Роль коинфекции вируса Эпштейна–Барр и вируса папилломы человека в канцерогенезе шейки матки: эпидемиология, молекулярные механизмы и профилактические стратегии
Роль коинфекции вируса Эпштейна–Барр и вируса папилломы человека в канцерогенезе шейки матки: эпидемиология, молекулярные механизмы и профилактические стратегии
Аннотация
Статья посвящена изучению роли коинфекции вируса Эпштейна–Барр (ВЭБ) и вируса папилломы человека (ВПЧ) в процессах канцерогенеза шейки матки. Рак шейки матки (РШМ) является одним из наиболее распространённых онкологических заболеваний женской репродуктивной системы во всём мире и представляет собой серьёзную медико‑социальную проблему. В последние годы во многих странах отмечается рост заболеваемости, в том числе среди женщин репродуктивного возраста. Накопленные научные данные свидетельствуют о том, что ключевую роль в развитии РШМ играет персистирующая инфекция, вызванная онкогенными типами вируса папилломы человека. В то же время всё большее внимание уделяется вирусу Эпштейна–Барр, который способен влиять на иммунный ответ и усиливать опухолевую трансформацию клеток. Совместное присутствие ВПЧ и ВЭБ может способствовать более агрессивному течению заболевания и ускорению прогрессирования опухолевого процесса. Понимание механизмов взаимодействия данных вирусов и их вклада в риск развития РШМ имеет решающее значение для совершенствования методов профилактики, ранней диагностики и разработки новых терапевтических стратегий.
1. Введение
Рак шейки матки (РШМ) — четвертый по распространенности вид рака у женщин и основная причина онкологической смертности среди них. В 2020 г. в мире зафиксировано 604 000 новых случаев заболевания и 342 000 смертей от этого заболевания. Согласно данным Международного агентства по изучению рака, РШМ лидирует по числу диагнозов в 23 странах и является главной причиной смерти от рака в 36 странах, преимущественно с низким и средним уровнем дохода . Более 95% случаев заболевания развиваются из эпителиальных клеток и представлены плоскоклеточным раком, аденокарциномой и аденосквамозной карциномой .
Для разработки улучшенных стратегий профилактики, раннего выявления и лечения РШМ крайне важно всестороннее понимание этиологических факторов, лежащих в основе его развития. Хотя были проведены обширные исследования этиологии и патогенеза РШМ, точные механизмы его развития до конца не изучены. Тем не менее, установлено участие в его развитии таких факторов, как возраст, ожирение, гормональные нарушения, генетическая предрасположенность и воздействия окружающей среды , . Основной этиологический фактор риска предрака и рака шейки матки — инфекция вирусом папилломы человека (ВПЧ). Практически все случаи РШМ (99,7%) связаны с онкогенными типами ВПЧ, такими как ВПЧ16 и ВПЧ18. Несмотря на наличие вакцин против онкогенных типов ВПЧ, их высокая стоимость ограничивает доступность во многих странах , .
Однако инфекция высокоонкогенными типами ВПЧ (HR-HPV) недостаточна для развития РШМ. Почти 90% этих инфекций являются транзиторными и могут естественным образом излечиться в течение 1–2 лет . Персистирующая инфекция встречается примерно у 10% женщин, среди них 1–4% могут в конечном итоге прогрессировать до плоскоклеточных интраэпителиальных поражений (CIN) или рака, как правило, в течение от пяти лет до 20 лет . Кроме того, такие факторы, как репродуктивный анамнез, использование оральных контрацептивов, курение, ожирение, сексуально-трансмиссивные инфекции, в частности Chlamydia trachomatis, также влияют на персистенцию и прогрессирование инфекций ВПЧ .
Цель настоящего исследования — анализ публикаций, посвященных роли коинфекции вируса Эпштейна-Барра и вируса папилломы человека в канцерогенезе шейки матки за последние годы (2014–2024 гг.).
