人乳頭瘤病毒感染宮頸的免疫學研究進展*

曾洪敏 綜述，常淑芳 審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院婦產科 400010)

宮頸癌是女性第四大常見的惡性腫瘤，也是女性惡性腫瘤死亡的第四大原因，據估計每年新發病例約570 000例，并且有311 000例因此死亡[1]。高危型人乳頭瘤病毒(HPV)持續感染是宮頸癌發生的必要條件。約90%女性在感染HPV后2年內可自然清除[2]，殘余的高危型HPV持續感染可導致宮頸上皮內瘤變(CIN)甚至宮頸癌。機體從最初感染HPV到患宮頸癌大概需要數十年時間，HPV感染并與宿主細胞DNA整合可能涉及多種機制，其中免疫逃避與HPV持續感染密切相關。本文就女性宮頸感染HPV后的免疫反應及免疫逃避機制進行綜述，為探索HPV致病機制和研發免疫治療方法提供依據。

1 HPV類型、基因結構及致病機制

HPV是一種雙鏈環狀DNA病毒，由大約8 000個堿基對組成，基因組包括6個早期基因(E1、E2、E4、E5、E6、E7)、2個晚期基因(L1和L2)和1個非編碼區[3]。目前已經測序了150多種HPV類型，并根據致癌潛能分為低危型和高危型[4]。其中55%和15%的浸潤性宮頸鱗癌中可分別檢測到HPV16和18型[5]。

病毒DNA通常優先感染黏膜基底細胞，若逃避宿主免疫識別最終可復制擴散累積上皮細胞導致CIN[6]。高危型HPV的致癌活性取決于E6和E7蛋白的功能特性，二者可分別與p53和pRb抑癌蛋白相互作用進而誘導其降解，導致抑癌途徑的功能性阻斷，促進腫瘤細胞周期的進展[7]。雖然HPV癌蛋白E6、E7的表達可迅速使腫瘤抑制因子失活，但在自身免疫功能完整的個體中進展為浸潤性癌還需要病毒多年持續的感染。意味著除了病毒癌蛋白，HPV感染后宿主的免疫反應在腫瘤的發生、發展中也占據著重要的地位。

2 HPV感染與免疫反應

宮頸黏膜分泌的黏液構成了機體抵御HPV的主要物理屏障。HPV通過局部損傷的宮頸黏膜入侵，激發機體的非特異性免疫和特異性免疫反應來抵御病毒的侵襲，其中特異性細胞免疫反應在抵御病毒增殖和抑制腫瘤進展中起主要作用。

2.1 非特異性免疫

HPV感染女性宮頸后，固有免疫細胞通過其表面模式識別受體(PRRs)識別病原體，分泌免疫因子，參與免疫細胞相互作用、功能調節、細胞生長及分化。

Toll樣受體(TLRs)是可識別病原相關分子模式(PAMPs)的一種特殊跨膜受體，存在于免疫細胞和非免疫細胞的質膜及細胞器表面，可識別脂質、脂蛋白、蛋白質、核酸等PAMPs。經識別PAMPs而被活化的TLRs可誘導Ⅰ型干擾素(IFN-Ⅰ)的產生，IFN-Ⅰ可活化自然殺傷(NK)細胞從而產生IFN-γ致力于HPV清除。E6和E7作為HPV的兩種關鍵癌蛋白，其持續過表達可能下調TLR，從而減少細胞因子的形成[8-9]。其中TLR2與機體抗腫瘤、抗病毒功能呈正相關[10]。NK細胞無須激活即可殺傷失去主要組織相容性抗原C(MHC)“自我”標識的細胞，在缺乏腫瘤抗原時也能裂解癌細胞，以實現更快的免疫應答[11]。因此，MHCⅠ類分子表達低下在影響抗原提呈的同時，也能增強NK細胞對腫瘤細胞的識別[12]。另外，白細胞介素2(IL-2)可刺激激活NK細胞產生IFN-γ、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等Th1細胞因子共同參與病毒的清除[13]。

樹突狀細胞(DCs)是免疫應答過程中功能最強的抗原提呈細胞，負責攝取并加工抗原后將其呈遞至T淋巴細胞，激活特異性免疫應答。因此，DCs是聯系固有免疫和適應性免疫的樞紐。腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)是腫瘤微環境中的關鍵炎性細胞之一，主要包括M1和M2兩個亞型。最新研究結果顯示，M2型TAMs浸潤程度隨著宮頸癌的嚴重程度明顯升高，其預示著宮頸癌的不良預后[14]。IL-6主要由巨噬細胞分泌，可改變腫瘤細胞對巨噬細胞因子分泌的調控，并促進巨噬細胞在腫瘤局部的募集，是連接慢性炎癥和腫瘤進展的關鍵分子之一[15]。IL-10是輔助性T細胞分泌的一種免疫抑制因子，可阻礙抗腫瘤因子的產生，具有達到抗炎、促腫瘤生長和增殖的作用。最新研究顯示[16]，IL-37作為一種潛在的抗炎和抗癌分子，能夠促成宮頸癌細胞的凋亡，阻礙其增殖和侵襲。但作用過程中具體的分子機制尚未明確，需更多的研究進一步探索。

