人乳头瘤病毒与皮肤肿瘤

肿瘤的发生是一个由多种因素参与的多环节的复杂过程，其最终结果是导致不可调控的细胞增殖。皮肤肿瘤的发生涉及遗传、感染、物理、化学、免疫等多种因素。人乳头瘤病毒（human papillomavirus,HPV）是一种感染皮肤和粘膜鳞状上皮细胞的小DNA病毒，除肛门生殖器以外，还可感染皮肤及口腔、喉、气管、食管、膀胱等粘膜部位。大量研究表明，许多上皮增生性病变及恶性肿瘤的发生与HPV感染有关，作为一种常见的性传播疾病，HPV感染是肛门生殖器肿瘤发生发展过程中的重要因素。解放军总医院第一附属医院皮肤科李蕾

一、人乳头瘤病毒的结构与分型
　　
⒈病毒颗粒的组成
HPV是封闭、环形、双链的小DNA病毒。病毒颗粒直径约55nm,由72个病毒壳粒包被。

⒉基因结构和功能
HPV基因的DNA分子大约包含8000个核苷酸碱基对。不同基因型HPV的DNA序列不同，但是其组成结构非常相似。HPV基因组分为长调节区、早期基因和晚期基因。长调节区（long control region,LRR）又称上游调节区（upstream regulatory region,URR）包含复制和转录的启动子及相关元件。早期基因（early genes,E）编码参与病毒DNA复制、转录调控和细胞转化蛋白。 晚期基因（late genes，L）编码病毒结构蛋白。
⑴早期基因：包括E1、E2、E4、E5、E6和E7
E1基因编码E1蛋白在病毒DNA复制中起重要作用。E2基因产物是一种转录调节因子，E2蛋白通过与URR的E2结合位点结合抑制转录。在宫颈癌的研究中发现HPV的基因整合事件中，E2基因可能受到破坏，从而引起E6、E7基因转录抑制丧失。E4基因编码的E4蛋白可通过破坏表皮细胞的角蛋白骨架促进病毒颗粒的释放。E5基因产物大部分功能尚不清楚。E6和E7基因编码的E6和E7蛋白在HPV的转化和致癌机制中起重要作用[1]。
⑵晚期基因：包括L1和L2
L1和L2基因分别编码病毒主要衣壳蛋白和次要衣壳蛋白,它们是病毒的结构蛋白。

⒊分型
迄今发现的HPV已有一百多型，其中已确定的基因型有八十多种。由于HPV不能在体外组织细胞中培养，对病毒抗原的研究受限，因而HPV的型别不是以血清学分型，而是以液相的核酸杂交分型。近年来随着分子生物学技术的飞速发展，HPV分型方法更为简单、实用。目前多采用分析E6、E7或L1开放阅读框（open reading frame，ORF）的方法来进行人乳头瘤病毒分型。只要分离株病毒L1 ORF与已知序列近源病毒株同源性少于90%时，就可被确定为一种新的型别，同源性在90?98%之间的定为亚型，而超过98%而又不完全相同者为亚型变异株[2]。
HPV感染分为三种形式：潜伏感染、亚临床感染和临床感染。相当数量的HPV仅引起良性自限性皮肤或粘膜增生病变，某些特定的增生性病变与特定型别的HPV之间存在着一定的关联性。依据与宫颈癌的关系HPV分为高危型和低危型，高危型包括HPV16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、66、69，与肛门生殖器恶性肿瘤的发生关系密切。低危型包括HPV6、11等，多见于生殖器疣等良性病变，极少在癌组织中被检测到。

