Папилломавирусная инфекция

Нижегородская государственная медицинская академия

Факультет повышения квалификации врачей

 

 

 

 

 

Л.Д. Андосова, К.Н. Конторщикова

 

 

 

 

 

Папилломавирусная инфекция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2010

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………..стр. 3

Биологические свойства вирусов папилломы человека………………………………..стр. 4

Формы и стадии папилломавирусной инфекции…………………………………….....стр. 9

Источник инфекции и пути передачи ВПЧ……………………………………………...стр. 10

Клиническая классификация ВПЧ…………………………………………………….....стр. 11

Клинические проявления ВПЧ-инфекции……………………………………………….стр. 13

Папилломавирусная инфекция и рак шейки матки……………………………………..стр. 16

Профилактика рака шейки матки: скрининг………………………………………….....стр. 21

Лабораторная диагностика папилломавирусной инфекции……………………………стр. 28

Клинико-лабораторные методы выявления дисплазии………………………………...стр. 32

Вакцинопрофилактика папилломавирусной инфекции………………………………...стр. 42

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………....стр. 47

Список литературы………………………………………………………………………..стр. 50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Папилломавирусная инфекция (ПВИ) – одно из наиболее распространенных и социально значимых заболеваний: более половины сексуально активного населения в течение жизни инфицируется вирусом папилломы человека (ВПЧ). По данным различных исследований, частота инфицирования ВПЧ в возрастной группе 16-29 лет составляет 45-81%.

На настоящий момент известно около 100 различных типов вирусов папилломы человека, которые выявляются в тканях бородавок, кондилом и других опухолевых образований. Клетками-мишенями для ВПЧ являются эпителиальные клетки кожи и слизистых оболочек, 40 разновидностей ВПЧ обнаруживаются преимущественно в эпителии аногенитальной области и передаются при половых контактах. Вирусы могут оказывать на эпителий продуктивное или трансформирующее воздействие. При продуктивном воздействии возникают доброкачественные новообразования – папилломы и кондиломы кожи и слизистых оболочек. Результатом трансформирующего воздействия являются дисплазии тяжелой степени, прогрессирующее развитие которых приводит к онкопатологии.. Инфекция вызывает рак шейки матки, вульвы, влагалища, перианальной области. Отметим, что рак шейки матки является вторым по распространенности онкологическим заболеванием органов репродуктивной системы в мире и занимает первое место среди причин смерти от рака у женщин развивающихся стран (Прилепская В.Н., Бебнева Т.Н., 2009). По данным Всемирной организации здравоохранения ежегодно диагностируются почти 500 тысяч новых случаев рака шейки матки, из них почти половина (234 тысячи) заканчивается летально. Кроме того, отмечено, что ВПЧ может передаваться от матери к плоду, вызывая папилломатоз гортани у ребенка, и способен поражать клетки трофобласта, приводя к спонтанным абортам (Monsonego J., 2006; Calimisan J. et al, 2002).

Папилломавирусная инфекция широко распространена, контагиозна, способна вызывать злокачественную патологию, что делает диагностику и лечение заболеваний, ассоциированных с вирусом папилломы человека, зоной интересов многих медицинских дисциплин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВИРУСОВ ПАПИЛЛОМЫ ЧЕЛОВЕКА (ВПЧ)

Таксономическое положение ВПЧ

Согласно классификации вирусов, в основу которой положена гомология нуклеотидной последовательности вирусных геномов, все папилломавирусы относят к семейству Papillomaviridae, объединяющему 16 родов от Alpha-papillomavirus до Pi-papillomavirus (в названии рода фигурируют буквы греческого алфавита); внутри родов выделяют виды, внутри видов - типы, подтипы и варианты.

Папилломавирусы, вызывающие заболевания у человека, Human papillomavirus (HPV), входят в состав 5 родов, объединяющих различные типы вируса (табл.1).

 

Таблица 1. Классификация ВПЧ.

