选自：中华妇产科杂志2024年10月第59卷第10期
作者：林文煜 王钥 孙蓬明
福建省妇幼保健院妇科肿瘤实验室，福州 350001
通信作者：孙蓬明， Email：sunfemy@hotmail.com
引用本文：林文煜,王钥,孙蓬明. HPV感染后微环境在子宫颈癌发生发展中的研究进展[J]. 中华妇产科杂志,2024,59(10)：812-816.DOI:10.3760/cma.j.cn112141-20240705-00378
人乳头状瘤病毒（HPV）是一种常见的性传播病毒，尽管绝大多数HPV感染通常是一过性的，可被自然清除，但仍有10%~15%的患者持续感染并进展为相关病变。HPV感染后的角质形成细胞协同子宫颈-阴道局部微环境构建支持性感染后微环境（PIM），这是HPV持续感染和子宫颈病变恶性进展的关键因素。PIM由免疫细胞、宿主基质以及其衍生成分（包括趋化因子、细胞因子和代谢物等）构成。PIM从免疫抑制微环境、炎症和氧化应激、细胞外基质重塑、血管生成和代谢重编程5个方面促进HPV持续感染和子宫颈癌的发生发展。本文对PIM的成分、作用和潜在治疗靶点进行全面综述，以期对子宫颈癌防控提出新的思路。
在我国，人乳头状瘤病毒（human papillomavirus，HPV）的总体流行率为21.66% ［ 1 ］ ，面临着严峻的子宫颈癌疾病负担。HPV属于非包膜DNA病毒，其基因组是一段长约8 000个碱基对、全封闭的双链环状DNA分子。HPV感染后的角质形成细胞与子宫颈-阴道局部微环境协同作用，构建支持性感染后微环境（post-infection microenvironment，PIM）。PIM是维持HPV持续感染和子宫颈病变恶性进展的关键因素，深入了解PIM的成分、作用和潜在治疗靶点，有助于优化子宫颈癌的防控策略。
PIM的形成始于HPV病毒颗粒进入子宫颈复层鳞状上皮基底层的角质形成细胞，这一过程可由机械损伤、炎症、高温及辐射损伤引起 ［ 2 ］ 。HPV感染后的角质形成细胞与免疫细胞、宿主基质及其衍生成分（包括趋化因子、细胞因子和代谢物等）之间的相互协调作用促进PIM的形成。
（一）角质形成细胞
角质形成细胞具有Toll样受体（Toll-like receptors，TLR）和维甲酸诱导型基因Ⅰ受体（retinoic acid-inducible gene Ⅰ，RIG-Ⅰ）等多种病原体识别受体，作为先天性免疫细胞发挥抗病毒作用 ［ 3 ］ 。然而，HPV干扰角质形成细胞中的多种信号通路，逃避上皮细胞的免疫监视。HPV进入角质形成细胞的细胞核后，表达HPV早期癌蛋白E1和E2维持病毒基因组的低水平扩增，表达E5、E6和E7蛋白抑制角质形成细胞的先天性免疫反应 ［ 4 ］ 。HPV E5蛋白限制细胞表面的主要组织相容性复合物（major histocompatibility complex，MHC）递呈的抗原库 ［ 5 ］ 。HPV E6和E7蛋白则通过诱导泛素C末端水解酶L1（ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1，UCHL1）限制肿瘤坏死因子受体相关因子3（tumor necrosis factor receptor-associated factors 3，TRAF3）的激活，并抑制干扰素调节因子（interferon regulatory transcription factor，IRF）3二聚体的核转位，从而抑制干扰素表达 ［ 6 ］ 。HPV 18型E7蛋白抑制环磷酸鸟苷-磷酸腺苷酸合成酶（cyclic GMP-AMP synthase，cGAS）-干扰素基因刺激物（stimulator of interferon genes，STING）信号轴 ［ 7 ］ 。HPV 16型E7蛋白抑制γ干扰素诱导的信号传导及转录激活蛋白1（signal transducer and activator of transcription，STAT1）的磷酸化，抑制IRF-1和转运体相关抗原处理亚基1（transporter associated with antigen processing，TAP-1）的表达，降低角质形成细胞表面MHC-Ⅰ类抗原的递呈效率 ［ 8 ］ 。总之，这些通路通过改变角质形成细胞的特征、干扰免疫介质，促进PIM的形成。见 图1 。
