人乳頭瘤病毒與炎性細胞因子的相互作用研究進展*

邢海燕，田雅嫻，梁延瑩，王 英 綜述,田兆菊△ 審校

1.山東第一醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院,山東泰安 271000；2.濟南市萊蕪人民醫(yī)院病案室,山東濟南 271100

人乳頭瘤病毒(HPV)是宮頸癌、非小細胞肺癌、生殖道疣等疾病的常見病因，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)HPV有200多個型別，不同型別的HPV侵犯部位和所致疾病不同，常誘導(dǎo)皮膚和黏膜上皮組織出現(xiàn)過度增殖性病變。根據(jù)特定HPV類型和對特定感染部位的致癌潛力，其誘導(dǎo)的損傷程度從良性疣到浸潤性癌。其中低危型HPV(LR-HPV)多導(dǎo)致生殖道的良性疣，高危型HPV(HR-HPV)多導(dǎo)致宮頸癌。HPV的生命周期與上皮細胞分化程度緊密相關(guān)，且對成熟的復(fù)層鱗狀上皮細胞可持續(xù)感染數(shù)十年，為了能保持持續(xù)感染，HPV在感染機體的初始階段，主要通過分泌炎性細胞因子來逃避先天免疫系統(tǒng)，因而能在免疫系統(tǒng)長期監(jiān)視下存活較長時間。研究發(fā)現(xiàn)，慢性感染與多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，病原微生物的感染可促進炎性細胞(如腫瘤相關(guān)巨噬細胞)及炎性介質(zhì)(如細胞因子、趨化因子)的產(chǎn)生，進一步誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境形成，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生及發(fā)展[1]。有研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤的進展過程中，炎性細胞因子在HPV感染的免疫調(diào)節(jié)中起著舉足輕重的作用[2]。炎性細胞因子包括兩大類：促炎性細胞因子和抑炎性細胞因子，前者包括白細胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-17和腫瘤壞死因子α(TNF-α)等，后者包括IL-10和腫瘤壞死因子-β(TNF-β)等。

1 HPV簡介

HPV是20面體對稱的、球形、雙鏈環(huán)狀DNA病毒，作用于皮膚和黏膜的內(nèi)皮細胞，利用宿主酶復(fù)制基因組，確保其具有低突變率[3]。HPV基因組的一個共同特點是所有的開放閱讀框(ORF) 均位于1條DNA鏈上，只有1條DNA鏈可作為轉(zhuǎn)錄模板。含ORF的編碼DNA鏈可分為3個區(qū)域，即早期蛋白編碼區(qū)(E)、晚期蛋白編碼區(qū)(L)和長鏈控制區(qū)。E區(qū)編碼參與病毒復(fù)制和細胞轉(zhuǎn)化的E1、E2、E4、E5、E6和E7等6種基因，L區(qū)編碼L1和L2基因，產(chǎn)生病毒粒子裝配所需的衣殼蛋白[4-5]。E1、E2和E4蛋白共同負責病毒的擴增和釋放。E5、E6和E7蛋白具有促進腫瘤活性的作用，E5可通過調(diào)節(jié)不同細胞蛋白的活性，增強E6和E7的轉(zhuǎn)化活性，促進感染細胞的過度增殖，進而促進腫瘤進一步發(fā)展[6-7]。