二、HPV与皮肤恶性肿瘤及瘤样病变的相关性
　
⒈HPV的致癌作用
⑴流行病学方面
HPV感染作为一种常见的性传播疾病有极高感染率,但是机体对其自然清除率也极高。一项来自美国608例女大学生调查发现，其子宫阴道HPV感染率为43％,6个月后清除率31％,12个月后清除率为70％,18个月后清除率达到89％[3]。正常健康人群HPV阳性率极低， 在西欧健康男性阴茎拭子HPV-DNA阳性率约为5.8％，健康女性阴道拭子阳性率是其2倍[4]。大部分HPV感染是暂时的允许感染，病毒进行其正常完整的繁殖周期。但在HPV感染过程中随机或由环境损伤造成的宿主基因突变有可能诱导或促使HPV基因片段整合到宿主细胞基因组中[1]，使HPV繁殖停止在正常复制周期某一时相，导致HPV持续感染。
⑵分子生物学方面
目前HPV尤其是HPV-16在宫颈癌发病中的分子机制已被广泛深入研究。HPV感染过程中，基因整合事件的发生使其在宿主细胞中得以长期存活并进一步发挥其致癌作用。宫颈表皮内新生物（cervical intraepithelial neoplasia,CIN）CIN-I和CIN-II中HPV基因未发生整合，其转录形式与允许感染中相似，所有早期基因及晚期基因在终末分化的角朊细胞中均被表达;CIN-III及宫颈癌中HPV基因片段被整合到宿主基因组中，HPV转录受到影响，早期基因表达增加,而晚期基因表达下降或缺乏，浸润性宫颈癌中HPV只保留整合后的基因片段，且不发生逆转。
HPV整合过程中许多基因被破坏或缺失, 而E6、E7和URR片段被完整的保存下来。其中E2基因的破坏或失活非常重要，这将导致HPV依赖于E2蛋白自我转录调节机制的丧失，引起E6、E7基因产物的过表达, 从而发挥HPV的转化活性[1]。
E6和E7蛋白在肿瘤形成中发挥了重要作用。研究表明E6蛋白与宿主细胞中p53结合,并通过泛素依赖性蛋白分解作用使p53有效降解。p53是一种重要的肿瘤抑制蛋白,对细胞的增殖、凋亡和DNA损伤的修复起重要作用。E7蛋白与Rb蛋白结合并使其失活。Rb蛋白也是一种肿瘤抑制蛋白。目前认为低危型和高危型HPV 具有不同的生物学和生化学特性，高危型HPV-16,18的E6、E7蛋白与肿瘤抑制蛋白间相互作用比低危型HPV-6,11更有关[1]。这种相互作用引起细胞周期失调和DNA修复缺陷，最终导致不可调控的细胞增殖。
在外阴癌和阴茎癌中，HPV感染与p53基因突变及表达相关性的研究结果不一致,一些研究表明HPV感染与p53基因的突变及表达无关。但已有报道发现HPV-16基因整合到阴茎癌细胞基因组中,并发现E2基因的破坏[5]。但是关于E6、E7基因及其产物在外生殖器癌及其表皮内肿瘤中作用机制的研究未见报道,是否与宫颈癌类似目前尚不清楚。
⑶免疫学方面
对于HPV这种外源性微生物，机体免疫系统的作用决定了病毒被清除还是在体内长期存活并引起相关肿瘤的发生。
研究表明免疫受抑的个体如HIV感染和器官移植接受者，HPV感染和相关肿瘤的发生高于普通人群。肾移植病人>70％非恶性黑素瘤性皮肤癌中HPV阳性[6]。Sun等调查发现24％HIV血清学阳性妇女HPV持续感染，而正常妇女只有4％[7]。
HPV感染和传染主要在表皮和粘膜，HPV入侵引起的粘膜免疫应答的破坏已受到重视。有研究发现CIN-II和CIN-III损害中Langerhan’s细胞（免疫系统中有效抗原呈递细胞）数明显减少[8]，Duan等的研究也发现在HPV相关的生殖器鲍温病中Langerhan’s细胞及CD3+和CLA?cutaneous lymphocyte-associated antigen,CLA?+免疫活性细胞浸润也明显减少[9]。虽然HPV对这些免疫活性细胞的干扰机制还不清楚，但是它们的减少在一定程度上有助于HPV的长期感染及因此引起的相关浸润性鳞状细胞癌的发生发展。相比之下，由于HPV DNA片段克隆成功使得相关的体液免疫研究更加深入。目前已发现HPV相关的宫颈损害中已发现的局部抗体有IgG和IgA,其中分泌型SIgA在局部粘膜免疫中的作用受到学者的关注[10]。
　　
⒉HPV与外生殖器部位表皮内新生物相关性
生殖器部位的表皮内新生物也称鳞状表皮内损害（squamous intraepithelial lesions,SIL），是指组织学上鳞状表皮从异常到异型的一组谱性病理损害，主要特点为鳞状表皮增生及表皮鳞状细胞的改变如增生，极性丧失,角化不良和不同程度的核异型性。外生殖器部位的表皮内新生物包括男性阴茎表皮内新生物（penile intraepithelial neoplasia,PIN）和女性外阴表皮内新生物（vulvar intraepithelial neoplasia,VIN），临床上具有进展为浸润性鳞癌潜能的病变包括鲍温样丘疹病、鲍温病、Queyrat增殖性红斑，其组织病理表现为原位鳞癌，属于PIN-III或VIN-III。大部分巨大尖锐湿疣组织病理表现为低度鳞癌，因其与HPV的相关性在此一并讨论。
研究表明CIN-III是宫颈癌的癌前病变，HPV是其发生和恶变过程中最重要的因素。外生殖器表皮内新生物与外生殖器浸润性鳞癌的关系目前尚未完全清楚,但高危型HPV感染与外生殖器表皮内新生物的发生密切相关。调查显示PIN-III及VIN-III中HPV阳性率在90％以上，主要是HPV-16[11,12]。

