Human papillomavirus: etiology, pathogenesis, role, and importance in the development of cervical cancer: A review

Full Text

Введение

Вирус папилломы человека (ВПЧ) – это группа широко распространенных во всем мире вирусов, включающая около 200 типов ВПЧ, представляющих большую опасность для здоровья человека, поскольку минимум 15 из них являются вирусами высокого риска, так как обладают канцерогенным действием. Онкогенность ВПЧ тесно связывает этот вирус с не менее распространенным на сегодняшний день раком шейки матки (РШМ), так как около 99,7% случаев данной патологии обусловлено длительной персистенцией генитальной инфекции ВПЧ в организме человека. Другой проблемой, представляющей угрозу современного акушерства, является высокая распространенность ВПЧ у беременных, которая для данного контингента людей составляет 30–65%, в частности для ВПЧ высокого онкогенного риска – около 20–30%. Персистенция ВПЧ у беременных, особенно при наличии высокоонкогенного типа, сопровождается резким снижением местного иммунитета. В случаях выявления папилломавирусной инфекции отмечаются в 2 раза чаще прерывание беременности в ранние сроки, в 1,5 раза чаще ультразвуковые изменения в плаценте. Чаще встречаются преждевременные роды, дородовое излитие вод [1, 2].

Обсуждение

Вирусология

ВПЧ является членом семейства Papillomaviridae. Это относительно небольшой участок ДНК, содержащий вирус без оболочки диаметром около 55 нм. Геном вируса представлен кольцевидной молекулой ДНК из 72 капсомеров, около 8 тыс. нуклеотидных пар, содержащих 3 функциональных участка: первый – «некодирующая верхняя регуляторная область», отвечающая за регуляцию репликации ДНК, второй – «ранняя область» – Е (early), кодирующая белки E1, E2, E4, E5, E6 и E7, которые участвуют в репликации вируса и неопластической трансформации клетки хозяина, и третий – «поздняя область» – L (late), кодирующая белки вирусного капсида. L-белки характеризуются наибольшей иммуногенностью, чем обусловлено использование белка L2 в качестве антигенной структуры при создании профилактической вакцины [3–6].

На сегодняшний день науке известно два пути проявления иммунных воспалительных реакций: синдром системной воспалительной реакции (SIRS) и синдром компенсирующего противовоспалительного ответа (CARS). При этом SIRS проявляется чрезмерным иммунным ответом вследствие активации начальной клеточной противовирусной защиты [7].

Клеткой-мишенью для ВПЧ является базальный эпителиоцит, при инфицировании которого происходит репликация вирусного генома в ядре клетки, а длительный процесс образования вирусных частиц происходит лишь на последних стадиях дифференцировки эпителиальных клеток.

Реактогенной основой иммунного ответа являются поверхностные белки ВПЧ L1 и L2, выступающие в качестве специфических антигенов, что дает возможность выработки комплиментарных вирусным белкам антител В-лимфоцитами. Несмотря на относительно простую организацию генома вируса, ВПЧ представляет собой серьезный онкогенный потенциал. Выделяют типы ВПЧ с низким риском онкогенности, такие как 6, 11, 42, 43 и 44, а также типы ВПЧ с высоким риском – 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68, 73 и 82. Однако известны случаи, когда РШМ вызывали и другие подтипы ВПЧ 1-й группы [4, 8–11].

Малигнизация клеток-мишеней

В клетках слизистого эпителия ВПЧ может существовать в интеграционной форме и свободной эписомальной. Лишь в первом случае происходит интеграция вирусной ДНК в геном клетки хозяина, что ведет к озлокачествлению, а неинтегрированная форма ведет к продуктивной персистенции с последующим развитием остроконечных кондилом, обладающим низким риском развития в предрак и рак. Промежуточным результатом интегративного процесса являются непродуктивные плоские кондиломы, несущие существенный онкогенный риск развития цервикальной интраэпителиальной неоплазии (CIN) и РШМ [4].

