人乳头瘤状病毒在头颈部鳞状细胞癌中的研究进展

崔广学 高晓磊 梁新华

1.赤峰学院附属医院口腔颌面外科，赤峰 024000；2.口腔疾病研究国家重点实验室，国家口腔疾病临床研究中心，四川大学华西口腔医院口腔颌面外科，成都 610041

人乳头瘤状病毒在头颈部鳞状细胞癌中的研究进展

崔广学1高晓磊2梁新华2

1.赤峰学院附属医院口腔颌面外科，赤峰 024000；2.口腔疾病研究国家重点实验室，国家口腔疾病临床研究中心，四川大学华西口腔医院口腔颌面外科，成都 610041

高危型人乳头瘤状病毒是宫颈癌的主要致病因素，近年来研究发现人乳头瘤状病毒感染与头颈部鳞状细胞癌的发生也存在密切关系。本文对人乳头瘤状病毒相关性头颈部鳞状细胞癌的流行病学、致癌机制、诊断方法、治疗及预后等方面的研究进展作一综述。

人乳头瘤状病毒； 头颈部鳞状细胞癌； 致癌基因

头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinomas，HNSCCs）发病率较高，全球每年约633 000人患病，导致约355 000人死亡[1]，5年存活率为40%～50%[2]，位居全身常见恶性肿瘤的第6位，是最常见恶性肿瘤之一[3]。烟酒是引发HNSCCs的重要因素之一，随着西方发达国家烟酒消耗量的下降，其整体发病率有所降低[4]。1983年Syrjanen等从口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinomas，OSCCs）组织中检测出人乳头瘤状病毒（human papillomavirus，HPV）DNA，首次提出HPV与OSCCs的发生有关。随后大量研究证明HPV与HNSCCs，尤其是口咽部鳞状细胞癌（oropharyngeal squamous cell carcinomas，OPSCCs）密切相关。据报道，约有5%～20%的HNSCCs中可检测到HPV，其中40%～90%来源于口咽部[2-3,5]，并且近些年其发生率迅速增长[6]。2007年，WHO首次确认HPV-16为口腔癌病因之一，但尚未制定相应的临床指南。HPV（+）HNSCCs在流行病学、致癌机制、诊断方法、治疗及预后等方面有其自身的特点，本文对此方面的最新研究进展进行综述。

1 人乳头瘤状病毒

1983年HPV-16首次从宫颈癌组织中被成功分离出[3]，经过大量研究，人们对HPV的分子生物学等方面有了较完善的认识。HPV为无包膜的小分子DNA病毒，包括130多种亚型，广泛感染人类上皮细胞，包括肛门生殖器道、尿道、皮肤、喉、气管支气管以及口腔黏膜的上皮细胞，可引起寻常疣、生殖器疣、复发性呼吸道乳头状瘤病、鳞状上皮内病变、肛门癌、阴道癌及宫颈癌等疾病[5]。HPV分为高危型和低危型，目前研究最多的主要包括高危型HPV-16,18,31,33,35和低危型HPV-26,30,34,53。高危型HPV通常与恶性肿瘤密切相关，多存在于宫颈鳞状细胞癌、头颈鳞状细胞癌及一些其他的生殖器恶性肿瘤中[1]。低危型HPV主要存在于口腔良性疣状物及泌尿生殖系统上皮中，很少出现在恶性肿瘤中[5]。研究[7]报道，全球每年约有610 000例新增HPV相关性肿瘤，几乎100%宫颈癌患者中含有HPV，部分肛门、生殖器及头颈部肿瘤中含有HPV[8-9]。

HPV基因组分为三个区段。早期区（E1-E7）于病毒感染早期表达，在转录、质粒复制及翻译过程中起到重要作用[1]。其中，E5、E6和E7负责编码致癌蛋白，E6、E7在失活宿主体内肿瘤抑制蛋白（如p53和pRb）的过程中起到了主导作用[10]。同时，E6/ E7还可改变细胞周期，保证宿主体内角化细胞始终处于分化状态，有利于病毒基因组的复制扩增及后续基因的持续表达，促进病毒细胞周期生长和病毒DNA复制整合[5]。晚期区（L）负责编码衣壳蛋白（L1和L2），该类蛋白参与病毒基因组的包装以及病毒的释放。长控制区（LCR）包括基因转录和复制所需的调控因子[1]。

