第四节 子宫颈癌的其他致癌因素
到目前为止的研究,确认了HPV在子宫颈癌病因学中的绝对作用。高危型HPV的持续感染是子宫颈癌变的至关重要的因素。然而在临床工作及回顾性的研究中,存在着不可忽视的现象:只有小部分的HPV感染者最终发展为子宫颈浸润癌。同所有复杂型疾病一样,HPV也一定协同其他致病因素,在子宫颈癌的癌变过程中相互作用。目前对这些“其他因素”的研究包括:遗传易感性、性活动因素、营养因素、生活模式(主要是吸烟)、生育因素等。
一、遗传因素
包括子宫颈癌在内的实体瘤的遗传因素无疑是近十年研究的热点。从较早的临床实例中,家族聚集性被公认为肿瘤的一大特质,传统的连锁分离法在单基因及染色体病以外的表型上无法发挥作用,并且肿瘤等复杂疾病更倾向于多因素相互影响的群体遗传学模式,所以早期遗传学的研究方法成为限制子宫颈癌遗传因素研究的原因。21世纪以来,人类基因组计划的完成及由此引发的后基因组计划等推动了相关技术及设备的跨越式发展。在一代 sanger 测序的技术平台上,只允许研究者进行hypothesis-driven的候选基因研究。而21世纪初的基因芯片技术使得科学家可以从全基因组范围内进行更全面的筛选。全基因组关联分析(whole genome association study,GWAS)无疑是最有效的方法。大量的复杂疾病包括实体瘤都进行了遗传易感性的筛选。而子宫颈癌是起步较晚的肿瘤。究其原因,在西方发达国家,子宫颈癌的主要研究热点前移至预防性疫苗的和HPV感染的阻断;较为健全的医疗卫生体系使得大多数病患在CIN期被诊断并治疗,能获得的侵袭性癌症样本有限,大多数的新发病例在发展中国家;由于GWAS的研究需要多中心参与,大量病例样本为基础并需要有雄厚的资金支持,这使得科学研究水平落后的发展中国家无法完成。2013年,我国马丁教授领导的团队,完成了子宫颈癌GWAS的首次研究,这也是目前为止对于子宫颈癌最为全面的全基因组筛选。由此开启了子宫颈癌研究的全基因组、大样本量分析时代。
随后,二代测序技术使得测序成本不断下降,学者们可以利用其技术方法在更多的兴趣点上进行研究,包括HPV的整合位点、子宫颈癌的表观遗传因素等。在围绕HPV为首要致病因素并开展相关研究的同时,子宫颈癌的遗传易感因素无疑是未来研究的另一热点和重要方向。
(一)子宫颈癌相关候选基因
1.免疫相关基因
由HPV感染进展为子宫颈浸润癌的过程,往往需要十年或更久,在这期间HPV的感染及宫颈病变是进展或是消退往往与宿主免疫力相关。比如辅助性免疫T细胞2的极化及免疫应答参与了HPV导致的宫颈内高级别病变,而上皮内瘤变及原位癌与HLA介导的抗原提呈及免疫豁免相关。所以学者们尝试将免疫相关基因作为子宫颈癌遗传因素的候选研究对象。
(1)肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor A gene,TNFα):
TNFα,由TNFα基因编码,是炎症及免疫相关因子。在受到HPV感染的宫颈鳞状上皮中可发现起过度表达,在子宫颈癌细胞系及子宫颈癌患者的宫颈细胞分泌物中TNFα都为高表达。当HPV感染上皮细胞时,TNFα通过诱导感染细胞凋亡、抑制增殖、抑制HPV病毒基因转录来清除HPV及感染细胞。所以TNFα成为重要的子宫颈癌遗传因素的研究对象。关于TNFα基因多态性,大多数发表的研究都集中在G-308A(rs1800629)基因的启动子区,原因是G- 308A基因被认为可以增加TNFα基因的转录活性即控制其表达。总体来说,目前证据表明GA/AA基因型与子宫颈癌发生危险性相关。
(2)人类白细胞抗原(human leukocyte antigen genes,HLA):
