(Poniższy tekst jest częścią przygotowywanej publikacji naukowej, stąd Autorka zastrzega prawa autorskie i nie wyraża zgody na kopiowanie, przetwarzanie tekstu oraz rycin, które wykonała).
Charakterystyka rodziny Papillomaviridae
Wirusy brodawczaka ludzkiego obejmują szeroko rozproszoną grupę bezotoczkowych wirusów kręgowców, które w charakterystyczny sposób wywołują zmiany hiperproliferacyjne skóry i błon śluzowych. Rodzina Papillomaviridae obejmuje dwie podrodziny, Firstpapillomavirinae z ponad 50 rodzajami oraz Secondpapillomavirinae z jednym rodzajem. Rodzaje nazywane są wg alfabetu greckiego, począwszy od Alphapapillomavirus. Papillomawirusy w obrębie rodzaju mające 60%–70% identyczności sekwencji aminokwasowej białka L1 nazywane są gatunkami. Dodatkowo w obrębie gatunku za typ uważa się wirusy o 71%–89% identyczności tej sekwencji.
Wirusy papilloma bardzo dobrze przystosowały się do gospodarzy i w większości przypadków utrzymują się w populacji gospodarzy bez widocznych objawów klinicznych. Te cechy sugerują, że interakcje z tymi wirusami są bardzo stare i doprowadziły do wykształcenia się równowagi pomiędzy wirusami i gospodarzem. Rzeczywiście, ewolucyjne pochodzenie papillomawirusów można prześledzić już od owodniowców (350 mln lat temu). U ludzi zidentyfikowano ponad 200 genotypów wirusów brodawczaka (human papilloma virus, HPV) należących do pięciu rodzajów: Alphapapillomavirus, Betapapillomavirus, Gammapapillomavirus, Mupapillomavirus i Nupapillomavirus. Z tych ponad 200 genotypów 40 infekuje okolice narządów płciowych, jamę ustną i gardło, a co najmniej 14 jest onkogennych, stąd wśród HPV wyróżnia się wirusy wysokiego (high risk HPV, hrHPV) i niskiego ryzyka (low risk HPV, lrHPV) onkogenezy. Chociaż najlepiej poznana została biologia i chorobotwórczość przedstawicieli rodzaju Alphapapillomavirus, to w każdym z pięciu rodzajów HPV obecne są wirusy powodujące choroby człowieka, w tym nowotwory.
Wiriony HPV są bezotoczkowe i składają się z dwudziestościennych kapsydów zawierających dsDNA. Kapsyd wirusa o średnicy 52-55 nm tworzony jest przez białka zewnętrzne, nazywane głównymi lub dużymi białkami kapsydu (L1), oraz wewnętrzne, określane jako małe białka kapsydu (L2) – są to jedyne białka strukturalne HPV (Ryc. 1). Dwudziestościenny kapsyd ma duży stopień elastyczności i składa się z 360 kopii białka L1 oraz 12–72 kopii białka L2. Genomy wirusów HPV o okrągłym kształcie mają wielkość w granicach od 5 ,748 do 8 .607 kb (kilobase*) i replikują się w jądrach komórek gospodarza. W kapsydach materiał genetyczny jest związany z histonami komórkowymi, tworząc struktury podobne do chromatyny.
Właściwości wirusów HPV:
- HPV jest odporny na wyższą temperaturę i wysuszanie (wirus bezotoczkowy) i zachowując zakaźność może przetrwać na przedmiotach, takich jak odzież i sprzęt laboratoryjny, które miały kontakt z zakażonymi pacjentami, chociaż dokładny czas przeżycia nie jest znany.
- Wrażliwość na fizyczną inaktywację zmienia się w zależności od różnych szczepów, ale ogólnie są wrażliwe na promieniowanie UV, a do ich inaktywacji wystarczy podgrzanie do temperatury 100°C.
- Wrażliwość na chemiczne środki dezynfekujące – działanie 90% etanolu przez co najmniej 1 minutę, 2% aldehydu glutarowego lub 1% podchlorynu sodu może inaktywować patogen.
- Obecnie wobec HPV nie istnieje żadna skuteczna terapia przeciwwirusowa.
