一氧化氮、人乳頭瘤病毒和宮頸癌之間相互關(guān)系的研究進(jìn)展

魏蘭蘭，劉爽，谷鴻喜，張鳳民

1．哈爾濱醫(yī)科大學(xué)微生物學(xué)教研室，哈爾濱 150086； 2．佳木斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)教研室，佳木斯 154007

2006年人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)宮頸癌預(yù)防性疫苗的問(wèn)世，標(biāo)志著宮頸癌研究取得了巨大進(jìn)步。但一系列研究表明，HPV預(yù)防性疫苗不可能完成全面預(yù)防宮頸癌的任務(wù)，更不具有任何治療功能。因此，進(jìn)一步深入研究HPV和共刺激因子在宮頸癌發(fā)生中的作用及機(jī)制，發(fā)現(xiàn)更有效的預(yù)防和治療途徑依然具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文就一氧化氮(nitric oxide，NO)、HPV感染和宮頸癌發(fā)生三者之間的相互關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 HPV感染和宮頸癌

宮頸癌是女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。流行病學(xué)調(diào)查顯示，全世界每年約有50萬(wàn)宮頸癌新發(fā)病例，約20萬(wàn)婦女死于宮頸癌[1]，其中80%發(fā)生于發(fā)展中國(guó)家。我國(guó)是宮頸癌高發(fā)區(qū)，每年新增宮頸癌病例約4.6 萬(wàn)，死亡約2.6 萬(wàn)，由此可見(jiàn)目前宮頸癌的防治任務(wù)仍十分艱巨。

HPV感染是引發(fā)宮頸癌的重要原因[2]。研究顯示，在高達(dá)99.7%的宮頸癌標(biāo)本中可檢測(cè)到HPV存在[3]。德國(guó)科學(xué)家Harald zur Hausen亦因1976年提出并隨后證明“HPV可引起宮頸癌”而獲得2008年諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

HPV是一種嗜上皮性病毒，屬雙鏈閉環(huán)的小DNA病毒。在目前已發(fā)現(xiàn)的近100個(gè)型別中，15～20個(gè)型別的HPV感染與宮頸癌及其他肛周生殖器腫瘤相關(guān)[2]，稱為高危型HPV。高危型HPV主要包括HPV16、18、31、33、52、56、58、59、68等型別[4]。本文中提到的HPV均指高危型HPV。HPV DNA包括1個(gè)早期區(qū)，可編碼8個(gè)病毒調(diào)節(jié)蛋白(E1～E8)；1個(gè)晚期區(qū)，可編碼2個(gè)病毒結(jié)構(gòu)蛋白 (L1和L2) ；1個(gè)非編碼調(diào)控區(qū)。HPV通過(guò)E6和E7蛋白對(duì)抑癌基因p53和pRb降解或功能性滅活而促進(jìn)腫瘤發(fā)生(圖1)。

圖1HPV感染與腫瘤發(fā)生的關(guān)系

Fig.1RelationofHPVinfectionandcarcinogenesis

盡管HPV宮頸癌預(yù)防性疫苗于2006年問(wèn)世，但仍有許多問(wèn)題亟待證實(shí)，如其長(zhǎng)期保護(hù)作用如何？臨床試驗(yàn)和短期隨訪證實(shí)，宮頸癌預(yù)防性疫苗可減少HPV16和HPV18感染及相關(guān)宮頸息肉的發(fā)生，但宮頸癌的發(fā)生與超過(guò)15個(gè)型別的HPV感染相關(guān)，因此僅能覆蓋1、2個(gè)型別的HPV預(yù)防疫苗自然存在很大的局限性，且疫苗必須在HPV感染以前使用才起預(yù)防作用。高達(dá)70%的婦女在一生中出現(xiàn)過(guò)生殖道HPV感染，但大部分可自行消除，僅少部分發(fā)展成宮頸癌。該現(xiàn)象的具體原因尚不明了，一個(gè)可能因素就是機(jī)體全身或局部的免疫防御反應(yīng)；另外，宮頸局部NO濃度增高[5,6]也可能起一定的輔助作用。

