人類乳頭瘤病毒感染在肺癌致病機(jī)制中的研究進(jìn)展△

呂學(xué)英　奉水東南華大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室，湖南衡陽421001

人類乳頭瘤病毒感染在肺癌致病機(jī)制中的研究進(jìn)展△

呂學(xué)英奉水東#
南華大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室，湖南衡陽421001

人類乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染與肺癌致病機(jī)制有關(guān)。由于HPV DNA與宿主基因組整合后表達(dá)E6和E7癌蛋白，可引起p53蛋白突變或降解、pRB抑制；促進(jìn)EGFR、VEGF的表達(dá)；增加炎性因子的分泌；轉(zhuǎn)錄活化hTERT，降低TIMP-3表達(dá)等原因所致。繼而HPV通過以上途徑參與細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞增長(zhǎng)、繁殖及腫瘤血管生成，從而導(dǎo)致肺癌發(fā)生，促進(jìn)肺癌侵襲及轉(zhuǎn)移。本研究為HPV感染在肺癌致病機(jī)制中的研究指明了方向，并為HPV相關(guān)肺癌的治療提供了分子依據(jù)。

HPV；肺癌；E6；E7

HPV病毒是雙鏈DNA病毒，為宮頸癌常見致病因素，亦可能與部分人類非皮膚及非生殖器腫瘤有關(guān)［1］。按照HPV在肛門與生殖器癌癥發(fā)展中的潛在作用，將其分為高危型（主要為HPV16、18、31、33）和低危型（包括HPV6、11等）。其中，導(dǎo)致人類惡性腫瘤的型別主要是16和18型，因其多數(shù)可整合入宿主基因，表達(dá)E6和E7蛋白。低危型多見于良性乳頭瘤樣病變，一般不與宿主基因融合。人們推測(cè)HPV可能是肺癌的環(huán)境致病因素之一。在組織非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）腫瘤標(biāo)本中，大量研究顯示檢測(cè)到較高的HPV DNA率，且以高危型別為主，部分患者中整合入宿主基因組的病毒載量較低，E6、E7癌蛋白表達(dá)較弱，然亦可能促進(jìn)癌變［2-8］。E6和E7可能誘導(dǎo)小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）的神經(jīng)內(nèi)分泌分化。Buonomo等［9］表明，Ascl1、Igf2、Scg2、Chga和Foxa2等被認(rèn)為是神經(jīng)內(nèi)分泌分化的可靠標(biāo)志，在E6/E7誘導(dǎo)的腫瘤組織和細(xì)胞中上調(diào)。將轉(zhuǎn)基因鼠的肺腫瘤模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果與人類SCLC基因組數(shù)據(jù)相比：識(shí)別出130個(gè)共同上調(diào)和72個(gè)共同下調(diào)的基因，可能涉及共同的分子機(jī)制，均與細(xì)胞發(fā)展、循環(huán)、生長(zhǎng)和增殖有關(guān)。現(xiàn)就HPV感染致肺癌的可能機(jī)制、途徑以及肺癌的治療，作如下綜述。

1　HPV感染致p53突變或失活，pRb抑制

在宮頸癌致病研究中發(fā)現(xiàn)，HPV整合入宿主染色體并表達(dá)E6和E7蛋白可分別導(dǎo)致p53失活和pRb抑制，而HPV感染肺癌患者可能涉及相同的機(jī)制。p53突變后蛋白的半衰期延長(zhǎng)，因而容易在病理組織中檢測(cè)到異常累積。Yu等［10］研究表明，p53突變率在HPV陽性肺鱗癌患者中較高，HPV感染和p53突變共同存在與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性，高TNM分期顯著相關(guān)。而Castillo等［11］通過界定擴(kuò)增指數(shù)（proliferation index，PI）與凋亡指數(shù)（apoptosis index，AI）探測(cè)細(xì)胞擴(kuò)增及凋亡，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HPV陽性組的PI高于陰性組，而AI則與之相反。強(qiáng)調(diào)HPV感染可下調(diào)pRB表達(dá)和增加突變的p53，誘導(dǎo)細(xì)胞擴(kuò)增和抑制凋亡。在我國不同地區(qū)的居民中，HPV的作用也可能不同［12］。在臺(tái)灣，尤其是非吸煙女性肺腺癌患者，其腫瘤組織中HPV16/18 E6與p53表達(dá)反向相關(guān)，E6表達(dá)可促進(jìn)p53降解，并降低下游功能p21WAF1/CIP1和mdm2 mRNA水平。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)［13］亦表明，E6所致p53失活可能促進(jìn)細(xì)胞增殖和菌落形成。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，p53表達(dá)與HPV E6反向相關(guān)，但與HPV DNA不相關(guān)，就p53蛋白的降解而言，HPV E6的表達(dá)可能比HPV DNA的存在更重要，HPV16/18 E6陽性患者p53降解風(fēng)險(xiǎn)是E6陰性者的3.021倍［14］。柳興源等［15］表明，HPV感染可能抑制pRb蛋白表達(dá)，而促進(jìn)Mcl-1蛋白通路，而E2F-1、survivin蛋白表達(dá)與p53、pRb關(guān)系密切，HPV感染亦可能上調(diào)E2F-1、survivin表達(dá)，抑制凋亡，從而促進(jìn)NSCLC發(fā)生［16-17］。

