第三节 病因和危险因素
鼻咽癌的危险因素包括EB病毒(Epstein-Barr virus,EBV)、环境危险因素和人群遗传易感性,此三者相互影响、相互作用,共同导致了鼻咽癌的发生。中国南部广东、广西省是鼻咽癌的世界高发区,其当地居民长期以来保持着相对稳定的生活方式和饮食习惯,且遗传背景较一致,为鼻咽癌病因研究提供了极佳的机会。对鼻咽癌病因的研究,也为揭示人类恶性肿瘤多步致癌过程提供了一个经典模型。
一、EB病毒
(一)EB病毒基本情况
1.基本形态及分型
EB病毒为DNA病毒,属疱疹病毒科γ亚类。与其他疱疹病毒一样,直径90~180nm,为20面体核衣壳,有162个衣壳体,由囊膜包裹,衣壳内含有一个蛋白核心和DNA。感染人类的EB病毒分为Ⅰ型和Ⅱ型或A型和B型,区别二者的主要依据在于编码EB病毒核抗原2(EBNA-2)的基因。
2.分子流行病学
EB病毒可在全球各人种中引起广泛感染,90%以上的人均感染过并终身携带。幼儿时期的原发性感染,多无症状或仅有轻微的非特异性症状,感染后终身带毒;青春期后发生的原发性感染,相当一部分为显性感染,常表现为传染性单核细胞增多症。一般而言,在发展中国家,EB病毒感染多发生在儿童早期;在经济发达、生活水平较高地区,多发生在青春期后,如在我国,3~5岁儿童血清VCA-IgG抗体阳性者达90%以上。而在欧美等国家,学龄早期儿童EB病毒抗体阳性者仅为30%~50%。不同型别的EB病毒在世界范围内的分布有所差别,在欧美以及东南亚地区分离出的EB病毒约有95%为Ⅰ型;在赤道非洲及新几内亚地区,Ⅰ型和Ⅱ型的比例相近。
(二)EB病毒感染形式
EB病毒在人体内感染上皮细胞和B淋巴细胞。感染的形式主要分为裂解感染(lytic infection)和潜伏感染(latent infection)。
裂解感染时,病毒进行完整的DNA复制、转录、翻译和病毒装配过程,并释放病毒,导致了细胞裂解,但不发生致癌性转化,宿主体内可以检出病毒DNA及mRNA。潜伏感染时,EB病毒仅表达部分病毒基因,不进行复制,不释放病毒,宿主细胞存活,但发生遗传学改变。潜伏感染依其病毒表达产物的不同分为3型,其中与鼻咽癌关系最密切的是潜伏Ⅱ型。
(三)EB病毒与鼻咽癌
EB病毒感染与鼻咽癌的发生有非常密切的关系。鼻咽癌患者的EB病毒衣壳抗原(viral capsid antigen,VCA)和早期抗原(early antigen,EA)均会产生相应抗体。在我国台湾地区进行的一项队列研究,对9688名男性进行了平均15年的随访,发现EB病毒VCA-IgA抗体或EB病毒特异性DNA酶(EBV DNase)抗体阳性者鼻咽癌风险显著增加,VCA-IgA抗体阳性、EBV DNase抗体阳性,以及二者联合阳性者患鼻咽癌的风险分别为相应阴性者的22.0、3.5、和32.8倍。在鼻咽癌高发区的四会市,对近2万人平均随访了16.9年,发现VCA-IgA抗体滴度达1∶20者鼻咽癌风险是其阴性者的11.2倍(95%Confidence Interval,CI=4.2~29.8),而联合EA-IgA抗体阳性后风险是二者阴性的95.6倍(95%CI=44.4~206.1)。这一结果提示EB病毒感染在鼻咽癌的致病过程中起着重要的作用。
EB病毒DNA可在各病理类型的鼻咽癌肿瘤组织中检测出,而相应的正常组织中其表达量则很低或没有。循环中的EB病毒DNA也有类似的情况,96%的鼻咽癌病人血清中可以检测出EB病毒DNA,但在正常人中仅7%可检测出。Pathmanathan等人进行的研究发现,除此之外,病毒编码RNA(EBERs)、潜伏期膜蛋白LMP-1、LMP-2A,可在几乎全部的鼻咽癌原位癌组织及高度不典型增生的鼻咽上皮组织中检测出,提示EB病毒的潜伏感染是鼻咽癌发生发展的关键因素之一。