2 NO與腫瘤發(fā)生

1986年，Ignarro發(fā)現(xiàn)硝酸甘油釋放的NO可舒張血管平滑肌、擴(kuò)張血管，從而有效緩解心絞痛。該研究成果解答了困擾醫(yī)學(xué)家、藥理學(xué)家百余年的問(wèn)題，即硝酸甘油是如何有效緩解心絞痛的。此后，NO的生理作用引起了廣泛關(guān)注。由于該發(fā)現(xiàn)，Ignarro等3名科學(xué)家獲1998年諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

雖然NO與腫瘤發(fā)生的關(guān)系仍有爭(zhēng)論，但越來(lái)越多的研究表明，高濃度NO可通過(guò)引起DNA損傷和變異、抑制DNA修復(fù)酶、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子、改變基因表達(dá)、調(diào)節(jié)失控凋亡、誘發(fā)血管生成等方式參與腫瘤發(fā)生[8]。目前，對(duì)NO及RNS引起DNA損傷和變異的研究已相當(dāng)深入。高濃度NO及RNS可引起雙鏈斷裂、單鏈斷裂及交聯(lián)等DNA損傷[5]；RNS還可介導(dǎo)變異原8-硝基鳥(niǎo)嘌呤形成，從而誘導(dǎo)GC-AT轉(zhuǎn)位性DNA變異[6]。在人體及動(dòng)物模型中，炎癥或感染部位iNOS增加所致高濃度NO可引發(fā)DNA損傷、變異，甚至腫瘤發(fā)生[6,9,10]。

在含有野生型p53的細(xì)胞中，高濃度NO可誘發(fā)DNA損傷和變異，同時(shí)也可抑制P53核外輸、下調(diào)小鼠雙微粒體2(murine double minute 2，MDM2)蛋白，抑制P53降解，從而增加P53的水平和活性[11]。激活的P53通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期參與DNA修復(fù)和啟動(dòng)凋亡，在防止細(xì)胞DNA損傷、變異以及腫瘤發(fā)生中具有重要作用[12,13]。在NO誘導(dǎo)的DNA損傷中，雙鏈斷裂是一種嚴(yán)重的DNA損傷，可導(dǎo)致染色體斷裂、重排、突變及丟失重要遺傳信息。雙鏈斷裂損傷的有效修復(fù)主要包括2種途徑：發(fā)生在S/G2后期的同源重組 (homologous recombination，HR)[14,15]和發(fā)生在整個(gè)細(xì)胞周期的非同源末端連接 (nonhomologous end-joining, NHEJ)[16,17]。P53可分別通過(guò)激活錯(cuò)配修復(fù)(mismatch repair，MMR) 基因及切除3′-DNA末端非配對(duì)堿基增加同源重組和非同源重組修復(fù)過(guò)程的忠實(shí)性。P53可通過(guò)參與核苷酸切除修復(fù)(nucleotide excision repair, NER)和堿基切除修復(fù) (base excision repair, BER)，降低8-硝基鳥(niǎo)嘌呤引起的DNA變異。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health, NIH)腫瘤研究中心Wink在過(guò)去近20年里，對(duì)各種濃度NO引起的體內(nèi)、外生理與病理作用進(jìn)行了細(xì)致研究，表明在細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中>400 nmol/L的NO可引起明顯DNA 損傷，同時(shí)誘導(dǎo)P53聚集及其活性增加(p-ser-15 P53增加)，導(dǎo)致p21waf1增加及與p21waf1相關(guān)的細(xì)胞周期停滯，DNA修復(fù)增加[18]。他們還發(fā)現(xiàn)，在癌前病變潰瘍性結(jié)腸炎組織中，iNOS表達(dá)與p-ser-15 P53 水平呈正相關(guān)。免疫組化表明P53活性增加與p21waf1增高具有明顯一致性[19]。因此，在含有野生型p53的細(xì)胞中，高濃度NO有效激活P53，導(dǎo)致DNA修復(fù)活躍，使保護(hù)性細(xì)胞凋亡增加，從而大大降低NO造成的DNA損傷和變異，維持細(xì)胞的穩(wěn)定性。

