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人类乳头状瘤病毒(HPV)感染与妇科肿瘤

时间:2011/8/8 11:45:00 点击:

  人类乳头状瘤病毒(HPV)感染与妇科肿瘤

  随着分子生物学和分子流行病学的迅速发展,病毒感染与肿瘤的关系受到广泛重视。人乳头状瘤病毒 (Human Papillomavirus, HPV)与宫颈肿瘤的病因学关系也日益明了,是仅次于乙肝病毒与肝癌相关强度的一个病毒致癌因子。对HPV感染的发现和检测、治疗和预防,可能成为早期发现宫颈癌和预防宫颈肿瘤的颇有前途的方法。

  1.HPV结构及其功能

  乳头状瘤病毒 (Papillomavirus,PV) 能广泛感染人类和动物,但有严格的物种特异性。PV的名称是根据每种PV的自然宿主而命名的,如棉尾兔乳头状瘤病毒和牛乳头状瘤病毒。人类乳头状瘤病毒于 1949年由Strauss在电镜下发现。HPV是一种环状双链结构的DNA病毒,由7800~7900碱基对组成,没有其他病毒所具有的外膜,是一种没有包被的病毒颗粒。其基因结构含有两个开放读码框 (Open Reading Frames, ORFs) 和一个上游调节区(URR)。ORFs包含6个早期转录单位 (E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,一些HPV不含E3,E8)和两个晚期转录区(L1,L2)。早期转录区主要对染色体外的DNA复制进行调控,晚期转录区则主要编码病毒蛋白。上游调节区不编码蛋白,主要通过ORFs调节转录和控制病毒蛋白及感染颗粒的产生。E6 和E7被认为是HPV的癌基因,可分别与P53和 pRB (Retinoblastoma Protein, 视网膜母细胞瘤蛋白) 结合,使这两种抑癌基因失活。

  2.HPV分类和类型

  到目前为止,已发现和鉴定出超过100种不同类型的HPV,有54种可以感染生殖道黏膜。初始的分类是基于PV DNA的同源性或重结合动力学,但现在已被病毒基因组的测序所取代。通过将所测得的L1基因的序列与所有已知HPV型别的序列进行比较来确定HPV亚型。如果某种HPV的同源性小于90%则可被分类为一种新的HPV类型。

  不同型别的HPV感染可以导致不同的临床病变。绝大多数HPV对皮肤和粘膜上皮具有特殊的亲嗜性,其中约半数是属于粘膜型的,其余为皮肤型或疣状表皮发育不良型。HPV的类型很难根据其临床表现划分,因为HPV可以在身体的许多部位的病灶中检测到。依据HPV与癌瘤的关系,感染肛门生殖器的HPV可归类为低度危险、中度危险和高度危险型。低危型HPV常常在良性或轻度不典型增生病灶中检测到,而很少存在于癌灶中。如HPV6、11型与外生殖器和肛周区域的外生型湿疣关系密切。中危型HPV存在于中重度不典型增生病灶中,很少存在于癌灶中。高危型HPV则通常在重度不典型增生和癌灶中,如HPV16、 18型可在大多数宫颈癌、一些肛管癌、阴茎癌和阴道癌中检测到。

  在地域分布上,世界各国的研究报道均以HPV16和18型为主要类型。但在中国,HPV58也是多见的一种类型。一项14省市自治区的调查显示HPV16,58是主要的类型,北方地区以HPV16为主,南方长江中下游以HPV58较多。

