病毒感染在皮膚鱗狀細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

唐洪波，梁俊琴

(1.新疆醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，烏魯木齊 830002； 2.新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院皮膚科，烏魯木齊 830002)

皮膚鱗狀細(xì)胞癌(cutaneous squamous cell carcinoma，CSCC)在非黑色素瘤皮膚癌(non-melanoma skin cancer，NMSC)中發(fā)病率最高，且NMSC的致死病例大多為CSCC。CSCC是一種源于表皮或附屬器角質(zhì)形成細(xì)胞的惡性腫瘤，其發(fā)生轉(zhuǎn)移率約為5%，發(fā)生轉(zhuǎn)移可導(dǎo)致病程發(fā)展和加快，增加了治療和隨訪成本且預(yù)后較差[1]。紫外線照射是CSCC的一個(gè)主要危險(xiǎn)因素，其他危險(xiǎn)因素還包括病毒感染，接觸電離輻射、砷或工業(yè)化學(xué)品等。皮膚是人體最大的器官，其與病毒直接接觸，是病毒誘導(dǎo)的致癌作用的天然靶標(biāo)，病毒通過(guò)激活促癌基因轉(zhuǎn)化角質(zhì)形成細(xì)胞，而病毒蛋白可直接作為癌基因起作用，驅(qū)使細(xì)胞增殖或產(chǎn)生炎癥反應(yīng)并引起受損細(xì)胞的再生，最終導(dǎo)致惡性轉(zhuǎn)化。雖然病毒可能會(huì)導(dǎo)致癌癥的起始，但仍需其他輔助因子的中介效應(yīng)，其中紫外線照射、與病毒直接接觸以及增加的免疫抑制等易感性聚焦在一起促進(jìn)了腫瘤的形成。對(duì)致癌病毒的臨床觀察揭示了病毒基因毒性暴露、宿主防御和新治療選擇的重要性，且對(duì)病毒作用于腫瘤形成分子機(jī)制的了解揭示了致癌作用的新途徑?，F(xiàn)就病毒感染在CSCC中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 病毒誘導(dǎo)CSCC的發(fā)生

皮膚是病毒誘導(dǎo)致癌的天然靶標(biāo)，雖然病毒感染是必要的，但不足以誘導(dǎo)完全致瘤性，其他因素(宿主免疫、基因組不穩(wěn)定或慢性炎癥)有助于惡性進(jìn)展[2]。

1.1病毒的直接和間接致癌作用 CSCC的發(fā)展是病毒活動(dòng)性感染的結(jié)果。在CSCC早期階段，病毒學(xué)研究依賴于間接證據(jù)以及病毒顆粒的直接可視化和細(xì)胞病變效應(yīng)，重組DNA技術(shù)的發(fā)展使得能夠直接檢測(cè)病毒基因組的核苷酸序列，目前可以使用原位雜交和高靈敏度聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)感染細(xì)胞內(nèi)病毒的存在。作為直接致癌物[人乳頭瘤病毒(human papilloma virus，HPV)16或HPV18]，病毒DNA可以在每個(gè)腫瘤細(xì)胞中檢測(cè)到，病毒感染與紫外線輻射一起導(dǎo)致CSCC的發(fā)生，但病毒感染可能不是致癌作用的主要驅(qū)動(dòng)因素，而是紫外線誘導(dǎo)的 DNA 突變積累的促進(jìn)因素[3]。有實(shí)驗(yàn)表明，某些病毒具有轉(zhuǎn)化潛力，且在人類靶細(xì)胞的第二輪轉(zhuǎn)染中具有永生化能力[4]。除了作為直接致癌物外，HPV16或HPV18還可以間接方式起作用。病毒不僅能夠抑制免疫監(jiān)視，在紫外線照射后消除p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，還可以通過(guò)再激活或病毒的超感染誘導(dǎo)持續(xù)性乳多空病毒的基因擴(kuò)增[5]。病毒作為間接致癌物質(zhì)的另一種模式為誘導(dǎo)染色體畸變，干擾DNA修復(fù)或引起慢性炎癥。

