人类乳头瘤病毒感染在肺癌致病机制中的研究进展

　　摘要：人类乳头瘤病毒（HPV）感染与肺癌致病机制有关。由于HPVDNA与宿主基因组整合后表达E6和E7癌蛋白，可引起p53蛋白突变或降解、pRB抑制；促进EGFR、VEGF的表达；增加炎性因子的分泌；转录活化hTERT，降低TIMP-3表达等原因所致。继而HPV通过以上途径参与细胞凋亡，促进细胞增长、繁殖及肿瘤血管生成，从而导致肺癌发生，促进肺癌侵袭及转移。本研究为HPV感染在肺癌致病机制中的研究指明了方向，并为HPV相关肺癌的治疗提供了分子依据。

　　关键词：HPV；肺癌；E6；E7

　　HPV病毒是双链DNA病毒，为宫颈癌常见致病因素，亦可能与部分人类非皮肤及非生殖器肿瘤有关[1]。按照HPV在肛门与生殖器癌症发展中的潜在作用，将其分为高危型（主要为HPV16、18、31、33）和低危型（包括HPV6、11等）。其中，导致人类恶性肿瘤的型别主要是16和18型，因其多数可整合入宿主基因，表达E6和E7蛋白。低危型多见于良性乳头瘤样病变，一般不与宿主基因融合。人们推测HPV可能是肺癌的环境致病因素之一。在组织非小细胞肺癌（NSCLC）肿瘤标本中，大量研究显示检测到较高的HPVDNA率，且以高危型别为主，部分患者中整合入宿主基因组的病毒载量较低，E6、E7癌蛋白表达较弱，然亦可能促进癌变[2-8]。E6和E7可能诱导小细胞肺癌（SCLC）的神经内分泌分化。Buonomo等[9]表明，Ascl1、Igf2、Scg2、Chga和Foxa2等被认为是神经内分泌分化的可靠标志，在E6/E7诱导的肿瘤组织和细胞中上调。将转基因鼠的肺肿瘤模型实验结果与人类SCLC基因组数据相比：识别出130个共同上调和72个共同下调的基因，可能涉及共同的分子机制，均与细胞发展、循环、生长和增殖有关。

　　1　HPV感染致p53突变或失活，pRb抑制

　　在宫颈癌致病研究中发现，HPV整合入宿主染色体并表达E6和E7蛋白可分别导致p53失活和pRb抑制，而HPV感染肺癌患者可能涉及相同的机制。p53突变后蛋白的半衰期延长，因而容易在病理组织中检测到异常累积。Yu等[10]研究表明，p53突变率在HPV阳性肺鳞癌患者中较高，HPV感染和p53突变共同存在与淋巴结转移阳性，高TNM分期显著相关。而Castillo等[11]通过界定扩增指数（PI）与凋亡指数（AI）探测细胞扩增及凋亡，结果发现，HPV阳性组的PI高于阴性组，而AI则与之相反。强调HPV感染可下调pRB表达和增加突变的p53，诱导细胞扩增和抑制凋亡。在我国不同地区的居民中，HPV的作用也可能不同[12]。在台湾，尤其是非吸烟女性肺腺癌患者，其肿瘤组织中HPV16/18E6与p53表达反向相关，E6表达可促进p53降解，并降低下游功能p21WAF1/CIP1和mdm2mRNA水平。细胞实验[13]亦表明，E6所致p53失活可能促进细胞增殖和菌落形成。进一步研究发现，p53表达与HPVE6反向相关，但与HPVDNA不相关，就p53蛋白的降解而言，HPVE6的表达可能比HPVDNA的存在更重要，HPV16/18E6阳性患者p53降解风险是E6阴性者的3.021倍[14]。柳兴源等[15]表明，HPV感染可能抑制pRb蛋白表达，而促进Mcl-1蛋白通路，而E2F-1、survivin蛋白表达与p53、pRb关系密切，HPV感染亦可能上调E2F-1、survivin表达，抑制凋亡，从而促进NSCLC发生[16-17]。

　　2　HPV感染促进EGFR、VEGR等表达

　　HPVDNA的存在与EGFR突变有关[18]。Tung等[19]表明HPV16/18E6阳性联合高8-oxo-dG水平更有助于EGFR突变的发生；E6可能通过增加活性氧簇（ROS）生产，降低hMLH1和hMSH2表达来增加肺癌细胞中8-OH-dG的形成。刘娟等[20]亦揭示，HPV感染时NSCLC患者癌细胞中EGFR、VEGF表达增加。HPV16E6和E7过表达可促进NSCLC细胞中HIF-1a蛋白累积，但对HIF-1amRNA的表达无影响，因此可能是通过转录或转录后机制进行调控，同时上调其下游靶基因VEGF在蛋白和mRNA水平上的表达。在裸鼠A549异种移植物中亦可见更高的血红素水平，以及明显强化的HIF-1a和VEGF蛋白表达。此外，E6和E7过表达还可增强其他血管生成相关因子，如：血管生成素，CXCL-16、FGF-2和IL-8的表达[21]。进一步研究发现，E6和E7过表达可激活PI3K/Akt/mTOR信号途径，且HIF-1a表达和其介导的VEGF、IL-8表达是依赖c-Jun的[22]。此研究也表明，EGCG在致癌蛋白诱导的NSCLC血管形成上具有抑制作用，这可能归因于由HIF-1a支配的VEGF、IL-8和CD31表达的抑制及Akt的激活，此推论为：HIF-1a可能是EGCG对抗HPV相关的NSCLC血管生成的潜在目标，提供了实质性的证据[23]。故E6和E7癌蛋白明显增加NSCLC细胞在试管和活体内的血管生成潜力，通过增加HIF-1a、VEGF和其他血管生成相关因子。经HIF-1a/VEGF途径通过促进肿瘤血管生成，E6和E7将有助于NSCLC的发生发展，并可能成为HPV相关NSCLC预防及治疗的潜在分靶点。