  3. HPV的致癌机理

  HPV嗜上皮内感染。它们感染肛门生殖器及其周围的鳞状上皮细胞、和/或口腔黏膜、皮肤后,在细胞核中复制。子宫颈的癌前病变或癌变多起源于宫颈移行带,主要发生在鳞柱上皮交界处的鳞状化生过程中。而生殖道致瘤性HPV往往感染宫颈的移行带上皮。感染发生在移行带的机理可能是机械性原因(移行带上皮较薄),也可能是生物性的(上皮贮备细胞可能对HPV感染特别敏感)。HPV感染上皮细胞后,可以呈游离状态持续存在于染色体外,不引起任何病变,或引起良性病变和癌前病变,如尖锐湿疣或轻度不典型增生等。但癌变则与病毒DNA整合入宿主染色体密切相关。HPV 的DNA链通常在E1或E2的开放读码框内断裂,使HPV DNA能够整合入染色体脆弱区。E6和E7则具有促进和维持整合状态的功能。然而,病毒整合并非恶变·必要的。一些宫颈癌被发现只含有游离状态的HPV DNA或含有游离和整合状态的混合。此外,HPV的E6蛋白可通过作用于P53改变细胞生长。高危型HPV的E6蛋白与P53结合导致P53失活,并促进其在细胞内的降解,野生型P53是一种核蛋白,负向调节细胞的生长和分化,P53的降解失活阻碍细胞对DNA损伤的反应,由此导致遗传性状改变的累积,进而产生恶变的基因型。而E7蛋白则含有与pRB的结合部位。Rb是重要的抑癌基因,直接参与细胞周期的调控。E7与Rb亲和力很高,高危型HPV (如HPV16)的E7蛋白与pRB结合后导致Rb蛋白功能失活降解,改变了细胞生长周期的调控机制,使细胞永生化和对恶性变的防御进一步受到影响。

  妇女生殖道HPV的感染率远比宫颈癌的发生率高,说明宿主本身的易感性对HPV介导的病变发生和发展有影响。如宿主的主要组织相容复合体(MHC)的表达情况,以及P53基因多态性结构的改变等,均与宫颈癌及其癌前期病变的发生有关。

  4.HPV的感染途径

  肛门生殖器官的HPV感染通常是性接触传播的。丈夫阴茎HPV的存在可使妻子宫颈受染的危险增加9倍。相同的HPV亚型可以在性伴侣中检出。相反,处女通常是检测不到HPV感染的。尽管多数HPV感染是亚临床型的,但仍然可以传染播散。直接皮肤接触也被认为是主要的传播方式,尽管由精液、非性交途径和污染物的传播是很少见的。母亲生殖道的HPV感染也可以传播至她们的婴儿的口腔中。

  HPV可能通过上皮结构的微创进入上皮基底细胞。目前,已经在细胞膜上鉴定出一种HPV进入的受体分子。

  5.子宫颈HPV感染的危险因素

  (1).年龄可能是较重要的因素。30岁以后HPV感染率下降,这可能是由于对HPV的获得性免疫,也可能是以往妇女较当今妇女暴露于HPV的可能性较小,因为现在HPV感染明显多见。

  (2).性行为的影响。特别是男性性伴侣的数量,以及男性性伴侣本身有多个性伴侣可增加HPV感染的危险性。在仅有单一男性性伴侣的妇女中,17- 21%可以在宫颈或外阴检测到HPV;而有五个以上性伴侣的妇女中,其HPV感染率高达69-83%。初次性生活的年龄也很重要,首次性交的年龄越小, HPV感染率越高。

  (3).不用避孕套或其他工具避孕,也导致HPV感染的危险性增加。

  (4).免疫抑制状态,如HIV感染后、肾移植或何杰金氏病患者等。

  6.HPV介导的免疫反应

  HPV通过其嗜表上皮细胞的特性而逃避免疫反应的监控。因此,HPV感染通常不产生强的免疫反应。潜伏感染也不引起免疫反应,因为无伴随炎症。HPV 诱发的免疫反应是型别特异性的,以细胞免疫为主,体液免疫仅占很小一部分。细胞免疫的重要性可以由以下的情况说明:与免疫功能正常者相比,遗传性免疫缺陷患者、医源性免疫功能受损(如淋巴瘤治疗后或肾移植患者)、或爱滋病患者等均有较高的HPV感染率。对HPV感染发生作用的是T辅助淋巴细胞,通过一些特异的细胞因子介导,如白介素-2(IL-2)、r干扰素(IFN-r)和肿瘤坏死因子(TNF-2)。很多HPV相关病变能够自动缓解,可能正是细胞免疫的结果。

