Lidský papilomavirus (HPV) patří mezi nejčastější viry zapojené do karcinogeneze. Dnes již dobře známe mechanizmus účinku působení viru na lidskou epiteliální buňku a máme značné znalosti v případě karcinomu děložního čípku, nicméně pohled na infekci způsobenou HPV bude daleko složitější a závažnější, než se předpokládá.
Rozdělení dle typů HPV
Lidský papilomavirus je dvouvláknový DNA virus, s tropismem k epiteliím nejen pokožky a sliznic genitálního traktu, ale také horních cest dýchacích. Je přenášen hlavně pohlavním stykem a vstupuje do těla skrz mikroléze. Na základě schopnosti papilomavirů indukovat rakovinu byly rozděleny na nízkorizikové (low-risk) a vysokorizikové (high-risk) typy.
Nízkorizikové typy způsobují převážně kožní bradavice, venerické bradavice na pohlavních orgánech (condyloma acuminatum) nebo jen velmi malé změny v buňkách a s malignitami jsou spojovány jen velice výjimečně. Infekce LR HPV jsou zcela běžné a jsou likvidovány imunitním systémem hostitele. Alfa typy HPV 3 a HPV 10 jsou zodpovědné za ploché bradavice a alfa typy HPV 2, HPV 27 a HPV 57 jsou nejvíce převládající v běžných bradavicích, spolu s typem HPV 1. Za pohlavní bradavice mohou typy HPV 6 a HPV 11, které jsou zodpovědné také za rekurentní respiratorní papilomatózu (RRP – recurrent respiratory papillomatosis). RRP je charakterizována proliferací benigních dlaždicových papilomů v aerodigestivním traktu, které mají tendenci metastazovat.
Vysokorizikové typy jsou naopak spojovány s malignitami anogenitálních oblastí a oblastí hlavy a krku. Rakovina děložního čípku je u žen druhou nejčastější rakovinou. U více než 95 % případů rakoviny děložního čípku lze prokázat infekci onkogenními high- -risk HPV typy (nejvíce HPV 16 a HPV 18). U rakoviny děložního čípku je popisována až 100% nadprodukce proteinu p16INK4a, která je jedním z nejspolehlivějších diagnostických markerů pro transformační procesy probíhající ve virem infikovaných hostitelských buňkách děložního čípku.
Molekulární mechanismy karcinogeneze HPV
Virový genom HPV tvoří dvouvláknová kruhová DNA o délce přibližně 7900 párů bází. Genom má osm překrývajících se otevřených čtecích rámců. Existuje zde šest časných genů (E), dva pozdní geny (L) a jedna nekódující oblast bez translace. Geny L1 a L2 kódují hlavní a vedlejší kapsidové proteiny. Časné geny HPV regulují replikaci viru. Geny E6 a E7 vysokorizikového HPV genotypu jsou známými onkogeny. Oblast časných proteinů (E1–E8) a oblast pozdních proteinů (L1 a L2) má za úkol replikaci virové DNA a tvorbu nových virionů. Proteiny exprimované z E6 a E7 genů polycistronické mRNA pozměňují funkce p53 a retinoblastomového proteinu, což vede k narušení kontrolních bodů buněčného cyklu a k nestabilitě buněčného genomu. Následná integrace HPV DNA do genomu hostitelské buňky je zásadním zlomem v karcinogenezi indukované HPV. Integrace narušuje expresi genů E1 a E2, což má za následek ztrátu příslušných proteinů. Naopak dochází ke zvýšené tvorbě významných onkogenních proteinů E6 a E7. Dochází k vysoké afinitě těchto onkogenních proteinů k cílovým tumor supresorovým proteinům p53 a pRB, jejichž inaktivace vede k dysregulaci s následkem buněčného přežívání, k potlačení apoptózy a ke stimulaci buněčného cyklu. Karcinogeneze zahrnuje také invazivitu nádoru spojenou s metastazováním. Proteiny E6 a E7 se podílejí na interakci s adhezními molekulami, jejímž důsledkem je právě invaze nádorových buněk do tkáně a metastazování. Protein E6 také interferuje s reparačními enzymy DNA a protein E7 indukuje strukturální a numerické chromozomální abnormality narušením syntézy centrosomů. Celkovým výsledkem je vznik genomických abnormalit vedoucích k nádorové transformaci.
