HPV感染對宮頸癌轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的影響

匡 婷綜述，李樂賽，陳亦樂審校

0 引 言

宮頸癌是女性生殖道發(fā)病率排名第一的惡性腫瘤[1]。早期宮頸癌療效良好，5年生存率可高達90%以上[2]；而盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移性宮頸癌患者的5年生存率降至65%，出現(xiàn)遠處轉(zhuǎn)移(如：肺)的患者5年生存率為 13%[3]。持續(xù)高危HPV感染是99.7%宮頸癌的致病原因；HPV病毒持續(xù)感染一方面會使HPV DNA整合至宿主基因組，導致腫瘤細胞的產(chǎn)生；另一方面宿主免疫功能也將受抑制，進而導致腫瘤細胞的無限增殖和轉(zhuǎn)移。宮頸癌轉(zhuǎn)移需要具備以下條件：腫瘤細胞首先從原發(fā)腫瘤中分離，侵入周圍的淋巴及血液系統(tǒng)，同時逃避宿主的免疫防御(即轉(zhuǎn)移前微環(huán)境環(huán)境改變)、循環(huán)腫瘤細胞(circulatingtumor cells,CTCs)的形成、靶器官是否適合癌細胞的定植等。其中，轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成是腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的必須條件。HPV持續(xù)感染對宮頸癌轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的影響逐漸受到國內(nèi)外學者的關(guān)注，闡明其機制有望為臨床治療提供新思路與新靶點。本文就HPV持續(xù)感染對宮頸癌轉(zhuǎn)移前腫瘤微環(huán)境的影響及機制作一綜述。

1 腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的概述

宮頸癌轉(zhuǎn)移途徑主要有以下3種：直接擴散、淋巴轉(zhuǎn)移、血行轉(zhuǎn)移；癌細胞從原發(fā)部位遷徙到遠處靶器官需要新生的淋巴管或血管等物質(zhì)或分子來傳送癌細胞，而這些新生物正是腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的產(chǎn)物。轉(zhuǎn)移前微環(huán)境是腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移前在遠端器官形成的適宜“土壤”，有益于循環(huán)腫瘤細胞的定植。2005年，Kaplan等[4]首次提出了“轉(zhuǎn)移前微環(huán)境”的概念，他們提出在循環(huán)腫瘤細胞還未在轉(zhuǎn)移靶器官定植生長之前，原發(fā)灶腫瘤可在多種細胞因子的影響下發(fā)生腫瘤細胞的遷移至轉(zhuǎn)移前位點，進而改造未來轉(zhuǎn)移器官，其中免疫抑制、細胞外基質(zhì)成份改變對CTCs定植和生長的生態(tài)環(huán)境起到重要作用[5-6]。隨后，PMN在不同類型腫瘤轉(zhuǎn)移的動物模型中相繼被補充和驗證，如乳腺癌、胰腺癌、黑色素瘤和結(jié)直腸癌等[7-9]；由此看來腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境在調(diào)節(jié)腫瘤進程中起著關(guān)鍵作用；宮頸癌轉(zhuǎn)移前微環(huán)境是一個由宮頸癌細胞誘導,在其周圍產(chǎn)生大量生長因子、趨化因子以及基質(zhì)降解酶的綜合體系,包括宮頸癌細胞、腫瘤相關(guān)成纖維細胞、腫瘤相關(guān)巨噬細胞、免疫細胞等成分[10]。在一些癌癥中，人體內(nèi)某些分子改變往往能預測性的提示癌癥進展。如：早期胃癌患者的基質(zhì)重塑基因如膠原蛋白的異常高表達提示可能存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[11]；胰腺癌患者通常出現(xiàn)與腫瘤進展相關(guān)的惡性結(jié)締組織化，這也是提示預后不良的分子[12]；而這些分子也正是腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中的一部分，由此看來探索腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境與腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展是未來癌癥研究的一個重要領域。