（二）免疫细胞
1. 抗原递呈细胞：抗原递呈细胞（antigen-presenting cell，APC）是PIM免疫细胞中的第一效应细胞，主要包括巨噬细胞、树突状细胞（dendritic cell，DC）、朗格汉斯细胞（Langerhans cell，LC）和B淋巴细胞等。当巨噬细胞进入PIM时，被富含血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、白细胞介素（interleukin，IL）6和IL-8的微环境极化为M1型，并参与CD4+T淋巴细胞的浸润 ［ 9 ］ 。随着子宫颈病变的进展，巨噬细胞演变为具有免疫抑制功能的M2型，抑制CD8+T淋巴细胞的功能，募集调节性T淋巴细胞和髓系抑制性细胞 ［ 10 ］ 。HPV减少角质形成细胞中趋化因子和E-粘连蛋白的表达，这不但限制了LC向感染部位的迁移，也使LC和DC在感染表皮内的滞留能力受损，使其无法在表皮内发挥抗病毒作用 ［ 11 ］ 。
2. 免疫活化与效应细胞：正常情况下，CD8+T淋巴细胞与APC相互作用后，可从原始T淋巴细胞转变为细胞毒性T淋巴细胞。CD8+T淋巴细胞识别肿瘤细胞表面MHC-Ⅰ类抗原从而消灭肿瘤细胞，但HPV感染的角质形成细胞表面MHC-Ⅰ类抗原表达减少，逃避了T淋巴细胞的识别 ［ 12 ］ 。CD4+调节性T淋巴细胞可浸润基质层，产生IL-10和转化生长因子β（transforming growth factor beta，TGF-β）促进子宫颈癌进展 ［ 13 ］ 。
在PIM中，调节性B淋巴细胞能够产生IL-10抑制CD8+T淋巴细胞分泌颗粒酶和穿孔素，降低CD8+T淋巴细胞的毒性 ［ 14 ］ 。一方面，HPV下调自然杀伤（natural killer，NK）细胞的细胞膜受体，如NKp30和NKG2D等，从而导致NK细胞的活性受损 ［ 15 ］ ；另一方面，HPV破坏NK细胞的种群平衡，使NK细胞转变为未成熟的上皮内固有淋巴样细胞1（intraepithelial innate lymphoid cell 1，ieILC-1） ［ 16 ］ 。HPV通过破坏NK细胞种群平衡和细胞膜受体，使其无法发挥抗病毒作用。
（三）宿主基质及代谢物
1. 宿主基质：成纤维细胞是细胞外基质中最丰富的细胞成分。由成纤维细胞介导的旁分泌相互作用主要归因于HPV感染的角质形成细胞对成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）的敏感性增加 ［ 17 ］ 。感染HPV 16型的角质形成细胞释放的血小板衍生生长因子可启动FGF-2和FGF-7的表达，促进血管生成和肿瘤细胞生长 ［ 18 ］ 。
2. 代谢物：HPV感染导致子宫颈-阴道微环境中氨基酸和核苷酸等多种代谢物发生改变，3种氨基酸（N-乙酰牛磺酸、N6-乙酰赖氨酸、C-糖基色氨酸）、1种核苷酸（鸟嘌呤）、尿酸盐、磷酸盐、脱氧肉碱、生物胺水平升高，而谷胱甘肽和脂质水平降低 ［ 19 , 20 ］ 。上述代谢物可作为鉴别HPV阴性与阳性的标志物。此外，HPV E2、E5、E6和E7蛋白可增加糖酵解酶的活性、抑制克雷布斯循环（Krebs cycle）和呼吸链，促进Warburg效应，快速生成三磷酸腺苷，满足肿瘤细胞增殖过程中的高能量需求 ［ 21 ］ 。