1.2病毒與免疫反應(yīng)的致癌作用 宿主的免疫缺陷狀態(tài)增加了病毒易感性，當(dāng)宿主免疫力受損，病毒就會(huì)進(jìn)入細(xì)胞并開始合成病毒蛋白，通過(guò)下調(diào)組織相容性復(fù)合體Ⅰ類分子合成和通過(guò)干擾Ⅰ類分子向細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而抑制與抗原加工和呈遞相關(guān)分子的表達(dá)[6]。由于細(xì)胞毒性T細(xì)胞是介導(dǎo)病毒感染中細(xì)胞破壞的關(guān)鍵效應(yīng)物，所以當(dāng)免疫抑制劑直接作用于靶向T淋巴細(xì)胞，觸發(fā)T細(xì)胞受體后，其會(huì)分泌包括穿孔素和顆粒酶B的蛋白水解酶，并破壞靶細(xì)胞；而在皮膚中，被免疫抑制損傷的主要細(xì)胞為抗原呈遞細(xì)胞，皮膚樹突狀細(xì)胞數(shù)量的減少降低了抗原呈遞能力，有助于潛伏病毒持續(xù)存在，宿主免疫缺陷狀態(tài)確定了病毒感染與癌癥之間的關(guān)系[7]。

1.3病毒與炎癥的致癌作用 炎癥作為驅(qū)動(dòng)性致癌力的作用越來(lái)越受到關(guān)注，而病毒感染與反應(yīng)性炎癥有關(guān)。免疫系統(tǒng)的效應(yīng)細(xì)胞分泌細(xì)胞因子致其他細(xì)胞產(chǎn)生生長(zhǎng)信號(hào)，使鄰近內(nèi)皮細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子-α，觸發(fā)核因子κB并誘導(dǎo)惡變[8]。粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子在損傷后不久由角質(zhì)形成細(xì)胞分泌，并以自分泌方式介導(dǎo)表皮細(xì)胞增殖[9]。腫瘤壞死因子-α、γ干擾素和白細(xì)胞介素-2可能抑制病毒蛋白的合成，從而阻止感染細(xì)胞的識(shí)別和破壞，另外，由病毒入侵引起的細(xì)胞損傷過(guò)程可以觸發(fā)再生組織的腫瘤轉(zhuǎn)化[10]。

2 HPV與CSCC

2.1HPV的結(jié)構(gòu)與分類 HPV屬乳多空科病毒，是小的無(wú)包膜病毒，具有約8 000 bp的環(huán)狀雙鏈DNA，人是HPV的唯一宿主。迄今為止，已經(jīng)分離出200多種HPV類型，HPV分為5個(gè)屬(α、β、γ、μ和ν)[11]。這些型別的HPV基因組分為3個(gè)區(qū)域：對(duì)病毒轉(zhuǎn)錄和復(fù)制起重要作用的早期區(qū)域(E)；編碼病毒衣殼結(jié)構(gòu)蛋白的晚期區(qū)域(L)；含有啟動(dòng)子的長(zhǎng)控制區(qū)和含有順式調(diào)控元件的上游調(diào)控區(qū)(調(diào)節(jié)病毒基因表達(dá)和復(fù)制)。早期區(qū)域編碼的E6、E7基因被證明是顯性致癌基因，它們通過(guò)對(duì)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控，與蛋白結(jié)合并增強(qiáng)E6、E7癌蛋白水解作用，對(duì)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子p53和Rb蛋白發(fā)揮直接作用，與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[12]。研究表明，來(lái)自特定β-HPV的E6和E7蛋白質(zhì)表現(xiàn)出轉(zhuǎn)化活性，且可以與不同的環(huán)境因子合作促進(jìn)癌癥發(fā)生[13]。晚期區(qū)域?qū)1和L2兩種衣殼蛋白進(jìn)行編碼；上游調(diào)控區(qū)域?qū)儆诜蔷幋a區(qū)，在病毒基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯、病毒蛋白顆粒的產(chǎn)生中起控制作用[14]。另外，HPV分為皮膚相關(guān)型HPV和黏膜相關(guān)型HPV[15]。皮膚相關(guān)型HPV包含一些α-HPV(HPV2、HPV3和HPV10)以及β和γ屬中所有的HPV類型，目前已經(jīng)描述了54種β-HPV(細(xì)分為5種：β1～β5)，且這一數(shù)字不斷增加[16]。根據(jù)致癌性大小，HPV分為低危型、中危型、高危型，其中與上皮惡性腫瘤密切相關(guān)的包括HPV16、HPV18、HPV31、HPV33、HPV35等高危型[17]。

