HPV在舌鳞状细胞癌中的研究进展

曹 艳，李东炎，刘 新

(吉林大学中日联谊医院 口腔科,吉林 长春130033)

口腔颌面部恶性肿瘤是全球第六大最常见的恶性肿瘤之一(居于肺癌、胃癌、乳腺癌、结直肠癌及子宫颈癌之后)[1]，口腔鳞状细胞癌约占其发生率的90%，舌鳞状细胞癌(TSCC)约占口腔鳞状细胞癌的50%-60%，是发病率最高的一类，且由于早期症状不明显，患者常常首次就诊时就错过了最佳就诊时间，由于其预后不良及易复发的特点，对患者的生命健康及经济造成极大的损失。对于TSCC的治疗，目前的治疗方法仍以手术扩大切除病灶及颈部淋巴结清扫，后期辅助放化疗治疗。近年来前臂皮瓣或者腓骨皮瓣已被用于修复组织及颌骨缺损，一定程度上提高了患者的生产质量。但因舌体具有丰富的淋巴管及血液循环，加以舌的机械运动频繁，故较易转移且预后较差，其5年生存率仍较低[2]。TSCC的主要致病因素与吸烟、酗酒及咀嚼槟榔有关，但近年报道显示无明显吸烟及饮酒史的患者TSCC的发病率显著增高。研究发现，人乳头瘤状病毒(HPV)感染是其发病机制的另一主要因素，超过23%的TSCC的患者中感染了HPV[3]，其可参与调节细胞周期的调控及细胞增殖等各种生物因子的调节通路，被认为是TSCC的第三大致癌诱因。现就关于HPV病毒的特性，HPV在舌鳞状细胞癌的作用机制及HPV感染的舌鳞状细胞癌患者的预后相关问题进行概述。

1 HPV的特点

人乳头瘤状病毒是一种DNA病毒，由DNA核酸和衣壳蛋白组成，无被膜，直径45-55 nm，由8000个碱基对构成，呈20面体对称型双链闭合环状结构，具有嗜上皮性的特性。HPV-DNA基因组分为早期区(E)、晚期区(L)及非编码区(LCR)3个区域，其中50%主要为E基因，它含有E1-E7亚区，编码E1-E7蛋白，分别承担病毒复制和转录调控的不同功能。另一主要基因为L基因，分为L1和L2区，约占病毒基因组的40%，主要功能为编码衣壳蛋白。LCR基因是E区与L区之间的一个重要片段，包括启动子和增强子的DNA序列，主要功能为调节启动病毒的复制，对病毒和细胞基因转录起重要作用。目前已知的HPV亚型已超过120种，具有高度的组织特异性，主要侵袭皮肤及黏膜组织。根据其感染部位的不同将其分为皮肤型和黏膜型；根据其致癌的潜能，将其分为与恶性肿瘤发生有关的高危型(包括hpv16、18、31、33、34、35、39、45、51、52、56等)和引起包括皮肤及粘膜的疣性病变及口咽部等的乳头瘤等良性病变的低危型(包括hpv6、11、40、42、43、44、54、61、72、81等)。而目前已知的各种肿瘤组织中高危型的HPV16和HPV18被认为是恶性肿瘤的最常见的主要致病亚型[4]，使用的预防型疫苗中均含有这两种类型的HPV病毒。HPV的感染可通过性传播等途径引起子宫颈、阴道、阴茎及口咽等的感染[5]。

2 HPV的致癌机制

HPV病毒主要通过自身相关物质整合到宿主细胞的细胞核内发挥作用。大多情况下HPV感染为暂时性的，机体的免疫系统会将清除它们，但仍有5%-10%的HPV感染会持续存在，从感染到恶性病变可持续10-15年，最长可达30年[6]。经研究发现，HPV感染发挥致癌作用主要依靠其编码的E6和E7蛋白，E6和E7蛋白可参与到各种调节机制及细胞通路引起正常细胞恶性转化及细胞周期的调节异常，导致异常细胞生长，细胞周期的抑制凋亡失调，促进异常细胞增殖，甚至肿瘤细胞永生化[7]。E6蛋白大约由150个氨基酸组成，E7蛋白大约由100个氨基酸组成。不同的E6、E7蛋白的氨基酸序列具有同源性，分别具有相同的锌指结构，其中E6蛋白是存在Cys-X-X-Cys(色氨酸-X-X-色氨酸)的氨基酸序列，而E7蛋白则第22-26位氨基酸序列为LTCTE(亮氨酸-苏氨酸-半胱氨酸-谷氨酸)结构，通过其特异性的结构可与其他抑癌因子竞争性结合使其失去抑癌的作用，从而发挥致癌作用。

