底细胞感染后,在移行区的鳞状上皮增殖,覆盖的上皮可发生混乱。一旦HPV感染基底细胞,ER基因编码蛋白E1,2,5,6,7表达,导致病毒复制和细胞增殖,E2基因产物在正常转录调节中起作用,但由于E2转录是相对不稳定区,E2成为病毒整合入宿主基因的最有意义部位。结果导致E2的正常调控作用缺损,E6和E7蛋白过度表达,细胞内抑癌基因p53和pRB蛋白失活。已知p53和pRB失活在细胞的无限制增生和子宫颈癌的生长中是必需的。 |
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| 3 子宫颈癌的HPV“病因学说”1972年ZurHansen提出HPV可能是最终导致生殖道肿瘤的性传播致病因子。1976年德国研究者在子宫颈癌中发现有乳头瘤病毒特异序列,以后的大量流行病学和分子生物学研究肯定了HPV在子宫颈癌发生中的作用。1995年WHO国际癌症研究中心(IARC)专门讨论有关性传播HPV在子宫颈癌发生中的作用,认为HPV16和18亚型与子宫颈癌的发生有关。关于HPV在子宫颈癌发生中作用或重要性,有研究者认为,其重要性与乙型肝炎病毒与肝癌的关系相似,高于吸烟与肺癌的关系。进一步的问题是HPV是否是子宫颈癌的必需和充足病因?最有代表性的研究为2000年Munoz综合IARC的最新研究结果,Walboomers等于1999年对1995年IARC收集来自美洲、非洲、欧洲和亚洲22个国家冻存的浸润性子宫颈癌组织重新进行HPV试验,应用HPVL1MY09/MY11引物检出率为93%,对HPV阴性组织重新应用L1GP5+/GP6+引物,检出率为95.7%,使用14种高危HPVE7引物,检出率为98.1%,总检出率为99.7%。感染亚型HPV16占53%,其次分别是HPV1815%,HPV459%,HPV316%,HPV333%。四种常见类型总和超过80%,亚型分布有地理性,从全世界看主要是16型,其次是18型。但在拉丁美洲,33型最常见,其次是39和59型,提示HPV可能是子宫颈癌发生的必需病因。为估计各种型别HPV的危险性和一些共同因子的作用,Munoz总结了病例对照研究的结果。资料来源于13个病例对照研究,其中11个为医院病例对照研究。进入研究的有2000例ICC和2000例对照妇女,除两组病例对照研究外,其它研究已完成。结果显示,HPV的检出率与子宫颈癌发病率相一致。不同亚型HPV的OR分别为16=150,18=182,31=60,33=78,35=35,45=151,51=43,52=146,58=79,59=347。除16和18外,HPV31,33,35,45,51,52,58和59也是新近被认为主要高危亚型。由于仅在持续感染的人群才发展为子宫颈癌,因而HPV不是子宫颈癌的充足病因,且已发现一些共刺激因子与子宫颈癌的发生有关。有研究者总结HPV是子宫颈癌发生的主要和必需因子,而子宫颈癌发生的共刺激因子为:(1)吸烟;(2)生殖道其它微生物的感染,如HSV、淋球菌、衣原体和真菌等可提高生殖道对HPV感染的敏感性;(3)性激素影响: 激素替代和口服避孕药等;(4)内源或外源性因素引起免疫功能低下。进一步将上述因子分别比喻为:HPV为种子,共刺激因子为营养,子宫颈移行带为土壤。 |
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| 4 HPV与子宫颈癌的预防 |
| 4.1 子宫颈癌的筛检和HPV试验20世纪40年代GeorgePapanicolau首先提出子宫颈和阴道细胞学检查,自此以后各种研究肯定巴氏涂片是子宫颈癌有效的筛检手段。但巴氏涂片筛检的敏感性为58%,特异性为69%,假阴性率为20%,其中62%是由于标本原因,在发展中国家尤为明显。近年已有一些进展以改善单独巴氏涂片的临床价值,如新的子宫颈涂片报告系统-Bethesda系统的应用、HPV试验、子宫颈拍摄、计算机辅助的阴道镜检和自动细胞学检查系统等。子宫颈癌具有非常明确的癌前病变,已知特殊类型HPV感染是子宫颈癌前病变和子宫颈癌的主要病因和分子生物学技术的进步使HPV试验可能在子宫颈癌筛检中具有较大的应用前景。但比较HPV的感染率和子宫颈癌的年发病率,仅3%HPV阳性的妇女在以后的20～50年内发生子宫颈癌,因此使用HPV试验在子宫颈癌筛检中的主要目标是与目前使用的筛检手段相结合,降低费用并提高疗效。目前研究主要集中在以下几个方面: |
| (1)初次筛检中应用:能否增加标准筛检手段,检出癌前病变CIN 、 的敏感性,减少巴氏涂片单独应用的假阴性率。从理论上看,可减少间隔癌,提高可发展为癌的低危组的检出率,即能减少费用和过治疗率,但至今未能显示HPV试验在子宫颈癌筛检中广泛使用的意义。 |