但EB病毒感染仅是鼻咽癌的众多致病因素之一。这是因为,EB病毒感染非常广泛,世界范围内90%以上的人均感染过并终身携带。然而,鼻咽癌在世界上绝大多数地区都极为罕见。即使是在中国国内,华南地区高发区和北部低发区的鼻咽癌发病率也相差了数十倍以上。这就说明,除了病毒感染之外,还存在众多因素共同导致鼻咽癌的发生。
二、环境理化因素
(一)粤式咸鱼和其他腌制食品
咸鱼是较早确定的鼻咽癌的危险因素之一。20世纪70年代,Ho等首先指出粤式咸鱼的摄入可能是鼻咽癌的潜在危险因素,并在2041例香港鼻咽癌患者及205例洛杉矶鼻咽癌患者中发现咸鱼和鼻咽癌的关联。之后,大量研究均发现咸鱼的摄入和鼻咽癌的风险相关,其中两项大规模的病例对照研究分别是在我国广东省(病例/对照=1387/1459)和广西省(病例/对照=1049/785)进行的,发现摄入咸鱼者与未摄入者相比,鼻咽癌风险显著增加,OR值分别为1.58(95%CI=1.20~2.09)和1.90(95%CI=1.05~3.47)。
粤式咸鱼是我国华南广东等省居民日常食用的一种食物,因腌制过程使其含有较多的亚硝酸盐,可能是其致癌因素之一。与成人期摄入相比,儿童期摄入咸鱼表现出更高的鼻咽癌发病风险,如在我国广东进行的病例对照研究显示,成人期摄入咸鱼者鼻咽癌的发病风险为未摄入者的1.58倍(95%CI=1.20~2.09),但儿童期摄入者的发病风险则为摄入者的2.45倍(95%CI=2.03~2.95)。1994年Zheng等在广西省进行的研究发现,婴儿期(2岁以前)摄入咸鱼者鼻咽癌发病风险进一步增高,OR值为3.8(95%CI=1.5~9.8)。Yu等在广西进行的研究也得到了类似的结果。另外,Yu等在广西和香港进行的研究发现,哺乳期摄入咸鱼者,其成人后患鼻咽癌的风险大为增高,OR值分别为2.2(95%CI=1.2~5.6)和7.5(95%CI=3.9~14.8)。然而,暂时还没有研究发现鼻咽部是经口摄入亚硝酸盐等致癌物质的高敏感部位。
其他腌制食品可能也因存在类似的致癌物而表现为鼻咽癌的危险因素。2006年Gallicchio等对既往16篇病例对照研究进行了系统性综述,发现成人期摄入腌制蔬菜者鼻咽癌风险是未摄入者的2.04倍(95%CI=1.43~2.92)。除此之外,在中国各地、美国、印度及非洲北部的研究均发现其他腌制肉类或腌制油脂类食物的摄入均会增加鼻咽癌的患病风险。
(二)新鲜蔬菜水果
与其他癌症类似,摄入充足的新鲜蔬菜水果也会使鼻咽癌的患病风险降低。在中国、马来西亚、美国及非洲北部等各地进行的研究均发现蔬菜水果的摄入对鼻咽癌具有保护作用,可使其发病风险降低30%~50%。2006年一项系统性综述研究结果显示,新鲜的蔬菜水果摄入可降低36%的鼻咽癌发病风险(OR=0.64,95%CI=0.48~0.85)。新鲜蔬菜水果中所含有的抗氧化物可能是其对鼻咽癌及其他癌症起保护作用的原因之一。
(三)草药、凉茶及老火汤
草药、凉茶和老火汤是我国南方居民服用中草药制剂的三种主要方式。在菲律宾、我国广西及印度等地进行的研究显示,服用草药会导致鼻咽癌发病风险增高,这可能是由于草药中所含的一些制剂对EB病毒的再激活作用而引起的。但在广州及台湾进行的两项病例对照研究并未发现草药与鼻咽癌发病风险有显著关联,草药成分的复杂性和人群特异性可能导致这些结果的不一致。
凉茶是我国南方广东等省居民经常饮用的一种植物性饮料,由多种中草药煎煮而得,中医理论认为其可用于清热解毒;老火汤则是广东居民以慢火煲煮的汤类,多含有中草药成分。由于其分布的特异性,目前仅在我国广东省一项研究发现,凉茶和老火汤对鼻咽癌有一定的保护作用。