 

Родовое название	Типы
Alpha-papillomavirus	HPV-32, HPV- 42, HPV-10, HPV-3, HPV-28, HPV-29, HPV-78, HPV-94, HPV-61, HPV-72, HPV-81, HPV-83, HPV-84, cand HPV-62, cand HPV-86, cand HPV-87, cand HPV-89, HPV-2, HPV-27, HPV-57, HPV-26, HPV-51, HPV-69, HPV-82, HPV-53, HPV-30, HPV-56, HPV-66, HPV-18, HPV-39, HPV-45, HPV-59, HPV-68, HPV-70, cand HPV-85, HPV-7, HPV-40, HPV-43, cand HPV-91, HPV-16, HPV-31, HPV-35, HPV-52, HPV-58, HPV-67, HPV-6, HPV II, HPV-13, HPV-44, HPV-74, HPV-34, HPV- 73, HPV-54, cand HPV-90, HPV 71
Beta-papillomavirus	HPV-5, HPV-8, HPV-12, HPV-14, HPV-19, HPV-20, HPV-21, HPV-25, HPV-36, HPV-47, HPV-93, HPV 9, HPV-15, HPV-17, HPV-22, HPV-23, HPV-37, HPV-38, HPV-80, HPV-49, HPV-75, HPV-76, cand HPV-92, cand HPV-96
Gamma-papillomavirus	HPV-4, HPV-48, HPV-50, HPV-60, HPV-88, HPV-65, HPV-95
Ми-papillomavirus	HPV-1, HPV-63
Nu-papillomavirus	HPV-41

 

Типы ВПЧ пронумерованы в порядке идентификации. В пределах каждого типа имеются подтипы, которые отличаются на 2-10%, и варианты, отличающиеся только на 1 - 2%.

 

Морфология и ультраструктура ВПЧ

ВПЧ по строению относят к простым, безоболочечным вирусам (рис.1).

 

Рис.1. Морфология ВПЧ:

А - электронно-микроскопическое изображение вирионов (размер масштабной полосы- 100 нм; Martin M., 2001); Б - звездообразная форма капсомеров капсида (L1+L2) вириона (3D- реконструкция, Hagensee M.E., 1994).

 

 

Вирион ВПЧ состоит из двуцепочечной ДНК, которая находится внутри белкового капсида. Для построения капсида достаточно присутствия одного структурного белка L1, который путем самосборки формирует 72 звездообразных капсомера. Капсид имеет геометрически правильную форму с икосаэдрической симметрией. Белок L1 связан с минорным структурным белком L2. До сих пор не совсем понятна его укладка внутри капсида, однако установлено, что белок L2 выполняет несколько важных функций на этапе упаковки геномной ДНК при сборке новых вирионов и на этапе проникновения вируса в клетку.

 

Характеристика генома и белков ВПЧ

 

Геном ВПЧ представлен циклически замкнутой двунитевой ДНК. Размер генома различных типов папилломавирусов составляет примерно 8000 пар нуклеотидов (геном ВПЧ-16 - 7904 пары оснований) и содержит 9 открытых рамок считывания. В состав генома входят гены структурных и регуляторных белков, а также участок около 1000 пар оснований, который не кодирует белки, но содержит cis-элемент, необходимый для регуляции экспрессии генов, репликации и упаковки геномной ДНК в белки капсида.

В геноме ВПЧ выделяют области Е, L и регуляторный регион URR (рис.2).

 

Рис.2. Организация генома HPV-16 (N. Munoz et al., 2006).