2.1 E6蛋白与抑癌因子P53

E6蛋白主要通过影响肿瘤抑制因子P53从而在HPV感染增殖中起重要作用的。P53为一抑癌基因，作用于细胞周期G1期，将细胞分裂增殖停留在G1期，抑制细胞恶性增殖的发生，并促进细胞凋亡。P53基因及其蛋白可通过泛素-蛋白酶体系进行代谢降解[8]。E6蛋白可通过其特殊的锌指结构与泛素连接酶形成复合物泛素蛋白酶E6-AP[9]，可降解P53蛋白致其失活。此外E6蛋白可通过P53蛋白的C-端与其结合，阻止其进入细胞核与宿主细胞核酸相结合，使其无法发挥抑癌基因的作用。无论P53降解失活或形成结合物后表达下调，均失去了对细胞周期G1期的抑制，促使细胞从细胞周期G1期向S期转化，实现细胞的恶性分裂增殖，细胞抑制凋亡失调，导致细胞永生化。

2.2 E6蛋白与端粒酶

E6蛋白也可以通过激活端粒酶活性，使肿瘤细胞永生化。端粒为染色体末端的一小段DNA基因重复序列，是细胞分裂增殖的必备条件。端粒酶是一种具有转录酶活性的同时有RNA依赖性的DNA聚合酶，负责端粒的合成延长。正常生理状态下，端粒随着细胞分裂增殖转录次数的增加而逐渐变短，端粒酶活性下降，随着端粒长度变短和细胞分裂到一定程度则会出现细胞老化凋亡。但在肿瘤细胞中端粒酶活性不会改变，可维持端粒长度不会改变，从而肿瘤细胞可实现无限次分裂增殖。hTERT(人端粒酶逆转录酶催化亚单位)对端粒酶的激活起重要作用，其表达上调可激活端粒酶的活性，在肿瘤发生及侵袭转移中有着关键性的影响[10]。首先E6蛋白与c-Myc协同作用下可诱导hTERT的表达[11]；其次E6蛋白可形成E6-AP泛素化降解XI-91(核转录因子XI-91为hTERT启动子的抑制因子)，减少了对hTERT启动子的抑制，hTERT表达量增高，端粒酶活性及端粒长度可不随细胞分裂而降低或缩短，故而实现细胞的无限增殖。

2.3 E7蛋白与抑癌因子Rb

E7蛋白发挥作用主要是与肿瘤抑制因子视网膜母细胞瘤(retinoblastoma，Rb)结合使其失活而失去抑癌基因的作用。Rb为一肿瘤抑癌基因，编码pRb核磷蛋白质，在许多肿瘤中可发现该蛋白在肿瘤组织及正常组织中的减少或缺失。pRb的表达量受包括转录因子E2F和细胞因子D1在内的许多因子的调节。硫化磷酸化的pRb可结合E2F，作为结合了转录因子的结合物，细胞转录过程被影响而减少了细胞因子D1的转录，阻止细胞由G1期向S期的转化。晚期G1期的细胞因子D1为磷酸化的调节位点，晚期G1期时细胞因子D1合成cyclinD1蛋白与可与CDK结合而形成复合物，从而将pRb磷酸化致其失活，不仅释放E2F转录因子，而且促进细胞因子D1的转录表达。E7蛋白的锌指样结构LTCTE可取代E2F与Rb的第649-672位氨基酸的口袋结构特异性结合，从而释放E2F转录因子，避免了pRb与E2F结合物减少细胞因子D1的转录形成，进一步形成复合物使pRb磷酸化致其失活，细胞进入了DNA合成期，破坏了Rb肿瘤抑制因子功能[12]。

