β人乳头瘤病毒与皮肤鳞状细胞癌的相关性研究进展

许翠 龙嘉 杨佳 蒋明军 李黎明

β人乳头瘤病毒与皮肤鳞状细胞癌的相关性研究进展

许翠 龙嘉 杨佳 蒋明军 李黎明

人乳头瘤病毒根据侵犯部位的不同可分为黏膜型和皮肤型。皮肤型人乳头瘤病毒多为β人乳头瘤病毒，其与皮肤鳞状细胞癌的相关性尚有争议。近年来随着皮肤鳞状细胞癌发病率的增加，其发病机制及β人乳头瘤病毒与皮肤鳞状细胞癌的病因学关系引起了重视。流行病学资料显示，β人乳头瘤病毒与皮肤鳞状细胞癌相关，但是也有部分证据不支持。随着研究的深入，有研究指出，β人乳头瘤病毒可能作为协同致癌因子诱导皮肤鳞状细胞癌的产生，但不参与肿瘤的维持发展过程。

肿瘤，鳞状细胞；人乳头瘤病毒；流行病学；分子生物学；研究

在恶性肿瘤的病因学研究中，病毒的致癌作用已日渐受到关注。近年来，特定病毒与皮肤肿瘤的关系已得到认可。有文献报道，β人乳头瘤病毒（HPV）与皮肤鳞状细胞癌（CSCC）可能相关，但由于β-HPV病毒种类多样，正常皮肤表面β-HPV混合感染率较高，机体对各型β-HPV的免疫交叉反应可能不同，使得β-HPV与CSCC的关系变得复杂［1］。为证明某种病毒与某种疾病之间存在病因学关系，至少需要两方面的证据，即流行病学证据和分子生物学证据。

1 β-HPV的概念与型别

乳头瘤病毒是一种闭合环状双链DNA病毒，在多种哺乳动物、鸟类、爬行动物中发现，其中仅感染人的乳头瘤病毒称为HPV。目前已分离鉴定出174型HPV，且新的型别在不断发现中［2］，HPV的基因组约包含8 000个核苷酸碱基对，分为编码区和非编码区，编码区又分为早期区和晚期区，早期区编码的蛋白为E1-E8蛋白，与病毒的免疫逃逸、病毒基因的复制和宿主细胞的转化有关，主要在基底层细胞中表达。晚期编码的蛋白为病毒的结构蛋白：主要衣壳蛋白L1和次要衣壳蛋白L2，仅表达于已分化的角质形成细胞中。非编码区含有HPV DNA复制起始位点和基因表达必需的调控元件，调节病毒DNA复制和病毒基因表达。

乳头瘤病毒的感染具有种属特异性，根据种属的不同可以分为16个属，其中5个属与人类相关，即 α、β、γ、μ、ν，最常见的为 α 和 β 属。α-HPV 包 括 HPV 2、6、7、10、16、18、32、34、53、61等。现已证实，高危型的α-HPV是引起宫颈癌及其癌前病变的必要条件。β-HPV又可分为β-1（HPV5、8、12、14、19、20、21、24、25、36、47、93、98、99、105、118、124），β-2（HPV 9、15、17、22、23、37、38、80、100、104、107、110、111、113、120、122），β-3（HPV 49、75、76、115），β-4（HPV 92）和 β-5（HPV 96）［3］。近年研究者从CSCC中分离出一种新型HPV，命名为HPV174，其基因组结构具有皮肤型HPV的特点，被归类到β-2中［4］。β-HPV包括疣状表皮发育不良型HPV，主要侵犯人类皮肤组织，其与CSCC的相关性尚有争议。人们首先在疣状表皮发育不良患者中发现，β-HPV与皮肤鳞状细胞癌的相关性，疣状表皮发育不良是一种罕见的常染色体显性遗传性皮肤病，对某些HPV高度易感，尤以5型和8型最常见。在疣状表皮发育不良患者发展为CSCC中，HPV 阳性率高达 90%［5］。

作者单位：210042 南京，中国医学科学院 北京协和医学院 皮肤病研究所中心实验室

2 β-HPV与CSCC相关的流行病学证据

有多种检测方法可以测定CSCC患者的β-HPV感染情况，主要包括血清中抗体的检测和标本（皮肤棉拭子、毛囊、肿瘤组织）中病毒DNA的检测。通常DNA的检测更为准确，尤其是用胶带剥离表面皮肤后的肿瘤组织，排除了作为皮肤表面污染物这一可能的HPV混杂因素。而CSCC患者血清中抗体的出现与否，可能与有既往HPV感染史、存在多发HPV感染灶、某种HPV感染不会引起抗体的产生以及机体的自身免疫状态有关，因此用血清学资料来表明β-HPV与CSCC之间的病因学关系是不充分的，但是由于该方法创伤性小，且利于大规模的运用，可以作为标本DNA检测方法的补充［1］。