(四)酒精
迄今为止,在世界多地进行酒精摄入和鼻咽癌风险的关联研究并未得到一致的结果,饮酒者患鼻咽癌的优势比(OR)值从0.80到2.59不等。但酒精对鼻咽癌的作用可能依据其摄入量的大小而有所不同。2009年,Chen等对6项研究进行了系统性综述,剂量反应趋势分析显示,与不饮酒者相比,低剂量的饮酒(<15杯/周)对鼻咽癌表现为保护作用(OR=0.82),而高剂量饮酒(>30杯/周)者鼻咽癌发病风险增高(OR=1.12),其剂量反应曲线呈现“J”形分布。
(五)吸烟
吸烟可能是鼻咽癌的危险因素之一。在美国、马来西亚及中国台湾地区、广东省及上海市等地进行的病例对照研究均发现吸烟可导致鼻咽癌发病风险的增加,在队列研究中也进一步发现了这种关联。吸烟与鼻咽癌的关系可能存在剂量反应关系。Vaughan等发现,与不吸烟者相比,吸烟者患鼻咽癌危险度随其吸烟累积剂量的增加而增大,累积吸烟每年60包者,鼻咽癌风险是不吸烟者的4.3倍(95%CI=1.5~12.4)。在广东省及台湾地区的研究也有类似的发现。
此外,吸烟与鼻咽癌的关联可能因鼻咽癌的病理类型而有所不同。低发区人群中,60%~70%的Ⅰ型鼻咽癌与吸烟或饮酒相关,但未分化型的鼻咽癌(WHO病理分型,Ⅲ型)与吸烟无明显关联,在意大利进行的一项研究显示,相较不吸烟者,吸烟者患未分化型鼻咽癌和分化型鼻咽癌的OR值分别为1.37和3.17,提示吸烟对鼻咽癌的作用可能存在人群的差异。
另外我国高发区广东省的最新研究显示,吸烟可能通过对EB病毒的激活作用增加鼻咽癌发生的潜在风险。该研究在健康人群中发现,吸烟与EB病毒VCA-IgA抗体具有相关性,且该相关性在鼻咽癌的高发地区(广东省)尤为显著;细胞学实验进一步发现香烟抽提物可激活EB病毒,使其进入裂解期。
(六)职业性危险因素
1.粉尘类
吸入性粉尘可能沉积在鼻咽部黏膜造成长期的慢性炎症刺激而具有致癌作用。在欧美等地开展的一项含有近3万人的研究队列证实,职业性木质粉尘接触会导致鼻咽癌的发病风险增加。在中国人中开展的病例对照研究也有类似的发现。除此之外,其他金属粉尘(如镍、锌等)、棉质粉尘也可能是鼻咽癌的危险因素。
2.甲醛
甲醛也是鼻咽癌的潜在职业性危险因素之一。Blair等在1990年综述了已有的三篇研究,指出高剂量甲醛暴露会导致鼻咽癌的患病风险增加1倍以上,之后两篇综述也得到了类似的结果。然而,2008年一篇Meta分析综合了4篇队列研究结果,并未发现甲醛暴露和鼻咽癌具有显著相关,但这可能是由于研究队列中病例人数过少(总病例数仅9人)所造成的。
三、遗传易感因素
自20世纪70年代人类白细胞抗原(HLA)多态性与鼻咽癌易感性关系被提出后,研究者进行了大量鼻咽癌易感基因的研究,如通过家系连锁分析,已成功将鼻咽癌易感基因定位于染色体6p22、4p15.1~q12、3p21.31~21.2及5p13.1等区域。另外,通过候选基因策略与全基因组关联研究策略,研究者采用病例对照的研究方法在鉴定鼻咽癌易感基因方面取得大量研究发现(主要发现见表11-2),包括以下几个方面。
表11-2 基于大样本的病例对照研究或全基因组关联研究得到的与鼻咽癌相关联的易感基因总结
续表
a OR和P基于合并数据的分析;CYP2E1的结果为按吸烟状态分层后得到
(一)HLA