2.2HPV致CSCC的流行病學(xué) CSCC是白種人中最常見的癌癥，發(fā)病率在全球范圍內(nèi)不斷增加[18]。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，β-HPV感染與CSCC密切相關(guān)，在CSCC活檢樣品中存在病毒DNA，并證明了不同HPV生物標(biāo)志物中觀察到的CSCC關(guān)聯(lián)的變化[19]。有文獻(xiàn)報(bào)道了一種罕見的常染色體隱性遺傳性皮膚病，稱為疣狀表皮發(fā)育不良，其特征為全身多處扁平疣和黃斑皮膚病變，常在陽(yáng)光照射區(qū)域進(jìn)展為CSCC[20]。有研究顯示，β-HPV5和β-HPV8感染的疣狀表皮發(fā)育不良個(gè)體更容易發(fā)生CSCC，且在疣狀表皮發(fā)育不良患者中，90%的CSCC存在β-HPV5和β-HPV8的感染[21]。在CSCC病變中，β-HPV通常具有轉(zhuǎn)錄活性，且以高拷貝數(shù)存在[22]。因此，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)將β-HPV5和β-HPV8稱為疣狀表皮發(fā)育不良患者中出現(xiàn)的CSCC相關(guān)的“可能病原體”[23]。較高的β-HPV病毒載量與器官移植接受者CSCC的發(fā)展有關(guān)[24]。與一般人群相比，器官移植接受者發(fā)生CSCC的風(fēng)險(xiǎn)增加了100倍[25]。同時(shí)，還有流行病學(xué)研究評(píng)估了β-HPV循環(huán)抗體與CSCC之間的關(guān)系[26]。以上研究表明，β-HPV血清學(xué)轉(zhuǎn)換隨著年齡的增長(zhǎng)而增加，且與CSCC風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。此外，有學(xué)者在CSCC和個(gè)體血清陽(yáng)性的β-HPV數(shù)量之間觀察到流行病學(xué)關(guān)聯(lián)[27]。

2.3HPV致CSCC的機(jī)制 有研究表明，β-HPV參與細(xì)胞凋亡、DNA修復(fù)和細(xì)胞分化[28]。目前β-HPV的致病機(jī)制仍不明確，不同型別β-HPV的致病機(jī)制也不完全相同，可能的機(jī)制有：病毒通過(guò)干擾小RNA敲低病毒轉(zhuǎn)錄或通過(guò)抑制E6/E7病毒癌蛋白的功能分別抑制p53和Rb抑癌基因，從而導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)停止，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡或細(xì)胞衰老[29]。Viarisio等[30]證實(shí)，HPV E6和E7蛋白的轉(zhuǎn)基因小鼠不僅表現(xiàn)出表皮增生，且容易受紫外線輻射刺激的皮膚腫瘤發(fā)展的影響。皮膚癌是一個(gè)多步驟過(guò)程，可以通過(guò)許多事件啟動(dòng)和促進(jìn)，如暴露于物理或化學(xué)致癌物、慢性炎癥和病毒感染。染色體畸變和基因組不穩(wěn)定性是各種腫瘤的常見標(biāo)志，而腫瘤抑制基因(p53、Rb)的失活和(或)某些癌基因(H-ras)的活化起了關(guān)鍵作用。腫瘤抑制基因p53可以調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，其產(chǎn)物對(duì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和維持正常細(xì)胞起重要作用；p53還能監(jiān)測(cè)基因組的完整性，如果細(xì)胞DNA受損，p53能夠激活細(xì)胞周期檢查點(diǎn)并留出足夠的時(shí)間來(lái)修復(fù)受損的DNA，而當(dāng)各種原因?qū)е聀53基因失活時(shí)，DNA損傷就無(wú)法修復(fù)[31]。p53基因突變?cè)诔^(guò)90%的CSCC中檢測(cè)到[32]。Cornet等[33]通過(guò)生化分析顯示，HPV E6基因能夠以E6相關(guān)蛋白依賴性方式誘導(dǎo)p53降解。此外，β-HPV的E6蛋白被證明可以減弱p53磷酸化和泛素化，加上紫外線暴露的反應(yīng)，從而導(dǎo)致細(xì)胞受損DNA的修復(fù)效率降低[34]。β-HPV的E7蛋白在人角質(zhì)形成細(xì)胞中表達(dá)，在體外能夠結(jié)合但不降解Rb，有研究認(rèn)為，高風(fēng)險(xiǎn)β-HPV編碼的E7蛋白與pRb家族成員結(jié)合并破壞E7蛋白與細(xì)胞周期相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子E2F形成復(fù)合物的能力，導(dǎo)致E2F響應(yīng)基因的表達(dá)增加[35]。此外，E7蛋白可加速低磷酸化pRb家族成員的降解，體外研究表明，pRb及pRb家族成員(p107和p130)可調(diào)節(jié)宿主編碼的E2F轉(zhuǎn)錄因子的活性，且由E2F和低磷酸化的pRb組成的復(fù)合物抑制細(xì)胞周期進(jìn)程所需的基因轉(zhuǎn)錄(如細(xì)胞周期蛋白A的轉(zhuǎn)錄)[36]。因此，β-HPV感染可導(dǎo)致E6和E7基因的連續(xù)表達(dá)，影響細(xì)胞周期的調(diào)控，最終導(dǎo)致癌變。