В ходе исследования был использован аналитический метод изучения литературы, посвященной роли коинфекции вируса Эпштейна-Барра и вируса папилломы человека в онкогенезе шейки матки за последние годы (2014–2024 гг.) по базам: MedLine, PubMed и Medscape.
2. Результаты и обсуждение
Вирус Эпштейна-Барр — онкогенный вирус человека
Вирус Эпштейна–Барр (ВЭБ), или человеческий герпесвирус-4, — первый открытый онкогенный вирус человека. Этот гамма-герпесвирус, передающийся со слюной, распространен среди взрослого населения. После инфицирования ВЭБ обычно персистирует в B-лимфоцитах в латентной форме, но может обнаруживаться также в эпителиальных клетках ротоглотки, T- и NK-клетках. ВЭБ вызывает инфекционный мононуклеоз и ряд лимфоидных и эпителиальных злокачественных опухолей, таких как B-клеточные лимфомы (лимфома Беркитта, Ходжкина, посттрансплантационное лимфопролиферативное расстройство), T/NK-клеточные лимфопролиферативные заболевания, а также рак носоглотки и желудка. Геном ВЭБ представлен двуцепочечной ДНК размером около 172 т.п.н. Вирус кодирует ряд онкогенов, включая ядерные антигены EBNA и латентные мембранные белки LMP. Взаимодействие поверхностного белка gp350 с рецептором CD21 и HLA класса II на B-лимфоцитах — основной механизм проникновения вируса в эти клетки. После первичного инфицирования и репликации большинство вирусных генов инактивируются, и вирус переходит в латентное состояние .
Роль ВЭБ в развитии рака, особенно лимфомы Ходжкина (ЛХ) и недифференцированной назофарингеальной карциномы (НФК), хорошо изучена на молекулярном уровне. Около половины случаев ЛХ ассоциированы с ВЭБ. Характерные для ЛХ клетки Рида-Штернберга (РШ-клетки), представляющие собой трансформированные B-лимфоциты, инфицированы этим вирусом. Активация и выживание РШ-клеток во многом зависят от повышенной активности NF-ĸB, стимулируемой взаимодействием рецептора CD40 и онкопротеина LMP1 ВЭБ. Это взаимодействие может активировать и другие сигнальные пути .
Помимо LMP1, важную роль играет вирусный белок EBNA1, необходимый для репликации и поддержания генома ВЭБ. В развитии недифференцированной назофарингеальной карциномы вирусные белки LMP1, LMP2 и EBNA1 способствуют клеточному росту и подавляют апоптоз в опухолевых клетках, в то время как LMP2A препятствует эпителиальной дифференцировке. Эти белки также участвуют в прогрессировании опухоли, инвазии, метастазировании и уклонении от иммунного надзора, что обуславливает высокую агрессивность назофарингеальной карциномы .
Последние исследования выявляют новые механизмы сложного взаимодействия между вирусами (включая ВЭБ и ВПЧ), иммунной системой и канцерогенезом. Ферменты семейства APOBEC, участвующие в редактировании ДНК/РНК, играют важную роль во врожденном иммунитете, защищая от вирусов и ретроэлементов. Kalchschmidt и др. показали, что ВЭБ (через белок EBNA3C) может повышать экспрессию одного из ферментов APOBEC, называемого AID (активируемая цитидиндезаминаза), в инфицированных B-лимфоцитах. Это может приводить к соматическим гипермутациям в локусе IgH B-лимфоцитов и, следовательно, к их трансформации в опухолевые клетки (лимфомы). Chen и др. продемонстрировали роль ферментов APOBEC во взаимодействии между ВПЧ-инфекцией, иммунной системой и клетками шейки матки в процессе развития рака шейки матки. Экспрессия ВЭБ также обнаружена в некоторых других солидных опухолях, включая рак молочной железы, простаты, полости рта и слюнных желез .
