人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)是一种主要感染皮肤鳞状上皮和黏膜鳞状上皮细胞的双链环状DNA病毒。自20世纪70年代发现HPV与宫颈癌的发生有关以来,人们对其进行了大量研究,发现HPV感染也是口咽癌重要的致病因素。
HPV基因全长7.5~8.0kb,分为3个基因区,即:①早期区(early region,E区),负责编码病毒DNA复制、转录、翻译调控和宿主细胞转化的相关蛋白,其中E6和E7编码的癌基因蛋白负责调节p53和Rb两种主要抑癌蛋白生成,与口咽癌发生最为密切。②晚期区(late region,L区),晚期区L1和L2基因编码病毒结构蛋白。③长控区为非编码区(uncoding region,UCR),含有HPV基因组DNA复制起点和HPV表达所必需的调控元件,正性或负性调节病毒癌基因的转录和翻译(图2-29)。
图2-29 HPV-16基因结构图
口咽癌是指发生在扁桃体、舌根和软腭等部位的肿瘤,主要的病理类型为鳞状细胞癌,占所有病理类型80%以上,吸烟和饮酒是口咽癌主要的致病因素,但是15%~20%的口咽癌患者没有吸烟饮酒史,提示有其他危险因素参与口咽癌发病过程。1983年Syrjanen等首先报道在口腔鳞癌中检测到HPV感染,之后相继发现口咽、下咽和喉等多种头颈肿瘤中存在HPV感染,但口咽癌的HPV感染率明显高于头颈其他部位肿瘤。国内研究发现口咽癌HPV总感染率为16.7%,与国外文献报道相比处于较低水平,推测其原因可能与国内性生活方式有关。
在已知的100多种HPV型别中,25种型别与头颈部肿瘤有关,但口咽癌以HPV16型感染为主。HPV普遍存在于生物界,2010年一项研究显示,健康个体口腔中全部型别HPV 感染率为4.5%,高危型别的HPV感染率为3.5%,其中以HPV16最常见,感染率为1.3%。2012年美国一项基于健康人群的大样本HPV感染研究发现,14~69岁健康人群口腔中HPV总感染率为6.9%,HPV16的感染率1.0%;男性感染率高于女性,性伴侣数量和每天吸烟量与口腔HPV感染风险正相关。2010年一项Meta分析显示,口咽癌中HPV感染率为41%,HPV16是口咽癌中主要的感染型别,占到所有HPV感染的90%以上;其次是HPV18,占5%。口腔黏膜感染HPV的途径主要有3种方式:①产道传播:分娩过程中新生儿感染了来自母体生殖道的HPV,但是口腔黏膜中HPV感染是否能从新生儿期持续到成年尚有待证实。②自体传播:生殖道HPV阳性妇女的口腔黏膜感染HPV风险较高。患有生殖器疣的男性个体发生口咽部肿瘤的风险增加2倍,推测是通过手将生殖器感染的HPV传播至口腔。③口交传播:口-生殖器直接接触是口腔黏膜感染HPV的最主要途径。
口咽癌HPV感染的主要检测方法有3种:在活检标本中检测HPV基因、口腔中检测HPV基因及血清中检测针对HPV的抗体。①活检标本中HPV基因的检出率因肿瘤发生部位不同而异,研究发现30.9%的口咽癌组织中可检测到了HPV16。②通过在口腔中检测HPV基因来确定近期是否感染HPV:收集口腔脱落细胞,如通过直接的擦拭液、唾液或者口腔灌洗液进行检测,目前尚无统一标准,而且标本采集的时间关系也可能影响检测结果。③机体感染HPV后产生血清抗体。研究表明,HPV16血清阳性的患者罹患口咽癌的风险增加14倍,但HPV血清阳性不能反映HPV感染的特定部位,只能反映累积曝光次数,且不是所有HPV感染者均能产生血清抗体。不同的检测方法发现HPV在口咽癌中的感染率差别很大,且目前没有证据表明高危险性HPV感染可以准确预测口咽癌的发生。
HPV感染如何导致肿瘤发生的具体机制尚不完全清楚,研究表明HPV通过皮肤或黏膜的微小损伤接触到上皮的基底细胞,病毒脱去衣壳蛋白,其DNA以游离或整合形式进入宿主细胞核。HPV E6基因编码的蛋白可通过泛素化途径降解野生型p53蛋白,而E7基因编码的蛋白可与细胞周期负调控蛋白-Rb结合并灭活其功能。因此,整合E6和E7基因的宿主细胞具有选择性生长优势,细胞增殖和分裂加速,最终导致细胞恶性转化。HPV这一潜伏、诱导肿瘤形成过程可长达10~20年。
研究表明,感染HPV的口咽癌是一个独立的亚型,有其独特的分子生物学和临床特点。传统危险因素(吸烟、饮酒)相关头颈肿瘤基因多有突变,以p53突变及p16下调为主要特征。而感染HPV的头颈肿瘤基因突变少,以p53下调和p16蛋白上调为特征。