HLA对HPV病毒抗原的提呈有至关重要的作用,HLA分子的激活是获得性免疫反应的决定性的因素。在HLA多态性有可能通过作用于对HPV感染的免疫调控作用而参与宫颈病变的发病机制。病例对照研究揭示了显示特定的HLA等位基因与子宫颈癌风险之间的关联。在一项荟萃分析中,杨等人报道称,7个等位基因(HLA DRB1 0403,×0405,×0407,×0701,×1501,×1502,×1503)与子宫颈癌发生呈正相关,而其他4个等位基因(HLA DRB1 0901,×1301,×1302,× 1602与宫颈鳞状细胞癌)呈负相关。然而,在后来发表的研究中,HLA DRB1 1501-dqb1 ×0602单体型是高级别CIN的保护因素,特别是已含有HPV感染及致癌基因表达的人群;此外,HLA-DQB1× 0302和宫颈病变也已在几个群体中表现出正相关,特别是在哥斯达黎加人群。
(3)白细胞介素-12(Interleukin-12 A and B gene,IL-12A 和 IL-12B):
IL-12是炎症细胞因子,可促进干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)的表达,及免疫性Th1细胞的分化,使得天然免疫协同获得性免疫从而抵抗病毒。除了已知的抗病毒机制,研究还在小鼠模型中获得了IL-12的抗病毒证据,实验观察到IL-12处理组明显的抑制肿瘤发生及已发生肿瘤的消退效应。学者对在404例的病例对照研究中,分型了IL-12A rs568408[3’ UTR G>A] and rs2243115(5’UTR T>G)and IL-12B rs3212227(3’UTR A>C),结果指出IL-12A rs568408 GA/AA and IL-12B rs3212227 AC/CC与野生型相比具有子宫颈癌变的高风险性。其中IL-12B rs3212227与子宫颈癌的风险相关性被多个研究证实。
此外,干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)、白细胞介素-10(interleukin-10 gene,IL-10)、细胞毒性T细胞抗原(cytotoxic T-lymphocyte antigen-4 gene,CTLA-4)等免疫相关基因的多态性位点被证实与子宫颈癌风险相关。
2.HPV E6/E7相互作用基因
p53在人类细胞中参与周期调节、DNA修复及细胞凋亡。HPV通过泛素化途径降解p53导致宿主细胞的基因组不稳定是子宫颈癌变的重要机制。p53基因第72位密码子的两个等位基因可编码精氨酸或脯氨酸。多个研究证实编码精氨酸的纯合子基因型与编码脯氨酸的杂合子相比,子宫颈癌的发生率高7倍。这一结果在多个人群中得到验证,随后的荟萃分析也再次证实此位点多态性在子宫颈癌风险中的显著作用。
3.乳腺癌易感基因1(breast cancer susceptibility gene 1,BRCA1)
研究发现E6和E7蛋白可以直接与BRCA1相作用,从而拮抗BRCA1与p53的结合,抑制p53和BRCA1共同介导的转录激活作用。BARD1(BRCA1-associated ring domain protein 1)被描述为一个核蛋白,与BRCA1和形成稳定复合物,并与HPV E6结合导致其失活,从而减少P53蛋白在子宫颈癌变过程中的降解。在子宫颈癌的病例对照研究,对BRCA1 pro871leu(rs799917),BARD1 pro24ser(rs1048108)和arg378ser(rs2229571)进行分型,发现在隐性遗传模型中BRCA1变异rs799917 TT基因型,与子宫颈癌风险显著降低相关(OR 0.62,95% CI:0.40~0.95)。