Разработаны, но пока не одобрены, вакцины против ВЭБ, направленные как на профилактику первичной инфекции, так и на лечение связанных с вирусом опухолей. Профилактические вакцины нацелены на белок gp350 — основную мишень нейтрализующих антител, а терапевтические — на LMP2 и ядерный антиген-1 ВЭБ. Одно из проведенных клинических исследований показало, что вакцина против ВЭБ снижала частоту инфекционного мононуклеоза, но не самой инфекции ВЭБ. Исследования также показали эффективность инфузии ВЭБ-специфических T-клеток в лечении ВЭБ-ассоциированных опухолей, таких как ЛХ и назофарингеальная карцинома. Учитывая распространенность ВЭБ-ассоциированного рака, разработка эффективных вакцин против ВЭБ является крайне важной задачей , , .
Вирус папилломы человека и развитие рака шейки матки
Вирус папилломы человека — это безоболочечный и исключительно внутриэпителиальный вирус, геном которого представляет собой двухцепочечную кольцевую ДНК размером около 8 т.п.н. (тысяч пар нуклеотидов), содержащую восемь генов, кодирующих белки. Эти гены разделены на три основные области: раннюю, позднюю и некодирующую область, известную как длинная контрольная область (ДКО). Ранние гены (E1–E7) кодируют неструктурные белки, участвующие в репликации, транскрипции и трансформации вируса, тогда как поздно транскрибируемые гены кодируют структурные белки L1 и L2 . С помощью секвенирования L1 было идентифицировано более 210 типов ВПЧ, которые классифицируются на типы высокого риска (ВР-ВПЧ), например, 16, 18 и 31, и типы низкого риска (НР-ВПЧ), например, 6, 7 и 11, в зависимости от их онкогенного потенциала . Инфекция ВПЧ-ВКР этиологически связана с РШМ, аногенитальными карциномами и подгруппой плоскоклеточных карцином головы и шеи. Интеграция ВПЧ является ключевым молекулярным драйвером цервикального канцерогенеза. В то время как транзиторная ДНК ВПЧ остается эписомальной, постоянная ДНК ВПЧ часто интегрируется в геном хозяина, увеличивая риск тяжелых поражений шейки матки и потенциально приводя к злокачественной трансформации . Показатели интеграции увеличиваются с 53,8% у пациентов с CIN до 91,6% у пациентов с РШМ, варьируясь в зависимости от подтипа ВПЧ и патологических подтипов. Интеграция ВПЧ в первую очередь нарушает ген E2, что приводит к повышению регуляции онкогенов E6/E7 . ВПЧ E1, еще одна распространенная точка разрыва, инициирует репликацию вирусной ДНК вместе с E2. Потеря контроля над экспрессией E6 и E7 инактивирует p53 и членов семейства pRb, что приводит к неконтролируемому апоптозу клеток, бесконечной пролиферации клеток и злокачественной трансформации. Сайты интеграции часто располагаются в микрогомологичных областях (1-10 п.н.) между вирусными и генами хозяина, особенно в областях микроРНК (miRNA), причем 54% событий интеграции происходят в функциональных генах. Нестабильность генома хозяина в хромосомах и изменения генов, в частности нарушение регуляции генов-супрессоров рака/онкогенов, реорганизация хроматина и хромосомные перестройки, связаны с интеграцией ВПЧ. Гены-супрессоры опухолей часто страдают от прямого нарушения интеграции ВПЧ, что приводит к потере функции .
