人乳头瘤病毒与炎性细胞因子的相互作用研究进展*

邢海燕，田雅娴，梁延莹，王 英 综述,田兆菊△ 审校

1.山东第一医科大学公共卫生学院,山东泰安 271000；2.济南市莱芜人民医院病案室,山东济南 271100

人乳头瘤病毒(HPV)是宫颈癌、非小细胞肺癌、生殖道疣等疾病的常见病因，目前已经发现HPV有200多个型别，不同型别的HPV侵犯部位和所致疾病不同，常诱导皮肤和黏膜上皮组织出现过度增殖性病变。根据特定HPV类型和对特定感染部位的致癌潜力，其诱导的损伤程度从良性疣到浸润性癌。其中低危型HPV(LR-HPV)多导致生殖道的良性疣，高危型HPV(HR-HPV)多导致宫颈癌。HPV的生命周期与上皮细胞分化程度紧密相关，且对成熟的复层鳞状上皮细胞可持续感染数十年，为了能保持持续感染，HPV在感染机体的初始阶段，主要通过分泌炎性细胞因子来逃避先天免疫系统，因而能在免疫系统长期监视下存活较长时间。研究发现，慢性感染与多种肿瘤的发生和发展密切相关，病原微生物的感染可促进炎性细胞(如肿瘤相关巨噬细胞)及炎性介质(如细胞因子、趋化因子)的产生，进一步诱导肿瘤微环境形成，从而导致肿瘤的发生及发展[1]。有研究发现，在肿瘤的进展过程中，炎性细胞因子在HPV感染的免疫调节中起着举足轻重的作用[2]。炎性细胞因子包括两大类：促炎性细胞因子和抑炎性细胞因子，前者包括白细胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-17和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等，后者包括IL-10和肿瘤坏死因子-β(TNF-β)等。

1 HPV简介

HPV是20面体对称的、球形、双链环状DNA病毒，作用于皮肤和黏膜的内皮细胞，利用宿主酶复制基因组，确保其具有低突变率[3]。HPV基因组的一个共同特点是所有的开放阅读框(ORF) 均位于1条DNA链上，只有1条DNA链可作为转录模板。含ORF的编码DNA链可分为3个区域，即早期蛋白编码区(E)、晚期蛋白编码区(L)和长链控制区。E区编码参与病毒复制和细胞转化的E1、E2、E4、E5、E6和E7等6种基因，L区编码L1和L2基因，产生病毒粒子装配所需的衣壳蛋白[4-5]。E1、E2和E4蛋白共同负责病毒的扩增和释放。E5、E6和E7蛋白具有促进肿瘤活性的作用，E5可通过调节不同细胞蛋白的活性，增强E6和E7的转化活性，促进感染细胞的过度增殖，进而促进肿瘤进一步发展[6-7]。

2 HPV与促炎性细胞因子的相互作用

2.1HPV与IL-1β IL-1β是一种强大的细胞因子，在早期抗病毒免疫应答中，是引发炎症和激活免疫细胞(如巨噬细胞和T细胞)活化的重要因子[8]，病毒表面的免疫受体可以激活信号通路，从而使细胞分泌一些细胞因子，包括IL-1β，而病毒又可以破坏某些信号通路，导致机体处于持续感染状态。研究证明，HPV可以阻断先天性免疫相关的信号通路，并持续存在于宿主体内，从而导致机体处于持续感染状态，进而导致宫颈癌的发生[9]。宫颈癌在发展中国家妇女中发病率排第2，每年新发病例约527 600例， 其中HPV是宫颈癌的主要病因[8]。HPV可感染宫颈黏膜未分化的角质形成细胞，多数被感染者一般无明显症状表现，一般在2年内机体便可清除病毒，而一旦持续感染则会导致宫颈癌。免疫应答在清除HPV感染中起重要作用[10]。HPV通过调节免疫调节因子(如细胞因子)来逃避宿主细胞的固有免疫反应，从而创造了有利于恶性肿瘤发生的微环境[8]。AINOUZE等[9]发现，当HPV的宿主细胞-角质形成细胞感染HPV16时，IL-1β 转录和分泌水平增加，而IL-1β的产生与转录又被HPV16 E6 和 E7 阻断，导致IL-1β的分泌减少。NIEBLER等[8]研究发现，IL-1β的前体即Pro-IL-1β在HPV16阳性的细胞中是通过泛素连接酶E6-AP和p53介导的蛋白酶体依赖方式降解的，从而导致IL-1β水平降低。有学者用反转录聚合酶链反应证实，HPV阳性的角质形成细胞中，角质形成细胞表达病原体识别受体(PRR)，PRR识别HPV后，IL-1β水平下调[7]。研究发现，HPV通过下调炎性体成分，减弱pro-IL-1β转化为IL-1β的进程，有助于HPV阳性细胞分泌较低的IL-1β，并证实HPV抑制细胞中的细胞免疫相关网络有助于病毒持久存在[7]。IL-1β的低表达水平与HPV所致疾病的风险增加是一致的，因此，可将IL-1β用作监测HPV所致肿瘤病变演变的生物标志物[11]。