По данным исследований, ВПЧ 16 и 18-го типов является причиной 70% случаев и 10 видов РШМ вирусной этиологии, 31, 33, 45, 52 и 58-й вместе с 16 и 18-м типом обусловливают до 90% случаев возникновения новообразования. Низкоонкогенные типы вирусов также способны оказывать неблагоприятное влияние на здоровье человека, типы 6 и 11 обусловливают до 90% генитальных бородавок у мужчин и женщин по всему миру [12, 13]. При персистенции вируса в интегративной форме происходит подавление синтеза собственных белков клетки, этим обусловлено нарушение дифференцировки и созревания эпителиоцитов с образованием вирусных белков Е6 и Е7. Белок Е6 в данном случае выступает в роли супрессора и трансактиватора, его активность обусловливается положением, характером и числом сайтов связывания транскрипционных факторов. Промотор р97 ВПЧ 16-го типа осуществляет роль поддержания латентного состояния вирусной инфекции. Воздействие онкобелка Е6 ВПЧ 16 и 18-го типов на белки p53, pRb, Е6-АР и Е6-ВР клетки хозяина ведет к нарушению их функции. Белки p53 и pRb осуществляют регуляцию клеточного цикла прогрессии в направлении предотвращения неопластической трансформации клетки хозяина. Механизм связывания р53 с онкобелком Е6 ВПЧ 16 и 18-го типов обусловливает потерю контроля пролиферации базальных эпителиоцитов. Е6-АР (Е6-associated protein) в комплексе с онкобелком Е6 участвует в деградации р53 и снижает его продукцию в контаминированных папилломавирусом клетках. Взаимодействие белка Е6-ВР (Е6-binding protein) и гена Е6 ВПЧ 16 и 18-го типов приводит к ингибированию дифференцировки клеток и созданию благоприятных условий для репликации вирусной ДНК [3, 10, 14, 15].

Вирусный белок Е7, также связываясь с регулирующими белками, образуя стабильный неактивный комплекс, осуществляет дисрегуляцию контроля клеточного цикла. Образовавшийся в данном процессе комплекс нарушает остановку клеточного цикла в G-фазе, оказывая митогенное действие, что стимулирует неконтролируемый синтез ДНК. Кроме этого, Е7 стимулирует развитие событий в S-фазе клеточного цикла путем инициирования репликации вирусных генов и стимуляции пролиферации трансформированных клеток [14].

При дисплазии шейки матки выделяют три степени тяжести относительно глубины распространения патологического процесса в органе: легкая степень (CIN 1) – поражение затрагивает лишь нижнюю треть эпителия шейки матки, средняя степень тяжести (CIN 2) – нижняя и средняя трети, тяжелая степень (CIN 3) – диспластическим изменениям подвергается более 2/3 эпителия. На каждом этапе возможны персистенция, прогрессия и регрессия, при этом вероятность регрессии тем меньше, чем больше степень CIN [16]. Именно поэтому диагностика на стадии CIN и микроинвазивного РШМ невероятно сложна из-за отсутствия макроскопических признаков опухолевого роста [17].

Как правило, для развития новообразований недостаточно одной персистенции папилломавирусной инфекции, дополнительно необходим ряд сопутствующих факторов риска, представляющих собой управляемые и неуправляемые факторы. Возраст, являясь неуправляемым фактором риска, играет одну из ключевых ролей, в результате ряда исследований выявлена закономерность. Поскольку основной способ распространения вирусных частиц преимущественно половой, закономерным является преимущественная подверженность данной инфекции молодых сексуально активных женщин в возрасте 18–30 лет и резкое снижение риска инфицирования после 30 лет. Однако наибольшее число случаев выявления РШМ на сегодня приходится на женщин старшей возрастной группы, 35 лет и старше, из чего следует вывод о хроническом течении и медленном прогрессировании вируса и позднем развитии новообразований в связи с возрастными модификациями женского организма. Критериями рискованного сексуального поведения принято считать раннее начало половой жизни, более 3 половых партнеров за последний год, а также значительное число партнеров на протяжении всей половой жизни – более 6 человек [12, 18].

