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编号:10499350
人乳头瘤病毒与结直肠癌的关系
http://www.100md.com 《世界华人消化杂志》 1999年第12期
     作者:曹建彪 李世荣

    单位:中国人民解放军北京军区总医院消化内科 北京市 100700

    关键词:人乳头状瘤病毒;结直肠肿瘤/病因学;结直肠肿瘤/病理学

    世界华人消化杂志991221 中国图书馆分类号 R735.34

    Subject headings human papillomavirus; colorectal neoplasms/etiology; colorectal neoplasms/pathology

    随着分子生物学技术的进步,有关人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)与肿瘤关系的研究也得到了迅速的深入和发展.越来越多的证据表明,HPV与人类许多严重疾病,特别是癌症等有着密切关系.已经肯定HPV在宫颈癌[1]、肛周癌[2]、AIDS病[3]、口腔癌[4]等疾病发生、发展过程中起着重要的作用.在消化道肿瘤中,HPV与食管癌的关系,呈现一定的区域性特点:即在食管癌高发区如中国、南非等,HPV是食管癌的高危因素;而在食管癌低发区如西欧、北美等,HPV与癌相关性较差[5].近年来,HPV与结直肠癌的关系也逐步得到了重视并取得了一些研究进展.HPV是一种DNA病毒,它感染人和动物的皮肤或粘膜可引起增殖性损伤.根据感染部位不同而把HPV分为嗜粘膜性和嗜皮肤性两大类,这两类之间具有一定的交叉性.目前研究已经发现,HPV至少可分出70余型.这种分型方法的依据是HPV DNA的同源性差异,如果同源性差异<50%,则认为是一种独立的型别;倘若杂交同源性>50%,则可能是某一种型别的亚型.病毒颗粒直径50nm~60nm,Mr 5200000,沉降系数40.外壳呈二十面体立体对称结构,由72个壳粒组成,外壳里面包装着病毒基因组DNA,无包膜存在.基因组是双链环状DNA,长约7.0kb~8.0kb.HPV 16 DNA长7905bp,Mr约5000000.HPV基因组分为3个功能区(编码区),每区均含有一系列可编码的开放读码结构(ORF共10个):①早期转录区(E区,8个ORF),参与DNA复制、转录、翻译、调控、转化等功能,如E1与病毒DNA复制有关,E2涉及DNA转录的反式激活,E3功能不清,E4与病毒成熟胞质蛋白有关,E5与细胞转化有关,E6和E7主要与细胞转化功能及致癌性有关,是病毒的主要癌蛋白;②晚期转录区(L区,2个ORF),编码两个外壳蛋白,组成病毒外壳;③非转录区(也称上游调节区,URR),长约0.7kb~1kb,含有DNA复制起点和基因表达所必需的调控元件.一般认为HPV DNA在良性或癌前病变中以游离形式存在,而在恶性肿瘤中以单拷贝或多拷贝整合于细胞基因中,整合部位通常发生在E1,E2,E4,E5区,在整合过程中这些区域的DNA片段随整合丢失;而E6,E7常可整合入宿主细胞,这一点提示了E6,E7其可能的致癌性[6,7].
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    1 HPV与结直肠癌

    研究表明,在结直肠癌、瘤中既存在着HPV抗体[8],又有HPV病毒基因[9].过去一般采用免疫组化和原位杂交法检测HPV病毒蛋白或病毒基因;目前通常是应用聚合酶链反应法(PCR)和DNA印迹杂交法(Southern blot)检测HPV DNA以确定HPV感染的存在.检测技术的进步提高了诊断的可靠性.