 

 

Экспрессия генов в области Е (от англ. early, ранний) происходит в начальной фазе внутриклеточной вирусной инфекции. Среди белков ранней фазы выделяют:

• Е1. Связывается с областью Origin (начало репликации вирусного генома) в URR локусе. Белок Е1 обладает функциями хеликазы (фермент, который расплетает ДНК) и АТФ-азы. Е1 подготавливает вирусную ДНК для репликации с помощью клеточных факторов репликации.
• Е2. Работает как регулятор вирусного промотора, локализованного в области URR. В составе белка обнаружен трансактиваторный домен. Е2 облегчает закрепление Е1 к области Origin; с помощью клеточного белка Bromodomain-4 (Brd4) E2 «привязывает» вирусный геном к хромосомам клетки хозяина, благодаря чему при клеточном делении вирус попадает в каждую из дочерних клеток. Предполагают, что Е2 подавляет экспрессию онкогенных генов е6 и е7. При интеграции вирусной ДНК в хромосому клетки хозяина белок Е2 не синтезируется, а уровень онкогенных белков Е6 и Е7 повышается.
• Ген еЗ. Маленький ген, обнаруживается только в нескольких типах ВПЧ. Продукт гена неизвестен, как неизвестна и его функция.
• Е4. Синтезируется в небольшом количестве в течение ранней фазы внутриклеточного цикла вирусной инфекции; его количество резко возрастает во время последней фазы. При ВПЧ инфекции Е4 может составлять до 30 % от белков бородавки. Предполагают, что белок Е4 у многих типов ВПЧ облегчает выход вирионов в окружающую среду, разрушая промежуточные филаменты цитоскелета кератиноцитов. У мутантных вирусов, не способных синтезировать Е4, не наблюдается высокого уровня репликации геномной ДНК. Е4 также блокирует клеточный цикл в фазе G2.
• Е5. Маленькие, гидрофобные белки, которые дестабилизируют функцию многих мембранных белков в зараженной клетке. Е5 ВПЧ-16 и ВПЧ-2 снижает синтез белков главного комплекса гистосовместимости класса I, что нарушает распознавание и уничтожение зараженной клетки Т-киллерами.
• Е6. Основная функция белка - инактивация клеточного тумор-супрессирующего белка р53. Е6 также взаимодействует с большим количеством других клеточных белков. Обладает онкогенной активностью.
• Е7. Основная функция белка - подавление активности тумор-супрессирующих белков семейства pRb. Совместно с Е6 предотвращает развитие апоптоза. Кроме того, Е7 активизирует клеточные теломеразы, что приводит к иммортализации инфицированных клеток.
• Е8. Только у нескольких типов папилломавирусов ген е8 кодирует небольшой белок Е8. В случае BPV-4 (бычий тип) открытая рамка считывания белка Е8 может быть заменена открытой рамкой считывания белка Е6.

Гены области L (от англ. late, поздний) кодируют структурные белки:

• L1. Структурный белок, спонтанно самособирается в пентамерные 
капсомеры. Из очищенных капсомеров можно собрать капсид вириона in vitro. Капсиды из белка вируса L1, собранные в пробирке - основа профилактических вакцин против нескольких типов ВПЧ. Нуклеотидная последовательность гена, кодирующего белок L1 отличается редко встречающимся полиморфизмом, поэтому аминокислотные замены в белке - редкое событие. У различных типов ВПЧ могут существенно отличаться поверхностные петли L1. Таким образом, вероятно, вирусы уклоняются от нейтрализующих антител.

• L2. Совместно с L1 принимает участие в упаковке вирусной ДНК в капсид вириона; кроме того, L2 взаимодействует с множеством клеточных белков во время проникновения вириона в клетку. После закрепления вириона на поверхности клетки L2 должен быть расщеплен клеточной протеазой. Проникновение вириона происходит посредством клатрин-зависимого эндоцитоза. Во время проникновения вириона белок L2 взаимодействует также с клеточными белками β-актин и синтаксин-18. После выхода из эндосомы вирусная ДНК, связанная с L2, проникает в ядро клетки, где локализуется в субъядерном домене ND-10, богатом клеточными факторами транскрипции. В аминокислотной последовательности белка L2 обнаружены небольшие высококонсервативные участки, встречающиеся практически у всех типов ВПЧ, что создает предпосылки для создания вакцины против всех типов ВПЧ.

Внутриклеточный цикл развития ВПЧ

 

ВПЧ - облигатные внутриклеточные паразиты, их жизненный цикл происходит внутри клетки-хозяина.