Patogeneza
Podstawą patogenezy wirusów HPV jest dotarcie do komórek błony podstawnej skóry lub błon śluzowych. A zatem warunkiem musi być naruszenie ich integralności poprzez skaleczenie, otarcie lub mikrouszkodzenia. Papillomawirusy transmitują się poprzez bliski kontakt typu skin-to-skin, bardzo często drogą seksualną (seks pochwowy, analny, oralny) lub z matki na dziecko (Ryc. 2).
Transmisja drogą okołoporodową
Przy wysokiej częstości występowania (44,9% przypadków) HPV w badaniach prenatalnych u młodych ciężarnych kobiet często także wykrywano wirusa w próbkach łożyska (14%) i u noworodków (11,2%). Do zakażenia wertykalnego może dojść w życiu płodowym poprzez zakażenie wstępujące (przeniesienie przezłożyskowe), podczas porodu drogą pochwową, podczas cięcia cesarskiego lub w okresie okołokoncepcyjnym (trzy miesiące przed zajściem w ciążę i trzy miesiące po zapłodnieniu) od zakażonego partnera seksualnego. Po narodzinach dziecko może nabyć HPV poprzez karmienie piersią lub w wyniki kontaktu bezpośredniego. Potwierdzono, że okołoporodowa transmisja noworodkom HPV niskiego ryzyka jest związana z rozwojem nawracającej brodawczakowatości dróg oddechowych. W próbkach tkanek pobranych od dzieci z przerostem migdałków, przewlekłym zapaleniem migdałków, ale prawidłową błoną śluzową wykrywano także HPV wysokiego ryzyka (typ 16 i 18). Dzieci mogą zatem stanowić rezerwuar „cichych” wirusów wysokiego ryzyka, co może być kluczem do przetrwania HPV i związanej z nim karcynogenezy w wieku dorosłym.
Transmisja poprzez autoinokulację
Do autoinokulacji między genitaliami a jamą ustną lub odbytem może dojść w wyniku pośredniego kontaktu z rękami lub w wyniku rozsiewania wirusa w okolicy odbytowo-płciowej. Istnieją pewne rozbieżności w piśmiennictwie dotyczące częstości występowania HPV w jamie ustnej u kobiet z zakażeniem HPV szyjki macicy. Kobiety z potwierdzonym zakażeniem HPV szyjki macicy, dysplazją szyjki macicy lub rakiem inwazyjnym mają większą częstość występowania HPV w próbkach jamy ustnej, co wskazuje na związek między takimi infekcjami. Stąd pacjenci z zakażeniem HPV narządów płciowych są narażeni na ryzyko zakażenia jamy ustnej, a w konsekwencji do rozwoju raka jamy ustnej i gardła. Jednak według innych autorów korelacja między kolonizacją szyjki macicy i jamy ustnej przez HPV jest niska, dlatego jednoczesne badanie infekcji HPV jamy ustnej i gardła oraz szyjki macicy nie wydaje się obiecujące jako przyszła strategia przesiewowa.
Transmisja drogą seksualną
Transmisja drogą seksualną obejmuje seks waginalny, oralny, analny lub transmisję pośrednią poprzez kontakt ręczny. Nadal trudno jest rozróżnić, które zachowania seksualne są odpowiedzialne za transmisję HPV z dróg rodnych do jamy ustnej. Głębokie pocałunki i rimming (tj. kontakt ustno-analny) również są związane z powszechnym zakażeniem HPV w jamie ustnej. Przenoszenie z ust do ust, poprzez głębokie pocałunki, pozostaje możliwym źródłem wirusów.
Udowodniono, że transmisja oralno-genitalna jest najlepiej udokumentowaną drogą doustnego zakażenia HPV. Wśród kobiet w wieku 18–69 lat, z dostępnymi danymi przesiewowymi DNA HPV jamy ustnej i pochwy, zakażenie HPV pochwy było obecne u 45,2%, jamy ustnej u 4,1%, a podwójne zakażenie u 3,0%. Posiadanie nowego partnera seksualnego było pozytywnie związane z podwójną infekcją. Prawie połowa mężczyzn w USA ma stwierdzone zakażenie HPV prącia, co ściśle korelowało z zakażeniem HPV jamy ustnej.