2.2 細胞免疫

眾多免疫細胞中，T細胞數量在宮頸外口中占據優勢地位[17]。T細胞(主要為CD4和CD8 T細胞)在介導腫瘤細胞的清除過程中發揮著至關重要的作用[18]。腫瘤和病毒抗原的免疫應答依賴于抗原遞呈細胞(APCs)向抗原特異性T細胞表達抗原肽，而APCs識別和提呈抗原肽激活T細胞需要MHC和抗原遞呈元件(APM)的共同參與。MHC的人類同源物是人類白細胞抗原(HLA)。APM成員蛋白協助HLA-Ⅰ類分子對內源性抗原肽的結合、加工和轉運，介導特異性T細胞免疫應答。經相關轉運蛋白轉運至內質網的肽段被內質網氨基肽酶(ERAP)剪切至最適合的長度，再經伴侶蛋白負載至HLA-Ⅰ。APM成員蛋白和HLA-Ⅰ類分子水平異常均可改變正常的抗原呈遞過程。

病原體入侵時DCs大量活化，CD4 T細胞經DCs呈遞的抗原肽激活后，可進一步分化為Th1和Th2細胞發揮各自的作用。IFN-γ、TNF-α等Th1型細胞因子主要參與細胞免疫反應，IL-6、IL-10等Th2型細胞因子主要誘導體液免疫反應，同時抑制細胞免疫反應。Th1型細胞因子IFN-γ的表達增加有助于高危型HPV的清除，宮頸病變局部病灶內IFN-γ可能是清除高危型HPV的預后標志物。

2.3 體液免疫

HPV感染人體生殖道黏膜后，體液免疫反應的發生晚于細胞免疫反應，由被激活的CD4 T細胞分化而來的Th2細胞能促進B淋巴細胞增殖，誘導局部生殖道黏膜分泌抗體IgA，同時可誘導全身免疫反應使外周血中產生IgG，二者在宮頸病變中的表達水平均降低[19]。另外也有研究報道，HPV相關的IgA抗體主要在HPV持續感染的機體中產生[20]。體液免疫在抗病毒過程中起著不可缺少的作用，但其具體作用機制仍未完全明確，仍需要更多的研究進一步探索。

3 免疫逃避機制

3.1 病毒基因表達特點介導的免疫逃避

3.1.1病毒早期基因低水平表達

HPV感染宮頸上皮基底細胞后，病毒早期基因的表達維持在較低水平，這一過程由E2基因控制。而低水平的病毒癌蛋白會影響局部APCs對感染細胞的有效識別，進而阻礙誘導有效的免疫應答。但在疾病進展過程中，當HPV基因組與宿主DNA整合時，通常會導致E2基因座的破壞，其對E6和E7基因表達的抑制作用得到解除，因此，E6和E7癌蛋白表達水平上升使得被感染細胞易發生細胞轉化[21]。

3.1.2病毒致癌基因僅在上皮遠端層表達

由于HPV的關鍵事件發生在完全分化的角質形成細胞中，即E6、E7癌基因表達及富有免疫原性的病毒衣殼(由L1和L2晚期蛋白形成)的表達只發生在宮頸上皮遠端層。而富含免疫活性的細胞主要存在于基底層以下的更深層部位，角質形成細胞遠離了免疫活性部位而發生死亡和脫落。在接近上皮表面的這一層中，免疫細胞數量受限，這是使HPV在即使表達了致癌基因也難以逃避免疫識別和再感染的另一個機制[21]。

3.1.3宿主細胞中趨化因子和TLR基因表達的改變

HPV可以干擾DNA甲基化，以改變宿主細胞基因表達，導致轉錄下調。有研究報道，HPV E7的啟動子高甲基化導致CXCL14的下調和抗腫瘤免疫反應的抑制[22]。CXCL14是機體中一種重要的免疫趨化因子，可誘導募集多種免疫細胞參與抗病毒免疫反應。最近有研究闡述了HPV基因組的高甲基化狀態，尤其是HPV16基因組中的E2結合位點(E2BSs)，可能潛在地阻斷E2的抑制功能，從而誘導E6和E7癌基因的表達水平上升，以介導細胞的惡性轉化[23]。

除DNA甲基化外，HPV改變組蛋白的修飾是另一種調節基因表達的遺傳機制。在正常生理情況下，TLR9可以感知雙鏈DNA，而HPV38 E7蛋白可以下調TLR9[24]。在人類上皮細胞感染期，組蛋白脫甲基酶(JARID1B)和組蛋白脫乙酰基酶(HDAC1)都被募集到TLR9基因轉錄起始位點的上游，導致TLR9下調，從而減弱對感染細胞中DNA的檢測[21]。

