人乳头瘤状病毒在头颈部鳞状细胞癌中的研究进展

2017-7-19 11:07  来源:华西口腔医学杂志
作者:崔广学 高晓磊 梁新华 阅读量:649

    头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamouscell carcinomas,HNSCCs)发病率较高,全球每年约633 000人患病,导致约355 000人死亡,5年存活率为40%~50%,位居全身常见恶性肿瘤的第6位,是最常见恶性肿瘤之一。烟酒是引发HNSCCs的重要因素之一,随着西方发达国家烟酒消耗量的下降,其整体发病率有所降低。

    1983年Syrjanen等从口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinomas,OSCCs)组织中检测出人乳头瘤状病毒(human papillomavirus,HPV)DNA,首次提出HPV与OSCCs的发生有关。随后大量研究证明HPV与HNSCCs,尤其是口咽部鳞状细胞癌(oropharyngeal squamous cellcarcinomas,OPSCCs)密切相关。据报道,约有5%~20%的HNSCCs中可检测到HPV,其中40%~90%来源于口咽部,并且近些年其发生率迅速增长。

    2007年,WHO首次确认HPV-16为口腔癌病因之一,但尚未制定相应的临床指南。HPV(+)HNSCCs在流行病学、致癌机制、诊断方法、治疗及预后等方面有其自身的特点,本文对此方面的最新研究进展进行综述。

    1.人乳头瘤状病毒

    1983年HPV-16首次从宫颈癌组织中被成功分离出,经过大量研究,人们对HPV的分子生物学等方面有了较完善的认识。HPV为无包膜的小分子DNA病毒,包括130多种亚型,广泛感染人类上皮细胞,包括肛门生殖器道、尿道、皮肤、喉、气管支气管以及口腔黏膜的上皮细胞,可引起寻常疣、生殖器疣、复发性呼吸道乳头状瘤病、鳞状上皮内病变、肛门癌、阴道癌及宫颈癌等疾病。

    HPV分为高危型和低危型,目前研究最多的主要包括高危型HPV-16,18,31,33,35和低危型HPV-26,30,34,53。高危型HPV通常与恶性肿瘤密切相关,多存在于宫颈鳞状细胞癌、头颈鳞状细胞癌及一些其他的生殖器恶性肿瘤中。低危型HPV主要存在于口腔良性疣状物及泌尿生殖系统上皮中,很少出现在恶性肿瘤中。研究报道,全球每年约有610 000例新增HPV相关性肿瘤,几乎100%宫颈癌患者中含有HPV,部分肛门、生殖器及头颈部肿瘤中含有HPV。

    HPV基因组分为三个区段。早期区(E1-E7)于病毒感染早期表达,在转录、质粒复制及翻译过程中起到重要作用。其中,E5、E6和E7负责编码致癌蛋白,E6、E7在失活宿主体内肿瘤抑制蛋白(如p53和pRb)的过程中起到了主导作用。同时,E6/E7还可改变细胞周期,保证宿主体内角化细胞始终处于分化状态,有利于病毒基因组的复制扩增及后续基因的持续表达,促进病毒细胞周期生长和病毒DNA复制整合。晚期区(L)负责编码衣壳蛋白(L1和L2),该类蛋白参与病毒基因组的包装以及病毒的释放。长控制区(LCR)包括基因转录和复制所需的调控因子。

    2.HPV在HNSCCs中的发病情况

    研究表明,发达国家80%的HNSCCs与吸烟饮酒有关,但仍有一小部分(15%~20%)患者并无烟酒嗜好。直到近些年,人们才逐渐认识到HPV可能是其危险因素之一。由于近几十年发达国家烟酒消耗量的下降,HNSCCs整体发病率也随之呈下降趋势,但HPV相关性口咽癌的发病率却呈持续上升趋势。

    一项头颈鳞癌的监视流行及最后结果数据(surveillance epidemiology and end results,SEER)显示,1973—2003年与吸烟相关的HNSCCs患病率平均每年下降1.85%,而HPV相关性HNSCCs患病率则每年以0.8%的速度增长。美国一项调查数据显示,2011年HPV相关性HNSCCs患病率约为39.7%,与瑞士、澳大利亚及加拿大等发达国家的患病率相似。