2 HPV感染與轉(zhuǎn)移性宮頸癌

有性生活的女性都可能感染HPV,她們一生中感染HPV的概率接近80%,但大部分感染HPV者(90%)其自身的免疫系統(tǒng)可清除病毒,其余10%慢性感染HPV的患者中僅有1%會發(fā)展為宮頸癌[13];然而大部分轉(zhuǎn)移性宮頸癌體內(nèi)仍會伴有HPV感染，故該病毒可能在宮頸癌的進展中起重要作用。

目前發(fā)現(xiàn)：15種高危型(16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68, 73 和 82)和12種低危型(6,11,40,42,43,44,54,61,70,72,81和61)HPV持續(xù)感染會導致宮頸癌變,其中70%的宮頸癌是由HPV16和HPV18所致；HPV致癌基因分為3個區(qū)域: E區(qū), 含E1、E2、E4、E5、E6、E7等基因區(qū)域,可控制病毒的轉(zhuǎn)錄和復制及細胞的惡性轉(zhuǎn)換。L區(qū),編碼病毒的主要是衣殼蛋白L1和次要衣殼蛋白L2。LCR區(qū),位于兩者之間,主要調(diào)控病毒基因的轉(zhuǎn)錄，擾亂細胞的信號傳遞, 抑制免疫識別及阻礙細胞凋亡的發(fā)生。其次E6和E7是主要的癌基因，它們能整合至宿主基因，使正常的宮頸上皮細胞轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒阅[瘤細胞，同時感染HPV的宮頸癌細胞在由HPV誘導腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中通過不斷的增值及分泌的細胞因子能促進癌癥進展[14]。HPV病毒重塑的轉(zhuǎn)移前微環(huán)境為宮頸癌發(fā)生轉(zhuǎn)移提供了動力。

3 HPV持續(xù)感染促進宮頸癌PMN的形成

3.1 HPV對宮頸癌PMN中腫瘤相關(guān)成纖維細胞的影響腫瘤相關(guān)成纖維細胞的產(chǎn)生能促使腫瘤細胞的增殖與轉(zhuǎn)移，而目前研究最多的關(guān)于腫瘤相關(guān)成纖維細胞影響腫瘤轉(zhuǎn)移的兩大分子機制學說有：細胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)重塑、上皮間之轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)。有研究表明：高危HPV16/E6或HPV18/E7致癌基因能在雌激素的協(xié)同影響下重新編程腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，誘導腫瘤相關(guān)成纖維細胞的產(chǎn)生[15-16]；一部分成纖維細胞分泌的相關(guān)纖維蛋白屬于ECM一種高分子量糖蛋白，可與跨膜受體蛋白及整聯(lián)蛋白結(jié)合，與ECM重塑密切相關(guān)。高危型HPV致癌蛋白E6/7所釋放的病毒顆粒主要附著于宮頸或陰道的ECM成份中，參與ECM的重塑[17-19]。有研究證實：ECM重塑能促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展，為循環(huán)腫瘤細胞提供合適的“土壤”[20]。同時還有一部分腫瘤相關(guān)的成纖維細胞分泌的纖維蛋白屬于EMT的相關(guān)標志物(鈣黏蛋白E-cadherin/波形蛋白vimentin等),在乳腺癌抗骨轉(zhuǎn)移的治療中，發(fā)現(xiàn)：E-cadherin表達量的下調(diào)能減緩腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成[21]。此外在宮頸癌的研究中又發(fā)現(xiàn)：HPV16感染與E-cadherin的表達呈負相關(guān)，與vimentin和纖連蛋白的表達呈正相關(guān)[22]。由此看來HPV病毒能通過誘導腫瘤相關(guān)成纖維細胞分泌纖維蛋白促進宮頸癌轉(zhuǎn)移前環(huán)境的形成，以利于癌細胞轉(zhuǎn)移。