3.2 宿主蛋白質功能異常導致的免疫逃避

3.2.1角質形成細胞中IFN表達異常

干擾素調控因子(IRF)是干擾素誘導基因的重要轉錄因子，通過病毒癌蛋白與IRF的結合，HPV感染的角質形成細胞中的干擾素表達嚴重下調[21]。有研究發現，HPV16 E7癌蛋白抑制IFN-γ誘導STAT1的磷酸化，導致細胞中IRF1和抗原處理相關轉運體亞單位1(TAP1)表達受阻[25]。其中TAP1作為抗原呈遞元件的重要成分，其表達改變可影響抗病毒的細胞免疫應答。

3.2.2cGAS-STING、TLR和核因子-κB(NF-κB)信號通路調節異常

有研究表明，HPV18 E7可阻斷環鳥苷單磷酸-腺苷單磷酸合酶-干擾素基因刺激物(cGAS-STING)抗DNA病毒的防御通路[26]。cGAS可感知胞質DNA，然后募集STING并誘導細胞內的抗病毒狀態[21]。NF-κB是另一種重要的炎癥信號調節通路，NF-κB激活后的高表達被認為有助于慢性炎癥向宮頸癌發展，其有望成為判斷宮頸癌進展的分子標記[27]。如前所述，HPV38 E7可下調可識別病毒DNA的TLR9。而HPV16 E6又可以通過各種TLRs成員激活NF-κB通路以促進腫瘤進展[28]。說明HPV可通過以上途徑有效地降低機體對病毒的防御功能。

3.3 抗原提呈過程受阻引起的免疫逃避

經APCs提呈的病毒抗原肽主要由HLA-Ⅰ類分子加工處理后呈遞給CD8 T細胞。具體過程包括：抗原被APCs表面的HLA-Ⅰ攝取至細胞質后，由細胞質內的免疫蛋白酶體降解成由氨基酸組成的肽段，再經抗原處理相關轉運體蛋白(TAP)運輸至內質網，此時內質網氨基肽酶(ERAP)將肽段剪切至最適合HLA-Ⅰ的長度，最后由伴侶蛋白協助裝載至HLA-Ⅰ被轉運至細胞外與T細胞結合。病毒識別不僅受HLA-Ⅰ類分子表達的影響，通常還通過以ERAP、TAP等APM成員蛋白為目標來阻礙細胞毒性T淋巴細胞(CTL)的識別及殺傷作用。已有研究結果顯示，HPV16 E7癌蛋白可導致TAP1和HLA-Ⅰ表達水平均下降，且認為細胞表面HLA-Ⅰ的下調與TAP1的表達減少相關[29]。ERAP1被認為是編輯肽段的關鍵分子，但在針對宮頸病變的眾多研究結果中，其表達含量差異較大。有研究表明，在宮頸癌中ERAP1的表達下調[30]。而另外的研究則提示，ERAP1在CIN和宮頸癌中過表達，且隨著疾病的嚴重程度表達逐漸增加[31]。過表達的ERAP1可進行性破壞抗原表位，同時可導致HPV16特異性的CD8 T細胞反應減弱，從而影響宿主免疫系統對抗原的識別和殺傷作用[21]。另外，組織中程序性死亡配體1(PD-L1)蛋白的表達及T細胞上PD-1蛋白的激活可引起免疫耐受，從而抑制T細胞受體(TCR)的信號轉導，從而阻礙T細胞的活性，而HPV癌蛋白E5、E6和E7可激活PD-1/PD-L1通路[32]。

4 HPV與炎癥

HPV感染是慢性宮頸炎發病機制中的重要因素，而宮頸炎的發生會增加HPV陽性表達的可能。主要因為宮頸炎患者生殖道上皮較薄，正常的黏液分泌減少，因此性生活易導致HPV入侵從而增加感染概率，且HPV感染后，免疫功能將失去平衡，進一步增加宮頸炎發生率[33]。HPV癌蛋白E5、E6和E7也通過調節環氧化酶(COX)-2和前列腺素(PG)E2的表達激活COX-PG通路、誘導促炎因子(IL-6、IL-8、TNF-α)產生等機制[34]，參與慢性炎癥的發展，炎癥誘發的氧化應激(OS)促進炎癥過程的持續，在病毒整合和促進癌變過程中起一定作用[4]。在HPV相關的腫瘤中，病毒癌蛋白對OS的建立具有調節作用，病毒早期癌蛋白表達的最終作用是誘導OS，促進病毒體的組裝和完成病毒生命周期[35]。

5 總結和展望

HPV感染是宮頸病變發生和進展的主要危險因素，激發的宿主免疫應答，在抵御病毒和對抗腫瘤過程中起著關鍵的作用。持續感染的HPV可通過逃避宿主免疫系統的監視和殺傷，導致進一步惡變。HPV感染機制復雜，其免疫逃避策略成為近年來的研究熱點，力求為研究新的免疫靶向治療方法提供理論支持。然而針對HPV感染后的相關免疫反應還存在一些問題待解決，如：IL-37作為一種潛在的抗病毒、抗腫瘤分子，其具體機制是什么？體液免疫反應在抵御HPV感染過程中的具體作用等？隨著未來對HPV感染后免疫反應的更深入研討，將會為從源頭上遏制和改善HPV感染及其所致的宮頸病變提供新的思路。