人乳头瘤病毒感染宫颈的免疫学研究进展*

曾洪敏 综述，常淑芳 审校

(重庆医科大学附属第二医院妇产科 400010)

宫颈癌是女性第四大常见的恶性肿瘤，也是女性恶性肿瘤死亡的第四大原因，据估计每年新发病例约570 000例，并且有311 000例因此死亡[1]。高危型人乳头瘤病毒(HPV)持续感染是宫颈癌发生的必要条件。约90%女性在感染HPV后2年内可自然清除[2]，残余的高危型HPV持续感染可导致宫颈上皮内瘤变(CIN)甚至宫颈癌。机体从最初感染HPV到患宫颈癌大概需要数十年时间，HPV感染并与宿主细胞DNA整合可能涉及多种机制，其中免疫逃避与HPV持续感染密切相关。本文就女性宫颈感染HPV后的免疫反应及免疫逃避机制进行综述，为探索HPV致病机制和研发免疫治疗方法提供依据。

1 HPV类型、基因结构及致病机制

HPV是一种双链环状DNA病毒，由大约8 000个碱基对组成，基因组包括6个早期基因(E1、E2、E4、E5、E6、E7)、2个晚期基因(L1和L2)和1个非编码区[3]。目前已经测序了150多种HPV类型，并根据致癌潜能分为低危型和高危型[4]。其中55%和15%的浸润性宫颈鳞癌中可分别检测到HPV16和18型[5]。

病毒DNA通常优先感染黏膜基底细胞，若逃避宿主免疫识别最终可复制扩散累积上皮细胞导致CIN[6]。高危型HPV的致癌活性取决于E6和E7蛋白的功能特性，二者可分别与p53和pRb抑癌蛋白相互作用进而诱导其降解，导致抑癌途径的功能性阻断，促进肿瘤细胞周期的进展[7]。虽然HPV癌蛋白E6、E7的表达可迅速使肿瘤抑制因子失活，但在自身免疫功能完整的个体中进展为浸润性癌还需要病毒多年持续的感染。意味着除了病毒癌蛋白，HPV感染后宿主的免疫反应在肿瘤的发生、发展中也占据着重要的地位。

2 HPV感染与免疫反应

宫颈黏膜分泌的黏液构成了机体抵御HPV的主要物理屏障。HPV通过局部损伤的宫颈黏膜入侵，激发机体的非特异性免疫和特异性免疫反应来抵御病毒的侵袭，其中特异性细胞免疫反应在抵御病毒增殖和抑制肿瘤进展中起主要作用。

2.1 非特异性免疫

HPV感染女性宫颈后，固有免疫细胞通过其表面模式识别受体(PRRs)识别病原体，分泌免疫因子，参与免疫细胞相互作用、功能调节、细胞生长及分化。

Toll样受体(TLRs)是可识别病原相关分子模式(PAMPs)的一种特殊跨膜受体，存在于免疫细胞和非免疫细胞的质膜及细胞器表面，可识别脂质、脂蛋白、蛋白质、核酸等PAMPs。经识别PAMPs而被活化的TLRs可诱导Ⅰ型干扰素(IFN-Ⅰ)的产生，IFN-Ⅰ可活化自然杀伤(NK)细胞从而产生IFN-γ致力于HPV清除。E6和E7作为HPV的两种关键癌蛋白，其持续过表达可能下调TLR，从而减少细胞因子的形成[8-9]。其中TLR2与机体抗肿瘤、抗病毒功能呈正相关[10]。NK细胞无须激活即可杀伤失去主要组织相容性抗原C(MHC)“自我”标识的细胞，在缺乏肿瘤抗原时也能裂解癌细胞，以实现更快的免疫应答[11]。因此，MHCⅠ类分子表达低下在影响抗原提呈的同时，也能增强NK细胞对肿瘤细胞的识别[12]。另外，白细胞介素2(IL-2)可刺激激活NK细胞产生IFN-γ、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等Th1细胞因子共同参与病毒的清除[13]。

树突状细胞(DCs)是免疫应答过程中功能最强的抗原提呈细胞，负责摄取并加工抗原后将其呈递至T淋巴细胞，激活特异性免疫应答。因此，DCs是联系固有免疫和适应性免疫的枢纽。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是肿瘤微环境中的关键炎性细胞之一，主要包括M1和M2两个亚型。最新研究结果显示，M2型TAMs浸润程度随着宫颈癌的严重程度明显升高，其预示着宫颈癌的不良预后[14]。IL-6主要由巨噬细胞分泌，可改变肿瘤细胞对巨噬细胞因子分泌的调控，并促进巨噬细胞在肿瘤局部的募集，是连接慢性炎症和肿瘤进展的关键分子之一[15]。IL-10是辅助性T细胞分泌的一种免疫抑制因子，可阻碍抗肿瘤因子的产生，具有达到抗炎、促肿瘤生长和增殖的作用。最新研究显示[16]，IL-37作为一种潜在的抗炎和抗癌分子，能够促成宫颈癌细胞的凋亡，阻碍其增殖和侵袭。但作用过程中具体的分子机制尚未明确，需更多的研究进一步探索。