2.2HPV与TNF-α TNF-α是一种重要的促炎性多功能细胞因子，在细胞凋亡、存活、炎症和免疫中起关键作用，参与宿主对不同病原体(包括HPV感染)的免疫防御，有利于消除HPV感染，但是TNF-α过多的表达同时也会造成免疫抑制的微环境，导致自身免疫性疾病或恶性疾病的发生[12]。TNF-α水平升高可促进机体对HPV的免疫反应和炎性反应，有利于机体清除HPV，从而降低HPV的持续感染风险[13]。DAS等[14]研究发现，在宫颈癌患者血清中，TNF-α的微小RNA(miRNA)表达和蛋白质水平均下调，并且下调梯度与上皮内瘤变、宫颈癌的疾病进展状态密切相关。HPV16 E6和E7转录物在宫颈癌患者血清中上调，与TNF-α表达水平呈负相关。因此，TNF-α表达的减少可导致免疫监视减弱，并导致HPV感染相关的宫颈癌进一步发展。研究表明，使用TNF-α抑制剂后，HPV的感染风险增加[14]，这与之前的观点一致。

2.3HPV与IL-6 IL-6有利于细胞增殖和转移扩散，近期研究表明，其在宫颈恶性细胞中的高表达与预后不良有关[15]。MORGAN等[16]研究发现，HPV通过激活核因子κB(NF-κB)诱导IL-6表达，在宫颈癌细胞中，IL-6 miRNA表达水平明显高于HPV阴性细胞。因此，NF-κB是从炎症发生到肿瘤侵袭之间的关键通路[17-18]。有研究表明，HPV 16/18通过E6蛋白激活STAT3通路，促进IL-6分泌到细胞基质中，诱导基质成纤维细胞衰老，后者进一步分泌高水平的IL-6，同时又促进成纤维细胞中STAT3的活化，最终可能导致免疫微环境发生改变，进一步促进宫颈上皮细胞的恶性转化和增生[19-20]。因此，抑制IL-6/STAT3通路，可以抑制炎症的发生，从而防止肿瘤发生[20]。

2.4HPV与IL-8 越来越多的证据表明，IL-8与多种癌症中的HPV感染有关，包括HPV感染的肺腺癌和宫颈癌[21]。HPV5和HPV8的感染易导致相关皮肤癌的发展，如疣状表皮发育不全等。研究发现HPV5和HPV8 阳性的角质细胞中，IL-8水平下降[22]。HUANG等[23]报道，HPV16 E6通过原代角质形成细胞中的NF-κB途径下调IL-8的表达水平。而BEQUET-ROMERO等[24]却发现，HPV16阳性的宫颈癌细胞能够促进IL-8的表达水平，从而有助于促进肿瘤生长和对周围组织的侵袭[24]，由此推测，抑制 IL-8 可能是治疗包括宫颈癌在内的 HPV感染疾病的重要措施[21]。

2.5HPV与IL-32 IL-32是2005年被发现并命名的细胞因子，已被鉴定为促炎性细胞因子，可诱导产生其他促炎性细胞因子，如IL-1β、IL-6、TNF-α和趋化因子。LEE等[25]在宫颈癌组织中检测到IL-32的高表达，并且证实其在宫颈癌细胞中由HPV16 E7诱导产生。

LEE等[25]使用反义转染、过表达、敲低IL-32来评估HPV16 E7致癌基因对宫颈癌细胞中IL-32表达的影响，发现HPV16 E7致癌基因在宫颈癌细胞系中刺激了IL-32的产生和环氧化酶-2(COX-2)的启动子活性，E7敲除后，其活性被抑制。同时发现，COX-2过表达的宫颈癌细胞中IL-32水平升高，而COX-2抑制剂的使用，阻断了E7介导的IL-32的产生。

