Vztah lidských papillomavirů a etiologie karcinomů patrových mandlí

Overview

Nádory hlavy a krku zaujímají významnou část malignit na celém světě a incidence některých subtypů těchto nádorů stále stoupá. Nejvýznamnějšími rizikovými faktory jsou kouření a konzumace alkoholu. V posledních letech byla shromážděna řada důkazů o příčinné souvislosti infekce lidskými papillomaviry (HPV) s těmito nádory. HPV jsou zároveň prokázanými původci karcinomu děložního čípku u žen.

Nejčastěji jsou známky HPV infekce nacházeny v karcinomech patrových tonzil. Tento článek podává přehled současných poznatků o roli HPV v etiologii tonzilárních karcinomů, popisuje možnosti diagnostiky HPV infekce u pacientů s nádory hlavy a krku. Vzhledem k tomu, že se množí práce ukazující lepší prognózu pacientů s HPV asociovanými nádory hlavy a krku, mohla by se diagnostika HPV infekce u těchto nádorů v budoucnu stát významným vodítkem v klinickém rozhodování. V článku jsou též uvedené výsledky studií provedených na souboru pacientů a kontrol z populace České republiky.¨

Klíčová slova:
nádory hlavy a krku, papillomaviry, tonzilární karcinomy.

ÚVOD

Karcinomy hlavy a krku obecně představují světově přibližně 5–7 % všech nádorových onemocnění (45), jejich incidence je vyšší v rozvojových zemích a jsou častější u mužů než u žen. Tonzilární karcinomy (TC) patří mezi nejčastější zhoubné nádory orofaryngeální oblasti, jejich incidence je v současné době v  České republice 3,8/100 000 u mužů a 1,1/100 000 u žen (1). Výskyt těchto nádorů neustále stoupá, za posledních 30 let došlo v ČR zhruba k trojnásobnému vzestupu incidence a tento růst dále pokračuje.

Epidemiologické práce z celého světa uvádějí velmi podobné výsledky – ve Finsku stoupla incidence TC v posledních padesáti letech dvakrát (60), ve Švédsku v posledních 30 letech třikrát (19). Ve Spojených státech byl popsán statisticky významný meziroční vzestup incidence TC v posledních 20 letech v kategorii pacientů mladších šedesáti let (12). Oproti tomu však nedošlo v USA k vzestupu karcinomu ústní dutiny, který sdílí s TC hlavní rizikové faktory – tedy kouření cigaret a nadměrnou konzumaci alkoholu (12, 50). Konzumace tabáku se navíc v poslední době snižuje jak v severní Evropě, tak v USA (58).

Obecně bylo prokázáno, že konzumace alkoholu a kouření cigaret odpovídá zhruba za 75 % všech dlaždicobuněčných karcinomů hlavy a krku (21, 22, 47), riziko rozvoje nádoru stoupá v závislosti na dávce a délce užívání (59) a při kombinaci těchto dvou faktorů se riziko nesčítá, ale násobí (6).

V posledních několika letech se však množí práce poukazující na výskyt skupiny nádorů hlavy a krku u pacientů, kteří klasickým rizikovým faktorům vystaveni nebyli (39, 68). Právě původ těchto nádorů, které velmi pravděpodobně nesouvisí s tradičními rizikovými faktory, je spojován s  infekcí lidskými papillomaviry (HPV).

Účast HPV v etiologii TC (a dalších nádorů orofaryngu a ústní dutiny) je dnes velmi dobře dokumentována (7, 8, 9, 14, 20, 24, 33, 42, 46, 48, 54, 58, 61, 62). Celá řada studií zabývajících se epidemiologickými charakteristikami skupin pacientů s HPV pozitivními karcinomy hlavy a krku opakovaně prokázala, že ve skupině pacientů postižených HPV pozitivním karcinomem je významně vyšší podíl nekuřáků a lidí bez nadměrné konzumace alkoholu (14, 30). Tuto skutečnost potvrzují i výsledky získané na souboru pacientů s tonzilárním karcinomem léčených na našem pracovišti, kde nekuřáci mají vždy HPV pozitivní nádor (29, 62).