Mechanizmus působení
Lidské papilomaviry infikují buňky bazální membrány stratifikovaných epitelií skrz mikroléze, vzniklé kožním nebo slizničním traumatem, kde rozeznávají receptor pomocí majoritního kapsidového proteinu L1 a pravděpodobně koreceptory. Receptorem jsou proteoglykany heparansulfátu na povrchu epiteliálních buněk nebo bazální membrány a vstupuje do buňky endocytózou, do endosomu. Pro únik viru z endosomu hraje zásadní roli L2 kapsidový protein, který byl naštěpen furinem již při vstupu viru do buňky, což je zároveň důležité pro výstup komplexu L2 a virového genomu z endosomu. Následně je virus transportován po mikrotubulech k jádru, pomocí interakce L2 proteinu a dyneinu. Protein L2 doprovází virový genom do jádra. V jádře genom papilomavirů přebývá jako extrachromozomální DNA (epizom) v nízkých hladinách, přibližně v 50–100 kopiích na buňku. Následuje transkripce časných genů z časného promotoru, lokalizovaného uvnitř LCR oblasti (long control region), pomocí buněčné RNA polymerázy II.
Po opuštění bazální membrány zahajují buňky diferenciační program, kdy ukončují svůj buněčný cyklus. Pro zajištění replikace virového genomu v buňce je potřeba reaktivace buněčného dělení v těchto buňkách. To je zprostředkováno virovými proteiny E6 a E7, které inaktivují tumor supresorové geny p53 a pRb, čímž umožňují buňkám udržet si svůj replikační potenciál. V horních epiteliálních vrstvách následně dochází k výrazné expresi virových genů potřebných pro replikaci virového genomu, který se tak amplifikuje na tisíce kopií na buňku. Po amplifikaci genomu je v terminálně diferencovaných buňkách spuštěna syntéza pozdních, kapsidových proteinů L1 a L2, které tvoří spolu s virovou DNA nové viriony, které jsou následně uvolňovány do extracelulárního prostředí viz obrázek.
HPV u karcinomu děložního čípku a proč testovat
Druhým nejčastějším nádorovým onemocněním u žen je rakovina děložního hrdla. V České republice je ročně diagnostikováno 850–900 těchto nádorů a z nich 70 % tvoří dlaždicové karcinomy a 25 % cervikální adenokarcinomy. Ostatní nádory jsou raritní a tvoří 1–2 %. U více než 95 % případů lze prokázat infekci onkogenními HR HPV typy. Dosavadní studie ukázaly, že různé typy vysokorizikových HPV vytvářejí různé úrovně rizika rozvoje těžké dysplazie nebo rakoviny děložního čípku. HPV typy 16, 18 a 45 jsou celosvětově zodpovědné za přibližně 80 % všech invazivních karcinomů děložního čípku. Tyto tři typy nacházíme u 75 % všech dlaždicových karcinomů, z toho pak u 85 % nacházíme typ 16. V případě adenokarcinomu nacházíme v 80–94 % typy 16, 18 a 45, z toho se pak v polovině případů jedná o typy 18 a 45. Přítomnost HPV typu 18 v časném stadiu rakoviny děložního čípku je spojována se špatnou prognózou. Typy 18 a 45 jsou detekovány převážně u prekancerózních lézí.