2.1 两者之间具有相关性的流行病学证据：大部分血清学试验表明，CSCC患者中可以检出一种或多种HPV抗体，多种抗体的存在使罹患CSCC的风险增高［6-7］。其次为组织学证据，即检测组织（皮肤表面、毛囊、肿瘤）中β-HPV DNA。有研究发现，CSCC和光线性角化病患者皮肤棉拭子的HPV检出率显著高于健康人［8］。近期一项眉毛拔除的病例对照研究表明，CSCC患者的毛囊中相对于正常对照更容易检出一种或者多种β-HPV DNA［9］。CSCC患者用胶带剥离表面皮肤后的肿瘤组织中，β-HPV阳性率显著高于正常对照［10］。病例对照研究的系统综述表明，β-1、β-2、β-3和β-4中某些型别的HPV在CSCC中的检出率明显高于正常对照［11］。组织学的这3种检测方法各有利弊。皮肤棉拭子迅速、无风险、一次研究可获得大量人群的样本、可重复多次研究，但不能区别β-HPV是皮肤表面的污染物还是真正的感染，更不能鉴别是暂时还是持续感染。毛囊是β-HPV潜伏感染可能的储存池，拔发实验风险较小，一次可获得多个样本，但该试验只能局限于特定部位，且与CSCC的相关性不强。肿瘤组织中，β-HPV DNA的检测被认为是HPV检测的金标准，但具有一定的创伤性、费用较高、不能重复多次研究、不适合大规模队列研究［1］。最新的一项Meta分析表明，HPV与CSCC具有相关性，且在免疫抑制个体中具有更高的病毒载量［12］。

2.2 两者之间缺乏相关性的流行病学证据：肿瘤组织中病毒的mRNA表达水平可以反映其病毒活力。有研究通过对CSCC患者肿瘤组织中β-HPVmRNA表达水平的测定，发现在肿瘤组织中，尽管有β-HPV DNA的存在，但是其mRNA表达水平很低［13］。许多研究发现，CSCC患者肿瘤组织中的病毒载量很低，接近正常组织。而β-HPV在光线性角化病中比CSCC中更常见，并且光线性角化病组织中的病毒载量更高［14］，光线性角化病被认为是有可能发展成CSCC的癌前病变。

多数流行病学证据表明，β-HPV可能是CSCC的一种重要致病因素。目前研究认为，β-HPV感染与紫外线照射、免疫抑制等因素相互作用诱导CSCC，但肿瘤组织中的低病毒载量和β-HPV的低表达均说明β-HPV在肿瘤的维持发展中作用甚微。有研究者提出，HPV是通过“攻击和逃跑”的模式来发挥作用的［15］。一项关于CSCC原发灶与转移部位淋巴结的组织病理检查表明：这两个部位检出的β-HPV型别完全不同，说明β-HPV可能与肿瘤的发展、转移无关［16］。HPV在诱导肿瘤形成的早期阶段发挥作用，而随着肿瘤的发展，β-HPV逐渐从肿瘤中丢失，可以解释HPV在光线性角化病等早期病变中更常见，也可以解释CSCC肿瘤组织中的低病毒载量和病毒的低表达。

3 β-HPV可能的致病机制

目前已经发现了几种β-HPV可能的致病机制，但是尚不完善，不同型别β-HPV的致病机制也不完全相同［17］。

3.1 β-HPV E6蛋白的功能：长期接受紫外线照射后会引起皮肤角质形成细胞DNA的损伤，研究发现，大部分β-HPV的E6蛋白可以抑制DNA损伤的修复和细胞的凋亡。主要包括两条途径：一是HPV 5、8、20、22、38、76、92、96 的 E6 蛋白可以通过蛋白酶依赖途径引起BCL2家族成员促凋亡蛋白BAK的降解或抑制紫外线照射后BAK的聚集［18］，BAK作为重要的促凋亡蛋白，当照射引起DNA损伤时表达增加，E6使其降解后，DNA损伤引起的基因突变得以保存。此外，HPV 5、8的E6蛋白通过降解组蛋白乙酰化酶p300，抑制共济失调毛细血管扩张突变基因蛋白、共济失调毛细血管扩张突变基因Rad3相关蛋白激酶的活性［19］。共济失调毛细血管扩张突变基因Rad3相关蛋白激酶可以感知DNA的损伤，并将损伤信号下传至下游靶蛋白p53等，完成DNA的修复或者启动细胞凋亡。大部分β-HPV不引起p53的降解，但可通过与p300相互作用直接或者间接抑制p53活性，从而使细胞对基因突变的耐受力增加，降低了基因组的稳定性，多种突变的累积导致了肿瘤的发生［20］。