    McGregor et al[10]用免疫组化染色法测定结直肠腺癌组织中存在着HPV病毒壳蛋白,用原位杂交技术测定的结直肠腺癌组织中有一半以上存在着HPV病毒基因[9].用PCR结合Southern印迹杂交法,他们检测了83例同时经病理确定诊断的结肠标本,结果,21例结肠腺瘤中8例HPV阳性(38%),38例早期结肠癌中13例HPV阳性(38%),而24例正常粘膜组织仅2例HPV阳性(8%);统计学处理后显示,腺瘤组与结肠癌组HPV感染率差别不大(P>0.05),但它们均显著高于正常粘膜组织(P<0.05).然而Cheng et al[11]的研究结果却不尽相同,他们检测了37例腺瘤、70例结直肠癌和10例正常结直肠粘膜组织,结果,29.7%(11/37)结直肠腺瘤HPV阳性,52.9%(37/70)的结直肠癌HPV阳性,而正常粘膜组织则均未检出HPV的存在;HPV感染率,结直肠癌组明显高于腺瘤组(P<0.05),腺瘤组又显著高于正常粘膜组(P<0.01).Manalo et al[12]应用免疫组化和原位杂交技术检测了103例结直肠标本,正常粘膜、结直肠腺瘤和结直肠癌标本的HPV检出率分别是27%,60%和98%;对HPV阳性标本再行透射电镜检查,在结直肠癌、瘤组,高分辨力的显微照相证实存在着病毒感染的亚超微征象和同HPV一致的核内病毒颗粒,而在正常粘膜组则未显示出HPV感染征象.
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    上述结果表明,结直肠癌瘤的HPV感染率显著高于正常结直肠粘膜组织,提示结直肠癌瘤与HPV感染之间可能存在一定的关系.但是Shroyer et al[13]的结果并不完全支持这一观点,据他们观察,肛周直肠的鳞状细胞癌中确有HPV的存在,但结直肠腺癌中则并未检测出HPV.Cheng et al[11]分析这种结果差异的原因时,认为与检测标本有关,因为Shroyer et al检测的标本几乎一半为转移性结直肠癌.

    2 HPV16与结直肠癌

    有关HPV感染与宫颈癌关系的诸多临床实验观察表明,HPV依据各型的致病力可分为低危(如6,11型等)、中危(如30,31型等)和高危(如16,18型等)三种.流行病学调查显示,HPV6,HPV11型通常见于良性生殖器疾病如尖锐湿疣等,而HPV16,HPV18则更多见于高度异型增生和癌组织中[1].有关HPV感染与结直肠癌关系的研究结果也显示,HPV各型中,HPV16与结直肠癌的关系更为密切.据Cheng et al[11]报道,HPV阳性的11例腺瘤和37例结直肠癌标本中,HPV16阳性者各有4例和26例,两组比较,差别显著(P<0.05) .可见,结直肠癌中HPV16的阳性率明显高于结直肠腺瘤.
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    为了明确HPV DNA在结直肠癌的发生过程中是致病因素还是仅仅为一种“伴随”病毒,Cheng et al[14]做了下面这个实验.NIH3T3细胞是一种含有人结直肠癌DNA的细胞系;而CC-M细胞系(包括CC-M2,CC-M3,CC-M4三种细胞)则含有不同量的HPV DNA,其中以CC-M2细胞含HPV DNA量为最高.将NIH3T3细胞中的人结直肠癌DNA转染到CC-M细胞系中分别得到CC-M2T,CC-M3T和CC-M4T细胞;经14d体外培养后观其形态学变化,发现3种细胞均可形成Ⅰ型病灶(Ⅰ型病灶与对照组比较无显著差别,鲜有细胞浓聚或重叠),转染效率17000/g~33000/g DNA;但能形成Ⅱ型病灶(Ⅱ型病灶可见到细胞紧密相连,互相堆砌,边缘相对光滑)的只有CC-M2T细胞,其转染效率250000/g DNA;培养更长时间后观察,Ⅱ型病灶中的细胞呈短剑样交叉排列;上述结果提示,CC-M2细胞含有激活的转染基因.用DNA印迹杂交法测定,CC-M2形成的Ⅱ型病灶是唯一显示与人结肠癌DNA阳性对照细胞(Alu细胞)一致的病灶;用32P标记HPV DNA16片段,经Southern印迹杂交法检测,CC-M2T细胞中存在着与HPV16密切相关的2.2kb和7.9kb基因组,而CC-M3T,CC-M4T细胞则未显示出这一特点.将这3种转染细胞分别注入到BALB/c裸小鼠体内,2mo后,CC-M2T组100%(6/6)荷瘤成功,而CC-M3T和CC-M4T组则都未见有瘤生长(0/6,0/6) 作者根据这些结果认为,HPV16在结直肠癌的发生过程中,所起的作用并非简单,可能扮演着一个重要的角色
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    3 组织细胞类型及分化状态与HPV