Различные типы ВПЧ способны размножаться только в кератиноцитах многослойного плоского ороговевающего эпителия кожи и многослойного неороговевающего эпителия слизистых оболочек (рис. 3).

Стадии жизненного цикла ВПЧ строго зависят от дифференцировки кератиноцитов. Кератиноциты формируют многослойный эпителий кожи и слизистых оболочек, например, внутренней части щек или стенки влагалища. Многослойный эпителий состоит из нескольких слоев клеток. Клетки базального эпителия (прилежат к базальной мембране) способны к митотическому делению и служат источником регенерации вышележащих слоев. По мере продвижения к поверхности кератиноциты   подвергаются   дифференцировке,   превращаясь   из незрелых призматических в зрелые уплощающиеся. На поверхности находятся плоские клетки, которые заканчивают свой жизненный цикл, отмирают и отслаиваются.

Основная мишень ВПЧ - это способные к митозу кератиноциты базального слоя.

ВПЧ проникает в базальные кератиноциты через ранки и микротрещины в поверхностных слоях эпителия слизистых или кожи.

 

 

 

 

Рис.3. Строение многослойного плоского эпителия и стадии жизненного цикла ВПЧ (адаптировано из Nature Reviews Immunology, 2004,4(1) 46-54).

Справа - незаряженный эпителий; клетки базального слоя способны к митотическому делению и служат источником регенерации вышележащих слоев. По мере продвижения к поверхности кератиноциты подвергаются дифференцировке.

Слева - после проникновения ВПЧ в кератиноциты базального слоя начинается экспрессия ранних генов вирусного генома, что приводит к клональной экспансии зараженных клеток. Различные вирусные белки появляются в зависимости от стадии дифференцировки зараженной клетки. Зрелые дочерние вирионы образуются только в самых поверхностных слоях эпителия. Интраэпителиальных антигенпрезентирующих клеток (АПК) в зараженном ВПЧ эпителии практически нет. АПК -антигенпрезентирующие клетки.

 

На первом этапе происходит прикрепление мажорного белка капсида ВПЧ L1 к поверхности кератиноцита. Вероятными рецепторами, обеспечивающими проникновение вируса в клетку, являются α6/β4 интегрин и ламинин. Механизм проникновения в клетку -   это   клатрин-опосредованный   и/или   кавеолин-опосредованый (зависит от типа ВПЧ) эндоцитоз. После проникновения вириона геномная ДНК доставляется в ядро (точный механизм доставки не ясен), где существует в виде стабильно реплицирующейся эписомы, образуя 10-200 копий генома на клетку. Репликацию вирусной ДНК обеспечивают ранние белки вируса Е1 и Е2. Базальные кератиноциты многослойного эпителия могут поддерживать эписомальное существование ВПЧ в течение многих десятилетий.

Считывание информации с вирусного генома в виде сложных транскрипционных каскадов начинается при делении клетки и нарастает по мере ее дифференцировки. Все типы ВПЧ могут вызывать преходящую пролиферацию клеток, но только для ВПЧ-16 и ВПЧ-18 доказана способность индуцировать феномен иммортализации in vitro. Однако для индукции бесконечной пролиферации клеток помимо вирусной активности требуется еще активация клеточного ras-онкогена.

Образование зрелых дочерних вирионов происходит в клетках поверхностного слоя многослойного эпителия. В поверхностных слоях ороговевающего и неороговевающего эпителия клетки остаются без иммунологического надзора. Предполагается, что отсутствие продуктивной инфекции в базальном слое - эволюционно выработанный механизм уклонения вируса от иммунной защиты.

В клетках поверхностного слоя синтезируются структурные белки L1 и L2, чему предшествует резкое повышение количества копий вирусного генома.

Потомство вируса собирается в ядре клетки: многочисленные копии геномной вирусной ДНК и структурные белки самопроизвольно соединяются друг с другом. В основе самосборки лежит способность L1 собираться в капсомеры, которые, располагаясь вокруг осей симметрии, образуют многогранник капсида.