3.2HPV對宮頸癌PMN中轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細胞的影響腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細胞是外周血單核細胞浸潤到實體腫瘤組織中而演變成的巨噬細胞，研究顯示：腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細胞通過分泌特殊的細胞因子、生長因子等作用于腫瘤相關(guān)的基質(zhì)及內(nèi)皮細胞，參與了促腫瘤發(fā)展、刺激腫瘤細胞生長和轉(zhuǎn)移，誘導腫瘤新生血管和淋巴管生成、免疫抑制等過程[13, 23-25]。高危型HPV16/18可激活白細胞介素6 (Interleukin-6，IL-6)/信號傳導與轉(zhuǎn)錄激活因子3(Signal Transduction and Activator of Transcription 3，STAT3)通路,促進宮頸癌變。一方面HPV基因組中E6激活STAT3,促進宮頸癌細胞生成IL-6,通過自分泌和旁分泌途徑活化成纖維細胞內(nèi)的STAT3,進一步促進正常基質(zhì)成纖維細胞衰老,最終重塑轉(zhuǎn)移前微環(huán)境,加速宮頸上皮細胞的生長并向惡性轉(zhuǎn)化；STAT3的活化過程能促進M1巨噬細胞極化為M2巨噬細胞，而M2巨噬細胞既作為一個不抗炎免疫細胞，也是腫瘤細胞不斷增值的“好伙伴”[26]，如：在子宮宮頸腺癌中，體液中CD204 + M2巨噬細胞含量與腫瘤患者術(shù)后無瘤生存率呈負相關(guān)，研究者指出高含量的CD204 + M2巨噬細胞可提示是宮頸腺癌的不良預后[27]；同時STAT3的活化還能促使腫瘤相關(guān)的血管和淋巴管生成[28]。另一方面HPV致癌蛋白E6能直接通過IL-6 /轉(zhuǎn)錄因子激活途徑來誘導宮頸癌轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中癌細胞分泌腫瘤相關(guān)成纖維細胞[29]，促進腫瘤的轉(zhuǎn)移。

3.3HPV對宮頸癌PMN中免疫細胞的影響一般正常情況下，宮頸組織受HPV感染時會通過特異性抗體和效應T細胞等免疫細胞呈遞病毒抗原，發(fā)生先天性和特異性免疫應答來清除病毒[30-31]。但長期且持續(xù)的HPV感染不僅會降低免疫細胞對HPV病毒入侵的應答，還會誘導腫瘤細胞在人體內(nèi)發(fā)生免疫逃逸。

3.3.1HPV感染降低先天性免疫應答B(yǎng)ottley G等證實HPV16/18致癌基因E7能誘導并增加癌細胞表面的主要組織相容性復合物(Major histocompatibility complex，MHC)I類的表達，降低自然殺傷細胞(NK)對癌細胞的易感性[32]。此外HPV感染還能引起Toll樣受體(toll-like receptor，TLR)表達和激活的改變，正常情況下TLRs能通過絲裂原活化蛋白激酶、轉(zhuǎn)錄因子活化和巨噬細胞抗病毒等途徑發(fā)生天然免疫應答，然而在受HPV持久感染后，人體內(nèi)TLRs表達則會明顯下降，從而導致宿主先天性免疫應答的降低。

3.3.2HPV感染降低特異性免疫應答人體特異性免疫包括細胞免疫和體液免疫,宮頸癌免疫微環(huán)境以細胞免疫為主,而T淋巴細胞及其亞群在細胞免疫中起到中心調(diào)控的作用,其中CD8+細胞毒性T淋巴細胞(CD8+CTL)為主要的效應細胞[33]。正常情況下它被腫瘤抗原激活,并識別宮頸癌細胞自身表達的MHCⅠ類抗原分子,通過釋放穿孔素、顆粒酶、細胞因子以及Fas/Fas L(或其變形體CD95/CD95L)途徑特異性殺傷宮頸癌細胞和抑制其增殖[34]。而研究發(fā)現(xiàn)，HPV感染能抑制CD8+T細胞功能的表達[35]，再加上MHC-Ⅰ類抗原和CD8+CTL在宮頸上皮內(nèi)瘤變和宮頸癌組織中表達減少甚至無表達[36],二者在宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展中可能起著重要的促進作用。

