HPV感染对宫颈癌转移前微环境的影响

匡 婷综述，李乐赛，陈亦乐审校

0 引 言

宫颈癌是女性生殖道发病率排名第一的恶性肿瘤[1]。早期宫颈癌疗效良好，5年生存率可高达90%以上[2]；而盆腔淋巴结转移性宫颈癌患者的5年生存率降至65%，出现远处转移(如：肺)的患者5年生存率为 13%[3]。持续高危HPV感染是99.7%宫颈癌的致病原因；HPV病毒持续感染一方面会使HPV DNA整合至宿主基因组，导致肿瘤细胞的产生；另一方面宿主免疫功能也将受抑制，进而导致肿瘤细胞的无限增殖和转移。宫颈癌转移需要具备以下条件：肿瘤细胞首先从原发肿瘤中分离，侵入周围的淋巴及血液系统，同时逃避宿主的免疫防御(即转移前微环境环境改变)、循环肿瘤细胞(circulatingtumor cells,CTCs)的形成、靶器官是否适合癌细胞的定植等。其中，转移前微环境形成是肿瘤发生转移的必须条件。HPV持续感染对宫颈癌转移前微环境的影响逐渐受到国内外学者的关注，阐明其机制有望为临床治疗提供新思路与新靶点。本文就HPV持续感染对宫颈癌转移前肿瘤微环境的影响及机制作一综述。

1 肿瘤转移前微环境的概述

宫颈癌转移途径主要有以下3种：直接扩散、淋巴转移、血行转移；癌细胞从原发部位迁徙到远处靶器官需要新生的淋巴管或血管等物质或分子来传送癌细胞，而这些新生物正是肿瘤转移前微环境的产物。转移前微环境是肿瘤发生转移前在远端器官形成的适宜“土壤”，有益于循环肿瘤细胞的定植。2005年，Kaplan等[4]首次提出了“转移前微环境”的概念，他们提出在循环肿瘤细胞还未在转移靶器官定植生长之前，原发灶肿瘤可在多种细胞因子的影响下发生肿瘤细胞的迁移至转移前位点，进而改造未来转移器官，其中免疫抑制、细胞外基质成份改变对CTCs定植和生长的生态环境起到重要作用[5-6]。随后，PMN在不同类型肿瘤转移的动物模型中相继被补充和验证，如乳腺癌、胰腺癌、黑色素瘤和结直肠癌等[7-9]；由此看来肿瘤转移前微环境在调节肿瘤进程中起着关键作用；宫颈癌转移前微环境是一个由宫颈癌细胞诱导,在其周围产生大量生长因子、趋化因子以及基质降解酶的综合体系,包括宫颈癌细胞、肿瘤相关成纤维细胞、肿瘤相关巨噬细胞、免疫细胞等成分[10]。在一些癌症中，人体内某些分子改变往往能预测性的提示癌症进展。如：早期胃癌患者的基质重塑基因如胶原蛋白的异常高表达提示可能存在淋巴结转移[11]；胰腺癌患者通常出现与肿瘤进展相关的恶性结缔组织化，这也是提示预后不良的分子[12]；而这些分子也正是肿瘤转移前微环境中的一部分，由此看来探索肿瘤转移前微环境与肿瘤细胞的发生发展是未来癌症研究的一个重要领域。

2 HPV感染与转移性宫颈癌

有性生活的女性都可能感染HPV,她们一生中感染HPV的概率接近80%,但大部分感染HPV者(90%)其自身的免疫系统可清除病毒,其余10%慢性感染HPV的患者中仅有1%会发展为宫颈癌[13];然而大部分转移性宫颈癌体内仍会伴有HPV感染，故该病毒可能在宫颈癌的进展中起重要作用。

目前发现：15种高危型(16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68, 73 和 82)和12种低危型(6,11,40,42,43,44,54,61,70,72,81和61)HPV持续感染会导致宫颈癌变,其中70%的宫颈癌是由HPV16和HPV18所致；HPV致癌基因分为3个区域: E区, 含E1、E2、E4、E5、E6、E7等基因区域,可控制病毒的转录和复制及细胞的恶性转换。L区,编码病毒的主要是衣壳蛋白L1和次要衣壳蛋白L2。LCR区,位于两者之间,主要调控病毒基因的转录，扰乱细胞的信号传递, 抑制免疫识别及阻碍细胞凋亡的发生。其次E6和E7是主要的癌基因，它们能整合至宿主基因，使正常的宫颈上皮细胞转变为恶性肿瘤细胞，同时感染HPV的宫颈癌细胞在由HPV诱导肿瘤转移前微环境中通过不断的增值及分泌的细胞因子能促进癌症进展[14]。HPV病毒重塑的转移前微环境为宫颈癌发生转移提供了动力。