IL-32是COX-2的下游调节因子，研究发现，E7和COX-2在IL-32γ过表达的细胞中下调，使用IL-32 siRNA后这种下调的表达情况得以恢复，表明过表达的IL-32以负反馈的方式抑制了E7介导的COX-2和E7活化[25]。此外，IL-32γ过表达的宫颈癌细胞在炎症免疫应答中可诱导其他促炎细胞因子的产生。

尽管在宫颈癌感染阶段，IL-32的过表达通过负反馈机制抑制E7介导的COX-2激活途径，但是，这种反馈作用低于HPV E7致癌基因激活的效应，使HPV持续感染。IL-32过表达会诱导聚ADP核糖聚合酶裂解和p21(抑癌基因)表达及抑制细胞周期蛋白E和细胞周期蛋白A的表达，从而抑制HPV宫颈癌的发展。因此，可以把HPV16 E7-COX-2-IL-32轴作为研究HPV相关宫颈癌的突破点。

2.6HPV与IL-17 IL-17主要是由CD4+T细胞、γδ T 细胞产生的细胞因子，在宿主防御、自身免疫疾病、慢性炎症疾病和癌症的病理学中具有多种功能[26]。研究发现，IL-17在HPV相关上皮增生中具有免疫抑制作用，在持续HPV感染的增生性疾病中，阻断IL-17可以促进抗病毒免疫，防止疾病进展为癌症[26]。上皮内瘤变2/3的宫颈癌细胞中，IL-17 miRNA表达显著高于同一患者的正常宫颈对照组织。该研究证实了持续高风险HPV感染的女性宫颈分泌物样本中IL-17水平升高的结果。

GOSMANN等[27]研究表明， IL-17在HPV相关上皮增生中表现出免疫抑制作用，并提示在持续的病毒感染中阻断IL-17可能促进抗病毒免疫并防止癌症进展。

3 HPV与抑炎性细胞因子的相互作用

IL-10是一种重要的抑炎性细胞因子，通过免疫抑制导致免疫系统功能受损[6]。在HPV感染的不同阶段的宫颈微环境中，IL-10可由来源不同的细胞诱导产生，如感染的角质形成细胞、树突状细胞的一些亚群、肿瘤相关的巨噬细胞等[6]。

HPV E2、E6和E7蛋白可能会增加对IL-10转录的表达，而IL-10又反过来促进HPV E6和E7表达[6]，因此，HPV 和 IL-10 之间的这种相互作用可形成恶性循环,导致子宫处于免疫抑制的微环境，进而容易使早期 HPV感染发展到上皮内瘤变或宫颈癌[6]。这一研究与BERTI等[28]的结论类似，即较高的IL-10水平与HPV感染妇女的宫颈癌发展风险有关。IL-10已成为肿瘤相关免疫逃逸机制的重要中介,IL-10水平与HPV感染呈正相关。维持IL-10的高水平表达可能有助于上皮内瘤变的发展，因为它使HPV逃避先天免疫系统监视,从而使HPV持续感染机体。在一定时间内，IL-10在上皮内瘤变中的持续存在可导致机体免疫耐受状态，从而使上皮内瘤变进展为癌症。由此得出IL-10是决定病毒清除或病毒持久性的关键细胞因子。

4 小结和展望

HPV是宫颈癌、口咽癌、非小细胞肺癌和生殖道疣等疾病的主要发病病因，特别是90%的宫颈癌是由于HPV感染引起的。机体初次感染HPV后，虽然机体有时并不发病，且只有持续HPV感染才会进展为癌症，但是，宫颈癌具有极高的病死率，因此，宫颈癌已成为全球公共健康问题。感染HPV后，机体的免疫系统在癌症进展中发挥了不可替代的作用。针对HPV感染的免疫监视机制目前仍不确切，本文主要论述了HPV的感染细胞和促进病变消退的炎性因子及它们造成的免疫抑制的微环境。截至目前，虽然对于炎性细胞因子与HPV所致疾病的相互作用机制的研究存在争议，但是，了解HPV与炎性细胞因子之间的相互作用，了解每种细胞因子在肿瘤形成与发展中的作用机制，对于防御HPV诱导的感染将起积极的作用，也为进一步治疗HPV导致的疾病提供新的思路与依据。