2.2 细胞免疫

众多免疫细胞中，T细胞数量在宫颈外口中占据优势地位[17]。T细胞(主要为CD4和CD8 T细胞)在介导肿瘤细胞的清除过程中发挥着至关重要的作用[18]。肿瘤和病毒抗原的免疫应答依赖于抗原递呈细胞(APCs)向抗原特异性T细胞表达抗原肽，而APCs识别和提呈抗原肽激活T细胞需要MHC和抗原递呈元件(APM)的共同参与。MHC的人类同源物是人类白细胞抗原(HLA)。APM成员蛋白协助HLA-Ⅰ类分子对内源性抗原肽的结合、加工和转运，介导特异性T细胞免疫应答。经相关转运蛋白转运至内质网的肽段被内质网氨基肽酶(ERAP)剪切至最适合的长度，再经伴侣蛋白负载至HLA-Ⅰ。APM成员蛋白和HLA-Ⅰ类分子水平异常均可改变正常的抗原呈递过程。

病原体入侵时DCs大量活化，CD4 T细胞经DCs呈递的抗原肽激活后，可进一步分化为Th1和Th2细胞发挥各自的作用。IFN-γ、TNF-α等Th1型细胞因子主要参与细胞免疫反应，IL-6、IL-10等Th2型细胞因子主要诱导体液免疫反应，同时抑制细胞免疫反应。Th1型细胞因子IFN-γ的表达增加有助于高危型HPV的清除，宫颈病变局部病灶内IFN-γ可能是清除高危型HPV的预后标志物。

2.3 体液免疫

HPV感染人体生殖道黏膜后，体液免疫反应的发生晚于细胞免疫反应，由被激活的CD4 T细胞分化而来的Th2细胞能促进B淋巴细胞增殖，诱导局部生殖道黏膜分泌抗体IgA，同时可诱导全身免疫反应使外周血中产生IgG，二者在宫颈病变中的表达水平均降低[19]。另外也有研究报道，HPV相关的IgA抗体主要在HPV持续感染的机体中产生[20]。体液免疫在抗病毒过程中起着不可缺少的作用，但其具体作用机制仍未完全明确，仍需要更多的研究进一步探索。

3 免疫逃避机制

3.1 病毒基因表达特点介导的免疫逃避

3.1.1病毒早期基因低水平表达

HPV感染宫颈上皮基底细胞后，病毒早期基因的表达维持在较低水平，这一过程由E2基因控制。而低水平的病毒癌蛋白会影响局部APCs对感染细胞的有效识别，进而阻碍诱导有效的免疫应答。但在疾病进展过程中，当HPV基因组与宿主DNA整合时，通常会导致E2基因座的破坏，其对E6和E7基因表达的抑制作用得到解除，因此，E6和E7癌蛋白表达水平上升使得被感染细胞易发生细胞转化[21]。

3.1.2病毒致癌基因仅在上皮远端层表达

由于HPV的关键事件发生在完全分化的角质形成细胞中，即E6、E7癌基因表达及富有免疫原性的病毒衣壳(由L1和L2晚期蛋白形成)的表达只发生在宫颈上皮远端层。而富含免疫活性的细胞主要存在于基底层以下的更深层部位，角质形成细胞远离了免疫活性部位而发生死亡和脱落。在接近上皮表面的这一层中，免疫细胞数量受限，这是使HPV在即使表达了致癌基因也难以逃避免疫识别和再感染的另一个机制[21]。

3.1.3宿主细胞中趋化因子和TLR基因表达的改变

HPV可以干扰DNA甲基化，以改变宿主细胞基因表达，导致转录下调。有研究报道，HPV E7的启动子高甲基化导致CXCL14的下调和抗肿瘤免疫反应的抑制[22]。CXCL14是机体中一种重要的免疫趋化因子，可诱导募集多种免疫细胞参与抗病毒免疫反应。最近有研究阐述了HPV基因组的高甲基化状态，尤其是HPV16基因组中的E2结合位点(E2BSs)，可能潜在地阻断E2的抑制功能，从而诱导E6和E7癌基因的表达水平上升，以介导细胞的恶性转化[23]。

除DNA甲基化外，HPV改变组蛋白的修饰是另一种调节基因表达的遗传机制。在正常生理情况下，TLR9可以感知双链DNA，而HPV38 E7蛋白可以下调TLR9[24]。在人类上皮细胞感染期，组蛋白脱甲基酶(JARID1B)和组蛋白脱乙酰基酶(HDAC1)都被募集到TLR9基因转录起始位点的上游，导致TLR9下调，从而减弱对感染细胞中DNA的检测[21]。