    HPV相关性HNSCCs的发病率在解剖部位、地域、年龄以及性别等方面都有着显著差别。OSCCs和OPSCCs是HNSCCs中最常见的两种类型。研究发现,2008年全球HNSCCs新增病例中HPV(+)HNSCCs约占263 900例,死亡人数约为128 000例;其中,约85 000例OPSCCs中有22 000例为HPV感染阳性。期间,HPV(+)OPSCCs患病率呈上升趋势,高达60%~70%;而头颈部其他部位患病率则明显较低,如口腔6%~20%,喉部24%,鼻窦21%,鼻咽部31%。上述数据说明,HPV(+)OPSCCs患病率明显高于其他解剖部位,进而可以认为HPV与口咽癌的发生有着非常密切的关系。值得注意的是,绝大部分(90%~95%)HPV(+)OPSCCs为HPV-16型感染。

    另外,HPV(+)OPSCCs发病率存在明显地域差异。研究显示,美国、加拿大等国家HPV(+)OPSCCs发病率最高(60%),其次是大洋洲、欧洲及亚洲(36%~45%)。然而国内关于该方面研究结果报道较少,且缺少大样本的统计研究。Cao等在2000年利用聚合酶链反应(polymerasechain reaction,PCR)技术对40例HNSCCs样本进行HPV感染率检测,得到其阳性率为72.5%,且主要为HPV-16、18两种类型;帕提曼等同年对73例HNSCCs样本进行HPV检测,得到其阳性率为74%;张洁莉用实时荧光定量PCR和原位杂交方法同时测定78例头颈鳞癌肿瘤组织中人乳头状瘤病毒HPV-16/HPV-18 DNA,得出HPV感染发生率分别为62.8%和47.4%,其中口咽部肿瘤HPV阳性率最高(70%)。

    总体来说,发达国家HPV(+)HNSCCs患病率明显高于发展中国家,而发展中国家也呈逐渐上升趋势。美国最近的一项全国健康和营养检查调查显示,HPV感染高发于30~34岁和60~64岁两个年龄阶段,并且与HPV(-)OPSCCs相比,HPV(+)OPSCCs发病年龄更早,提前了4~10年。HPV(+)OPSCCs患病率在性别上也存在差异,男性约为女性的3倍。

    3.HPV在HNSCCs中的致癌机制

    HPV致癌能力主要依赖两种重要的致癌蛋白E6和E7,作为肿瘤细胞性DNA复制的新成员,HPV致癌蛋白E6/E7的表达对病毒细胞生存周期至关重要。Akagi等利用全组基因测序技术(whole-genome sequencing,WGS)对10例HPV(+)/HPV(-)标本的DNA/RNA进行测序,发现HPV成分可直接参与肿瘤细胞基因结构性变异过程,包括部分扩增、基因重排、缺失和(或)基因易位,以上基因改变通常破坏邻近致癌基因的结构和表达,同时也诱导E6/E7蛋白的扩增与表达。

    一方面,E7蛋白结合并降解pRb,诱导有丝分裂信号的传递导致细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)增加,引起pRB/E2F复合体中的E2F(一种细胞分化基因转录调控因子)释放,进而激活有丝分裂期相关基因组,导致肿瘤细胞不断增殖;另一方面,E7引起pRb失活,导致p16(CDK抑制剂)失去调节而过度表达。因此,学者认为p16的过度表达可作为检测HPV感染的生物学标记之一。

    另外,Ragin等猜测HPV(+)HNSCCs中缺乏11q13扩增现象可能是因为HPV E7作用于pRb的这一过程使得细胞增殖对CCND1(cyclin D1,使CDK4/6磷酸化,并且降低RB1蛋白活性,趋使细胞从静止状态向有丝分裂阶段转化,导致细胞周期失去控制而无限增殖)的依赖性减少。学者研究发现,HPV E7还可以与p21(由p53诱导的CDK抑制因子)相结合,使其失去活性,驱使细胞进入有丝分裂期。E6蛋白协同泛素连接酶形成E6相关性蛋白(E6-associated protein,E6AP),使p53泛素化,导致其编码的蛋白体酶变性。研究发现,E6可以调节β-catenin的位置转换(从细胞膜转移到细胞核中),而β-catenin与淋巴结转移密切相关,这为解释HPV(+)OPSCCs淋巴转移率较高提供了新的依据。

    Moody等研究发现,除E6/E7蛋白外,HPV还存在着其他致癌途径,如端粒酶、DNA损伤相关因子通路、细胞中心体复制相关分子及信号蛋白等。HPV(+)HNSCCs的分子病理与大部分HPV(-)HNSCCs有显著的不同。研究发现,HPV(-)HNSCCs中常见11q13扩增、TP53变异以及CDKN2A/p16变异(或启动子甲基化),其中,CDKN2A/p16通过RB1去磷酸化及基因突变,导致HNSCCs中p16表达缺乏;而HPV(+)HNSCCs中可观察到大量野生型TP53及p16的过度表达,却罕见11q13扩增现象。