Applebaum a spol. ve své studii popsali, že kouření a alkohol statisticky nezvýšily riziko vzniku karcinomu hlavy a krku u pacientů séropozitivních na HPV (viz níže), zatímco u nekuřáků či subjektů s mírnou konzumací alkoholu zvýšila séropozitivita HPV toto riziko třicetkrát (4), což můžeme chápat jako statistické vyjádření poznatku, že papillomavirová infekce je zcela nezávislý etiologický faktor rozvoje části tonzilárních karcinomů.

Infekce určitými typy lidských papillomavirů byla původně prokázána jako nezbytně nutná podmínka vzniku karcinomu děložního hrdla u žen a posléze se ukázalo, že souvisí i s celou řadou dalších anogenitálních karcinomů u žen i mužů. Logicky se tedy diskutuje otázka přenosu HPV infekce z hlediska nádorů hlavy a krku. Některé studie prokázaly, že riziko rozvoje orálního či orofaryngeálního karcinomu stoupá s vyšším počtem sexuálních partnerů, praktikováním orogenitálního sexu, popřípadě s nižším věkem prvního pohlavního styku (7, 51). Dále byl popsán vyšší výskyt orofaryngeálních tumorů u manželů žen s invazivním karcinomem děložního hrdla (23). Na základě těchto poznatků někteří autoři vyslovují předpoklad, že část orálních a orofaryngeálních tumorů lze pokládat za pohlavně přenosné onemocnění (11, 15, 31). Zároveň je ale dokumentován i nález 51,7 % HPV 16 pozitivních vzorků získaných stěrem z bukální sliznice zdravých dětí ve věku 3-11 let, což ukazuje, že dochází i k vertikálnímu přenosu HPV infekce (30).

CHARAKTERISTIKA LIDSKÝCH PAPILLOMAVIRŮ A JEJICH VLIVU NA VZNIK NÁDORU

Lidské papillomaviry (Human papillomaviruses – HPV) jsou neobalené viry s cirkulární DNA, které u člověka cíleně napadají bazální buňky epitelu sliznic a kůže (43). Podle typu lézí, jež následně způsobují, se dělí na vysoce a nízce rizikové (high/low-risk HPV) (10). Nízce rizikové typy působí vznik benigních lézí (jako je laryngální papilomatóza, solitární papilomy či veruky), zatímco vysoce rizikové typy, z nichž nejčastější je HPV 16, 18, 31, 33, jsou schopny způsobit maligní transformaci buněk slizničního epitelu. Genom HPV kóduje několik časných (E2, E5, E6, E7 a další) a dva pozdní (L1, L2) proteiny a dále obsahuje nekódující tzv. „long control region“ (LCR).

Jak již bylo zmíněno výše, zásadní význam těchto virů při vzniku zhoubného nádoru byl jasně prokázán v případě karcinomu děložního hrdla u žen a části ostatních karcinomů anogenitální oblasti žen i mužů – přehled viz. (70). Intenzivní výzkum v této oblasti pomohl objasnit mechanismy, jimiž vysoce rizikové typy zasahují do buněčného cyklu napadené buňky a vedou tak k jejímu malignímu zvratu.

Z rozsáhlého komplexu mechanismů, jimiž se HPV účastní buněčné karcinogeneze, je nejdůležitější působení časných proteinů E6 a E7, které jsou proto často označovány jako „onkoproteiny“. Virový onkoprotein E6 způsobuje inaktivaci buněčného proteinu p53, který je významným regulátorem buněčného cyklu. Buňka tak ztratí schopnost sebezničení při poškození DNA, je tím pádem geneticky nestabilní a mění se v nádorovou (13). Virový onkoprotein E7 se váže na další významný regulátor buněčného cyklu – retinoblastomový protein (pRb), čímž usnadní aktivaci buněčné proliferace, která opět vede ke změně normální buňky v nádorovou (67).