Kdy a jak testovat
Karcinomy mají téměř vždy přednádorová stadia (tzv. prekancerózy), což jsou buněčné změny, které jsou ohraničeny pouze na vrstvu epitelu a nemají ještě schopnost metastazovat. Většinu těchto infekcí odstraní imunitní systém ženy sám. Pouze u malé části se z této infekce vyvine přednádorový stav a pouze u zlomku pokračuje změna v zhoubný nádor. Přetrvávání viru v epitelu je největším rizikem pro vznik přednádorového stavu a karcinomu. Perzistentní HPV infekce způsobuje prekurzorové léze, tzv. cervikální intraepitelová neoplazie (CIN), které mohou vést k invazivnímu karcinomu. Dochází k poruše vyzrávání epitelu s jadernými i buněčnými nepravidelnostmi, ztrátě polarizace a zvýšené mitotické aktivitě. Na základě výšky epitelu, kde je ještě zachovaná diferenciace, jsou tyto prekancerózní změny rozděleny do tří progresivních rizikových skupin CIN I až CIN III. Pouze malé procento CIN I lézí se může vyvinout v CIN II, nebo CIN III. Méně než polovina CIN III se vyvine v invazivní rakovinu.
Jak již bylo zmíněno výše, jen malé procento případů HPV inkorporuje do cílových buněk, většinou dojde k pozvolnému odhojení. Z tohoto poznatku vyplývá, že pouhý průkaz přítomnosti HPV nemusí plně vypovídat o stavu, který bude nebo může probíhat. Vhodnou metodou se tedy jeví testování proteinů exprimovaných z E6 a E7 genů polycistronické mRNA pozměňujících funkci p53 a retinoblastomového proteinu, což vede k narušení kontrolních bodů buněčného cyklu a k nestabilitě buněčného genomu, v důsledku čehož nedojde k odhojení, ale k nádorovému bujení.
HPV u nádorů hlavy a krku a proč testovat
Nádory hlavy a krku jsou čtvrtým nejčastějším typem nádorů u mužů v evropských zemích. V České republice bylo v roce 2015 do Národního onkologického registru ČR (NOR) nahlášeno celkem 1619 případů zhoubných nádorů hlavy a krku, z toho 1161 novotvarů u mužů a 458 u žen. Přibližně 90 % zhoubných nádorů hlavy a krku tvoří karcinomy vznikající z dlaždicobuněčného epitelu. Tradičně, v 80 až 90 %, byl dlaždicobuněčný karcinom hlavy a krku přisuzován dlouhodobé expozici tabáku a alkoholu. Mezi další rizikové faktory patří socioekonomický stav, dietní vzorce, vnější podmínky a papilomavirová infekce.
Dnes se předpokládá, že papilomaviry zvyšují riziko vzniku tohoto nádoru nezávisle na karcinogenních účincích tabáku, alkoholu a dalších vlivech. Rozdíly u HPV pozitivních a HPV negativních nádorů hlavy a krku jsou i z hlediska molekulárního. V HPV negativních nádorech hlavy a krku je běžně mutován tumor supresorový gen p53 či dochází ke ztrátě chromozomální oblasti 17p13, kde je gen TP53 lokalizovaný. Ztráta funkce p53 v důsledku mutace příslušného genu má za následek také buněčné přežívání, genetickou nestabilitu a zvýšenou expresi survivinu, který tak slouží jako marker horší prognózy těchto nádorů. Podobně dochází i ke ztrátě chromozomální oblasti 9p21, kde je lokalizovaný tumor supresorový gen p16INK4a již v začátku karcinogeneze, což vede také k jeho ztrátě.
U HPV pozitivních nádorů hlavy a krku jsou mutace TP53 genu méně pravděpodobné než u nádorů HPV negativních. Většinou dochází pomocí HPV proteinu E6 spíše k inaktivaci proteinu p53 než k jeho mutaci. Dále u těchto tumorů není pozorována ztráta p16INK4a, ale díky degradaci pRb proteinem E7 dochází naopak k jeho nadprodukci. Rozpoznání rozdílných molekulárních genetických profilů, které jsou vyvolány odlišnými expozicemi prostředí, podporuje vznikající názor, že nádory hlavy a krku tvoří heterogenní skupinu nádorů, které lze kategorizovat podle stavu HPV. Podobně jako u rakoviny děložního čípku se HPV 16 vyskytuje u převážné většiny případů nádorů hlavy a krku (v 68–87 % celosvětově), tak jako HPV 18. Další typy papilomavirů se vyskytují vzácněji, jsou to HPV 31, HPV 33, HPV 35, HPV 45, HPV 51, HPV 52, HPV 56, HPV 58, HPV 59 a HPV 68. V případě nádorů hlavy a krku ovšem mohou být potenciálně rizikové.