Одним из возможных путей заражения при тесном контакте кожи и слизистых от матери плоду при прохождении им родовых путей передается инфекция. Также необходимо помнить об относительно редком случае бытовой передачи данного вируса, когда возможна передача инфекции при использовании чужих средств гигиены, в общественных банях, бассейнах, спортзалах, хотя срок выживаемости инфекции во внешней среде краток [9, 19, 20].

Одним из факторов риска, когда малигнизация становится возможной, является иммунологический путь, когда при совместном подавлении клеточного иммунного ответа, механизмов, опосредованных вирусными частицами и сторонними факторами, развивается иммунологическая недостаточность. Связано это с мононуклеарными клетками и клетками Лангерганса, их эффективность определяется степенью экспрессии молекул адгезии, а также типом антигенных структур, связанных с главным комплексом гистосовместимости. Данные факторы участвуют в активации Т-лимфоцитов и презентации вирусных антигенов данным типом клеток, результатом чего является цитотоксическая агрессия Т-лимфоцитов на клетки CIN 3 и презентирующие белки E6 и E7 папилломавируса 16-го типа. Th1 вырабатывают ряд гуморальных факторов, таких как провоспалительные цитокины, интерлейкины (ИЛ-1, ИЛ-2), интерферон (ИФН), фактор некроза опухоли, обладающий выраженной противоопухолевой, противовирусной и антибактериальной активностями, в том числе ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-9, ИЛ-10, ИЛ-13. Стоит отметить, что ИЛ-10 обладает выраженными противовоспалительными и иммуносупрессорными свойствами [13, 17, 21]. Если при терапии воспалительных заболеваний органов малого таза авторы считают необходимым условием включение иммуномодулирующих препаратов, то в данном случае длительная персистенция ВПЧ-инфекции способна приводить к угнетению выработки провоспалительных и активации противовоспалительных ИЛ [22].

Также отмечается локальное изменение уровня выработки фактора некроза опухоли, ИФН-γ и ИФН-β. Помимо очевидного влияния ВПЧ-инфекции на иммунный статус также следует учитывать выполнение операций трансплантации, увеличение числа случаев беременности, течение иных инфекционных заболеваний, подавляющих иммунитет, таких как, например, ВИЧ-инфекция в анамнезе. Дополнительную нагрузку на женский организм, способствующую развитию инфекционных реакций, способны оказывать управляемые факторы риска – курение и прием препаратов оральных контрацептивов [17, 21].

Несмотря на доказанную эффективность проведения вакцинации, распространенность просветительской деятельности, когда основным и наиболее эффективным методом противодействия инфекции является вакцинация, ее процент остается крайне низким среди подростков в группах риска, особенно до их вступления в половую жизнь. Рекомендуемым возрастом для вакцинации против ВПЧ является 9–13 лет, однако некоторые исследования показывают эффективность вакцинопрофилактики женщин и в возрасте до 45 лет. У данной группы женщин эффект процедуры проявляется профилактикой как первичного инфицирования, так и случаев рецидива уже имеющейся персистенции данного вируса [18, 22–25].

Вирусоподобные частицы (VLP) в настоящее время выступают основой для вакцины и имеют в своем составе различные антигены вируса, но не содержат при этом вирусной ДНК. Основа вакцины производится путем экспрессии генов белков открытой рамки считывания (Open Reading Frame, ORF) L1 или L1 и L2 в эукариотических клетках. Эти белки объединяются в вирусоподобные частицы, которые при введении в организм в качестве вакцины за счет наличия антигенных структур ВПЧ оказывают высокоиммуногенное влияние на человеческий организм. В результате введения данного препарата в человеческий организм иммунная система инициирует распознавание антигенных структур VLP, специфичных для определенного типа ВПЧ, выработку нейтрализующих антител В-лимфоцитами и продукцию клеток памяти. Поскольку иммунизация против ВПЧ не имеет характера полноценного перекрестного влияния, вакцина против каждого типа вируса должна иметь набор белков, отражающих их индивидуальную антигенную структуру, что преимущественно требует вакцинации против всех типов вируса отдельно. В связи с непродолжительным периодом активности нейтрализующих антител требуется постоянное поддержание напряженности иммунитета путем регулярной ревакцинации [26–28].