Z výše uvedených poznatků vyplývá, že HPV pozitivní nádory orofaryngeální oblasti vznikají velmi pravděpodobně odlišnými patofyziologickými procesy, než jaké vyvolává vliv klasických rizikových faktorů, tedy tabáku a alkoholu (5, 14, 52). Vliv kouření a alkoholu spočívá v mutagenním působení na celou řadu genů. Zřejmě nejdůkladněji byl popsán vliv tabákového kouře na gen pro výše zmiňovaný regulační protein p53. Důsledky jeho mutací pak pravděpodobně hrají klíčovou roli v rozvoji většiny karcinomů hlavy a krku.

Hypotézu, že HPV pozitivní nádory vznikají „jinak“ než HPV negativní nádory podpořily výsledky prací, které popsaly konkrétní odlišnosti v buňkách příslušných nádorů. Například v HPV pozitivních orofaryngeálních karcinomech je častěji nacházena nemutovaná (tzv. „wild-type“) forma genu pro p53, zatímco u nádorů HPV negativních je mutace genu pro p53 nacházena minimálně v 50 % (16, 66).

Andl a spol. popsali výrazný pokles či vymizení pRb proteinu (viz výše) u vzorků, které ale neměly mutován gen pro tento protein (3). Souhrnně řečeno, onkoproteiny virů HPV tedy potlačují funkci regulačních buněčných proteinů, které jsou v daných případech produkty nemutovaných, čili funkčních genů, zatímco v případě HPV negativních nádorů jsou tyto geny často mutovány, deletovány, či jinak změněny.

KLINICKÝ VÝZNAM HPV INFEKCE V TONZILÁRNÍCH KARCINOMECH

Pro klinické využití poznatků o HPV ve zmíněných nádorech jsou nesmírně významné výsledky narůstajícího počtu studií, jež ukazují, že pacienti s HPV pozitivními nádory mají lepší prognózu a lépe reagují na terapii než nemocní s HPV negativními nádory (17, 28, 34, 35, 36, 37, 49). Tato prognostická výhoda je dle některých autorů dokonce nezávislá na ostatních faktorech jako je stadium tumoru, věk či pohlaví (40, 49). Pro úplnost je však nutné uvést, že se v minulosti objevily i práce, v jejichž souborech se prognostické výhody pacientů s HPV pozitivními nádory nepodařilo prokázat (32, 57), což je s největší pravděpodobností dáno rozdílným nastavením korekce parametrů v jednotlivých studiích.

Byla též popsána vyšší radiosenzitivita HPV pozitivních nádorů (38, 41), i když tento jev nebyl prozatím zcela jasně vysvětlen. Jedna z  příčin vyšší radiosenzitivity pravděpodobně spočívá ve výše zmíněném mechanismu vzniku HPV indukovaného nádoru, který nevzniká na základě mutace v genomu buňky (jako je tomu u HPV negativních nádorů), nýbrž na základě potlačení regulačních buněčných mechanismů, což není funkčně ekvivalentní z hlediska odpovědi buňky na poškození. Buňky HPV pozitivních nádorů mají zřejmě v malé míře zachovánu schopnost apoptózy – buněčné smrti, která se uplatňuje v odpovědi na záření.

Studií, jejichž výsledky jasně ukazují prognostickou výhodu HPV pozitivních orofaryngeálních karcinomů, neustále přibývá. Mnoho autorů se dnes již domnívá, že znalost HPV pozitivity nádoru by se měla stát jedním z faktorů, jež jsou uvažovány při volbě léčebné strategie. Skupina holandských autorů ve své letošní studii prokázala, že HPV pozitivita je mnohem silnějším prognostickým faktorem než přítomnost uzlinových metastáz, což bylo doposud považováno za jeden z nejvýznamnějších ukazatelů prognózy pacienta (56). Podobné výsledky prokázala i studie našeho pracoviště (28).

MOŽNOSTI DIAGNOSTIKY HPV INFEKCE

Papillomavirovou DNA můžeme izolovat ze tkáně tumoru a následně detekovat použitím například metody polymerázové řetězové reakce (PCR). V případě přítomnosti virové DNA je třeba zjistit typ viru (například metodou hybridizační), neboť souvislost vzniku nádoru s HPV infekcí je pravděpodobná pouze v přítomnosti „vysoce rizikového“ typu (viz výše).