3 人皰疹病毒8型與CSCC

3.1人皰疹病毒8型(human herpesvirus type 8，HHV-8) HHV-8是目前人類已知的唯一一種γ-2皰疹病毒。病毒基因組由140 kb長(zhǎng)的獨(dú)特編碼區(qū)組成，其側(cè)翼為多個(gè)富含GC的末端重復(fù)序列(每個(gè)803 bp)，因此總計(jì)大小約為170 kb。到目前為止，已在 HHV-8基因組中鑒定了超過(guò)90個(gè)開放閱讀框，其中ORF25、ORF26和ORF62 三種開放閱讀框與HPV的衣殼蛋白顯著相似[37]。研究發(fā)現(xiàn)，HPV可作為間接致癌物，而HHV-8作為NMSC和Kaposi肉瘤的直接致癌物在超過(guò)95%的Kaposi肉瘤病變中檢測(cè)到，已被確定為Kaposi肉瘤的致病因子[38]。根據(jù)HHV-8在宿主細(xì)胞中的存在狀態(tài)，可以將HHV-8 DNA分為潛伏感染期和裂解細(xì)胞期。雖然HHV-8 DNA潛在基因產(chǎn)物作用于細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡，被認(rèn)為是晚期病變中克隆生長(zhǎng)的原因，但在裂解復(fù)制過(guò)程中表達(dá)的基因，負(fù)責(zé)產(chǎn)生病毒后代和抑制宿主抗病毒反應(yīng)[39]。然而，這些表達(dá)的HHV-8基因在Kaposi肉瘤的起始和疾病進(jìn)展中的確切作用機(jī)制仍不明確，目前已經(jīng)提出了關(guān)于HHV-8介導(dǎo)的Kaposi肉瘤和NMSC發(fā)病機(jī)制的幾個(gè)假設(shè)[40-41]。

3.2HHV-8與CSCC的相關(guān)性 因HHV-8能夠感染并改變正常的人類角質(zhì)形成細(xì)胞及其生長(zhǎng)性質(zhì)，可促進(jìn)上皮細(xì)胞增生，所以認(rèn)為HHV-8與CSCC密切相關(guān)。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)將HHV-8列為一類致癌物[42]，突出了HHV-8與腫瘤發(fā)生的關(guān)系及重要性。HHV-8在超過(guò)95%的Kaposi肉瘤病變中檢測(cè)到，表明病毒可能起直接作用[43]。Kaposi肉瘤相關(guān)皰疹病毒可以編碼多種細(xì)胞同源物或在宿主細(xì)胞中產(chǎn)生具有免疫調(diào)節(jié)功能的獨(dú)特蛋白(病毒干擾素調(diào)節(jié)因子)，并通過(guò)控制細(xì)胞周期來(lái)發(fā)揮其轉(zhuǎn)化特性[44]。此外，Kaposi肉瘤相關(guān)皰疹病毒還表達(dá)白細(xì)胞介素-6的病毒同源物，這種病毒同源物是一種多功能細(xì)胞因子，也能促進(jìn)新血管形成。在獲得性免疫缺陷綜合征患者的Kaposi肉瘤皮膚病變中鑒定了先前未識(shí)別的γ-皰疹病毒、HHV-8或Kaposi肉瘤相關(guān)皰疹病毒的DNA片段，在95%以上的Kaposi肉瘤病變中發(fā)現(xiàn)所有臨床變異[45]。Kaposi肉瘤相關(guān)皰疹病毒不僅參與Kaposi肉瘤、原發(fā)性積液淋巴瘤和多中心Castleman病的漿細(xì)胞變異的發(fā)病機(jī)制，還與其他非惡性疾病(移植受者的骨髓衰竭和噬血細(xì)胞綜合征)有關(guān)[46]。