除此之外，持久HPV感染還能改變癌癥患者體內(nèi)T淋巴細胞免疫抑制受體的數(shù)量或成份，如有研究表明在宮頸癌患者中，有HPV感染血清中T細胞表面受體表達PD-1(programmed death1)/PD-L1較HPV陰性的患者增高[37]。在2013年的研究中發(fā)現(xiàn),腫瘤中若HPV檢測結(jié)果陽性,則可見腫瘤浸潤性T細胞顯著增加,CD8+T細胞可直接激活免疫反應標志物CD8,增加其表達量,該表達量可直接用于腫瘤患者預后的預測[7]。也有部分臨床研究中提到：抗PD-1免疫治療能使HPV感染由陽轉(zhuǎn)陰，且在抗PD-1免疫治療復發(fā)或轉(zhuǎn)移性宮頸癌患者中，有HPV感染的治療療效要優(yōu)于無HPV感染 。PD-1即程序性死亡受體1，是一種重要的免疫抑制分子，而抗PD-1免疫治療主要通過克服癌癥患者體內(nèi)的免疫抑制，重新激活患者自身的免疫細胞來殺傷腫瘤細胞，誘導T細胞介導的免疫反應增強，從而減少癌細胞轉(zhuǎn)移[38]

3.3.3HPV感染誘導先天性免疫逃逸HPV病毒持久感染除了抑制免疫應答，還會使宮頸癌細胞更易發(fā)生免疫逃逸。HPV感染有增殖能力的基底細胞，并隨角質(zhì)形成細胞的角化、分化成熟過程而開始進行病毒早期和晚期基因的轉(zhuǎn)錄翻譯,組裝形成病毒顆粒。因為這些角質(zhì)形成細胞是正常凋亡死,所以不引起顯著的炎癥反應,免疫系統(tǒng)會忽視或漠視HPV病毒感染。另一方面HPV感染能使干擾素、IL-18的表達及作用下調(diào)，導致相應的NK細胞和局部組織的巨噬細胞的吞噬功能下降[39-40]。

3.3.4HPV誘導獲得性免疫逃逸HPV感染宮頸上皮時，朗格漢氏細胞(Langerhans cell，LC)作為主要的抗原提呈及免疫細胞，因其多位于表皮基底層，HPV病毒的早期基因產(chǎn)物多位于表皮中上層中,且呈低水平表達；晚期基因產(chǎn)物在角質(zhì)細胞的細胞質(zhì)和細胞核內(nèi)表達,但這些細胞很快會脫落,使得LC接觸病毒抗原的機會減小，造成HPV病毒抗原提呈障礙。

HPV病毒蛋白基因，尤其是E7可以降低特異性CD4+T細胞對LC反應。HPVE7蛋白在皮膚角質(zhì)形成細胞的表達可誘導病毒在細胞毒性T淋巴細胞前體細胞中耐受,因此使其不能發(fā)揮有效的細胞毒作用[41-42]。Doorbar等[43]也認為HPV介的一種免疫逃避策略是將早期病毒基因表達保持在低水平，因為病毒抗原非常低，這些低水平的病毒蛋白表達能阻礙局部APC對感染細胞的檢測，從而誘導針對HPV感染細胞的強效適應性免疫應答。在疾病進展期間，當HPV基因組整合時，導致E2基因的破壞，并伴隨著E6表達的上升，進而HPV癌基因的持續(xù)增量表達則會導致腫瘤的發(fā)展及轉(zhuǎn)移，同時當宮頸癌進展到轉(zhuǎn)移階段，說明癌細胞已經(jīng)逃離了宿主的免疫監(jiān)視[44]。另外腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境也會在人體經(jīng)持續(xù)HPV感染后因免疫系統(tǒng)失衡而隨之產(chǎn)生。

4 展望與總結(jié)

腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境在轉(zhuǎn)移性宮頸癌中的重要作用已經(jīng)逐漸被人們所重視。而在轉(zhuǎn)移性宮頸癌中，持續(xù)的HPV病毒感染會使宿主免疫應答減弱和免疫逃逸增強，進而刺激和加速癌細胞轉(zhuǎn)移前微環(huán)境體系的形成。但是這一系列的影響分子機制仍需要我們進一步探索，為臨床治療轉(zhuǎn)移性宮頸癌提供理論基礎，并為尋找轉(zhuǎn)移性宮頸癌靶標提供新思路。