3.2 宿主蛋白质功能异常导致的免疫逃避

3.2.1角质形成细胞中IFN表达异常

干扰素调控因子(IRF)是干扰素诱导基因的重要转录因子，通过病毒癌蛋白与IRF的结合，HPV感染的角质形成细胞中的干扰素表达严重下调[21]。有研究发现，HPV16 E7癌蛋白抑制IFN-γ诱导STAT1的磷酸化，导致细胞中IRF1和抗原处理相关转运体亚单位1(TAP1)表达受阻[25]。其中TAP1作为抗原呈递元件的重要成分，其表达改变可影响抗病毒的细胞免疫应答。

3.2.2cGAS-STING、TLR和核因子-κB(NF-κB)信号通路调节异常

有研究表明，HPV18 E7可阻断环鸟苷单磷酸-腺苷单磷酸合酶-干扰素基因刺激物(cGAS-STING)抗DNA病毒的防御通路[26]。cGAS可感知胞质DNA，然后募集STING并诱导细胞内的抗病毒状态[21]。NF-κB是另一种重要的炎症信号调节通路，NF-κB激活后的高表达被认为有助于慢性炎症向宫颈癌发展，其有望成为判断宫颈癌进展的分子标记[27]。如前所述，HPV38 E7可下调可识别病毒DNA的TLR9。而HPV16 E6又可以通过各种TLRs成员激活NF-κB通路以促进肿瘤进展[28]。说明HPV可通过以上途径有效地降低机体对病毒的防御功能。

3.3 抗原提呈过程受阻引起的免疫逃避

经APCs提呈的病毒抗原肽主要由HLA-Ⅰ类分子加工处理后呈递给CD8 T细胞。具体过程包括：抗原被APCs表面的HLA-Ⅰ摄取至细胞质后，由细胞质内的免疫蛋白酶体降解成由氨基酸组成的肽段，再经抗原处理相关转运体蛋白(TAP)运输至内质网，此时内质网氨基肽酶(ERAP)将肽段剪切至最适合HLA-Ⅰ的长度，最后由伴侣蛋白协助装载至HLA-Ⅰ被转运至细胞外与T细胞结合。病毒识别不仅受HLA-Ⅰ类分子表达的影响，通常还通过以ERAP、TAP等APM成员蛋白为目标来阻碍细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的识别及杀伤作用。已有研究结果显示，HPV16 E7癌蛋白可导致TAP1和HLA-Ⅰ表达水平均下降，且认为细胞表面HLA-Ⅰ的下调与TAP1的表达减少相关[29]。ERAP1被认为是编辑肽段的关键分子，但在针对宫颈病变的众多研究结果中，其表达含量差异较大。有研究表明，在宫颈癌中ERAP1的表达下调[30]。而另外的研究则提示，ERAP1在CIN和宫颈癌中过表达，且随着疾病的严重程度表达逐渐增加[31]。过表达的ERAP1可进行性破坏抗原表位，同时可导致HPV16特异性的CD8 T细胞反应减弱，从而影响宿主免疫系统对抗原的识别和杀伤作用[21]。另外，组织中程序性死亡配体1(PD-L1)蛋白的表达及T细胞上PD-1蛋白的激活可引起免疫耐受，从而抑制T细胞受体(TCR)的信号转导，从而阻碍T细胞的活性，而HPV癌蛋白E5、E6和E7可激活PD-1/PD-L1通路[32]。

4 HPV与炎症

HPV感染是慢性宫颈炎发病机制中的重要因素，而宫颈炎的发生会增加HPV阳性表达的可能。主要因为宫颈炎患者生殖道上皮较薄，正常的黏液分泌减少，因此性生活易导致HPV入侵从而增加感染概率，且HPV感染后，免疫功能将失去平衡，进一步增加宫颈炎发生率[33]。HPV癌蛋白E5、E6和E7也通过调节环氧化酶(COX)-2和前列腺素(PG)E2的表达激活COX-PG通路、诱导促炎因子(IL-6、IL-8、TNF-α)产生等机制[34]，参与慢性炎症的发展，炎症诱发的氧化应激(OS)促进炎症过程的持续，在病毒整合和促进癌变过程中起一定作用[4]。在HPV相关的肿瘤中，病毒癌蛋白对OS的建立具有调节作用，病毒早期癌蛋白表达的最终作用是诱导OS，促进病毒体的组装和完成病毒生命周期[35]。

5 总结和展望

HPV感染是宫颈病变发生和进展的主要危险因素，激发的宿主免疫应答，在抵御病毒和对抗肿瘤过程中起着关键的作用。持续感染的HPV可通过逃避宿主免疫系统的监视和杀伤，导致进一步恶变。HPV感染机制复杂，其免疫逃避策略成为近年来的研究热点，力求为研究新的免疫靶向治疗方法提供理论支持。然而针对HPV感染后的相关免疫反应还存在一些问题待解决，如：IL-37作为一种潜在的抗病毒、抗肿瘤分子，其具体机制是什么？体液免疫反应在抵御HPV感染过程中的具体作用等？随着未来对HPV感染后免疫反应的更深入研讨，将会为从源头上遏制和改善HPV感染及其所致的宫颈病变提供新的思路。