    Cheng et al[15]对109例结肠腺瘤标本检测了HPV DNA(包括6,11,16,18,33型),28%的腺瘤检出了HPV DNA;其中38例管状腺瘤中8例(21%)HPV阳性,40例绒毛管状腺瘤中13例(33%)HPV阳性,31例绒毛状腺瘤中10例(32%)HPV阳性.而这里面,HPV16型则主要见于绒毛状腺瘤中(8/12).HPV阳性腺瘤存在着不同程度的异型增生,8%(3/38)为轻度异型增生,25%(10/40)显示为中度异型增生,58%(18/31)则表现出重度异型性.结果提示,HPV感染与病理组织细胞分类、上皮细胞分化程度有一定的相关性,作者由此认为,这在一定程度上支持了“腺瘤——癌”的癌形成假说,另一方面也提示了HPV感染在结直肠癌瘤发展过程中的重要性.但HPV感染与结直肠癌细胞的分化程度似无明显相关性.据Cheng et al[11]观察,分化良好、中等、差的结直肠癌细胞HPV感染率分别是40%、55.6%和50%,统计学上无明显差异(P>0.05).作者随访观察了这些结直肠癌患者,结果,5年存活率:HPV阳性组为37%(10/27),HPV阴性组为42.4%(14/19),提示HPV感染与癌患者的存活情况也无明显的相关性.
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    有关宫颈癌与HPV关系的研究已经比较成熟.在宫颈癌的发生过程中,HPV(主要是HPV16)的感染是始动因素,细胞的转化则是多因素多步骤作用的最终结果;一定条件下E6、E7表达增加,使正常宫颈鳞状上皮细胞永生化为宫颈上皮细胞;在ras,c-myc、突变的p53等癌基因作用下形成恶性转化的癌细胞.宫颈细胞的染色体3p14.2区域约50kb的区段有一个HPV16的自发整合位点,在形成癌以后,此处常常可以见到有HPV16 DNA的整合[16].据统计,在宫颈癌中HPV16 DNA的检出率高达90%,且多以整合于染色体的形式存在[17]. 结直肠癌的发生是一个多因素、多步骤的过程.研究表明,结直肠癌的发生及患者的预后与ras,TGF,c-erB2,c-myc 等癌基因和p53,p27等抑癌基因密切相关[18].野生型p53基因突变存在于75%以上的结直肠癌患者中,且HPV常常阴性,似提示HPV感染与p53基因突变在结直肠癌的发生中可能单独起作用.但如果既有HPV感染,又有p53基因突变,二者相互关系如何目前还不清楚.确定HPV感染与结直肠癌关系的意义在于:有利于结直肠癌的早期诊断;有利于确定高危人群以筛检患者;可给予更直接的治疗;开辟结直肠癌治疗的新途径;并有助于人们全面正确认识结直肠癌的发生、发展过程[10].
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    综上所述,结直肠癌的发生、发展与HPV感染有一定的相关性,尤与HPV16型关系更为密切.然而目前的许多研究缺乏自身对照,即已确定是结直肠癌者,距癌灶不同距离肠段的HPV感染情况尚不得知.HPV在结直肠癌发生、发展过程中究竟起何作用如何起作用这些都需要进一步深入研究.