PIM形成后，进一步从免疫抑制微环境、炎症和氧化应激、细胞外基质重塑、血管生成和代谢重编程5个方面，参与了HPV持续感染、HPV整合和子宫颈癌发生进展的多个阶段。见 图2 。
1. 免疫抑制微环境促进HPV持续感染：癌基因过度表达而产生的新抗原在细胞死亡后被释放和捕获，然后被APC递呈给T淋巴细胞，激活效应T淋巴细胞杀死癌细胞，导致更多抗原的释放。这个循环过程被定义为癌症免疫循环。然而，在高级别子宫颈病变中肿瘤相关巨噬细胞（CD 163 +CD 68 +）浸润增加，γ干扰素产生减少 ［ 22 ］ 。受感染的角质形成细胞中干扰素减少、黏附分子下调、病毒表位递呈受限以及趋化因子产生减少，导致APC在感染部位的运输减少，从而使病毒感染细胞不易被识别与清除。此外，效应T淋巴细胞转化为衰竭状态，导致子宫颈癌细胞免疫逃逸 ［ 23 ］ 。
2. 炎症和氧化应激辅助促进HPV整合：免疫细胞迁移到炎症部位并释放细胞因子和活性氧损害细胞稳态。与健康人群相比，子宫颈癌患者的血清中环氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）、可溶性髓系细胞表达的触发受体1（soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1，sTREM-1）、β干扰素、IL-1β和IL-6的表达增加 ［ 24 ］ 。进一步研究显示，HPV E5、E6和E7蛋白通过激活蛋白1（activator protein 1，AP-1），导致COX-2的表达增加，释放大量前列腺素进而对子宫颈组织产生不利影响 ［ 25 ］ 。反过来，氧化应激可能延长炎症反应，造成DNA损伤和基因组不稳定性，为HPV DNA整合创造可行性。
3. 细胞外基质重塑促进子宫颈癌进展：细胞外基质（extracellular matrix，ECM）主要由成纤维细胞产生，由蛋白聚糖、糖蛋白和结构蛋白（如胶原蛋白、弹性蛋白、连接蛋白、层粘连蛋白和腱蛋白）组成。硬化后的ECM在肿瘤中形成支架，刺激上皮细胞从正常细胞转化为恶性肿瘤细胞。ECM硬度增加激活转录因子Yes相关蛋白（Yes-associated protein，YAP），介导癌细胞的上皮-间质转化 ［ 26 ］ 。
4. 血管生成促进子宫颈癌转移：HPV 16型E6蛋白上调缺氧诱导因子1α（hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α）促进VEGF的表达，具有强大的促血管生成活性 ［ 27 ］ 。血管的基底膜被基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）特别是MMP-2和MMP-9的蛋白水解作用降解，暴露了血管内皮细胞上表达的VEGF-A受体 ［ 28 ］ ，并促进更多的血管生成。肿瘤细胞通过血管基底膜破裂形成的空间进入血液，进而发生远处转移。
5. 代谢重编程为子宫颈癌进展提供能量：HPV 18型E6和E7蛋白增强糖酵解限速酶——己糖激酶2（hexokinase2，HK2）的转录，在子宫颈癌细胞的有氧糖酵解中发挥关键作用 ［ 29 ］ 。E6蛋白使p53失活，直接抑制微小RNA（miR）-34a的表达。miR-34a的减少促进了Warburg效应，进而增加三磷酸腺苷的产生 ［ 30 ］ 。