4 Merkel細(xì)胞多瘤病毒與CSCC

Merkel細(xì)胞多瘤病毒(Merkel cell polyomavirus，MCPyV)是一種小的無(wú)包膜、二十面體、雙鏈環(huán)狀DNA病毒，病毒基因組由多重剪接的早期“腫瘤抗原”區(qū)域、晚期區(qū)域和非編碼調(diào)控區(qū)域組成[47]。MCPyV的早期區(qū)域編碼大腫瘤抗原、小腫瘤抗原、57 kDa腫瘤抗原和套印基因；晚期區(qū)域分別編碼病毒衣殼的主要和次要亞基(VP1和VP2)，VP1和VP2在MCPyV基因組周圍形成衣殼；非編碼調(diào)控區(qū)域含有病毒復(fù)制起點(diǎn)，其側(cè)翼是驅(qū)動(dòng)早期和晚期基因表達(dá)的啟動(dòng)子[48]。MCPyV編碼微RNA，已被證明可以下調(diào)大腫瘤抗原的表達(dá)，大腫瘤抗原的這種調(diào)節(jié)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)中長(zhǎng)期MCPyV附加體維持很重要，且可能在體內(nèi)建立持續(xù)感染[49]。

MCPyV在具有高度侵襲性的Merkel細(xì)胞癌中被發(fā)現(xiàn)，其屬于一種新型人類多瘤病毒。Merkel細(xì)胞癌的發(fā)病率較以往增加了2倍[50]。隨著MCPyV的廣泛感染和Merkel細(xì)胞癌診斷的增加，更好地了解MCPyV的生物學(xué)及致癌潛力至關(guān)重要。Merkel細(xì)胞癌通常表現(xiàn)為皮膚的神經(jīng)內(nèi)分泌癌，同時(shí)具有上皮和細(xì)胞的神經(jīng)分泌特征。Merkel細(xì)胞癌的主要危險(xiǎn)因素包括高齡、免疫抑制、長(zhǎng)時(shí)間暴露于陽(yáng)光和紫外線輻射，這與病毒致CSCC的機(jī)制極其相似。Mitteldorf等[51]在Merkel細(xì)胞癌和CSCC患者的病變中發(fā)現(xiàn)了MCPyV DNA，且兩種病變中存在HPV共感染，表明病毒可能共同導(dǎo)致癌變。在許多研究中未檢測(cè)到MCPyV的原因可能為CSCC病例中的病毒拷貝數(shù)較低，導(dǎo)致免疫組織化學(xué)檢測(cè)存在困難，目前MCPyV是否與CSCC相關(guān)需進(jìn)一步探索。

5 小 結(jié)

病毒感染對(duì)皮膚腫瘤的發(fā)生具有重要意義，病毒的生物學(xué)和流行病學(xué)研究揭示了病毒與紫外線之間的協(xié)同作用導(dǎo)致CSCC的發(fā)生、發(fā)展，尤其在免疫缺陷宿主中病毒的致癌作用得到加速。同時(shí)，病毒還可以通過(guò)干擾各種細(xì)胞途徑以直接或間接的方式引起皮膚癌。進(jìn)一步的研究對(duì)于更好地了解病毒的自然歷史以及闡明與這些病毒誘發(fā)的致癌作用相關(guān)的生物學(xué)機(jī)制至關(guān)重要。因此，未來(lái)應(yīng)以預(yù)防為主，對(duì)HPV、HHV-8和MCPyV導(dǎo)致CSCC相關(guān)機(jī)制的研究，有助于識(shí)別新的致癌途徑，可能對(duì)新療法的基礎(chǔ)研究起關(guān)鍵作用。