Prevalence HPV DNA ve tkáni nádoru se mezi nádory hlavy a krku liší v závislosti na sublokalitě, konstantně nejvyšší je však v oblasti patrových tonzil (20, 25, 33, 44). Dosud nebylo jasně vysvětleno, proč je HPV infekce nejvíce rozšířena v patrových tonzilách, ale předpokládá se, že hraje roli specifické uspořádání epitelu tvořící hluboké krypty s jednovrstevným epitelem, což vytváří jednak velkou plochu epitelu exponovanou virové infekci a dále toto uspořádání usnadňuje průnik k bazálním vrstvám epitelu (11, 16, 31). Navíc je v kryptách nižší mechanická obměna epitelových buněk. Někteří autoři přirovnávají tonzilární epitel k epitelu děložního hrdla, a tím vysvětlují jeho větší náchylnost k HPV infekci. Ve všech studiích HPV pozitivních karcinomů hlavy a krku je konstantně nacházen nejčastěji vysoce rizikový typ HPV16, méně často pak HPV18, 31, 52.

V tonzilární tkáni pacientů bez nádorového onemocnění (většinou se jedná o vzorky získané po tonzilektomii pacientů s chronickou tonzilitis, tonzilární hypertrofií atd.) se prevalence HPV DNA pohybuje mezi 6 a 12 % (26, 27, 60).

Další možností určení přítomnosti HPV asociovaných nádorů je sérologie. Studie opakovaně prokázaly, že pacienti s HPV pozitivními nádory hlavy a krku mají v séru detekovatelnou hladinu HPV specifických protilátek. Jedná se o protilátky proti kapsidovým antigenům viru a protilátky proti výše zmíněným virovým onkoproteinům E6 a E7. Výzkum v oblasti cervikálního karcinomu pomohl objasnit, že kapsidové protilátky ukazují, že se dotyčný s infekcí setkal, zatímco protilátky proti E6 a E7 proteinům vznikají až při invazivním nádorovém onemocnění.

Naše předběžné výsledky též ukazují, že u pacientů s HPV pozitivními karcinomy hlavy a krku bývá hladina anti E6/E7 dokonce několikanásobně vyšší, než je tomu u pacientek s invazivním karcinomem cervixu a jejich hladina po léčbě klesá. Jejich opětovná přítomnost v séru pacienta by pak mohla být užitečným časným markrem recidivy onemocnění. Studie, které by měly tento předpoklad potvrdit, jsou v běhu a výsledky můžeme očekávat v blízké budoucnosti.

U pacientů s HPV pozitivním karcinomem orální a/nebo orofaryngeální oblasti je dále možno detekovat HPV DNA v deskvamovaných epiteliích přítomných ve výplachu ústní dutiny. Přítomnost virové DNA ve výplachu velmi dobře koreluje s přítomností HPV pozitivního nádoru (zejména v orofaryngeálním oblasti) (54, 61, 69). Agrawal a spol. (i naše nepublikované výsledky) prokázali i shodu ve variantách viru přítomných ve tkáni tumoru a v buňkách výplachu u jednotlivých pacientů (2). Dle nejnovějších výsledků máme tedy k dispozici pro klinické využití dvě neinvazivní detekční metody pro HPV infekci orální a orofaryngeální oblasti, jejichž kombinace má vysokou senzitivitu (83%) i specificitu (88%) (61).

V současnosti lze říci, že výzkum v oblasti nádorů hlavy a krku dospěl do bodu, kde etiologická souvislost HPV infekce s částí nádorů hlavy a krku je již nezpochybnitelná. Navíc stále se množící studie poskytly a poskytují důkazy o lepší prognóze a léčebné odpovědi pacientů s HPV-asociovanými nádory, což vytváří prostor pro eventuální změnu léčebné strategie na základě HPV pozitivity nádoru. Obě tyto skutečnosti vedou k diskusím a úvahám na mnoha pracovištích celého světa.