与HPV阴性口咽癌患者相比,感染HPV口咽癌患者发病年龄小、肿瘤分化程度差,局部转移早,但对放化疗更为敏感、复发率低、总生存期和无瘤生存期更好。此外,肿瘤组织中HPV拷贝数越高,患者总生存期和无病生存期就会随之提高,肿瘤复发的概率也显著降低。虽然感染HPV口咽癌患者有较好的预后,但是如果患者有持续吸烟或既往有吸烟史,其生存期、死亡风险和复发间隔时间等指标均差于从不吸烟的感染HPV口咽癌患者。此外,肿瘤中p16蛋白是HPV感染的分子标志物,提示患者具有更好的预后。
感染HPV的口咽癌患者对放化疗敏感的机制尚不明确,推测与放化疗复活p53蛋白功能有关。在感染HPV的口咽癌组织中,p53蛋白含量低但多为野生型,而在HPV阴性的口咽癌组织中p53多为突变型,p53野生型状态是对放化疗敏感的重要原因,因此,HPV感染状态有助于指导HPV感染口咽癌的临床治疗和判断预后。研究表明,HPV阳性患者的死亡风险只有HPV阴性患者的一半。正因为感染HPV口咽癌患者对放疗敏感性的提高使放射治疗强度的减低成为可能,降低放疗强度,既可以保证治疗效果,又降低大剂量放射治疗带来的副作用。另外,由于HPV感染口咽黏膜后,HPV的E6和E7基因将在宿主细胞中发挥致癌功能。因此,可探索针对E6和E7蛋白为靶标的特异抗体或靶向治疗药物。
HPV疫苗能激发机体的细胞和体液免疫应答,有效预防和控制HPV感染。HPV疫苗可分为预防性疫苗和治疗性疫苗两大类。一般而言,预防性疫苗主要诱导机体体液免疫反应,产生中和性抗体在HPV进入机体前即能与病毒的抗原结合,从而防止HPV感染。治疗性疫苗主要引起机体的细胞免疫反应,产生的活化免疫细胞能识别和攻击HPV感染的组织,包括HPV引起的恶性肿瘤组织。2006年6月8日,美国食品与药品管理局(FDA)正式批准默克公司(Merck.)生产的Gardasil(加德西)宫颈癌预防性疫苗上市。随后英国葛兰素史克公司(GSK)的宫颈癌预防性疫苗Cervarix也成功上市。美国FDA于2008年9月12日再次宣布,批准Gardasil用于预防6 ~ 26岁女孩和妇女HPV16、HPV18型所致外阴和阴道癌。我国HPV预防性疫苗的基础研究始于20世纪90年代末期,目前国内多家公司在进行HPV预防性疫苗的临床前研究。现有的预防性疫苗是由病毒衣壳蛋白L1或与衣壳蛋白L2共同组成,在细胞内自我组装成病毒样颗粒。病毒样颗粒具有与完整病毒相同的抗原空间表位,激发机体CD4+T细胞介导的体液免疫应答,刺激机体产生高效价保护性中和抗体,从而保护疫苗接受者不被疫苗所代表类型的HPV病毒感染。由于病毒样颗粒只含病毒抗原,不含病毒DNA,不会导致病毒感染或诱发癌症。Gardasil为四价疫苗,包含HPV16、HPV18、HPV11、HPV6的病毒样颗粒。GSK公司开发的Cervarix疫苗为包含HPV16和HPV18的双价疫苗。Gardasil预防外阴和阴道癌的研究方面,HPV16、HPV18阴性的受试者的预防效果达到100%,未能证明疫苗对HPV16、HPV18感染者有利。鉴于HPV感染进展到宫颈癌是一个漫长的过程(10~20年),因此两类上市疫苗对宫颈癌的预防效果需要在2020年之后才能获得。目前上市的宫颈癌预防疫苗仅涵盖HPV16及HPV18两种高危型,只能预防约70%的宫颈癌,而且只对HPV16、HPV18未感染人群有预防作用。上述两种预防性疫苗价格昂贵、需要低温保存,限制了其在发展中国家广泛使用。HPV治疗性疫苗:预防性疫苗对已经感染相关病变没有治疗作用。而HPV治疗性疫苗可防止已经存在的癌前病变继续恶化,并清除HPV感染细胞和肿瘤细胞,但治疗性疫苗尚停留在Ⅰ~Ⅱ期临床试验阶段,真正应用于临床还需要时间。并且,由于不同癌症患者的免疫系统状态各有特点及众多的安全性问题,使得治疗性疫苗要比预防性疫苗面临更严峻的挑战。
虽然HPV疫苗研究取得了可喜的成绩,但是还存在诸多问题。比如:①致病的HPV种类很多,目前已有的无论是二价疫苗还是四价疫苗都不能预防所有型别HPV感染。②疫苗的不良反应还需要长期监测。③最佳免疫途径、最适剂量还有待探索。④疫苗适宜接种人群、性别、年龄及疫苗的保护期限需要长时间循证医学证实。⑤疫苗费用昂贵,有待开发廉价疫苗。⑥目前尚无对已感染和已存在病灶得以消除的有效办法。⑦口咽癌中常见的HPV16和HPV18感染也在疫苗的保护范围之内,但是对口咽癌高危人群的预防效果更需时日。
(1)HPV感染口咽癌发病率呈急剧上升趋势。
(2)HPV感染口咽癌患者比HPV阴性口咽癌患者预后更佳。
(3)正在进行以HPV疫苗降低HPV感染口咽癌的研究和探索HPV感染口咽癌患者降低放疗剂量的有效性研究。
(4)加大HPV感染相关性口咽癌的宣传,可能是预防口咽癌的又一重大举措。
(孙传政)
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