2 HPV在HNSCCs中的发病情况

研究[11]表明，发达国家80%的HNSCCs与吸烟饮酒有关，但仍有一小部分（15%～20%）患者并无烟酒嗜好。直到近些年，人们才逐渐认识到HPV可能是其危险因素之一。由于近几十年发达国家烟酒消耗量的下降，HNSCCs整体发病率也随之呈下降趋势，但HPV相关性口咽癌的发病率却呈持续上升趋势[4]。一项头颈鳞癌的监视流行及最后结果数据（surveillance epidemiology and end results，SEER）显示，1973—2003年与吸烟相关的HNSCCs患病率平均每年下降1.85%，而HPV相关性HNSCCs患病率则每年以0.8%的速度增长[1]。美国一项调查数据显示，2011年HPV相关性HNSCCs患病率约为39.7%，与瑞士、澳大利亚及加拿大等发达国家的患病率相似[11]。

HPV相关性HNSCCs的发病率在解剖部位、地域、年龄以及性别等方面都有着显著差别。OSCCs和OPSCCs是HNSCCs中最常见的两种类型。研究[1]发现，2008年全球HNSCCs新增病例中HPV（+） HNSCCs约占263 900例，死亡人数约为128 000例；其中，约85 000例OPSCCs中有22 000例为HPV感染阳性。期间，HPV（+）OPSCCs患病率呈上升趋势，高达60%～70%；而头颈部其他部位患病率则明显较低，如口腔6%～20%，喉部24%，鼻窦21%，鼻咽部31%[12]。上述数据说明，HPV（+）OPSCCs患病率明显高于其他解剖部位，进而可以认为HPV与口咽癌的发生有着非常密切的关系。值得注意的是，绝大部分（90%～95%）HPV（+）OPSCCs为HPV-16型感染[13]。另外，HPV（+）OPSCCs发病率存在明显地域差异。研究[7,14-15]显示，美国、加拿大等国家HPV（+）OPSCCs发病率最高（60%），其次是大洋洲、欧洲及亚洲（36%～45%）。然而国内关于该方面研究结果报道较少，且缺少大样本的统计研究。Cao等[16]在2000年利用聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）技术对40例HNSCCs样本进行HPV感染率检测，得到其阳性率为72.5%，且主要为HPV-16、18两种类型；帕提曼等[17]同年对73例HNSCCs样本进行HPV检测，得到其阳性率为74%；张洁莉[18]用实时荧光定量PCR和原位杂交方法同时测定78例头颈鳞癌肿瘤组织中人乳头状瘤病毒HPV-16/HPV-18 DNA，得出HPV感染发生率分别为62.8%和47.4%，其中口咽部肿瘤HPV阳性率最高（70%）。总体来说，发达国家HPV（+）HNSCCs患病率明显高于发展中国家，而发展中国家也呈逐渐上升趋势。

美国最近的一项全国健康和营养检查调查显示，HPV感染高发于30～34岁和60～64岁两个年龄阶段[3]，并且与HPV（-）OPSCCs相比，HPV（+）OPSCCs发病年龄更早，提前了4～10年[12]。HPV（+）OPSCCs患病率在性别上也存在差异，男性约为女性的3倍[3]。