但在P53發(fā)生功能性變異和P53活性缺乏的細(xì)胞中，高濃度NO暴露既沒(méi)有增加DNA損傷后的修復(fù)，也沒(méi)有增加細(xì)胞保護(hù)性凋亡[20]。因此，NO暴露后的DNA損傷和變異修復(fù)不成功，但依然存活的細(xì)胞明顯增多，不可避免地導(dǎo)致腫瘤發(fā)生增加。

宮頸組織中含有3種NOS，宮頸癌的發(fā)生可能與宮頸局部微環(huán)境中NO濃度密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，宮頸細(xì)胞病變患者的宮頸局部NO濃度增高[21]。最近有研究表明，NO與HPV之間具有一定的關(guān)系。

3 NO與HPV

NO對(duì)各種病毒復(fù)制的作用各不相同。對(duì)某些病毒可無(wú)任何影響，如RNA的正黏病毒、副黏病毒、冠狀病毒和DNA的小鼠痘病毒[22,23]；對(duì)某些病毒可表現(xiàn)為抑制，如RNA的柯薩奇病毒、漢坦病毒及DNA的皰疹病毒、乙型肝炎病毒[22-24]；而對(duì)于某些RNA 病毒則具有變異原的作用，如仙臺(tái)病毒。研究表明，在細(xì)胞培養(yǎng)基中加入0.25～0.5 mmol/L DETA-NO后，產(chǎn)生的NO 濃度與人體內(nèi)炎性條件下產(chǎn)生的NO 濃度相當(dāng)。在該濃度下，NO不影響HPV復(fù)制，但顯著增加HPVE6、E7轉(zhuǎn)錄。NO誘導(dǎo)增加的E6會(huì)進(jìn)一步降解P53和PRb，降低P53的活性和功能，而 P53功能的降低又進(jìn)一步減弱HPV感染細(xì)胞在高濃度NO暴露中P53維持細(xì)胞遺傳穩(wěn)定性的能力，DNA雙鏈斷裂增加，有利于腫瘤發(fā)生[25]。

反之，HPV感染又可通過(guò)誘導(dǎo)宮頸局部NOS增加[21]，改變宮頸局部NO濃度。臨床流行病學(xué)調(diào)查表明，在宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia，CIN)的上皮細(xì)胞和炎性細(xì)胞中，均可檢測(cè)到iNOS表達(dá)增加[26]；高危型HPV感染婦女宮頸局部NO濃度(35.2～53.1 μmol/L)約是未感染婦女 (21.0～26.1 μmol/L)的2倍；而且在高危型HPV感染婦女中，宮頸上皮細(xì)胞形態(tài)正?；蜉p度改變者局部NO釋放明顯增加[21,27]。NO本身可導(dǎo)致氧化性DNA損傷，生成8-硝基鳥(niǎo)嘌呤和8 -氧代- 7,8 -二氫-2′-脫氧鳥(niǎo)苷。尖銳濕疣和CIN 2～3患者活檢組織均可檢測(cè)到這兩種損傷性標(biāo)志物，且CIN 2～3患者活檢組織中8-硝基鳥(niǎo)嘌呤水平明顯高于尖銳濕疣。隨著CIN嚴(yán)重程度的增加，此類DNA損傷的發(fā)生明顯增加[26]，表明高危型HPV感染細(xì)胞中NO濃度的增加相對(duì)較高。

4 結(jié)語(yǔ)

盡管目前研究表明，高濃度NO在HPV感染細(xì)胞中具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生的作用，但僅局限于細(xì)胞學(xué)水平。深入研究該機(jī)制可為宮頸癌的防治提供新的重要理論基礎(chǔ)和藥物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使用NOS抑制劑降低宮頸局部NO濃度，將為全面、有效防治宮頸癌帶來(lái)新的希望。

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