1. 平衡PIM内的局部免疫微环境：靶向PIM内免疫细胞的免疫治疗策略，可实现对HPV感染和子宫颈癌的精准防控。子宫颈癌免疫疗法主要分为4类：免疫检查点阻断疗法、过继性细胞转移疗法、治疗性疫苗和细胞因子疗法。细胞程序性死亡受体1（programmed cell death protein 1，PD-1）和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）是子宫颈癌中具有临床应用前景的免疫检查点靶点。一些临床试验对PD-1检查点抑制剂纳武利尤单抗（nivolumab）和派姆单抗（pembrolizumab）、细胞程序性死亡配体1（programmed cell death ligand 1，PD-L1）检查点抑制剂阿替利珠单抗（atezolizumab）和度伐利尤单抗（durvalumab）进行了研究，发现PD-1/PD-L1阻断剂可以诱导子宫颈患者中T淋巴细胞亚群CD 8+叉头状螺旋转录因子3（forkhead box protein 3，FoxP3）+CD25+T淋巴细胞增加，而免疫抑制性调节性T淋巴细胞减少 ［ 31 ］ 。HPV 16型阳性子宫颈癌患者使用HPV 16型E7蛋白靶向的工程化T淋巴细胞治疗后（NCT02858310），6例（6/12）患者的肿瘤缩小，其中4例为抗PD-1难治性肿瘤 ［ 32 ］ 。将趋化因子配体11（C-C motif chemokine ligand 11，CCL11）与E6、E7蛋白抗原融合作为治疗性DNA疫苗，可扩大特异性T淋巴细胞受体的多样性，并诱导活化的T淋巴细胞、巨噬细胞和DC向肿瘤浸润，形成抗肿瘤的免疫微环境 ［ 33 ］ 。
2. 纠正氧化还原失调：非甾体类抗炎药和COX-2抑制剂可以减少炎症介质的产生，从而抑制由HPV引起的慢性炎症。一些研究表明，酪氨酸激酶抑制剂舒尼替尼可增加一氧化氮合酶的产生，并引发细胞凋亡。此外，一些天然化合物，如白藜芦醇、儿茶素、姜黄素、维生素B6、维生素C等抗氧化剂均可以促进子宫颈癌细胞的凋亡 ［ 34 ］ 。然而，这些抗氧化剂对子宫颈癌患者的预后影响还需要进一步探索。
3. 抑制血管生成与细胞外基质重塑：子宫颈癌抗血管生成药物临床应用指南（2023年版） ［ 35 ］ 推荐，贝伐单抗（bevacizumab）联合化疗作为复发、转移和晚期子宫颈癌患者的一线治疗药物。阿帕替尼（apatinib）特异性地抑制VEGF受体2的酪氨酸激酶活性，延缓子宫颈癌进展 ［ 36 ］ 。欧洲妇科肿瘤试验小组（ENGOT）开展的复发或初治晚期（Ⅳb期）子宫颈癌患者的随机双盲Ⅱ期临床研究中，患者接受卡铂+紫杉醇方案化疗联合尼达尼布200 mg口服后总生存时间延长了5个月 ［ 37 ］ 。但尼达尼布与更严重的贫血和中性粒细胞减少相关。抗血管生成药物为晚期子宫颈癌的治疗提供了可选择的方案，但抗血管生成药物与其他方案联合治疗的疗效、最佳联合方案以及预测联合治疗疗效的生物标志物，还需进一步探索。
4. 平衡PIM内的局部代谢微环境：咖啡酸降低谷氨酰胺酶和果酸酶1（malic enzyme 1，ME1）的表达，后者抑制丙酮酸脱氢酶激酶（pyruvate dehydrogenase kinase，PDK）的活性，从而干扰三羧酸循环；咖啡酸和二甲双胍两者联合应用可破坏子宫颈癌细胞的能量平衡，抑制其增殖并促进其凋亡 ［ 38 ］ 。代谢靶点可能是加速HPV清除与子宫颈癌治疗的一种辅助疗法，由于相关研究主要局限于体外和动物实验，因此，应进一步研究代谢疗法是否具有临床应用潜力。
目前，对于子宫颈癌的预防已有诸多策略，包括预防性HPV疫苗与三阶梯子宫颈癌筛查等，但仍然存在着大量HPV感染和子宫颈癌患者，严重威胁我国女性的生殖健康，亟待开发新的干预手段。越来越多的证据表明，HPV感染的角质形成细胞积极地塑造支持性的PIM，使得HPV侵入上皮细胞进而增生、恶变、扩散。通过重新平衡局部免疫和代谢微环境、纠正氧化还原状态、抑制血管生成，可能是子宫颈癌防控的新策略。然而，这些策略仍需要更多深入的临床试验来确认其安全性和有效性。
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