⑴鲍温样丘疹病（bowenoid papulosis,BP）
BP于1970年由Lloyd首次报告。本病好发于年轻人，皮损位于男性阴茎、女性外阴及肛周,表现为多发扁平丘疹,可有色素沉着,部分可融合。BP有自愈倾向,大部分年轻患者预后很好,少数老年患者可进展为浸润性鳞癌[13]。目前认为高危型HPV感染与BP的发生有很强的相关性。调查显示BP中HPV-DNA的阳性率为80-100?，主要是HPV-16[14,15]。
⑵鲍温病（Bowen’s disease,BD）/Queyrat增殖性红斑（erythroplasia of Queyrat,EQ）
BD于1912年由Bowen首次报告。其发病原因尚未完全阐明，可能与日晒、接受砷剂和HPV感染有关。与BP不同，BD好发于中老年人, 皮损部位除外生殖器及肛周以外还可见于躯干四肢，多为单发斑块。病程较长且缺乏自愈倾向，其进展为浸润性鳞癌潜能高于BP[13]。目前认为高危型HPV感染与生殖器部位BD的发生有很强的相关性。调查显示，生殖器部位BD的HPV-DNA阳性率为80-92％,主要是HPV-16[11,15]。

EQ于1911年由Queyrat首次报告。本病好发于老年男性龟头包皮和尿道,皮损多为一境界清楚、有光泽的红色斑块。EQ比BD更易进展为浸润性鳞癌（33％）[16]。目前HPV与EQ相关性的研究尚少。Cupp等研究13例生殖器BD和EQ，发现11例HPV-16阳性，但未对生殖器BD和EQ加以区分[11]。Wieland等最近研究8例EQ，发现HPV-8全部阳性，其中有7例HPV-16同时阳性,他认为EQ存在双重感染并可以此与BD鉴别[16]。
⑶巨大尖锐湿疣（giant condyloma acuminatum,GCA
又称Buschke-lowenstein瘤,于1925年由Buschke和lowenstein提出。好发于肛门生殖器部位，皮损开始为疣状生长，以后逐渐向下发展累及深部组织如泌尿生殖道及直肠。本病易复发（67％,28/42）和恶变（56％,23/42），但极少发生远距离转移[17]。大部分GCA病理特点与疣状癌极为相似,常表现为良性疣状损害与低度鳞癌共存,肿瘤细胞分化相对较好[18]。但研究表明只有很少一部分（17％）GCA的发生是由尖锐湿疣恶变而来[17]。许多文献认为GCA是疣状癌的一种,二者病理表现完全相同。但目前的研究表明，GCA和疣状癌是两种不同的病理损害，其与HPV感染相关性也不同，应该加以区分。
许多作者认为GCA的发生与HPV-6,11感染相关。HPV-6,11是低危型HPV,与良性生殖疣的发生密切相关，其在GCA恶变中的致癌作用还不清楚。文献中关于生殖器部位疣状癌与HPV相关性的报告常常是矛盾的，可能与GCA和疣状癌的命名不一致有关。而Cubilla认为GCA与疣状癌是不同的病理损害，GCA的发生与HPV-6,11相关，而疣状癌与HPV无关[18]。
⒊HPV与恶性肿瘤的相关性
⑴宫颈癌和其他肛门生殖器癌
世界范围内调查，宫颈癌发病率在女性中居第二位。大于90％的宫颈癌是鳞状细胞癌，HPV持续感染是其发生发展过程中最重要的因素。调查表明宫颈癌及其癌前病变HPV阳性率为90％,其中主要是HPV-16[19]。HPV在宫颈癌及其癌前病变发病机制中的作用已被深入研究，其中HPV-16的致癌机制已被作为一种模型应用于其他病毒相关肿瘤的研究[1]。