3 HPV在HNSCCs中的致癌机制

HPV致癌能力主要依赖两种重要的致癌蛋白E6和E7，作为肿瘤细胞性DNA复制的新成员，HPV致癌蛋白E6/E7的表达对病毒细胞生存周期至关重要。Akagi等[19]利用全组基因测序技术（whole-genome sequencing，WGS）对10例HPV（+）/HPV（-）标本的DNA/RNA进行测序，发现HPV成分可直接参与肿瘤细胞基因结构性变异过程，包括部分扩增、基因重排、缺失和（或）基因易位，以上基因改变通常破坏邻近致癌基因的结构和表达，同时也诱导E6/E7蛋白的扩增与表达。一方面，E7蛋白结合并降解pRb，诱导有丝分裂信号的传递导致细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）增加，引起pRB/E2F复合体中的E2F（一种细胞分化基因转录调控因子）释放，进而激活有丝分裂期相关基因组，导致肿瘤细胞不断增殖；另一方面，E7引起pRb失活，导致p16（CDK抑制剂）失去调节而过度表达。因此，学者[1,5,11,20]认为p16的过度表达可作为检测HPV感染的生物学标记之一。另外，Ragin等[20]猜测HPV（+）HNSCCs中缺乏11q13扩增现象可能是因为HPV E7作用于pRb的这一过程使得细胞增殖对CCND1（cyclin D1，使CDK4/6磷酸化，并且降低RB1蛋白活性，趋使细胞从静止状态向有丝分裂阶段转化，导致细胞周期失去控制而无限增殖）的依赖性减少。学者[11]研究发现，HPV E7还可以与p21（由p53诱导的CDK抑制因子）相结合，使其失去活性，驱使细胞进入有丝分裂期。E6蛋白协同泛素连接酶形成E6相关性蛋白（E6-associated protein，E6AP），使p53泛素化，导致其编码的蛋白体酶变性[5,11]。研究[21]发现，E6可以调节β-catenin的位置转换（从细胞膜转移到细胞核中），而β-catenin与淋巴结转移密切相关，这为解释HPV（+）OPSCCs淋巴转移率较高提供了新的依据。Moody等[10]研究发现，除E6/E7蛋白外，HPV还存在着其他致癌途径，如端粒酶、DNA损伤相关因子通路、细胞中心体复制相关分子及信号蛋白等。

HPV（+）HNSCCs的分子病理与大部分HPV（-）HNSCCs有显著的不同。研究[5,11,20]发现，HPV（-）HNSCCs中常见11q13扩增、TP53变异以及CDKN2A/p16变异（或启动子甲基化），其中，CDKN2A/p16通过RB1去磷酸化及基因突变，导致HNSCCs中p16表达缺乏；而HPV（+）HNSCCs中可观察到大量野生型TP53及p16的过度表达，却罕见11q13扩增现象。

4 HPV的检测及诊断方法

随着人们对HPV（+）HNSCCs研究的不断深入，其检测方法无论在灵敏性还是特异性上都不断提高。HPV（+）HNSCCs在病理、临床表现、治疗及预后等方面与HPV（-）HNSCCs有明显差异，因此HPV检测在HNSCCs治疗中的重要性愈来愈受到人们的重视。最近的一项关于北美地区的研究[22]报道，约有68%的头颈外科医生要求检测OPSCCs中HPV感染状况，并且32%医生已经对OSCCs日常HPV感染状态进行了检测。

HPV的检测方法主要包括：1）PCR检测HPV DNA/RNA；2）原位杂交检测HPV DNA/RNA；3）免疫组织化学染色p16。以上检测方法各有所长，同时在灵敏性和特异性方面又参差不齐，需要根据具体情况及研究目的进行正确选择[5,22-25]。

美国病理学家协会推荐：1）对于完全或大部分非角化的肿瘤，免疫组织化学检测p16呈高度、散在表达（如70%的细胞质和细胞核中存在p16表达）时，足以确定HPV阳性，无需再检测HPV DNA；2）若p16为阴性或集中区域的阳性表达，则需要检测HPV DNA；3）对于角化的肿瘤，p16存在高度、散在表达时，需要进行HPV DNA检测试验确定结果；4）角化肿瘤中p16呈阴性或集中区域的阳性表达则可明确诊断为HPV阴性，无需再检测HPV DVA[26]。

学者[22]利用HNSCCs患者口腔冲洗液中的生物标记物对HPV感染情况进行了检测，该方法是基于对HPV感染位置特异性的发现，即大部分HPV感染位于扁桃体及舌根部位。因该方法具有非创性及较高性价比，并且可以检测肿瘤早期状态及监测其进展，吸引了众多注意力，然而尚需要更多实验来证实其临床实用性与可靠性[1,24]。