Интеграция ВПЧ часто происходит в неслучайных, хрупких участках генома хозяина и склонна к переломам и перестройкам, что приводит к геномной нестабильности и хромосомным аберрациям, таким как делеции и амплификации. Множественные клональные интеграционные события могут включать межхромосомные транслокации и образование внехромосомных вирусно-человеческих гибридных структур, тем самым способствуя злокачественному прогрессированию . Более того, интеграция ВПЧ облегчает иммунное уклонение за счет снижения экспрессии вирусного антигена или вмешательства в иммунные реакции хозяина, позволяя инфицированным ВПЧ клеткам избегать обнаружения и очистки. Онкогены E6/E7 мешают врожденным противовирусным реакциям хозяина . Было показано, что воздействие на медиаторы взаимодействия ВПЧ-хозяин, такие как специфический белок 1 (Sp1), усиливает презентацию иммунных антигенов и иммунные пути , что дает новое представление о влиянии интеграции ВПЧ на уклонение от иммунного ответа хозяина.
Эпигенетические механизмы обеспечивают точную и длительную регуляцию генов. Эпигенетические изменения способствуют возникновению и развитию поражений шейки матки и влияют на такие процессы, как возникновение рака, прогрессирование, инвазия и метастазирование. Некоторые эпигенетические изменения происходят до гистологических изменений, что предполагает их потенциальное использование в качестве стратегий ранней диагностики и оценки риска. В изучении РШМ исследователи в первую очередь сосредоточились на гиперметилировании островков промотора CpG и генов-супрессоров опухолей. Островки CpG — это участки ДНК длиной более 200 по с содержанием G+C более 50% и с содержанием CpG динуклеотидов более 60%. Высокое метилирование островков CpG в области промотора SOX17 тесно связано с цервикальным канцерогенезом и служит критическим биомаркером процесса злокачественной трансформации . Гены-супрессоры опухолей, такие как PAX1, ASCL1, LHX8 и ST6GALNAC5, демонстрируют повышенное метилирование ДНК при РШМ, причем более высокие уровни метилирования коррелируют с прогрессированием заболевания. Метилирование ДНК обычно происходит на предраковой стадии и достигает пика после канцерогенеза, вызванного ВПЧ-ВКР. Как раннее событие в онкогенезе, аномальное метилирование ДНК как хозяина, так и геномов ВПЧ во время персистирующей инфекции может способствовать интеграции ДНК ВПЧ, что приводит к дисфункции генов-супрессоров опухолей и прогрессированию РШМ. Интеграция ВПЧ изменяет паттерны метилирования хозяина, при этом наблюдаются значительные различия между интегрированными и неинтегрированными образцами в таких генах, как супрессоры опухолей BARX2 и IRX4, а также онкогены SIM2 и CTSE. Необходимы дальнейшие исследования для понимания взаимосвязи между интеграцией ВПЧ и метилированием генов хозяина с целью разработки новых стратегий скрининга .
Понимание молекулярной биологии инфекции ВПЧ и развития РШМ сыграло решающую роль в разработке стратегий профилактики и скрининга, таких как вакцины против ВПЧ и скрининговые тесты на РШМ на основе ВПЧ, для снижения заболеваемости и смертности от РШМ во всем мире. Вакцины против ВПЧ защищают от наиболее распространенных типов ВПЧ высокого риска (особенно ВПЧ 16 и 18). Предотвращая заражение этими типами, вакцины могут эффективно снизить вероятность развития предраковых поражений шейки матки и, в конечном итоге, РШМ. Широкое распространение вакцинации может существенно снизить общую заболеваемость РШМ. Исследования уже показали снижение распространенности инфекций ВПЧ высокого риска и предраковых поражений шейки матки среди вакцинированного населения. Коллективный иммунитет, также известный как общественный иммунитет, возникает, когда значительная часть населения иммунизирована против инфекционного заболевания, что впоследствии снижает общую циркуляцию возбудителя и косвенно защищает невакцинированных лиц. Влияние коллективного иммунитета на профилактику РШМ особенно актуально, учитывая этиологическую роль ВПЧ в развитии этого злокачественного новообразования. Персистирующая инфекция ВПЧ высокого риска ответственна практически за все случаи РШМ . Поэтому достижение коллективного иммунитета посредством широкого распространения вакцинации против ВПЧ может значительно снизить заболеваемость РШМ. Несколько факторов способствуют развитию коллективного иммунитета в контексте вакцинации против ВПЧ. Во-первых, широкое распространение вакцинации среди подростков, как мужчин, так и женщин, может значительно снизить распространенность штаммов ВПЧ высокого риска среди населения . Во-вторых, коллективный иммунитет особенно важен для групп населения с повышенным риском ВПЧ-инфекции и РШМ, но с низким охватом вакцинацией. Drolet и др. показали, что в странах с высоким охватом вакцинацией распространенность целевых типов ВПЧ снизилась на 83% среди девушек 13–19 лет и на 66% среди женщин 20–24 лет, что свидетельствует о существенном уменьшении циркуляции онкогенных штаммов ВПЧ. Также наблюдалось снижение распространенности ВПЧ среди невакцинированных женщин, подтверждая эффект коллективного иммунитета . Важно помнить, что вакцины против ВПЧ не защищают от всех типов вируса, вызывающих РШМ, и не устраняют риск полностью. Снижение распространенности ВПЧ-инфекции и РШМ может уменьшить необходимость в частом скрининге (например, мазках Папаниколау или тестах на ВПЧ) и связанных с ним лечебных процедур, что приведет к экономии средств здравоохранения и улучшению качества жизни женщин.
Роль вируса Эпштейна–Барр в развитии рака шейки матки: возможные онкогенные эффекты взаимодействия ВПЧ и ВЭБ
Более 20 лет назад исследования показали наличие ДНК ВЭБ как в предраковых поражениях шейки матки (CIN), так и в инвазивном раке, предполагая возможную роль вируса в развитии заболевания. Метаанализ 25 исследований выявил, что общая распространенность ВЭБ при РШМ составила 43,63%, что значительно выше, чем в контрольной группе (19%). Кроме того, экспрессия ВЭБ возрастала с 27% при легкой дисплазии до 35% при средней и тяжелой дисплазии. Коинфекция ВЭБ и ВПЧ увеличивала риск РШМ в четыре раза, а предраковые поражения встречались вдвое чаще у ВЭБ-положительных женщин. Эти данные указывают на ВЭБ как на потенциальный активный кофактор, а не просто случайный фактор в развитии и прогрессировании РШМ .
Инфекция ВЭБ была связана с эпигенетическими модификациями в клетках хозяина, включая метилирование ДНК, модификации гистонов и регуляцию некодирующей РНК . ВЭБ использует различные механизмы для уклонения от иммунной системы организма хозяина, что позволяет ему персистировать в инфицированных клетках. Это может вызывать хроническое воспаление, создавая благоприятные условия для развития и прогрессирования РШМ. Были проведены некоторые исследования, предполагающие, что коинфекция ВЭБ и ВПЧ может увеличить риск развития РШМ. Гипотеза заключается в том, что эти два вируса могут действовать синергетически, причем ВЭБ потенциально способствует развитию цервикального канцерогенеза, вызванного ВПЧ . Один из возможных механизмов — трансформация клеток шейки матки через комплементарный рецептор C3d, широко экспрессируемый в этом органе, что повышает чувствительность клеток к онкогенным стимулам. Присутствие ВЭБ может ускорять интеграцию ВПЧ в геном клеток шейки матки, усиливая геномную нестабильность. Хронический цервицит, распространенное заболевание у женщин репродуктивного возраста, также может способствовать ВЭБ-инфекции и ее онкогенному действию. Предполагается, что вирусы, по отдельности или совместно, могут активировать онкогены и стимулировать эпителиально-мезенхимальный переход — ключевой этап в развитии рака и метастазировании. Как показал метаанализ de Lima и др., ВЭБ обнаруживается в цервикальных выделениях и шейке матки даже у здоровых молодых женщин. Частота обнаружения ВЭБ в цервикальных выделениях у здоровых женщин составляет 10–30%, что клинически значимо, учитывая способность вирусов, таких как ЦМВ, ВПГ и вирус ветряной оспы, вызывать врожденные, перинатальные или неонатальные инфекции. Роль вертикальной передачи ВЭБ остается неясной, хотя описаны редкие случаи врожденной ВЭБ-инфекции .