2 HPV與促炎性細胞因子的相互作用

2.1HPV與IL-1β IL-1β是一種強大的細胞因子，在早期抗病毒免疫應(yīng)答中，是引發(fā)炎癥和激活免疫細胞(如巨噬細胞和T細胞)活化的重要因子[8]，病毒表面的免疫受體可以激活信號通路，從而使細胞分泌一些細胞因子，包括IL-1β，而病毒又可以破壞某些信號通路，導(dǎo)致機體處于持續(xù)感染狀態(tài)。研究證明，HPV可以阻斷先天性免疫相關(guān)的信號通路，并持續(xù)存在于宿主體內(nèi)，從而導(dǎo)致機體處于持續(xù)感染狀態(tài)，進而導(dǎo)致宮頸癌的發(fā)生[9]。宮頸癌在發(fā)展中國家婦女中發(fā)病率排第2，每年新發(fā)病例約527 600例， 其中HPV是宮頸癌的主要病因[8]。HPV可感染宮頸黏膜未分化的角質(zhì)形成細胞，多數(shù)被感染者一般無明顯癥狀表現(xiàn)，一般在2年內(nèi)機體便可清除病毒，而一旦持續(xù)感染則會導(dǎo)致宮頸癌。免疫應(yīng)答在清除HPV感染中起重要作用[10]。HPV通過調(diào)節(jié)免疫調(diào)節(jié)因子(如細胞因子)來逃避宿主細胞的固有免疫反應(yīng)，從而創(chuàng)造了有利于惡性腫瘤發(fā)生的微環(huán)境[8]。AINOUZE等[9]發(fā)現(xiàn)，當HPV的宿主細胞-角質(zhì)形成細胞感染HPV16時，IL-1β 轉(zhuǎn)錄和分泌水平增加，而IL-1β的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)錄又被HPV16 E6 和 E7 阻斷，導(dǎo)致IL-1β的分泌減少。NIEBLER等[8]研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β的前體即Pro-IL-1β在HPV16陽性的細胞中是通過泛素連接酶E6-AP和p53介導(dǎo)的蛋白酶體依賴方式降解的，從而導(dǎo)致IL-1β水平降低。有學(xué)者用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)證實，HPV陽性的角質(zhì)形成細胞中，角質(zhì)形成細胞表達病原體識別受體(PRR)，PRR識別HPV后，IL-1β水平下調(diào)[7]。研究發(fā)現(xiàn)，HPV通過下調(diào)炎性體成分，減弱pro-IL-1β轉(zhuǎn)化為IL-1β的進程，有助于HPV陽性細胞分泌較低的IL-1β，并證實HPV抑制細胞中的細胞免疫相關(guān)網(wǎng)絡(luò)有助于病毒持久存在[7]。IL-1β的低表達水平與HPV所致疾病的風險增加是一致的，因此，可將IL-1β用作監(jiān)測HPV所致腫瘤病變演變的生物標志物[11]。

2.2HPV與TNF-α TNF-α是一種重要的促炎性多功能細胞因子，在細胞凋亡、存活、炎癥和免疫中起關(guān)鍵作用，參與宿主對不同病原體(包括HPV感染)的免疫防御，有利于消除HPV感染，但是TNF-α過多的表達同時也會造成免疫抑制的微環(huán)境，導(dǎo)致自身免疫性疾病或惡性疾病的發(fā)生[12]。TNF-α水平升高可促進機體對HPV的免疫反應(yīng)和炎性反應(yīng)，有利于機體清除HPV，從而降低HPV的持續(xù)感染風險[13]。DAS等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在宮頸癌患者血清中，TNF-α的微小RNA(miRNA)表達和蛋白質(zhì)水平均下調(diào)，并且下調(diào)梯度與上皮內(nèi)瘤變、宮頸癌的疾病進展狀態(tài)密切相關(guān)。HPV16 E6和E7轉(zhuǎn)錄物在宮頸癌患者血清中上調(diào)，與TNF-α表達水平呈負相關(guān)。因此，TNF-α表達的減少可導(dǎo)致免疫監(jiān)視減弱，并導(dǎo)致HPV感染相關(guān)的宮頸癌進一步發(fā)展。研究表明，使用TNF-α抑制劑后，HPV的感染風險增加[14]，這與之前的觀點一致。

2.3HPV與IL-6 IL-6有利于細胞增殖和轉(zhuǎn)移擴散，近期研究表明，其在宮頸惡性細胞中的高表達與預(yù)后不良有關(guān)[15]。MORGAN等[16]研究發(fā)現(xiàn)，HPV通過激活核因子κB(NF-κB)誘導(dǎo)IL-6表達，在宮頸癌細胞中，IL-6 miRNA表達水平明顯高于HPV陰性細胞。因此，NF-κB是從炎癥發(fā)生到腫瘤侵襲之間的關(guān)鍵通路[17-18]。有研究表明，HPV 16/18通過E6蛋白激活STAT3通路，促進IL-6分泌到細胞基質(zhì)中，誘導(dǎo)基質(zhì)成纖維細胞衰老，后者進一步分泌高水平的IL-6，同時又促進成纖維細胞中STAT3的活化，最終可能導(dǎo)致免疫微環(huán)境發(fā)生改變，進一步促進宮頸上皮細胞的惡性轉(zhuǎn)化和增生[19-20]。因此，抑制IL-6/STAT3通路，可以抑制炎癥的發(fā)生，從而防止腫瘤發(fā)生[20]。

2.4HPV與IL-8 越來越多的證據(jù)表明，IL-8與多種癌癥中的HPV感染有關(guān)，包括HPV感染的肺腺癌和宮頸癌[21]。HPV5和HPV8的感染易導(dǎo)致相關(guān)皮膚癌的發(fā)展，如疣狀表皮發(fā)育不全等。研究發(fā)現(xiàn)HPV5和HPV8 陽性的角質(zhì)細胞中，IL-8水平下降[22]。HUANG等[23]報道，HPV16 E6通過原代角質(zhì)形成細胞中的NF-κB途徑下調(diào)IL-8的表達水平。而BEQUET-ROMERO等[24]卻發(fā)現(xiàn)，HPV16陽性的宮頸癌細胞能夠促進IL-8的表達水平，從而有助于促進腫瘤生長和對周圍組織的侵襲[24]，由此推測，抑制 IL-8 可能是治療包括宮頸癌在內(nèi)的 HPV感染疾病的重要措施[21]。

2.5HPV與IL-32 IL-32是2005年被發(fā)現(xiàn)并命名的細胞因子，已被鑒定為促炎性細胞因子，可誘導(dǎo)產(chǎn)生其他促炎性細胞因子，如IL-1β、IL-6、TNF-α和趨化因子。LEE等[25]在宮頸癌組織中檢測到IL-32的高表達，并且證實其在宮頸癌細胞中由HPV16 E7誘導(dǎo)產(chǎn)生。

LEE等[25]使用反義轉(zhuǎn)染、過表達、敲低IL-32來評估HPV16 E7致癌基因?qū)m頸癌細胞中IL-32表達的影響，發(fā)現(xiàn)HPV16 E7致癌基因在宮頸癌細胞系中刺激了IL-32的產(chǎn)生和環(huán)氧化酶-2(COX-2)的啟動子活性，E7敲除后，其活性被抑制。同時發(fā)現(xiàn)，COX-2過表達的宮頸癌細胞中IL-32水平升高，而COX-2抑制劑的使用，阻斷了E7介導(dǎo)的IL-32的產(chǎn)生。

IL-32是COX-2的下游調(diào)節(jié)因子，研究發(fā)現(xiàn)，E7和COX-2在IL-32γ過表達的細胞中下調(diào)，使用IL-32 siRNA后這種下調(diào)的表達情況得以恢復(fù)，表明過表達的IL-32以負反饋的方式抑制了E7介導(dǎo)的COX-2和E7活化[25]。此外，IL-32γ過表達的宮頸癌細胞在炎癥免疫應(yīng)答中可誘導(dǎo)其他促炎細胞因子的產(chǎn)生。

盡管在宮頸癌感染階段，IL-32的過表達通過負反饋機制抑制E7介導(dǎo)的COX-2激活途徑，但是，這種反饋作用低于HPV E7致癌基因激活的效應(yīng)，使HPV持續(xù)感染。IL-32過表達會誘導(dǎo)聚ADP核糖聚合酶裂解和p21(抑癌基因)表達及抑制細胞周期蛋白E和細胞周期蛋白A的表達，從而抑制HPV宮頸癌的發(fā)展。因此，可以把HPV16 E7-COX-2-IL-32軸作為研究HPV相關(guān)宮頸癌的突破點。