3 P16与HPV

P16是首个被发现的可直接作用于细胞周期，抑制细胞分裂增殖的肿瘤抑制基因，已在多种肿瘤中被证实[13]。P16基因主要通过其表达的P16蛋白与细胞因子D1合成的蛋白cyclinD1竞争性地结合CDK4/6，避免了细胞因子D1磷酸化pRb蛋白而失活，使得pRb蛋白脱磷酸化，pRb可正常与转录因子E2F结合，可正常发挥抑癌基因的作用。在多种肿瘤组织中(如肺癌、胃癌等)中均可出现P16基因的缺失、突变及甲基化等现象，使得P13蛋白不表达或低表达，失去了P16基因的抑癌作用，启动细胞周期由G1进入S期，细胞无限增殖致恶性转化[14]。HPV E7蛋白可与pRb蛋白结合导致pRb的肿瘤抑制作用消失，使得细胞过度增殖而发挥致癌作用。通过负向反馈机制，P16基因的表达在HPV相关的鳞癌组织中明显上调。研究发现，P16蛋白在HPV-DNA具有转录活性的肿瘤组织活跃期中呈现高表达状态，在HPV-DNA阴性或者一过性表达组织中，并未检测出或极少P16蛋白的表达。P16蛋白表达状态可较好的反映HPV感染的舌鳞状细胞癌是否具有转录活性，提示肿瘤是否正处于转移侵袭的活跃期[15]。

研究显示，P16蛋白高表达的舌鳞状细胞癌患者手术治疗后预后较好，有较高的生存率，且复发率低于P16蛋白表达阴性者。P16蛋白阳性患者预后优于阴性患者的原因在于其对放化疗的敏感性较高，治疗效果明显提高[16]。故而，P16蛋白表达状态与HPV状态有很好的相关性，可对HPV感染的舌鳞状细胞癌的诊断，其治疗方案的选择及预后均有一定的指示性作用。P16蛋白状态和HPV-DNA状态联合更有助于精确的反映预后的治疗效果。

4 TSCC中HPV感染的预后

TSCC患者预后与多种因素相关，如肿瘤的大小、生长部位、TNM分期及是否有远处侵袭转移等。研究报道HPV阳性TSCC患者比较年轻，肿瘤分期较晚，且常伴有淋巴结转移[17]。但相比于HPV阴性TSCC患者，HPV阳性患者对放化疗更为敏感，故预后较好，且五年生存率明显优于HPV阴性者[18]。同时HPV状态有助于为TSCC治疗方案的选择提供依据，HPV相关的TSCC并不能从传统的过度积极治疗中获得益处，可选择标准化的治疗方案。而HPV阴性患者则应采用较为积极的治疗措施来保证治疗效果[19]。

Zur Hausen[20]于2012年第一次发现HPV在宫颈癌的发生中起关键作用，且随着HPV疫苗问世，HPV疫苗在宫颈癌中的预防中得到广泛的推广。目前世界上应用最广泛的HPV疫苗为二价、四价和九价疫苗。HPV疫苗主要包含了比较普遍的高危型HPV病毒分型，其中二价疫苗主要用于HPV16和18型感染，四价疫苗用于预防HPV6、11、16和18型，九价疫苗则包含预防HPV6、11、16、18、31、33、45、52、58型的感染。HPV疫苗的安全性已通过实验验证，已被28个国家使用并加入国家免疫计划，中国大陆于2016年7月18日正式批准上市。HPV疫苗分为预防性疫苗和治疗性疫苗，预防性HPV疫苗的使用，可较好的预防宫颈癌及舌鳞状细胞癌的发生[21]，但是对已感染HPV病毒的患者无效。治疗性疫苗不仅可以治疗HPV相关的病变，并且可以建立一个强大的免疫记忆系统，有助于防止HPV再次感染的发生[22]。现有的治疗性HPV疫苗基本都含有高危型HPV E6、E7基因，可诱导一个强大的细胞免疫应答系统，从而根除被HPV感染的细胞。

5 小结

HPV感染率之高在舌鳞状细胞癌中已不容忽视，其在肿瘤的发生发展中具有较大影响。高危型HPV的状态与患者的治疗效果及预后也有明显的相关性，是独立的预后影响因素。E6、E7蛋白的表达是HPV在舌鳞状细胞癌中发挥致癌作用的主要致癌因素。P16蛋白在舌鳞状细胞癌中有较高的表达率，且与HPV-DNA的表达有较高的一致性，可作为较理想的监测HPV状态的替代物。HPV-DNA的状态联合P16蛋白的表达状态可较好为TSCC患者的治疗方案的选择提供指导，可更好的为预后提供依据。HPV疫苗的使用可较好的预防舌鳞状细胞癌的发生，同时治疗性HPV疫苗在治疗的同时可预防HPV感染的复发，是未来预防HPV感染的一大趋势。通过对HPV的研究了解加深，控制HPV相关性的舌鳞状细胞癌的发病率，改善预后，同时为患者治疗方案选择提供参考，提高患者的生存率和生活质量即将成为可能。