HLA基因编码的蛋白在识别并提呈外源性抗原(包括病毒多肽)至免疫系统,从而诱导靶细胞裂解的过程中发挥重要作用。在鼻咽癌高发区开展的多项病例对照研究报道了HLA特定等位基因与鼻咽癌发病风险显著相关。Goldsmith等对13项病例对照研究的Meta分析发现,在华南人群中鼻咽癌患病风险与ⅠHLA亚型A2、B14和B46成正相关,与A11、B13、B22成负相关。在北非人、低风险的白种人中开展的病例对照研究也显示特定表型的HLA与鼻咽癌发病风险相关,然而,由于这些研究样本量相对较小,研究设计存在一定局限性,故难以得出确切的结论。2009年,Tse等报道了基于中国台湾人群的鼻咽癌全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)。在初筛阶段,他们利用了500k的全基因组单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNPs)芯片对277例鼻咽癌病例和285个健康人进行分析,然后挑选SNP在两个独立样本(分别由339例鼻咽癌病例和696例对照、296例鼻咽癌病例和944例对照组成)中进行验证,发现在HLA-A基因区域的两个SNP与鼻咽癌发病显著相关(rs2517713和rs2975042,合并样本后的P 值分别为3.9×10-20和1.6×10-19)。随后,Bei等在中国南方人群中开展的GWAS再次证实HLA基因上的3个SNPs与鼻咽癌易感性相关,这3个SNPs分别为rs2860580(P=4.88×10-67,OR=0.58),rs2894207(P=3.42×10-33,OR=0.61)和rs28421666(P=2.49×10-1 8,OR=0.67)。该研究发现的SNP rs2860580与Tse等人研究发现的SNP rs2517713存在高度连锁不平衡(γ2=0.99,D’=1)。
以上基于不同人群以及不同设计的对于HLA与鼻咽癌关联的研究均得到了相似的结果,证实了HLA遗传多态性与鼻咽癌的发生相关。
(二)致癌物代谢相关基因和DNA修复基因
利用候选基因策略,研究者探讨了DNA修复通路、致癌物代谢相关基因变异与鼻咽癌发病风险的相关性。
1.环境致癌物代谢相关基因
食用咸鱼是鼻咽癌确证的危险因素,咸鱼的主要致癌物为亚硝胺,该物质可被细胞色素P450 2E1酶(CYP2E1)基因所激活,因此推测CYP2E1基因多态性与鼻咽癌相关。为验证这一假设,Jia等在中国南方开展了大规模的家系研究和病例对照研究,结果发现CYP2E1基因对应的5个SNPs位点与鼻咽癌发病风险相关,并且在低年龄组(年龄小于46岁)有吸烟史的人群中验证了这些SNPs与鼻咽癌的关联。另外,在中国台湾、泰国、中国湖南开展的研究表明鼻咽癌患者CYP2E1基因突变型C2/C2的携带率明显高于正常人。
2.DNA损伤与修复基因
中国台湾Cho等在2003年发表了第一篇DNA修复基因与鼻咽癌易感性关系的报道提示该方向在鼻咽癌领域的研究已经开始受到关注。2011年,Qin等在广东省开展了一项大样本的病例对照研究来评估DNA损伤修复相关基因是否与鼻咽癌发生相关。这是一项基于二阶段设计的研究方案,发现阶段采用755对病例对照样本,共检测了覆盖88个DNA损伤修复基因的676个标签SNPs;随后,对于发现的11个P值小于0.01的SNPs进一步在独立的1568名病例和1297名对照中进行验证。合并后的样本提示,RAD51L1基因上有两个存在连锁不平衡的SNPs(rs927220与rs11158728)与鼻咽癌的发生相关,OR值分别为1.20和1.17。这一发现支持DNA损伤修复基因的多态性在鼻咽癌发生中起着一定作用,尤其是RAD51L1基因。