Mezi nejvýznamnější klinické přínosy patří zjištění, že HPV pozitivní nádory jsou spojeny s lepší prognózou a mají odlišné molekulární charakteristiky. Tito pacienti reagují lépe na léčbu a mají vyšší míru přežití než pacienti s HPV negativními nádory. Tento fakt podporuje argument pro testování těchto nádorů na přítomnost HPV.
Očkování proti HPV u dětí
V poslední době se stávají diskuze o významu jakéhokoliv očkování téměř lidovým českým folklórem. Každý se k danému tématu snaží vyjádřit. Ať jde o odborníka, laika, feministku nebo příznivce alternativního způsobu života. Nicméně je třeba si uvědomit, že toto téma je nesmírně složité s obrovským dopadem na obě strany vah. Za objevení a potvrzení souvislosti mezi HPV infekcí a karcinogenezí byla udělena Nobelova cena za medicínu. Dopad tohoto objevu jasně ukazuje na význam prevence HPV onemocnění. Jinými slovy, právě očkováním můžeme předcházet nádorovému onemocnění. Nyní je očkování proti HPV u dětí od 13. do 14. roku věku hrazeno ze zdravotního pojištění, u ostatních věkových skupin je prováděno za úhradu. Nejnovější dostupná data ÚZIS ukazují na značnou incidenci zhoubných nádorů se vztahem k infekcím lidskými papilomaviry (HPV) – 2 440 případů, z toho 883 mužů a 1557 žen. Celkový výskyt v populaci pak dosahuje 28 000 osob. Poslední doložené počty dívek vakcinovaných z veřejného zdravotního pojištění v roce 2018 naznačují návrat k rostoucímu trendu proočkovanosti. Dosud totiž proočkovanost u dívek ukazovala statisticky jednoznačně významný pokles mezi roky 2012 a 2017. Obecně nízký počet očkovaných chlapců do roku 2018 je dán tím, že tehdy nebyla vakcinace hrazena z veřejného zdravotního pojištění. Z dostupných dat je zřejmé, že celkově došlo v roce 2018 k významnému nárůstu počtu očkovaných chlapců.
Závěr
Jak ukazuje předkládaný text, je nutné vnímat testování HPV ve dvou rovinách. První rovinou je testování v souvislosti s karcinomem děložního čípku. Zde jsou dva základní aspekty. Prvním je nutnost proočkování populace a druhým je snaha o zavedení testování mRNA, což znamená, že budeme prokazovat již aktivní virus exprimující virové proteiny a ohrožující život pacientky a vyloučíme ty případy, kdy infekce lidským papilomavirem bude kompletně odhojena.
Další rovinou je testování HPV u onkologicky nemocných pacientů s diagnostikovaným nádorem hlavy a krku. I zde jsou dva základní aspekty. Prvním je opět proočkovanost populace, která v tomto případě nemá dopad na tak velké procento nemocných, jako je tomu u karcinomu čípku, z důvodu řady dalších faktorů, které toto onemocnění vyvolávají. Nicméně nejedná se o zanedbatelné číslo. Druhou rovinou je opět vyzdvižení významnosti testování nemocných, neboť pacienti, jak ukazují současné studie, u nichž byl nádor asociován virovou infekcí, mají lepší prognózu uzdravení a přežití. Tento fakt může nejen pomoci lékaři, ale také dokáže psychicky podpořit nemocného.
Vize
Naší snahou je do budoucna pokrýt všechna vyšetření, která by mohla v maximální míře přispět k diagnostice, která nejen pomáhá klinickým lékařům, ale která rovněž umožňuje širší klinicko-terapeutický pohled na dané onemocnění, a která v neposlední řadě zlepšila komfort pacientů.
Autoři:
Mgr. Ing. Libor Staněk, PCTM
Mgr. Kristýna Glendová