5 HPV相关性HNSCCs/OPSCCs的临床表现及诊疗

与HPV（-）HNSCCs相比，HPV（+）HNSCCs患者的整体生存率提高，局部控制效果好，预后改善明显，术后复发率也明显降低[1,11,23,25]。学者[4,11]认为，HPV感染状态可作为预测术后局部控制效果、疾病个体生存率以及整体生存率的强有力的指标。学者[27]认为，HPV感染状态可作为OPSCCs患者生存情况的一个独立的预测指标。最近研究[28-30]证实，肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）具有干细胞样特性，在肿瘤致癌、生长、侵袭等过程中有着重要的作用，并且耐受临床上的放化疗治疗，因而可以解释癌症患者预后较差。Rietbergen等[31]研究发现，CSCs富集标志物CD44在HPV（+）HNSCCs中的表达水平较HPV（-）HNSCCs低，该研究结果可解释HPV（+）HNSCCs患者预后较好的现象。

目前HPV（+）HNSCCs与其他头颈部肿瘤的治疗方法无明显差别，然而基于HPV相关性肿瘤在致病机制、临床、治疗以及预后等方面的特点，未来有可能将HPV感染作为治疗的参考因素之一。HPV（+）OPSCCs的治疗方法包括经咽自动化手术（transoral robotic surgery，TORS）、低密度化疗和（或）放疗、免疫治疗及探索预测治疗反应的标志物等[32]。

Herrero等[33]对7 400例年轻女性注射HPV疫苗后口腔病毒感染的情况进行研究，结果表明疫苗有效率达93%，并且效果可持续4年之久。然而，HPV疫苗用于预防OPSCCs尚未得到广泛认可，尽管如此，高危型HPV疫苗的发现仍然给未来控制OPSCCs的发生和发展带来了极大的前景[26]。

6 展望

HPV（尤其是高危型HPV）是HNSCCs的病因之一，其致病机制逐渐清晰，同时HPV在其相关肿瘤的治疗及预后中的作用也愈加被人们所认识。PCR检测HPV DNA结合p16免疫组织化学荧光可作为准确判断HPV感染情况的标准检测方法[3,23,25]，然而最终要达到的目的是检测到HPV的同时能够辨别其是否参与了肿瘤的致癌过程[1]，所以未来仍然需要完善检测方法，并且明确HPV DNA中参与癌变过程的标志物，以及HPV感染与烟酒消耗等因素在HNSCCs中的协同相关性等。

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（本文编辑 李彩）

Role of human papillomavirus in head and neck squamous cell carcinomas

Cui Guangxue1, Gao Xiaolei2, Liang Xinhua2. (1. Dept. of Oral and Maxillofacial Surgery, Affiliated Hospital of Chifeng University, Chifeng 024000, China; 2. State Key Laboratory of Oral Diseases, National Clinical Research Center for Oral Diseases, Dept. of Oral and Maxillofacial Surgery, West China Hospital of Stomatology, Sichuan University, Chengdu 610041, China)

Human papillomavirus (HPV) is a major causative agent of cervical cancers. Over the past several decades, increasing number of studies established strong association of HPV with a subset of head and neck squamous cell carcinomas (HNSCCs). In the present study, we reviewed evidence, including epidemiology, carcinogens, diagnosis, treatment, and prognosis, showing that HPV-positive HNSCCs exhibit a variety of distinct characteristics for understanding tumor biology and improving cancer treatment.

human papillomavirus; head and neck squamous cell carcinomas; carcinogene

R 739.8

A

10.7518/hxkq.2017.02.015

Supported by: The National Natural Science Foundation of China (81361120399). Correspondence: Liang Xinhua, E-mail: lxh88866@scu.edu.cn.

2016-05-15；

2016-08-10

国家自然科学基金（81361120399）

崔广学，主任医师，硕士，E-mail：cuiguangxuegood@ 163.com

梁新华，教授，博士，E-mail：lxh88866@scu.edu.cn