В настоящее время существует три вида вакцины: бивалентный Церварикс (2-valent Human papillomavirus Vaccine, 2vHPV), активный против 16 и 18-го типов вируса, квадривалентный Гардасил (4-valent Human papillomavirus Vaccine, 4vHPV), эффективный в отношении 6, 11, 16, 18-го типов вируса, а также Гардасил 9, имеющий в своем составе антигенные белки против 6, 11, 16, 18, 31, 33, 45, 52 и 58-го типов. В настоящее время в России доступны Гардасил и Церварикс [22, 29].

Гардасил – четырехвалентная вакцина, нацеленная на обеспечение иммунизации против ВПЧ 6, 11, 16 и 18-го типов и применяемая с целью предотвращения до 70% случаев РШМ и 90% генитальных бородавок. В состав данной вакцины входят L1 субъединицы VLP четырех типов вируса, 20 мкг ВПЧ 6-го типа, 40 мкг ВПЧ 11-го типа, 40 мкг ВПЧ 16-го типа и 20 мкг ВПЧ 18-го типа. Белки L1 продуцируются путем раздельной ферментации в рекомбинантных Saccharomyces cerevisiae CANADE 3C-5 (Штамм 1895) и образуют VLP путем самосборки. Вирусные частицы для каждого типа очищаются и адсорбируются на алюминийсодержащем адъюванте (аморфный гидроксифосфатсульфат алюминия). Также в состав препарата вакцины входят хлорид натрия, L-гистидин, борат натрия, полисорбат и рекомбинантные пекарские дрожжи, являющиеся основой для транспортировки антигенов. В результате многочисленных исследований иммунизированных пациентов доказана высокая эффективность, но лишь в случае вакцинации до приобретения папилломавирусной инфекции. Методом математического моделирования показано, что антитела к ВПЧ 16-го типа после иммунизации вакциной Гардасил могут персистировать в сыворотке крови до 30 лет [3, 30].

Церварикс – двухвалентная вакцина против ВПЧ, которая сочетает в себе 20 мкг усеченного на С-конце VLP 16-го типа и 20 мкг L1 субъединицы 18-го типа ВПЧ, полученных с использованием рекомбинантных бакуловирусов ВПЧ-16 и ВПЧ-18 на культуре клеток Trichoplusia ni (Hi-5 Rix4446), хлорид натрия, дигидрат дигидрогенфосфата, а также адъювантную систему AS04, состоящую из соли гидроксида алюминия и 3-О-дезацил-4'-монофосфориллипида А, обусловливающих яркую иммунную реакцию. Результатом применения данной вакцины является высокий уровень антител к вириону. Кроме того, наблюдалось снижение случаев CIN 2, обусловленных персистенцией ВПЧ 31 и 33-го типов, что может свидетельствовать о способности перекрестной иммунизации двухвалентной вакциной, обеспечивающей защиту против ВПЧ 16, 18, 31 и 33-го типов. Иммунизация даже одной дозой Церварикса повышает уровень антител до планки в 9 и 5 раз для 16 и 18-го типов ВПЧ соответственно относительно естественного их титра [27, 31].

Недавно открытый адъювант AS04, входящий в состав бивалентной вакцины, обеспечивает более высокий иммунный ответ по сравнению с вакцинами, основанными на адъюванте, содержащими гидроксид алюминия: общий уровень титра антител к ВПЧ 16, 18-го типов при вакцинации Цервариксом в 3–9 раз выше, чем после вакцинации Гардасилом, и в 16–20 раз выше, чем при естественном развитии противовирусного иммунитета. Показатели специфической ВПЧ 16-18-В-клеточной памяти при вакцинации Цервариксом также достоверно более высоки по сравнению с квадривалентной вакциной Гардасил [27].