  由B淋巴细胞介导的体液免疫是抗原抗体的反应。L1和L2是HPV表面蛋白的构象抗原,可诱导机体产生对HPV的中和抗体,也是预防性疫苗接种策略的关键。HPV E6和E7蛋白也可诱导产生抗体,但仅在宫颈癌患者发生,CIN患者未发现对E6/E7的抗原抗体反应。HPV抗体仅在半数的浸润性宫颈癌患者中检测到。但近日在哥伦比亚进行的一项研究发现,82%的宫颈浸润患者和56%的正常妇女(细胞学检查正常及HPV DNA阴性)的血清抗HPV抗体阳性,提示这种抗病毒样颗粒抗体可以作为HPV当前和既往感染的标志。

  7.HPV感染的流行病学

  HPV引起的皮肤疣非常多见,尤其在学龄儿童。相反,肛门生殖器的HPV感染则主要见于青春期和年轻妇女。生殖器HPV感染虽然在儿童不常见,但可通过正常的接触,如盆浴时被父母接种传播。新生儿也可能被母亲的宫颈HPV感染所影响。

  宫颈HPV感染是与年龄相关的,高峰年龄在15-25岁。文献报道生育年龄的正常妇女(包括宫颈细胞学检查无异常发现)HPV感染率在5-50%。国外一项对有性行为的大学生的研究发现,43%的正常宫颈组织HPV DNA阳性。另一项研究对美国女大学生的调查也有类似的结果,即1/3的女大学生为HPV 阳性。

  大于30岁的妇女HPV感染率下降。下降的原因可能是由于对已存在的病毒的免疫清除或抑制以及由于性伴侣相对固定,较少再感染新的病毒的缘故。单一性伴侣的妇女的HPV感染率也较低。据报道世界范围内,半数以上的性活跃的成年人在他们的一生中至少被一种生殖道HPV感染过。在美国,生殖道HPV感染是仅次于衣原体和滴虫感染的性传播疾病。美国疾病控制和预防中心估计美国每年大约有750,000生殖道HPV感染的新病例。绝经后妇女HPV感染明显下降。国内文献报道正常宫颈HPV感染的阳性率为11-37%,且有明显的年龄相关性,与国外文献一致。

  宫颈HPV感染较常见的结局是没有明显的临床表现,仅在短期内可检出DNA。因此,多数HPV感染是一过性的,尽管部分表现为慢性感染。非致瘤性 HPV的平均感染时间是8.2月,致瘤性HPV则长达13.5个月。估计约3%感染HPV的妇女在她们的一生中会发展为宫颈癌,平均潜伏期(从有症状的原发感染到肿瘤发生)约为20~50年。

  8.HPV感染与妇科肿瘤的关系

  HPV感染包括潜伏感染(无临床或组织学异常表现)、亚临床感染(无症状,但有细胞形态学改变)和临床型感染(既有症状又有肉眼可见病灶)。

  多数HPV引起良性或非肿瘤性病变。与HPV有关的妇科肿瘤主要为宫颈癌及其癌前病变。为数不多的HPV研究也已涉及到卵巢癌、子宫内膜癌、阴道癌和外阴癌。有报道卵巢癌组织中HPV16、18的检出率分别为21-46%和35.7%,且与卵巢癌的临床分期和组织学类型无关;而正常卵巢或卵巢良性肿瘤 HPV16、18均呈阴性。子宫内膜癌HPV16、18阳性率可达6.2-13%,而正常子宫内膜均呈阴性。外阴基底细胞癌和湿疣样癌HPV阳性率可达 83.3%,且以HPV16型为主,而外阴角化鳞癌HPV可呈阴性。宫颈浸润癌HPV检出率报道不一,较高者可达100%,较低者也有50%。甚至在宫颈原位癌中也有87%阳性率的报道。

  9.HPV检测的意义

  由于HPV不能在体外细胞培养,故不能用简便的血

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