除此之外,还有众多基因被认为有可能是子宫颈癌遗传易感关键或相关基因从而进行了病例对照研究,包括OAS3、 SULF1、 IFNG;DNA 修复基因 DU、DMC和 GTF2H4;EVER1 和 EVER2 等。总的来说,候选基因多态性与子宫颈癌易感性的研究,使得对本病病因的遗传基础有了进一步的认识,但研究结果缺乏一致性。对于所有低外显率的遗传变异与癌症风险的关联,异质性都是一个巨大的挑战,可能来自于研究设计的差异,目标人群的民族多样性,对已知的危险因素缺乏调整,样本量不足等。因此,未来的研究应该更注重研究设计和数据分析。
随着高通量的基因分型方法应用,全基因组关联分析(GWAS)方法是近年来流行的,这为我们提供了更全面了解子宫颈癌遗传易感性的机会。然而,到目前为止,关于子宫颈癌或者HPV持续感染的GWAS研究报道唯有一例,与其他实体瘤相比相当匮乏。大多数已发表的候选基因研究没有充分考虑除了HPV感染以外的环境暴露。流行病学研究、候选基因法的一个重要作用是为多中心研究联盟做储备,不仅增加了研究的样本量,资金补充,也为大规模筛选后多人群的验证提供了储备。
(二)全因进组关联筛选出的遗传易感位点
在目前唯一对子宫颈癌进行的大样本多中心的全基因组关联分析中,研究者进行了三轮分析,第一轮1364子宫颈癌/3028对照的全基因组基因芯片筛选,第二轮1824 子宫颈癌/3808 对照验证,第三轮2343子宫颈癌/3388对照再次验证。研究得到了两个新的遗传易感位点变异 4q12(rs13117307)、17q12(rs8067378)。
4q12(rs13117307)相关联的基因EXCO1。EXCO1的蛋白产物 Exocyst complex具有7个亚基(EXCO2~EXCO8的产物)。目前的研究了解到该蛋白产物具有调节胞膜的胞吐作用,囊泡运输机制,细胞迁移和分泌。其次,该复合物与宿主抵抗病毒感染DNA抗原的先天免疫反应相关联。它通过下调编码MHC-Ⅰ的基因调节T细胞信号转导途径。Exocyst complex 和T细胞信号转导途径之间的失衡可能对子宫颈癌的发展有重要作用。
17q12 rs8067378 位于GSDMB下游9.5kb,GSDMB属于GSDM(编码癌症相关gasdermin样蛋白)家族。目前所知人类GSDM 基因家族与肿瘤的发展进展有关。现已发现GSDMB在胃癌、肝癌、子宫颈癌组织中有表达。且有报道GSDM与TGF-β信号相作用,形成引导非癌细胞向凋亡转换的调节途径。
此外,该研究还验证了之前候选基因法所发现的一个易感位点6p21.32。该位点在MHC区域内,相关的9个显著的SNP位于一个180kb的区域(包括HLA-DPB1/2和HLA-DPA1)。HLA-DPs 属于HLA class-Ⅱ分子,呈递抗原至CD4+ T淋巴细胞。HLA-DPs高度多态性,尤其exon 2区域(编码抗原结合位点)。早期的研究中已正式 exon 2的多种基因型与子宫颈癌的遗传易感性相关。
在这项唯一的子宫颈癌GWAS研究中在中国汉族人群中进行子宫颈癌的GWAS确定了两个新的子宫颈癌易感基因位点即4q12和17q12,证实了易感基因位点6p21.32和子宫颈癌相关性。易感基因位点中的EXOC1和GSDMB区域,以及HLA-DP等位基因的鉴定,表明T细胞介导的免疫反应在肿瘤细胞增殖中起重要作用,由此印证遗传免疫和致癌因素在确定子宫颈癌的风险程度中的作用是显著的。但是通过统计分析遗传因素和性状/复杂疾病关联,确定与特定性状 /复杂性疾病关联的功能性位点存在一定难度。在疾病/性状的发生过程中,基因是重要的,但不是唯一的,除了基因以外,还有RNA、蛋白质等;除了基因变异以外,还有转录、翻译、表观(epigenetics)、构象、调节和功能的变化等。在已实施的100余项GWAS和几千例患者样本的分析结果发现,许多基因变异都是罕见的基因变异而不是关键基因,有一些变异仅仅与疾病危险因子、诱发因子、影响因子有关。但不可否认,这是研究开始从单一化局限化向全面转变的过程,这会带给研究正更深入而整体的解析子宫颈癌遗传易感性的视角和方案。