与宫颈癌相比，HPV在外生殖器癌中作用尚未完全清楚。虽然HPV感染与外生殖器癌的发生有一定相关性,但阳性率明显低于宫颈癌。Majewski等的文献统计显示阴茎癌中HPV-DNA的阳性率约为50%，外阴癌则<50%，主要为HPV-16[20]。Gregoire等调查117例阴茎癌发现HPV阳性率仅为22.2％（26/117）,而用同一方法检测宫颈癌作对照阳性率为90％[21]。Bezera调查71例阴茎癌结果与其接近（29.6%）[22]。同样,一项158例外阴癌的调查发现HPV阳性率为24.1％[23]。目前的研究表明,除了地区差异及检测方法的不同,HPV在外生殖器癌的低阳性率说明HPV感染可能只与某种亚型的外生殖器鳞癌的发生有关[21-23]。
目前研究表明HPV感染与肛门癌的发生密切相关。部分肛门癌中起源于肛门表皮内新生物或慢性肛门疣，妇女肛门HPV感染多由外阴和宫颈而来[20]。文献统计肛门癌中HPV阳性率?80％，主要是HPV-16[24,25]。有些研究认为,与阴茎癌和外阴癌类似,肛门肛周癌存在HPV相关和无关两种类型,分别有不同的临床和病理特点，Frisch等的研究认为HPV的感染与肿瘤的部位（肛管或肛周）存在一定的相关性[25]。
⑵非恶性黑素瘤性皮肤癌
在非恶性黑素瘤性皮肤癌（non-melanoma skin carcinoma,NMSC）中,目前研究认为疣状表皮发育不良?epidermodysplasia verruciformis，EV?的恶变与HPV感染密切相关,与EV相关的HPV包括HPV-5,8,9,12,14,15,17,19-25,36,38,47被称为EV型HPV，其中HPV-5和8致癌潜能最大[20]。研究发现EV中，＞90?的皮肤鳞癌HPV阳性[26]。而HPV在其他NMSC发病机制中的作用尚未肯定。在免疫受抑人群中发生HPV感染和皮肤肿瘤危险性相对较高。Shamanin等报告免疫受抑人群中>70%皮肤鳞状细胞癌和基底细胞癌HPV阳性,而非免疫受抑人群中这两种皮肤癌HPV阳性率分别为37%和44%[27]。Harwood等研究表明免疫受抑组皮肤鳞癌、基底细胞癌和癌前病变HPV阳性率分别为84.1??37/44?,75??18/24?,88.2??15/17?,而在免疫激活组则分别为27.??6/22?,36.7??11/30?,54.4??6/11?[6]。文献统计，在普通人群中皮肤鳞癌和基底细胞癌HPV阳性率分别为0-62?和2-37?[26]。在这些研究中，与NMSC相关的HPV型别较多，既包括EV型HPV，也包括其他一些皮肤及粘膜型HPV。
⑶乳房外Paget’s病
乳房外Paget’s病?extramammary Paget’s diease，EMPD?是一种少见的皮肤恶性肿瘤，好发于肛门生殖器等大汗腺丰富的皮肤。目前关于EMPD的发生机制尚未完全清楚。研究表明，HPV感染与EMPD发病并无相关性。Stephen等[28]和Takata等[29]分别研究10例和26例EMPD，其HPV-6,11,16,18,31均阴性。