Различия в диагностических методах, типах образцов и других технических аспектах (например, автоматизированное или ручное определение) могут объяснять противоречивые данные о частоте обнаружения ВЭБ в эпителии шейки матки. ПЦР — высокочувствительный метод, но он не позволяет различить опухолевые (эпителиальные) и стромальные/воспалительные клетки (например, B-лимфоциты), что может приводить к ложноположительным результатам. Гибридизация in situ и иммуногистохимия (например, ISH РНК и антитела к антигенам ВЭБ) более точно определяют вирусную нагрузку в конкретных клетках. В большинстве исследований, посвященных ВЭБ при РШМ, использовалась только ПЦР. В одном из исследований с помощью ПЦР ВЭБ был выявлен в 15% случаев CIN3 и 5,8% случаев РШМ, в то время как ISH РНК (EBER) не показала присутствия ВЭБ ни в одном образце. Авторы сделали вывод о незначительной роли ВЭБ в развитии РШМ в исследуемой популяции . В другом исследовании ПЦР выявила ВЭБ в 69% (40 из 58) образцов РШМ, тогда как иммуногистохимия (белок LMP1) — только в 26% образцов (n = 23). Szkaradkiewicz и др. обнаружили значительно более высокую частоту ВЭБ при CIN3 с помощью ISH (70%), чем с помощью ПЦР (30%), однако размер выборки был мал (n = 10). Стоит отметить, что во многих исследованиях использовалось небольшое число образцов (например, McCormick — 18 образцов инвазивной карциномы, Aromseree и др. — всего 4 образца для ISH). Кроме того, на результаты коммерчески доступных иммуногистохимических анализов (например, с антителами к EBNA1 или LMP1) могут влиять специфичность и чувствительность антител, а также условия подготовки образцов. Различия в подготовке образцов (цитология: клеточный блок или цитоспин, биопсия: малая или хирургическая; замороженная или фиксированная формалином ткань) и методе взятия образцов (мазок, шпатель или цитощетка) также могут существенно влиять на результаты и объяснять расхождения в полученных различными исследователями данных , . Сочетание ВПЧ и ВЭБ может усложнить клиническую картину, что важно учитывать врачам. Коинфекция этими вирусами способна стимулировать ангиогенез (образование новых сосудов) за счет повышения уровня проангиогенных факторов (например, VEGF и IL-8), что может способствовать росту опухоли и метастазированию. Онкобелки ВЭБ и ВПЧ при коинфекции совместно активируют важные сигнальные пути, такие как PI3K/AKT, MAPK/ERK, JAK/STAT, β-катенин и p53, которые регулируют процессы выживания, пролиферации, дифференцировки и миграции клеток, часто нарушаемые при раке. Одновременная активация этих путей онкобелками обоих вирусов может ускорять развитие и прогрессирование РШМ , .
Несмотря на имеющиеся данные, прямая связь между ВЭБ и риском РШМ остается неясной. Необходимы дополнительные исследования для изучения потенциальной связи между ВЭБ и этим видом рака, а также механизмов развития РШМ под воздействием ВЭБ.
3. Заключение
Таким образом, анализ данных литературы свидетельствует о том, что вирус папилломы человека и вирус Эпштейна-Барр могут способствовать развитию и прогрессированию РШМ. Признание значения вирусных онкогенов в этиологии и патогенезе РШМ жизненно важно для решения проблемы растущего бремени РШМ. Разработка инновационных профилактических и терапевтических вмешательств требует глубокого понимания сложной взаимосвязи между вирусными инфекциями и риском РШМ.