W przypadku uprawiania seksu tylko z jednym partnerem homoseksualnym ryzyko zakażenia hrHPV w jamie ustnej wynosiło 19,3%, jeśli partner miał infekcję narządów płciowych. Ryzyko to wzrastało do 22,2%, jeśli seks oralny był uprawiany z dwoma lub więcej partnerami homoseksualnymi. Częstość występowania HPV jamy ustnej wśród młodych heteroseksualnych mężczyzn była niższa niż w związkach homoseksualnych, jednak wzrastała ona w przypadku większej liczby partnerów (17,9%), uprawiających seks oralny (28,6%) oraz partnerów z zakażeniem jamy ustnej lub narządów płciowych (11,5%). Ponadto częstość występowania HPV jamy ustnej wzrastała wśród mężczyzn, których partner miał infekcję narządów płciowych tym samym typem HPV, dając dowody na to, że ustny HPV może być przenoszony drogą oralno-oralną lub oralno-genitalną.
Pary, w których jeden z partnerów ma udokumentowaną infekcję HPV są szczególnie zgodne w zakresie typów HPV. Mężowie kobiet z rakiem szyjki macicy mieli podwyższony standaryzowany współczynnik zachorowalności na rozwój raka migdałków lub języka, wynoszący 2,7:1, natomiast u mężów kobiet ze śródnabłonkową neoplazją szyjki macicy stosunek ten wynosił 2,4:1,52. Jednak ryzyko transmisji HPV między pacjentkami z rakiem jamy ustnej a ich partnerami seksualnymi wykazuje rozbieżne wyniki; DNA HPV16 w jamie ustnej wykryto u pacjentów z tym nowotworem w chwili rozpoznania, ale nie u ich partnerów.
Oczywiście abstynencja seksualna jest najbardziej niezawodną metodą ochrony przed HPV, ale nie może być uważana za panaceum na zapobieganie HPV i wszystkim innym infekcjom przenoszonym drogą płciową. Dlatego najważniejszym zaleceniem jest ostrożne podejście do praktyk seksualnych. Mała liczba partnerów seksualnych w życiu oraz konsekwentne i prawidłowe stosowanie prezerwatyw, choć nie zapewnia pełnej ochrony, może zmniejszyć narażenie na HPV.
Patologia
Papillomawirusy powodują zmiany kliniczne na skórze oraz błonach śluzowych. W obrębie każdej z tych lokalizacji poszczególne HPV określane są jako typy wysokiego lub niskiego ryzyka w zależności od skłonności do złośliwego postępu zmian. Większość HPV to wirusy niskiego ryzyka, które lokalnie wytwarzają brodawki nie ulegające progresji złośliwej nawet jeśli nie są leczone i często ustępujące samoistnie w ciągu kilku lat. Jednak niektóre typy HPV są związane z rozwojem nowotworów (Tabela 1).
Długi odstęp między zakażeniem HPV a rozwojem nowotworu oznacza, że oprócz przetrwałej infekcji odpowiednim typem wirusa, do progresji złośliwości przyczyniają się dodatkowe czynniki środowiskowe i/lub gospodarza. Status immunologiczny jest jednym z ważnych parametrów gospodarza, a upośledzona funkcja odpowiedzi komórkowej wiąże się z większym ryzykiem przetrwałej infekcji i raka. Doniesiono, że u dorosłych pacjentów z niedokrwistością Fanconiego, dziedziczną chorobą polegającą na wadliwej naprawie DNA, występuje ponad 100-krotnie zwiększone ryzyko rozwoju nowotworów związanych z HPV. Egzogenna ekspozycja zmian wywołanych przez papillomawirusy na dodatkowe karcynogeny może stanowić mechanizm środowiskowy. Na przykład większość nowotworów skóry w Epidermodysplasia Verruciformis (EV) występuje na skórze wystawionej na działanie promieni słonecznych, co oznacza, że światło UV służy jako dodatkowy czynnik ryzyka. W kilku badaniach wykazano, że czynniki związane ze stylem życia mogą znacznie zwiększyć prawdopodobieństwo rozwoju przetrwałej infekcji. Na przykład, zarówno palenie, jak i spożywanie alkoholu są istotnymi czynnikami ryzyka trwałego zakażenia HPV jamy ustnej i narządów płciowych. Sugeruje się, że substancje rakotwórcze w dymie papierosowym zwiększają miano wirusa, a także prawdopodobieństwo transformacji nowotworowej komórek nabłonka zakażonych HPV.