二、性因素
流行病学资料显示,性因素与子宫颈癌关系密切。绝大部分子宫颈癌发生于已婚或有性经历的妇女。危险性行为包括无防护的性行为、多个性伴侣,男性对象有多个性伴侣、早婚和过早有性行为的女性罹患子宫颈癌的风险性高。16岁以前就开始有性生活的妇女与20岁以后才开始性行为者相比其子宫颈癌发病率是后者的2倍,这与这部分女性性生活开始时宫颈局部发育尚不够成熟,性行为的频繁刺激、创伤与感染有关。有研究发现,初次性交年龄与子宫颈癌诊断的间隔是4~35年。初次性交年龄<15岁的患者诊断子宫颈癌比初次性交年龄>19岁的患者要早3.1年,初次性交年龄15~18岁的患者诊断子宫颈癌要比初次性交年龄>19岁的患者早2.6年。性行为紊乱是子宫颈癌的另一个高危因素,子宫颈癌患病率与患者一生中的性伴侣数有关。性伴侣越多,其子宫颈癌发生的相对危险性越高,在娼妓中其发病率为正常人的4倍。有调查显示,初次性交年龄<15岁同时有两个以上性伙伴更是早发子宫颈癌的高危因素。另外,女性的性伴侣曾有或同时拥有多个性伴侣,或性伴侣的配偶患有子宫颈癌也是女性本人患子宫颈癌的高危因素。随着社会模式的逐步变化,目前世界范围内女性初次性行为的年龄不断提前,而结婚年龄推后,即有婚前性行为的年限延长,而在此期间更换性伴侣的现象较婚后更为普遍,这与子宫颈癌发病年龄的提前和发病率的增加亦有关系。尽管美国在过去30年间由于宫颈细胞学筛查体系的普及,>34岁女性的子宫颈癌发病率显著下降,但年轻女性的子宫颈癌发病率保持不变,因此,年轻患者发病率在总体发病率中呈上升趋势。这一趋势在我国也十分明显。在美国,15~24岁女性子宫颈癌的年发病率<1/100 000,在25~34岁女性则已达7/100 000。
三、营养因素
研究显示叶酸缺乏与高危型HPV感染以及患者发生宫颈上皮内瘤变和浸润性子宫颈癌有关。另一项研究显示,血清番茄红素(β-胡萝卜素)浓度增加,子宫颈癌前病变CINⅠ、CINⅢ和子宫颈癌的比例下降。血清维生素E增加,摄入深绿色、深黄色蔬菜和水果增加则CINI的患病风险下降50%。研究发现,子宫颈癌患者总摄入(包括饮食和药物补充)维生素A、β-胡萝卜素和维生素C均低于对照组。总摄入维生素A、维生素C和维生素E的量与子宫颈癌风险呈负相关,每日摄入100g水果的女性比每日摄入水果量少的女性发生宫颈原位癌的概率要低。另外,微量元素也可能在子宫颈癌的发生中起一定的作用。CIN和子宫颈癌患者血清硒和锌浓度低于对照组,而铜/锌比高于对照组。因此,多种营养因素可能在子宫颈癌发生中起协同的作用。
四、吸烟
吸烟可能与子宫颈癌有关。有研究发现在宫颈上皮细胞被HPV感染的情况下,香烟冷凝物可导致DNA损伤且长期存在,引起宫颈细胞突变增加,子宫颈癌变风险增加。对于低度鳞状上皮内瘤变(LSIL)的转归,不吸烟者细胞学转正常率为68.8%,吸烟者为55%。吸烟者比不吸烟者HPV持续感染的风险高两倍。吸烟会影响宫颈病变的进程,童年有二手烟暴露史也会增加年轻女性宫颈持续病变的风险。
五、生育、口服避孕药
初产年龄早,子宫颈癌发病率高。多产的女性子宫颈癌的发病率相对高,这些与初次性生活年龄早、分娩宫颈创伤等有关。关于口服避孕药是否增加子宫颈癌发病率尚存有争议。一般认为,只有长期使用口服避孕药(>4年),才会增加发病危险度,而使用安全套、杀精药膜则可降低子宫颈癌发病率。
子宫颈癌同所有复杂性疾病一样,是多种因素共同作用的结果。无论是关键的还是协同的因素,在不同的人群、民族中相关因素的影响性存在差异。所以,风险模型的构建一定是特异性的,包括病原体因素和宿主因素。因此,制订不同的、具有针对性的防治策略是每个国家各自面临的问题,无法完全抄袭照搬,这将是我国研究者值得努力和探究的方向。