3 HPV持续感染促进宫颈癌PMN的形成

3.1 HPV对宫颈癌PMN中肿瘤相关成纤维细胞的影响肿瘤相关成纤维细胞的产生能促使肿瘤细胞的增殖与转移，而目前研究最多的关于肿瘤相关成纤维细胞影响肿瘤转移的两大分子机制学说有：细胞外基质(extracellular matrix,ECM)重塑、上皮间之转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)。有研究表明：高危HPV16/E6或HPV18/E7致癌基因能在雌激素的协同影响下重新编程肿瘤转移前微环境，诱导肿瘤相关成纤维细胞的产生[15-16]；一部分成纤维细胞分泌的相关纤维蛋白属于ECM一种高分子量糖蛋白，可与跨膜受体蛋白及整联蛋白结合，与ECM重塑密切相关。高危型HPV致癌蛋白E6/7所释放的病毒颗粒主要附着于宫颈或阴道的ECM成份中，参与ECM的重塑[17-19]。有研究证实：ECM重塑能促进肿瘤的发生发展，为循环肿瘤细胞提供合适的“土壤”[20]。同时还有一部分肿瘤相关的成纤维细胞分泌的纤维蛋白属于EMT的相关标志物(钙黏蛋白E-cadherin/波形蛋白vimentin等),在乳腺癌抗骨转移的治疗中，发现：E-cadherin表达量的下调能减缓肿瘤转移前微环境的形成[21]。此外在宫颈癌的研究中又发现：HPV16感染与E-cadherin的表达呈负相关，与vimentin和纤连蛋白的表达呈正相关[22]。由此看来HPV病毒能通过诱导肿瘤相关成纤维细胞分泌纤维蛋白促进宫颈癌转移前环境的形成，以利于癌细胞转移。

3.2HPV对宫颈癌PMN中转移相关巨噬细胞的影响肿瘤转移相关巨噬细胞是外周血单核细胞浸润到实体肿瘤组织中而演变成的巨噬细胞，研究显示：肿瘤转移相关巨噬细胞通过分泌特殊的细胞因子、生长因子等作用于肿瘤相关的基质及内皮细胞，参与了促肿瘤发展、刺激肿瘤细胞生长和转移，诱导肿瘤新生血管和淋巴管生成、免疫抑制等过程[13, 23-25]。高危型HPV16/18可激活白细胞介素6 (Interleukin-6，IL-6)/信号传导与转录激活因子3(Signal Transduction and Activator of Transcription 3，STAT3)通路,促进宫颈癌变。一方面HPV基因组中E6激活STAT3,促进宫颈癌细胞生成IL-6,通过自分泌和旁分泌途径活化成纤维细胞内的STAT3,进一步促进正常基质成纤维细胞衰老,最终重塑转移前微环境,加速宫颈上皮细胞的生长并向恶性转化；STAT3的活化过程能促进M1巨噬细胞极化为M2巨噬细胞，而M2巨噬细胞既作为一个不抗炎免疫细胞，也是肿瘤细胞不断增值的“好伙伴”[26]，如：在子宫宫颈腺癌中，体液中CD204 + M2巨噬细胞含量与肿瘤患者术后无瘤生存率呈负相关，研究者指出高含量的CD204 + M2巨噬细胞可提示是宫颈腺癌的不良预后[27]；同时STAT3的活化还能促使肿瘤相关的血管和淋巴管生成[28]。另一方面HPV致癌蛋白E6能直接通过IL-6 /转录因子激活途径来诱导宫颈癌转移前微环境中癌细胞分泌肿瘤相关成纤维细胞[29]，促进肿瘤的转移。

3.3HPV对宫颈癌PMN中免疫细胞的影响一般正常情况下，宫颈组织受HPV感染时会通过特异性抗体和效应T细胞等免疫细胞呈递病毒抗原，发生先天性和特异性免疫应答来清除病毒[30-31]。但长期且持续的HPV感染不仅会降低免疫细胞对HPV病毒入侵的应答，还会诱导肿瘤细胞在人体内发生免疫逃逸。

3.3.1HPV感染降低先天性免疫应答Bottley G等证实HPV16/18致癌基因E7能诱导并增加癌细胞表面的主要组织相容性复合物(Major histocompatibility complex，MHC)I类的表达，降低自然杀伤细胞(NK)对癌细胞的易感性[32]。此外HPV感染还能引起Toll样受体(toll-like receptor，TLR)表达和激活的改变，正常情况下TLRs能通过丝裂原活化蛋白激酶、转录因子活化和巨噬细胞抗病毒等途径发生天然免疫应答，然而在受HPV持久感染后，人体内TLRs表达则会明显下降，从而导致宿主先天性免疫应答的降低。