| (2)对AS-CUS和LGSIL细胞学检查再次筛检。 |
| (3)在SIL治疗后作为病情监视的手段。 |
| 目前的主要问题为:(1)假阴性问题。即不能鉴别静止和持续感染;(2)对接受筛检对象的确定;(3)采用的方法学统一等问题。原位杂交(insitehybridization,ISH)、多链酶聚反应(polymerasechainreaction,PCR)和杂交捕获系统(hybridcapturesystem,HCS)是三种目前临床和基础研究中最常使用的核酸水平的HPV及其亚型的检测方法。ISH通常使用于组织切片和细胞涂片,其特点是敏感性低于PCR和HCS,最好作为可疑子宫颈活检低分级CIN的肯定试验,此外,工作强度大。PCR技术敏感性高,假阳性率低。HCS在体外检测DNA和RNA靶的信号扩增试验,在HPV的检测中,它利用RNA探针与DNA靶进行溶液杂交,通过免疫发光技术可定量检测HPVDDA。在选择合适标本的情况下,HCS是一简单、敏感的技术,可常规应用于临床。 |
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4.2 HPV疫苗HPV疫苗研究的焦点为如何改善免疫源性和提高体液和细胞免疫。目前的疫苗主要有预防性疫苗、治疗性疫苗和嵌合体疫苗。预防性疫苗主要应用于预防初次感染,目的在于针对HPV感染产生良好的中和抗体,特别是黏膜分泌型lgA和良好的细胞免疫,以阻断HPV感染。预防性疫苗均建立在HPV衣壳蛋白L1、L2,理想的预防性疫苗应便宜、稳定、安全和在黏膜表面对有临床意义类型HPV产生免疫反应。其他病毒预防性疫苗易制,使用的方法是体外组织培养法发展减毒疫苗病毒株,但目前HPV无类似的培养系统。其他的方法有编码衣壳蛋白的DNA疫苗,潜在的严重问题是DNA整合入宿主细胞,可作为突变源。另一可选择的方法是抗原病毒质粒蛋白疫苗,用细菌产生这些蛋白,在真核表达载体中表达L1+L2和单独L1蛋白均能形成病毒样颗粒(VLP)。这一技术被认为是最有前途的预防性人HPV疫苗。目前,临床 期和 期试验正在进行,以评估HPVVLP单价和多价疫苗的安全性和免疫原性。初步的结果提示此类疫苗是安全的,可产生高滴度的中和抗体。手术和放疗是子宫颈癌的主要治疗手段。尽管近年来其治疗疗效有了明显提高,但仍有部分患者出现复发和死亡,因此需要探索新的治疗手段。靶向高危HPVE6和E7癌基因的疫苗,若能证明其是有效和可行的,将是一吸引人的并可广泛接受的想法,目标是通过提高病毒抗原识别改善细胞免疫功能。在感染HPV后,为什么多数人能清除HPV的机制迄今尚不清楚。HPV感染相关的疾病在有细胞免疫功能不全的病人如HIV和肾移植中多见。而体液免疫功能不全不易感染HPV相关疾病。抗HPVE6,E7的抗体对HPV感染相关疾病无保护作用,而对HPVE6和E7蛋白而言,抗子宫颈癌最有效的免疫反应可能是细胞毒T淋巴细胞(CTL)反应,特异性CTL的产生需要APC提呈HPV癌基因产物,进一步产生CD8+T细胞。感染初期E6、E7蛋白在宿主细胞内合成,但它们是子宫颈癌维持恶性表型所必需的。已证明,E6和E7蛋白是有效的免疫抗原和肿瘤排斥抗原,经结构改造,去除转化活性,保留抗原性,可作为治疗性疫苗的免疫抗原,其可单独或与L1、L2联合组成治疗和预防性疫苗。目前已进行的临床试验主要将治疗性疫苗应用于子宫颈癌,尤其是晚期癌的治疗。但从理论上,因为癌前病变相对常见,且此期病人更可能存在免疫缺陷和感染处理功能的异常,因此应用于癌前病变成功率更高,更有潜在价值。嵌合体疫苗是建立在HPV16L1VLPs的各种预防性疫苗,已进入临床 期试验,初步的证据提示其是安全和具有免疫性,能产生衣壳特异性抗体中和病毒。但从理论上,似乎对病毒衣壳蛋白的体液免疫反应虽可减少感染率,但不可能对病毒感染提供完全的保护作用。若感染存在,抗体屏障不能终身维持,病毒整合可导致恶性表型的产生,此时,体液免疫和细胞免疫均无作用。对E7蛋白和表达其它抗原的嵌合体VLPs反应的CTL提供一些吸引人的新的第二代疫苗,其通过VLP嵌合产生抗病毒衣壳的体液免疫,与对E6、E7反应的CTL有预防和治疗作用一起进一步发挥抗感染作用以清除已感染的细胞。由于有多种型别HPV的存在,简单的单价疫苗无效,无理想研究HPV的体外和动物模型,对HPV感染免疫反应仍未能阐明,缺乏试验可用的HPV抗原等,目前在子宫颈癌HPV疫苗临床试验方面仍面临一些问题,尚需进行大量的研究以取得进展。
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