Кратность и эффективность иммунизации

С момента входа на мировой рынок первых вакцин против ВПЧ в 2006 г. многократно обновлялись методики вакцинации лиц обоих полов, режим дозирования и рекомендации по иммунизации по возрастным группам. По результатам множества исследований стала ясна значимость вакцинации как женщин, так и мужчин, приоритетно до вступления в половую жизнь. Актуальные рекомендации Всемирной организации здравоохранения по иммунизации против ВПЧ говорят о двукратной вакцинации лиц обоих полов в возрасте 9–14 лет и трехкратной для лиц старше 15 лет, а также для детей младше 15 лет с ослабленным иммунитетом и/или ВИЧ-инфицированных [30, 32].

В Российской Федерации осуществляется вакцинация мальчиков и девочек квадривалентной вакциной по двухдозовой схеме в возрасте 9–14 лет и по трехкратной схеме девушек 14–45 лет и мужчин в возрасте 14–26 лет. Бивалентная вакцина может быть применена лишь для женщин, по двухдозовой схеме возрастной группы 9–14 лет и трехдозовой – для девушек 15–45 лет. Рекомендации по кратности вакцинации регулярно обновляются в соответствии с результатами актуальных исследований иммуногенности вакцины. В 2018 г. опубликованы данные о том, что даже однократная вакцинация может дать длительный иммунный ответ, что может быть актуально в развивающихся странах с массовой распространенностью ВПЧ-ассоциированного РШМ. Результаты исследования III фазы в Коста-Рике (Costa Rica Vaccine Trial, CVT) с участием 7466 женщин, начатого в 2004 г., утверждают долговечность защиты от контаминации папилломавирусом среди однократно вакцинированных бивалентной вакциной пациентов, не получивших вторую и третью дозы иммунопрепарата. Исследование проводилось с целью оценки эффективности и безопасности вакцины, а также анализа иммунологических аспектов. Из всех групп исследуемых женщин, вакцинированных не трехкратно, а двух- и однократно, оказалось около 20%, на основе результатов обследования которых выявлена аналогичная эффективность однократной вакцинации против ВПЧ-инфекции по сравнению с трехкратным режимом введения [30, 33, 34].

Профилактика инфицирования ВПЧ

Неотъемлемой частью профилактики распространения ВПЧ является просвещение мальчиков и девочек о правилах безопасности при вступлении в сексуальную практику, поощрение применения и предоставление презервативов уже сексуально активным людям, приобщение населения к ведению здорового образа жизни. Другими неотъемлемыми способами являются тестирование женщин на ВПЧ высокого канцерогенного риска в дополнение к цитологическому исследованию и иммунопрофилактика вакцинами [22, 27].

Заключение

Таким образом, несмотря на то что ВПЧ остается весьма распространенной инфекцией, передающейся половым путем, основными методами воздействия на диссеминацию инфекции остаются профилактика ранней сексуальной жизни, тестирование и популяризация применения различных видов вакцинации. Следующим этапом является разработка новых вакцин, обусловливающих иммунизацию против большего числа штаммов.

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Авторы декларируют отсутствие внешнего финансирования для проведения исследования и публикации статьи.

Funding source. The authors declare that there is no external funding for the exploration and analysis work.

About the authors

Aydar M. Ziganshin

Bashkir State Medical University

Email: zigaidar@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5474-1080
Scopus Author ID: 57196372895
ResearcherId: V-1442-2017

D. Sci. (Med.)

Russian Federation, Ufa

Sergej V. Keidar

Edith Wolfson Medical Center

Email: sergeyke@wmc.gov.il

Department Head

Israel, Holon

Regina Sh. Khalitova

Bashkir State Medical University

Email: regina_badranova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2629-2051

Graduate Student

Russian Federation, Ufa

Airat R. Mulyukov

Bashkir State Medical University

Email: mulykov.165@icloud.com
ORCID iD: 0000-0001-7490-3710

Student

Russian Federation, Ufa

Emiliya N. Muhamed'yarova

Bashkir State Medical University

Author for correspondence.
Email: emiemi12@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5004-9393

Student

Russian Federation, Ufa

References

Supplementary files