3.3.2HPV感染降低特异性免疫应答人体特异性免疫包括细胞免疫和体液免疫,宫颈癌免疫微环境以细胞免疫为主,而T淋巴细胞及其亚群在细胞免疫中起到中心调控的作用,其中CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CD8+CTL)为主要的效应细胞[33]。正常情况下它被肿瘤抗原激活,并识别宫颈癌细胞自身表达的MHCⅠ类抗原分子,通过释放穿孔素、颗粒酶、细胞因子以及Fas/Fas L(或其变形体CD95/CD95L)途径特异性杀伤宫颈癌细胞和抑制其增殖[34]。而研究发现，HPV感染能抑制CD8+T细胞功能的表达[35]，再加上MHC-Ⅰ类抗原和CD8+CTL在宫颈上皮内瘤变和宫颈癌组织中表达减少甚至无表达[36],二者在宫颈癌的发生、发展中可能起着重要的促进作用。

除此之外，持久HPV感染还能改变癌症患者体内T淋巴细胞免疫抑制受体的数量或成份，如有研究表明在宫颈癌患者中，有HPV感染血清中T细胞表面受体表达PD-1(programmed death1)/PD-L1较HPV阴性的患者增高[37]。在2013年的研究中发现,肿瘤中若HPV检测结果阳性,则可见肿瘤浸润性T细胞显著增加,CD8+T细胞可直接激活免疫反应标志物CD8,增加其表达量,该表达量可直接用于肿瘤患者预后的预测[7]。也有部分临床研究中提到：抗PD-1免疫治疗能使HPV感染由阳转阴，且在抗PD-1免疫治疗复发或转移性宫颈癌患者中，有HPV感染的治疗疗效要优于无HPV感染 。PD-1即程序性死亡受体1，是一种重要的免疫抑制分子，而抗PD-1免疫治疗主要通过克服癌症患者体内的免疫抑制，重新激活患者自身的免疫细胞来杀伤肿瘤细胞，诱导T细胞介导的免疫反应增强，从而减少癌细胞转移[38]

3.3.3HPV感染诱导先天性免疫逃逸HPV病毒持久感染除了抑制免疫应答，还会使宫颈癌细胞更易发生免疫逃逸。HPV感染有增殖能力的基底细胞，并随角质形成细胞的角化、分化成熟过程而开始进行病毒早期和晚期基因的转录翻译,组装形成病毒颗粒。因为这些角质形成细胞是正常凋亡死,所以不引起显著的炎症反应,免疫系统会忽视或漠视HPV病毒感染。另一方面HPV感染能使干扰素、IL-18的表达及作用下调，导致相应的NK细胞和局部组织的巨噬细胞的吞噬功能下降[39-40]。

3.3.4HPV诱导获得性免疫逃逸HPV感染宫颈上皮时，朗格汉氏细胞(Langerhans cell，LC)作为主要的抗原提呈及免疫细胞，因其多位于表皮基底层，HPV病毒的早期基因产物多位于表皮中上层中,且呈低水平表达；晚期基因产物在角质细胞的细胞质和细胞核内表达,但这些细胞很快会脱落,使得LC接触病毒抗原的机会减小，造成HPV病毒抗原提呈障碍。

HPV病毒蛋白基因，尤其是E7可以降低特异性CD4+T细胞对LC反应。HPVE7蛋白在皮肤角质形成细胞的表达可诱导病毒在细胞毒性T淋巴细胞前体细胞中耐受,因此使其不能发挥有效的细胞毒作用[41-42]。Doorbar等[43]也认为HPV介的一种免疫逃避策略是将早期病毒基因表达保持在低水平，因为病毒抗原非常低，这些低水平的病毒蛋白表达能阻碍局部APC对感染细胞的检测，从而诱导针对HPV感染细胞的强效适应性免疫应答。在疾病进展期间，当HPV基因组整合时，导致E2基因的破坏，并伴随着E6表达的上升，进而HPV癌基因的持续增量表达则会导致肿瘤的发展及转移，同时当宫颈癌进展到转移阶段，说明癌细胞已经逃离了宿主的免疫监视[44]。另外肿瘤转移前微环境也会在人体经持续HPV感染后因免疫系统失衡而随之产生。

4 展望与总结

肿瘤转移前微环境在转移性宫颈癌中的重要作用已经逐渐被人们所重视。而在转移性宫颈癌中，持续的HPV病毒感染会使宿主免疫应答减弱和免疫逃逸增强，进而刺激和加速癌细胞转移前微环境体系的形成。但是这一系列的影响分子机制仍需要我们进一步探索，为临床治疗转移性宫颈癌提供理论基础，并为寻找转移性宫颈癌靶标提供新思路。