　　3　HPV感染加强细胞因子分泌

　　实验表明E6似乎促进IL-10表达，且是以一种与IL-10mRNA水平相一致的模式。软琼脂试验显示：敲除IL-10后，E6阳性细胞的倍增时间延长，代表性克隆体增长明显缩小，且裸鼠体内出现的肺肿瘤结节数目降低。同时，IL-10可能翻译激活CIP2A转录，而CIP2A与IL-10介导的细胞侵袭有一定关联[24]。肺癌组织中IL-6和Mcl-1表达与HPVDNA共处。细胞实验亦表明，E6或E7蛋白可能经PI3K信号途径上调IL-6、Mcl-1表达[25]。Chang等[26]表示IL-17也与HPV16/18感染相关，且作用与IL-6相似。IL-17RNA在E6阳性肺癌细胞中上调及IL-17分泌增多，亦可导致Mcl-1RNA和蛋白表达增加。另外，E6过表达还能上调IL-8RNA表达，显著增加MMP-2和MMP-9RNA水平，对抗IL-8转录及中和活化处理后，MMP-2和MMP-9表达则明显降低，使IL-8介导MMPs上调[27]，而MMPs为基质金属蛋白酶，其可通过降解细胞外基质以促进肿瘤的浸润及转移。因此，HPVE6和E7表达可能促进多种细胞因子分泌，且各因子间相互作用，提供了炎症和HPV感染之间在肺癌中关联的证据；并通过抑制细胞凋亡，加强肺癌变所需要的增生及血管生成，以促进肿瘤侵袭。

　　4　HPV感染促进hTERT转录活化，TIMP-3启动子甲基化

　　Munoz等[28]表示，HPV16E6和E7表达与肺上皮细胞（BEAS-2B）中p53稳定性损失，hTERT和p16INK4A过表达有关。在A549肺癌细胞中观察到p53下调，但hTERT转录无明显增加。而Cheng等[29]的研究则表明，hTERTmRNA表达在E6阳性肺癌中较高，E6表达可能有助于hTERT转录活化，干扰其转录后，端粒酶活性大幅度下降，细胞克隆形成减少或不存在。另外，使用特定的端粒酶抑制剂，hTERT基因有可能作为HPV感染性肺癌治疗的分子靶。TIMP-3为金属蛋白酶组织抑制因子，具有抑制内皮细胞增殖、迁移、促进细胞凋亡作用。TIMP-3杂合性缺失（LOH）和启动子甲基化所致的TIMP-3损失在HPV16/18E6阳性肺癌中更普遍。E6过表达可能通过增加DNMT1在TIMP-3启动子上的DNA结合活性，从而促进TIMP-3启动子甲基化，导致TIMP-3蛋白表达降低。而由TIMP-3损失经TNFα/NF-κB轴所致IL-6表达的提高，与肺癌细胞侵袭和基质非依赖性软琼脂增长也有关联[30]。

　　5　HPV感染导致FIHTLOH、p16INK4a启动子甲基化，igf2基因印迹缺失

　　葛云洁等[31]表明，肺癌组织中FIHT基因缺失率较正常肺组织高，且HPV阳性肺癌组织均存在FIHT基因缺失，而未发生FIHT基因缺失的癌组织则未检测到HPV。其他研究也显示，非吸烟女性中FHIT基因mRNA转录本的缺失与HPV16感染有关，HPV在肺癌变中的涉及可能由FIHTLOH介导[32-33]，而FHITLOH具体的致癌途径还需进一步研究。另外，HPV感染可能直接或间接通过增加DNMT3b表达促进p16INK4a启动子高甲基化，导致p16INK4a基因失活，使p16INK4a蛋白不表达，从而介导非吸烟女性肺癌的发生[34-35]。张明等[36]还表示肺癌中IGF-I（I胰岛素样生长因子-Ⅱ）蛋白表达与HPV感染相关，HPVE6/E7原癌蛋白的存在可能通过使igf2基因发生印迹缺失，而导致IGF-II蛋白异常表达，从而发挥促增殖、抑凋亡作用，参与肺癌的发生发展。

　　6　展望

　　综合以上证据，相关HPV16/18的HPV感染，可能通过E6/E7癌蛋白表达参与肺癌致病机制。目前，一些研究中亦有部分肺癌患者，其肿瘤组织中存在HPVDNA，但并无E6和E7mRNA及蛋白表达，或HPV整合入宿主基因组的病毒载量极低，说明HPVDNA可能不对癌变产生重要作用。另外，肺肿瘤组织中的HPV也可能来自于其他部位HPV相关癌症转移，而目前HPV感染肺组织的途径、方式亦不清楚。因此，HPV感染在肺癌中的病因学作用仍很难明确，可能在仅表达HPV癌蛋白的少数患者中将发生、发展为肺癌。总结当前研究得知，HPV感染主要存在于NSCLC患者中，与SCLC患者关系不大，这可能与SCLC患者数目相对较少，且其组织样本难以获得有关。

　　参考文献

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