    4.HPV的检测及诊断方法

    随着人们对HPV(+)HNSCCs研究的不断深入,其检测方法无论在灵敏性还是特异性上都不断提高。HPV(+)HNSCCs在病理、临床表现、治疗及预后等方面与HPV(-)HNSCCs有明显差异,因此HPV检测在HNSCCs治疗中的重要性愈来愈受到人们的重视。最近的一项关于北美地区的研究报道,约有68%的头颈外科医生要求检测OPSCCs中HPV感染状况,并且32%医生已经对OSCCs日常HPV感染状态进行了检测。HPV的检测方法主要包括:1)PCR检测HPVDNA/RNA;2)原位杂交检测HPV DNA/RNA;3)免疫组织化学染色p16。以上检测方法各有所长,同时在灵敏性和特异性方面又参差不齐,需要根据具体情况及研究目的进行正确选择。

    美国病理学家协会推荐:1)对于完全或大部分非角化的肿瘤,免疫组织化学检测p16呈高度、散在表达(如70%的细胞质和细胞核中存在p16表达)时,足以确定HPV阳性,无需再检测HPV DNA;2)若p16为阴性或集中区域的阳性表达,则需要检测HPV DNA;3)对于角化的肿瘤,p16存在高度、散在表达时,需要进行HPV DNA检测试验确定结果;4)角化肿瘤中p16呈阴性或集中区域的阳性表达则可明确诊断为HPV阴性,无需再检测HPV DVA。学者利用HNSCCs患者口腔冲洗液中的生物标记物对HPV感染情况进行了检测,该方法是基于对HPV感染位置特异性的发现,即大部分HPV感染位于扁桃体及舌根部位。因该方法具有非创性及较高性价比,并且可以检测肿瘤早期状态及监测其进展,吸引了众多注意力,然而尚需要更多实验来证实其临床实用性与可靠性。

    5.HPV相关性HNSCCs/OPSCCs的临床表现及诊疗

    与HPV(-)HNSCCs相比,HPV(+)HNSCCs患者的整体生存率提高,局部控制效果好,预后改善明显,术后复发率也明显降低。学者认为,HPV感染状态可作为预测术后局部控制效果、疾病个体生存率以及整体生存率的强有力的指标。学者认为,HPV感染状态可作为OPSCCs患者生存情况的一个独立的预测指标。最近研究证实,肿瘤干细胞(cancer stem cells,CSCs)具有干细胞样特性,在肿瘤致癌、生长、侵袭等过程中有着重要的作用,并且耐受临床上的放化疗治疗,因而可以解释癌症患者预后较差。

    Rietbergen等研究发现,CSCs富集标志物CD44在HPV(+)HNSCCs中的表达水平较HPV(-)HNSCCs低,该研究结果可解释HPV(+)HNSCCs患者预后较好的现象。目前HPV(+)HNSCCs与其他头颈部肿瘤的治疗方法无明显差别,然而基于HPV相关性肿瘤在致病机制、临床、治疗以及预后等方面的特点,未来有可能将HPV感染作为治疗的参考因素之一。HPV(+)OPSCCs的治疗方法包括经咽自动化手术(transoralrobotic surgery,TORS)、低密度化疗和(或)放疗、免疫治疗及探索预测治疗反应的标志物等。Herrero等对7 400例年轻女性注射HPV疫苗后口腔病毒感染的情况进行研究,结果表明疫苗有效率达93%,并且效果可持续4年之久。

    HPV疫苗用于预防OPSCCs尚未得到广泛认可,尽管如此,高危型HPV疫苗的发现仍然给未来控制OPSCCs的发生和发展带来了极大的前景。

    6.展望

    HPV(尤其是高危型HPV)是HNSCCs的病因之一,其致病机制逐渐清晰,同时HPV在其相关肿瘤的治疗及预后中的作用也愈加被人们所认识。PCR检测HPV DNA结合p16免疫组织化学荧光可作为准确判断HPV感染情况的标准检测方法,然而最终要达到的目的是检测到HPV的同时能够辨别其是否参与了肿瘤的致癌过程,所以未来仍然需要完善检测方法,并且明确HPV DNA中参与癌变过程的标志物,以及HPV感染与烟酒消耗等因素在HNSCCs中的协同相关性等。

编辑: 陆美凤

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