2.6HPV與IL-17 IL-17主要是由CD4+T細胞、γδ T 細胞產(chǎn)生的細胞因子，在宿主防御、自身免疫疾病、慢性炎癥疾病和癌癥的病理學(xué)中具有多種功能[26]。研究發(fā)現(xiàn)，IL-17在HPV相關(guān)上皮增生中具有免疫抑制作用，在持續(xù)HPV感染的增生性疾病中，阻斷IL-17可以促進抗病毒免疫，防止疾病進展為癌癥[26]。上皮內(nèi)瘤變2/3的宮頸癌細胞中，IL-17 miRNA表達顯著高于同一患者的正常宮頸對照組織。該研究證實了持續(xù)高風險HPV感染的女性宮頸分泌物樣本中IL-17水平升高的結(jié)果。

GOSMANN等[27]研究表明， IL-17在HPV相關(guān)上皮增生中表現(xiàn)出免疫抑制作用，并提示在持續(xù)的病毒感染中阻斷IL-17可能促進抗病毒免疫并防止癌癥進展。

3 HPV與抑炎性細胞因子的相互作用

IL-10是一種重要的抑炎性細胞因子，通過免疫抑制導(dǎo)致免疫系統(tǒng)功能受損[6]。在HPV感染的不同階段的宮頸微環(huán)境中，IL-10可由來源不同的細胞誘導(dǎo)產(chǎn)生，如感染的角質(zhì)形成細胞、樹突狀細胞的一些亞群、腫瘤相關(guān)的巨噬細胞等[6]。

HPV E2、E6和E7蛋白可能會增加對IL-10轉(zhuǎn)錄的表達，而IL-10又反過來促進HPV E6和E7表達[6]，因此，HPV 和 IL-10 之間的這種相互作用可形成惡性循環(huán),導(dǎo)致子宮處于免疫抑制的微環(huán)境，進而容易使早期 HPV感染發(fā)展到上皮內(nèi)瘤變或?qū)m頸癌[6]。這一研究與BERTI等[28]的結(jié)論類似，即較高的IL-10水平與HPV感染婦女的宮頸癌發(fā)展風險有關(guān)。IL-10已成為腫瘤相關(guān)免疫逃逸機制的重要中介,IL-10水平與HPV感染呈正相關(guān)。維持IL-10的高水平表達可能有助于上皮內(nèi)瘤變的發(fā)展，因為它使HPV逃避先天免疫系統(tǒng)監(jiān)視,從而使HPV持續(xù)感染機體。在一定時間內(nèi)，IL-10在上皮內(nèi)瘤變中的持續(xù)存在可導(dǎo)致機體免疫耐受狀態(tài)，從而使上皮內(nèi)瘤變進展為癌癥。由此得出IL-10是決定病毒清除或病毒持久性的關(guān)鍵細胞因子。

4 小結(jié)和展望

HPV是宮頸癌、口咽癌、非小細胞肺癌和生殖道疣等疾病的主要發(fā)病病因，特別是90%的宮頸癌是由于HPV感染引起的。機體初次感染HPV后，雖然機體有時并不發(fā)病，且只有持續(xù)HPV感染才會進展為癌癥，但是，宮頸癌具有極高的病死率，因此，宮頸癌已成為全球公共健康問題。感染HPV后，機體的免疫系統(tǒng)在癌癥進展中發(fā)揮了不可替代的作用。針對HPV感染的免疫監(jiān)視機制目前仍不確切，本文主要論述了HPV的感染細胞和促進病變消退的炎性因子及它們造成的免疫抑制的微環(huán)境。截至目前，雖然對于炎性細胞因子與HPV所致疾病的相互作用機制的研究存在爭議，但是，了解HPV與炎性細胞因子之間的相互作用，了解每種細胞因子在腫瘤形成與發(fā)展中的作用機制，對于防御HPV誘導(dǎo)的感染將起積極的作用，也為進一步治療HPV導(dǎo)致的疾病提供新的思路與依據(jù)。