2　HPV感染促進(jìn)EGFR、VEGR等表達(dá)

HPV DNA的存在與EGFR突變有關(guān)［18］。Tung等［19］表明HPV16/18 E6陽性聯(lián)合高8-oxo-dG水平更有助于EGFR突變的發(fā)生；E6可能通過增加活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）生產(chǎn)，降低hMLH1和hMSH2表達(dá)來增加肺癌細(xì)胞中8-OH-dG的形成。劉娟等［20］亦揭示，HPV感染時(shí)NSCLC患者癌細(xì)胞中EGFR、VEGF表達(dá)增加。HPV16 E6和E7過表達(dá)可促進(jìn)NSCLC細(xì)胞中HIF-1a蛋白累積，但對(duì)HIF-1a mRNA的表達(dá)無影響，因此可能是通過轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后機(jī)制進(jìn)行調(diào)控，同時(shí)上調(diào)其下游靶基因VEGF在蛋白和mRNA水平上的表達(dá)。在裸鼠A549異種移植物中亦可見更高的血紅素水平，以及明顯強(qiáng)化的HIF-1a和VEGF蛋白表達(dá)。此外，E6和E7過表達(dá)還可增強(qiáng)其他血管生成相關(guān)因子，如：血管生成素，CXCL-16、FGF-2和IL-8的表達(dá)［21］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，E6和E7過表達(dá)可激活PI3K/Akt/mTOR信號(hào)途徑，且HIF-1a表達(dá)和其介導(dǎo)的VEGF、IL-8表達(dá)是依賴c-Jun的［22］。此研究也表明，EGCG在致癌蛋白誘導(dǎo)的NSCLC血管形成上具有抑制作用，這可能歸因于由HIF-1a支配的VEGF、IL-8和CD31表達(dá)的抑制及Akt的激活，此推論為：HIF-1a可能是EGCG對(duì)抗HPV相關(guān)的NSCLC血管生成的潛在目標(biāo)，提供了實(shí)質(zhì)性的證據(jù)［23］。故E6和E7癌蛋白明顯增加NSCLC細(xì)胞在試管和活體內(nèi)的血管生成潛力，通過增加HIF-1a、VEGF和其他血管生成相關(guān)因子。經(jīng)HIF-1a/VEGF途徑通過促進(jìn)腫瘤血管生成，E6和E7將有助于NSCLC的發(fā)生發(fā)展，并可能成為HPV相關(guān)NSCLC預(yù)防及治療的潛在分子靶。

3　HPV感染加強(qiáng)細(xì)胞因子分泌

實(shí)驗(yàn)表明E6似乎促進(jìn)IL-10表達(dá)，且是以一種與IL-10 mRNA水平相一致的模式。軟瓊脂試驗(yàn)顯示：敲除IL-10后，E6陽性細(xì)胞的倍增時(shí)間延長(zhǎng)，代表性克隆體增長(zhǎng)明顯縮小，且裸鼠體內(nèi)出現(xiàn)的肺腫瘤結(jié)節(jié)數(shù)目降低。同時(shí)，IL-10可能翻譯激活CIP2A轉(zhuǎn)錄，而CIP2A與IL-10介導(dǎo)的細(xì)胞侵襲有一定關(guān)聯(lián)［24］。肺癌組織中IL-6和Mcl-1表達(dá)與HPV DNA共處。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)亦表明，E6或E7蛋白可能經(jīng)PI3K信號(hào)途徑上調(diào)IL-6、Mcl-1表達(dá)［25］。Chang等［26］表示IL-17也與HPV16/18感染相關(guān)，且作用與IL-6相似。IL-17 RNA在E6陽性肺癌細(xì)胞中上調(diào)及IL-17分泌增多，亦可導(dǎo)致Mcl-1 RNA和蛋白表達(dá)增加。另外，E6過表達(dá)還能上調(diào)IL-8 RNA表達(dá)，顯著增加MMP-2和MMP-9 RNA水平，對(duì)抗IL-8轉(zhuǎn)錄及中和活化處理后，MMP-2和MMP-9表達(dá)則明顯降低，使IL-8介導(dǎo)MMPs上調(diào)［27］，而MMPs為基質(zhì)金屬蛋白酶，其可通過降解細(xì)胞外基質(zhì)以促進(jìn)腫瘤的浸潤及轉(zhuǎn)移。因此，HPV E6和E7表達(dá)可能促進(jìn)多種細(xì)胞因子分泌，且各因子間相互作用，提供了炎癥和HPV感染之間在肺癌中關(guān)聯(lián)的證據(jù)；并通過抑制細(xì)胞凋亡，加強(qiáng)肺癌變所需要的增生及血管生成，以促進(jìn)腫瘤侵襲。