最近,在中国东部和南部开展了另一项研究评估NBS1基因多态性与鼻咽癌的关联。结果显示该基因rs1805794位点与鼻咽癌易感性显著相关,与野生基因型GG相比,携带GC和CC基因型的个体OR值为3.87(95%CI=3.01~5.03)。此外,携带CC基因型的患者发生侵入性或转移性鼻咽癌的风险为GG基因型的2.21倍。同时,用该位点突变型的NBS1基因转染CNE2细胞系,结果显示细胞迁移率显著高于携带该位点野生型NBS1基因的细胞系(P<0.024)。这些数据均表明NBS1基因遗传变异和鼻咽癌的发生发展相关。
(三)基于全基因组关联研究发现的其他易感基因
越来越多的研究显示鼻咽癌的发生涉及多个低外显的遗传损伤共同作用。目前的候选基因策略主要关注有限的几个在鼻咽癌发病中功能已知的基因,这一方法可能遗漏大多数在鼻咽癌发生中功能尚不明确的基因。GWAS从全基因组遗传标记入手,寻找新的易感基因,这一方法在多种疾病中证明是有效的。
鼻咽癌的4项GWAS分别在马来西亚、中国台湾以及中国南方这三个人群中开展。在中国台湾和中国南部的两项GWAS中除了发现HLA基因上存在较强遗传效应的鼻咽癌易感基因外,结果显示3p22.2染色体区域的ITGA9基因,染色体上16p22.1区域的GABBR1基因,6p21.33上的MICA基因,3q26.2上的MECOM基因,9q21.3染色体上的CDKN2A/2B基因,13q12.12染色体上的TNFRSF19基因等均与鼻咽癌的发生相关。
(四)遗传易感基因筛查研究手段
连锁分析和候选基因关联分析,是分析复杂疾病遗传易感性的两大策略,但是对于研究鼻咽癌这一复杂疾病而言,两者都有局限性。目前连锁分析所用的遗传标记密度过低,因此很难对致病基因进行精确定位;更为重要的是,连锁分析对确定遗传致病作用明显或外显率高的易感基因有较大优势,对于筛查具有较高等位基因频率的、低外显率的易感基因变异则没有优势。候选基因策略则依赖于候选基因的正确选择,而这种选择一般基于生物学假说或基于连锁分析确定的易感区域,结果也仅限于全基因组中的小部分遗传易感位点;另外,许多疾病的致病机制不明确,因此基于候选基因的分析策略远未能解释疾病的遗传易感基础。因此,有必要用一种有效的研究策略,在全基因组水平筛查鼻咽癌的易感基因。
GWAS是采用高通量技术在全基因组范围内进行SNP分型,进而筛查与疾病易感相关的位点,在未知目的基因的情况下,更具有优势。目前基于中国台湾和华南地区的鼻咽癌GWAS研究再次验证了HLA与鼻咽癌的关联,另外发现了一些其他位点与鼻咽癌的关联,对这些位点的功能研究还有待进一步深入。
尽管GWAS在常见疾病遗传易感性的筛查中取得了极大的成功,然而这一策略也存在一定局限性。首先,现阶段的GWAS基于“常见疾病-常见变异”的假说,即常见疾病由人群中常见遗传变异导致。基于这一假说,研究者在进行全基因组关联分析之前往往会剔除最小等位基因频率(minor allele frequency,MAF)<1%的低频SNP,以提高关联分析的检验功效。然而在人类HapMap数据库里,低频的SNP位点不仅占总SNP的绝大多数,而且占具有非同义突变的SNP的大部分。此外,目前发现的常见变异仅能解释常见疾病一小部分的遗传易感性。因此,研究者提出了常见疾病由罕见变异主导的假说。有研究发现,在自闭症、精神发育迟滞、癫痫病、精神分裂症等复杂疾病中存在罕见结构变异,这些罕见变异可大大增加疾病的发病风险,这一发现支持“常见疾病-罕见变异”的假说。随着新一代测序技术的发展与测序成本的降低,全基因组测序和外显子测序的应用越来越多,从而使更为全面地研究鼻咽癌罕见变异成为可能。而罕见变异的发现可以更为全面地解释鼻咽癌的遗传易感性,并可能为最终实现鼻咽癌的发病风险预测提供依据,为鼻咽癌的个体化治疗提供潜在的靶点。