Rak szyjki macicy
W połowie lat 70. XX wieku Meisels i Fortin stwierdzili na podstawie badań morfologicznych, że zakażenie szyjki macicy wirusem HPV występowało często, wraz z histologiczną charakterystyką łagodnego CIN. Obserwacje te zbiegły się z propozycją zur Hausena, że infekcja HPV może być przypuszczalnym czynnikiem przenoszonym drogą płciową odpowiedzialnym za powstawanie raka szyjki macicy. Wykrycie w tym okresie HPV-5 i HPV-8 w raku skóry u pacjentów z Epidermodysplasia Verruciformis (EV) silnie sugerowało, że niektóre typy HPV mogą mieć potencjał onkogenny.
Ponad 50 typów HPV, głównie z rodzaju Alfa, zakaża drogi płciowe. Jednak tylko kilkanaście z nich występuje regularnie w raku szyjki macicy i w znacznie większym odsetku niż w grupie kontrolnej, co pozwoliło na określenie tych typów jako HPV „wysokiego ryzyka” (high risk HPV, hrHPV). Z kolei typy HPV, które są stosunkowo często wykrywane w grupie kontrolnej, ale rzadko w nowotworach, są określane jako HPV „niskiego ryzyka” (low risk HPV, lrHPV). We wszystkich regionach świata HPV-16 jest najczęstszą przyczyną nowotworu szyjki macicy.
W skali świata, rak szyjki macicy jest czwartym najczęściej występującym nowotworem złośliwym wśród kobiet, z szacunkową liczbą 604 000 przypadków i 342 000 zgonów w 2020 r. (WHO). Pomimo ogólnoświatowego rozpowszechnienia, częstość i lokalizacja występowania raka szyjki macicy jest bardzo zróżnicowana i jest około 10 razy częstsza w niektórych krajach rozwijających się niż w większości krajów uprzemysłowionych; ponad 85% przypadków raka szyjki macicy występuje w krajach rozwijających się, stanowiąc aż jedną czwartą przypadków nowotworów u kobiet.
Rak szyjki macicy jest zdecydowanie najczęstszą chorobą związaną z HPV. Około 99,9% przypadków tego nowotworu jest spowodowanych uporczywym zakażeniem HPV wysokiego ryzyka, chociaż w nielicznych przypadkach w tkance nowotworowej wykrywano także HPV niskiego ryzyka.
Szyjka macicy jest pokryta błoną śluzową, którą budują dwa rodzaje nabłonka; nabłonek wielowarstwowy płaski i jednowarstwowy nabłonek kolumnowy (walcowaty, gruczołowy). Tarcza szyjki macicy w większości jest pokryta nabłonkiem wielowarstwowym płaskim, zaś kanał wyściela nabłonek kolumnowy. Granica pomiędzy tymi typami nabłonka nosi nazwę strefy T (transformacji, metaplastycznej), w której dochodzi do wzajemnego przerastania nabłonków płaskiego i walcowatego (Ryc. 3). Lokalizacja strefy T zmienia się wraz z wiekiem kobiety; przed dojrzewaniem znajduje się ona na granicy ujścia kanału i tarczy szyjki macicy, później przesuwa się na tarczę, a u kobiet starszych cofa się do kanału szyjki macicy. Ma to istotne znaczenie podczas pobierania wymazów do cytologii oraz wyboru sposobu leczenia w razie rozpoznania nowotworu.
Ponad 90% nowotworów szyjki macicy powstaje w strefie transformacji, czyli w rejonie, gdzie zachodzą ciągłe zmiany metaplastyczne. Okres największej aktywności tych zmian zbiega się z największym ryzykiem zakażenia HPV i występuje w okresie dojrzewania i pierwszej ciąży, a następnie powoli maleje po wystąpieniu menopauzy. Około 85% przypadków raka szyjki macicy to rak płaskonabłonkowy. Większość innych przypadków to gruczolakoraki, a niewielka liczba to drobnokomórkowe guzy neuroendokrynne.