    通讯作者 曹建彪,100700,北京市东城区东四北小街2号.

    参考文献

    1 Fisher SG.Epidemiology: a tool for the study of human papillomavirus-related carcinogenesis.Intervirology,1994;37:215-225

    2 Ramanujam PS,Venkatesh KS,Co-Barnett T,Fietz MJ.Study of human papillomavirus infection in patients with anal squamous carcinoma.Dis Colon Rectum,1996;39:37-39
, 百拇医药
    3 Critchlow GW,Surawicz CM,Holmes KK,Kuypers J,Daling JR,Hawes SE.Prospective study of high grade anal squamous intraepithelial neoplasia in a cohort of homosexual men: influence of HIV infection,immunosuppression human papillomavirus infection.AIDS,1995;9:1255-1262

    4 Kim MS,Shin KH,Baek JH,Cherrick HM,Park NH.HPV-16,tobacco-specific N-nitrosamine,and N'-methyl-N'-nitro-N'-nitrosoguanidine in oral carcinogenesis.Cancer Res,1993;53:4811-4816
, 百拇医药
    5 Lavergne D,De Villers EM.Papillomavirus in esophageal papillomas and carcinomas.Int J Cancer,1999;80:681-684

    6 Noffsinger AE,Suzuk L,Hui YZ,Gal AA,Fenoglio PCM.Differential sensitivities of E6 type-specific and L1 consensus primers in the detection of human papillomavirus in anal carcinoma.Mod Pathol,1995;8:509-514

    7 Belaguli NS,Pater MM,Pater A.Identification and location of human papillomavirus type 16 antisense early promotor and characterisation of antisense RNA.J Med Virol,1997;51:344-354
, http://www.100md.com
    8 Kirgan D,Manalo P.Immunohistochemical demonstration of human papilloma-virus antigen in human colon neoplasms.J Surg Res,1990;48:397-402

    9 Kirgan D,Manalo P,Hall M,McGregor B.Association of human papillomavirus and colon neoplasms.Arch Surg,1990;125:862-865

    10 McGregor B,Byrne P,Kirgan D.Confirmation of the association of human papillomavirus with human colon cancer.Am J Surg,1993;166:738-742

, http://www.100md.com     11 Cheng JY,Sheu LF,Meng CL,Lee WH,Lin JC.Detection of human papillomavirus DNA in colorectal carcinomas by polymerase chain reaction.Gut,1995;37:87-90

    12 Manalo P,Highison G,McGregor B,Hall M.Electromicroscopic evidence of papillomavirus in human colon neoplasm.Am J Clin Pathol,1991;96:413

    13 Shroyer K,Kim J,Manos M,Greer C,Pearlman N,Franklin W.Papillomavirus found in anorectal squamous carcinoma,not in colon adenocarcinoma.Arch Surg,1992;127:741-744
, 百拇医药
    14 Cheng JY,Meng CL,Chao CF,Gau SD,Lin JC.Human papillomavirus 16 DNA in NIH3T3 cells transformed by colonic cancer cellular DNA.Gut,1993;34:1710-1713

    15 Cheng JY,Sheu LF,Lin JC,Meng CL.Detection of human papillomavirus DNA in colorectal adenomas.Arch Surg,1995;130:73-76

    16 Birley HD,Hart CA,Stacey SN.Human papillomavirus and the genital tract: old virus; new development.J Med Microbiol,1995;43:81-84

    17 Holm R,Tanum G,Karlsen F,Nesland JM.Prevalence and physical state of human papillomavirus DNA in anal carcinomas.Mod Pathol,1994;7:449-453

    18 Mcleod HL,Murray GI.Tumour markers of prognosis in colorectal cancer.Br J Cancer,1999;79:191-201

    收稿日期 1999-09-22 修回日期 1999-10-22, 百拇医药