体外实验发现，HPV8的E6蛋白通过与Mastermind样蛋白相互作用抑制果蝇翅缘缺刻信号通路（NOTCH）信号通路，在上皮细胞中NOTCH具有肿瘤抑制活性，且在上皮细胞分化过程中被激活。NOTCH被抑制后阻碍了细胞的分化过程，参与了细胞的复制与癌变［21］。有研究发现，HPV 5的E6蛋白通过降解SMAD3/4转录复合体抑制SMAD3的反式激活，从而抑制了转化生长因子（TGF）β1信号通路。TGF-β1信号通路可以诱导细胞周期依赖性激酶抑制剂（p16、p17、p21、p27等）的合成，从而调控细胞周期［22］。

3.2 β-HPV E7蛋白的功能：多种类型β-HPV的E7蛋白可以通过干扰宿主细胞的核因子κB信号通路，参与CSCC的发生，但目前的研究结果存在争议。有研究认为，β-HPV的E6和E7蛋白激活核因子κB信号通路，从而使永生化的角质形成细胞逃逸由肿瘤坏死因子（TNF）α和紫外线照射引起的凋亡［23］，也有研究认为，β-HPV（HPV 20、37、38、92、93、96）E7 蛋白抑制核因子 κB 信号通路［24］。结论的不同可能与研究者使用的宿主细胞种类、检测方法以及HPV型别等因素有关。此外，有研究发现，HPV38的E7蛋白可以促进ΔNp73α/IκB激酶β/DNA甲基转移酶1/EZH2复合体的形成，抑制p53调节目的基因的表达［25］。β-HPV的其他型别，如HPV 20、49等均可在体外诱导角质形成细胞永生化，有研究提出，HPV38 E7蛋白和HPV16 E7蛋白具有相似的生物学特性，可与视网膜母细胞瘤蛋白结合并引起视网膜母细胞瘤蛋白降解［26］，HPV49 E6蛋白可通过E6/E6AP途径引起p53降解［27］。

4 结语

近年来病毒与肿瘤的病因学关系得到了人们的广泛关注，特定病毒的感染可以引起相应肿瘤也得到了一致认同，这为预防和治疗肿瘤提供了新思路和可行的解决办法，如针对宫颈癌的预防性高危型α-HPV疫苗的推广。但是由于目前研究技术的限制、β-HPV型别的复杂性、正常人群感染β-HPV的普遍性等因素，尚不能明确阐述β-HPV与皮肤鳞状细胞癌的病因学关系。目前的研究支持β-HPV可能是一种协同致癌因素，紫外线照射引起角质形成细胞DNA损伤，导致被照射部位呈免疫抑制状态，β-HPV使损伤的角质形成细胞DNA不能及时修复，而HPV DNA在脱离免疫监视的情况下大量复制，进一步抑制细胞DNA修复，破坏宿主细胞基因组的稳定性，增加对基因突变的耐受力，突变的DNA逐渐增多，最后发展为鳞状细胞癌。另外，β-HPV的感染通过干扰宿主细胞中调节增殖、分化、凋亡的信号通路，提供了利于肿瘤发生、发展的环境。

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Association between β human papillomavirus and cutaneous squamous cell carcinoma

Xu Cui,Long Jia,Yang Jia,Jiang Mingjun,Li Liming.Central Laboratory,Institute of Dermatology,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Nanjing 210042,China

Human papillomavirus（HPV） can be classified into mucosal and cutaneous types according to tissue tropism.Most cutaneous HPV types belong to β-HPV,whose association with cutaneous squamous cell carcinoma（CSCC）is still controversial.Recently,with the increase in incidence of CSCC,its pathogenesis and etiological association with β-HPV have drawn great attention.Epidemiological evidences have shown that β-HPV is associated with CSCC despite of a few contradictory reports.With further insights into their relationship,it has been proposed that β-HPV may act as a co-carcinogenic agent inducing the occurrence of CSCC,but do not participate in the maintenance and development of CSCC.

Neoplasms,squamous cell;Human papillomavirus;Epidemiology;Molecular biology;Research

s:Jiang Mingjun,Email:drmingjunjiang@163.com;Li Liming,Email:llm0706@163.com

2015-03-30）

国家自然科学基金（31470274）；江苏省临床医学科技专项（BL2012003）

Fund programs:National Natural Science Foundation of China（31470274）;Jiangsu Provincial Special Programof Medical Science（BL2012003）

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.02.016

蒋明军，Email:drmingjunjiang@163.com；李黎明，Email:llm0706@163.com