Aby ostatecznie rozwinął się rak płaskonabłonkowy, zakażone hrHPV komórki nabłonkowe szyjki macicy zwykle przechodzą przez wiele lat szereg zmian dysplastycznych. Nasilenie zmian zależy od stopnia, w jakim nabłonek płaski jest zastępowany przez komórki podstawnokomórkowe (bazaloidalne), przy czym w najcięższych przypadkach dysplazji dochodzi do wymiany całej grubości nabłonka płaskiego. Zmiany, dawniej określane jako dysplazja i rak przedinwazyjny, dzisiaj bardziej szczegółowo opisuje się akronimami CIN i SIL. W histologicznej klasyfikacji śródnabłonkowej dysplazji szyjki macicy (cervical intraepithelial dysplasia, CIN) stopnie CIN 1, 2 i 3 odpowiadają odpowiednio łagodnej dysplazji, umiarkowanej dysplazji i ciężkiej dysplazji lub rakowi in situ (Ryc. 4 i 5). Stopień dysplazji można oceniać poprzez ilość i wygląd złuszczonych komórkach obecnych w rozmazie Papanicolaou (Pap smear), przy czym obecność koilocytów stanowi dowód zakażenia HPV, zaś komórek bazaloidalnych jest dowodem dysplazji. Z kolei w binarnym systemie cytologicznym Bethesda nieprawidłowości są klasyfikowane jako śródnabłonkowe zmiany płaskonabłonkowe o niskim (low grade) lub wysokim (high grade) stopniu złośliwości (squamous intraepithelial lesions, SIL); niski stopień (LSIL) odpowiada łagodnym nieprawidłowościom cytologicznym, a wysoki stopień (HSIL) obejmuje nieprawidłowości poważniejsze. CIN1 i niski stopień SIL są obecnie uważane za objawy produktywnej infekcji HPV. Klasyfikacja Bethesda wyróżnia także nietypową cytologię płaskonabłonkową o nieokreślonym znaczeniu (atypical squamous cytology of undetermined significance, ASCUS) w przypadku niejednoznacznych zmian cytologicznych; tutaj ryzyko progresji HPV-dodatnich zmian ASCUS do HSIL jest równe ryzyku przejścia do LSIL.
W ogólnoświatowej metaanalizie, której wyniki opublikowano w 2007 roku, w 14 595 raków szyjki macicy, z których 89,7% było HPV-dodatnich, HPV-16 i HPV-18 wykryto w 70% przypadków, podczas gdy częstość występowania każdego innego typu nie przekraczała więcej niż 4,4%. (Ryc. 7A). Z kolei modelowanie prawdopodobieństwa udziału różnych hrHPV w dysplazji >CIN2 przeprowadzone w roku 2019 wykazało, że chociaż HPV-16 wciąż pozostaje dominującym typem, to w częstości pojawiania się dysplazji możliwy jest większy udział takich hrHPV jak HPV-31, -33 i -58 (Ryc. 7B). Powyższe wyniki analizy ryzyka zostały potwierdzone w tym samym roku w Danii, gdzie wykazano bezwzględne ryzyko progresji przetrwałego zakażenia HPV-16 do CIN3 na poziomie 55%, zaś kolejnymi najbardziej zjadliwymi typami okazały się być HPV-33, -18 i -31 z bezwzględnym ryzykiem odpowiednio 33%, 32% i 31%.
W postępowaniu diagnostycznym, wykorzystuje się badanie cytologiczne oraz kolposkopię:
- Diagnostyka cytologiczna to metoda opierająca się na cytologii złuszczeniowej nabłonków, którą datuje się od 1943 roku, tj. od chwili opublikowania monografii przez Papanicolaou i Trauta. Próbkę do badania pobiera się szczoteczką z tarczy części pochwowej oraz z kanału szyjki macicy. Pobrany rozmaz ze złuszczonymi komórkami jest następnie utrwalany i wybarwiany. Zgodnie z klasyfikacją cytologiczną wg systemu Bethesda i jego modyfikacją z 2001 roku nieprawidłowości komórek nabłonka płaskiego odpowiadające stanom przedrakowym dzieli się na zmiany śródnabłonkowe małego stopnia (LSIL) oraz zmiany śródnabłonkowe dużego stopnia (HSIL). Z kolei zgodnie z klasyfikacją WHO wewnątrznabłonkowa neoplazja szyjki macicy to zmiany ograniczone do nabłonka, z których potencjalnie może rozwinąć się płaskonabłonkowy rak inwazyjny i które precyzyjnie opisuje się akronimem CIN z podziałem na CIN1 (dysplazja małego stopnia, łagodna), CIN2 (dysplazja średniego stopnia, umiarkowana) oraz CIN3 (dysplazja dużego stopnia, ciężka) (Ryc. 8).