4　HPV感染促進(jìn)hTERT轉(zhuǎn)錄活化，TIMP-3啟動(dòng)子甲基化

Munoz等［28］表示，HPV16 E6和E7表達(dá)與肺上皮細(xì)胞（BEAS-2B）中p53穩(wěn)定性損失，hTERT和p16INK4A過表達(dá)有關(guān)。在A549肺癌細(xì)胞中觀察到p53下調(diào)，但hTERT轉(zhuǎn)錄無明顯增加。而Cheng等［29］的研究則表明，hTERT mRNA表達(dá)在E6陽性肺癌中較高，E6表達(dá)可能有助于hTERT轉(zhuǎn)錄活化，干擾其轉(zhuǎn)錄后，端粒酶活性大幅度下降，細(xì)胞克隆形成減少或不存在。另外，使用特定的端粒酶抑制劑，hTERT基因有可能作為HPV感染性肺癌治療的分子靶。TIMP-3為金屬蛋白酶組織抑制因子，具有抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移、促進(jìn)細(xì)胞凋亡作用。TIMP-3雜合性缺失（loss of heterozygosity，LOH）和啟動(dòng)子甲基化所致的TIMP-3損失在HPV16/18 E6陽性肺癌中更普遍。E6過表達(dá)可能通過增加DNMT1在TIMP-3啟動(dòng)子上的DNA結(jié)合活性，從而促進(jìn)TIMP-3啟動(dòng)子甲基化，導(dǎo)致TIMP-3蛋白表達(dá)降低。而由TIMP-3損失經(jīng)TNFα/NF-κB軸所致IL-6表達(dá)的提高，與肺癌細(xì)胞侵襲和基質(zhì)非依賴性軟瓊脂增長(zhǎng)也有關(guān)聯(lián)［30］。

5　HPV感染導(dǎo)致FIHT LOH、p16INK4a啟動(dòng)子甲基化，igf2基因印跡缺失

葛云潔等［31］表明，肺癌組織中FIHT基因缺失率較正常肺組織高，且HPV陽性肺癌組織均存在FIHT基因缺失，而未發(fā)生FIHT基因缺失的癌組織則未檢測(cè)到HPV。其他研究也顯示，非吸煙女性中FHIT基因mRNA轉(zhuǎn)錄本的缺失與HPV16感染有關(guān)，HPV在肺癌變中的涉及可能由FIHT LOH介導(dǎo)［32-33］，而FHIT LOH具體的致癌途徑還需進(jìn)一步研究。另外，HPV感染可能直接或間接通過增加DNMT3b表達(dá)促進(jìn)p16INK4a啟動(dòng)子高甲基化，導(dǎo)致p16INK4a基因失活，使p16INK4a蛋白不表達(dá)，從而介導(dǎo)非吸煙女性肺癌的發(fā)生［34-35］。張明等［36］還表示肺癌中IGF-II（胰島素樣生長(zhǎng)因子-Ⅱ）蛋白表達(dá)與HPV感染相關(guān)，HPV E6/E7原癌蛋白的存在可能通過使igf2基因發(fā)生印跡缺失，而導(dǎo)致IGF-II蛋白異常表達(dá)，從而發(fā)揮促增殖、抑凋亡作用，參與肺癌的發(fā)生發(fā)展。

6　展望

圖1　HPV感染致肺癌的可能機(jī)制

綜合以上證據(jù)，相關(guān)HPV16/18的HPV感染，可能通過E6/E7癌蛋白表達(dá)參與肺癌致病機(jī)制（圖1）。目前，一些研究中亦有部分肺癌患者，其腫瘤組織中存在HPV DNA，但并無E6和E7 mRNA及蛋白表達(dá)，或HPV整合入宿主基因組的病毒載量極低，說明HPV DNA可能不對(duì)癌變產(chǎn)生重要作用。另外，肺腫瘤組織中的HPV也可能來自于其他部位HPV相關(guān)癌癥轉(zhuǎn)移，而目前HPV感染肺組織的途徑、方式亦不清楚。因此，HPV感染在肺癌中的病因?qū)W作用仍很難明確，可能在僅表達(dá)HPV癌蛋白的少數(shù)患者中將發(fā)生、發(fā)展為肺癌。總結(jié)當(dāng)前研究得知，HPV感染主要存在于NSCLC患者中，與SCLC患者關(guān)系不大，這可能與SCLC患者數(shù)目相對(duì)較少，且其組織樣本難以獲得有關(guān)。

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R734.2

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.02.09

中國博士后科學(xué)基金（2012M511735）

（corresponding author），郵箱：550520198@qq.com