Ruku v ruce s těmito možnostmi se výzkum dále zaměřuje na zkoumání ještě citlivějších a specifičtějších markerů, ať už virových či buněčných, které by selekci pacientů dále zpřesnily, zjednodušily, případně zlevnily. Klíčovým bodem je vybrat právě pacienty, u nichž se nádor vysoce pravděpodobně vyvinul na podkladě HPV infekce, a oddělit ty, u nichž je HPV infekce pouze náhodným nálezem a nikoli vyvolávajícím faktorem.

Kromě již výše popsané detekce specifických protilátek a HPV DNA se jako slibným ukazuje imunohistochemická detekce zvýšené exprese proteinu p16 v histologickém preparátu. Ke zvýšené expresi tohoto proteinu dochází právě působením onkoproteinu E7. Mnoho autorů prokázalo, že overexprese p16 vysoce koreluje s HPV DNA pozitivitou nádoru hlavy a krku (55, 64, 65), podobně jako tomu je u nádorů děložního hrdla (63).

Zlatým standardem je i nadále průkaz exprese virových onkoproteinů E6 a E7, které reflektují přítomnost aktivního viru ve tkáni, ale i přes pokrok v této oblasti se stále jedná o náročnou metodu (53). Uvažována je i řada dalších markerů, např. p21, cyklin D1 (18); jejich výzkum je však zatím na počátku.

Citlivost a specifita ověřených markerů – HPV DNA a detekce protilátek specifických pro HPV 16 E6 a E7 umožňuje již dnes selekci pacientů dle etiologie vzniku nádoru. V budoucnosti lze očekávat, že detekce HPV se stane rutinní praxí a budou pro ni využívané nejspíše kombinace několika markerů virové infekce.

ZÁVĚR

Po více než dvaceti letech, které uběhly od prvního vyslovení domnělé souvislosti infekce HPV s částí nádorů hlavy a krku, je zřejmé, že lidské papillomaviry skutečně etiologicky souvisejí s částí nádorů cerviko-kraniální oblasti a že HPV pozitivní tumory jsou zcela specifickou nádorovou skupinou. Pacienti s těmito nádory se v mnoha aspektech liší od pacientů, jejichž nádory byly vyvolány klasickými rizikovými faktory, mimo jiné i v lepší prognóze onemocnění.

Nové ukazatele prognózy jsou pro léčebné rozvahy obecně velkou výhodou. Pokud bude k dispozici dostatek důkazů, že na základě HPV pozitivity nádoru budeme moci pacienta ušetřit některé z léčebných modalit, aniž bychom změnili jeho prognózu, bude to významný pokrok směrem k individualizaci léčby, která je všeobecně uznávaným trendem moderní onkologie.

V případě nádorů hlavy a krku je nutné mít na paměti, že se jedná o onemocnění, jehož léčba je pro pacienta velmi zatěžující – ať už máme na mysli často mutilující chirurgické výkony či velké množství nežádoucích vedlejších účinků konzervativní onkologické terapie.

Obecně má problematika HPV asociovaných zhoubných nádorů v současnosti ještě další významný rozměr. Žijeme totiž v době, kdy byly vyvinuty a jsou nyní k dispozici vakcíny, jež dokážou s velkou pravděpodobností (při dodržení určitých podmínek) zabránit vzniku cervikálního karcinomu – tedy prototypu této skupiny nádorů.

Ustanovení kauzální souvislosti dalších typů nádorů s HPV infekcí je tedy více než nutné ke stanovení správných preventivních programů založených na vakcinaci. Definitivní ustanovení etiologické souvislosti nádorů hlavy a krku by vybízelo k vakcinaci nejen dívek, ale i chlapců. Poměrem „cost-benefit“ této vakcinační strategie se dnes zabývá řada studií na celém světě.

Práce vznikla za podpory grantu

IGA MZ ČR č. 9466-3.

MUDr. Eliška Rotnáglová
Klinika ORL a chirurgie hlavy a krku
1. LF UK a FNM
V Úvalu 84
150 06 Praha 5