- Diagnostyka kolposkopowa (z grec. kolpos – pochwa, skopein – zaglądać, podglądać) wykonywana jest z użyciem urządzenia optycznego zwanego kolposkopem i służy do badania szyjki macicy, pochwy i sromu. Po raz pierwszy metodę tę opisał Hans Hinselmen w 1925 roku jako narzędzie w przesiewowym badaniu raka szyjki macicy. Jest to procedura diagnostyczna przeprowadzana w celu oceny kobiet z nieprawidłowym wynikiem testu Papanicolaou, z dodatnim wynikiem DNA wirusa hrHPV lub z podejrzanie wyglądającą szyjką macicy, nawet jeśli wynik testu PAP jest w normie. Wykonywany jest również jako kontrola po leczeniu śródnabłonkowego i inwazyjnego. Chociaż kolposkopia uważana jest za metodę uzupełniającą w stosunku do diagnostyki cytologicznej, to powinna ona być integralną częścią badania ginekologicznego.
W Polsce ro roku umiera z powodu raka szyjki macicy ponad 1 300 kobiet, a u ponad 10 tys. stwierdza się zmiany przednowotworowe (Ryc. 9).
W latach 2006/2007 wprowadzono po raz pierwszy szczepienia przeciwko HPV. Najnowsza obecnie szczepionka Gardasil 9 pokrywa 90% wszystkich typów HPV powodujących raka szyjki macicy, a dodatkowo chroni przed HPV niskiego ryzyka typu 6 i 11. Szczepionka zawiera cząstki wirusopodobne (virus-like particles, VLP) pozbawione materiału genetycznego wirusa, a zatem po podaniu szczepionki nie jest możliwe jego odtworzenia. Działanie szczepionki zostało przedstawione na poniższej rycinie – efektem jest wytworzenie przeciwciał, które neutralizują wirusa docierającego do organizmu, oraz pamięci immunologicznej (Ryc. 10).
Jej wysoką skuteczność w ochronie przed wczesnymi i późnymi zmianami dysplastycznymi będącymi wstępem do rozwoju raka szyjki macicy została udowodniona zarówno w badaniach klinicznych (Ryc. 11), jak i tzw. real world (Ryc. 12).
Należy pamiętać, że wiele innych patologicznych zmian jest powodowanych przez wirusy brodawczakowe (Tabela 1), stąd warto skorzystać z tej formy profilaktyki. Chociaż szczepienia są zalecane dla nastolatków w wieku 11-12 lat obu płci, to w roku 2018 Food and Drug Administration (FDA, USA) poszerzyła granice wiekowe do zalecania szczepień przeciw HPV dla mężczyzn i kobiet do lat 45.
Piśmiennictwo
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3317948/
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/rmv.2337#
- https://bmcinfectdis.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12879-018-3645-0
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6617734/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441884/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC145302/
- https://www.cancer.org/cancer/types/cervical-cancer/causes-risks-prevention/risk-factors.html
- https://www.hindawi.com/journals/jo/2019/3257939/?utm_source=google&utm_medium=cpc&utm_campaign=HDW_MRKT_GBL_SUB_ADWO_PAI_DYNA_JOUR_X_PJ_GROUP3&gclid=Cj0KCQjwuZGnBhD1ARIsACxbAVhG5BwN6eZTv2nbETVsfp2TItiH0UHFUCJtuLQAGTg5cS_bFHA5vf8aAhD8EALw_wcB
- https://www.thelancet.com/clinical/diseases/hpv-and-cervical-cancer
- https://bmcinfectdis.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12879-018-3645-0