能使
细胞癌变的病毒叫做病毒致癌因子。是三种致癌因子之一:
物理致癌因子、
化学致癌因子、病毒致癌因子。
致癌机制
致癌病毒能够引起细胞发生癌变,主要是因为他们含有
病毒癌基因以及与之有关的核酸序列。它们感染人的细胞后,将其基因组整合进入人的基因组中,成为原病毒而起着癌基因的作用,从而诱发人的细胞癌变。
致癌病毒与细胞DNA相互作用可以引起细胞染色体改变,大多数致癌病毒都携带有癌基因。
致癌DNA病毒感染
人体细胞后,病毒的DNA有一定几率会被细胞的转座子机制整合到人体细胞的DNA上,DNA中的病毒癌基因表达,使细胞转化为肿瘤细胞。
致癌RNA病毒大部分都是
逆转录病毒,含有依赖RNA的
DNA多聚酶(逆转录酶),能以病毒的RNA作为模板,合成具有病毒遗传信息的DNA,即为前病毒。同时,逆转录病毒的LTR中含有很强的启动子和增强子。含有癌基因的逆转录病毒,经过逆转录后,其前病毒在病毒整合酶的作用下会主动与
人体细胞DNA整合,之后
病毒癌基因表达,使细胞转化为肿瘤细胞。不含有癌基因的逆转录病毒,如果其前病毒刚好整合到了细胞原癌基因的位置,原癌基因就会被LTR活化而异常表达,同样会导致
细胞癌变。
癌基因由致癌病毒或细胞本身携带,是一类能使人体细胞发生癌变的DNA序列,存在于正常细胞基因组中的癌基因称为原癌基因。在人体免疫机能正常时,癌基因处于静止状态。人体的免疫监视是控制细胞突变的最主要方式。当人体免疫机能由于某种原因下降时,或者是受到致肿瘤病毒感染时,激活了癌基因,使其高效表达,产生大量转化蛋白,使正常细胞转化为肿瘤细胞。所有肿瘤病毒引起肿瘤或细胞转化都是经过癌基因实现的。
逆转录病毒中的癌基因原本来源于原癌基因。当逆转录病毒的DNA整合到细胞基因组,通过重排或重组,将细胞的原癌基因组转导至病毒的基因组,使原来的野生型病毒转变为携带转化癌基因病毒,从而获得了致癌性质。病毒因子的致癌作用,只发生在癌瘤发展的早期,
细胞癌基因的表达和激活并不需要病毒的持续作用。人类肿瘤病毒致癌需要很长潜伏期,需要感染很多细胞,而且只有少数感染细胞变成肿瘤细胞。
关系
病毒因子致癌,是肿瘤基础研究中的一个热点。现代已知DNA病毒中的乳头瘤病毒和人的宫颈癌有关;
单纯疱疹病毒也和宫颈癌有关;EB病毒和某种
淋巴瘤、鼻咽癌有关;乙肝病毒则和肝癌有关;而RNA病毒中的T细胞白血病病毒则和某些白血病有关;艾滋病的病毒,也和人的癌肿有关,丙肝病毒也和肝癌有关。
主要种类
1.RNA病毒
1.1 HTLV1型病毒与成人T细胞白血病-淋巴瘤(adult T-cell leukemia-lymphoma,ATLL)。HTLV1型病毒属于
逆转录病毒科RNA致肿瘤病毒亚科,是一种外源性C型病毒。病毒RNA由9.0kb核苷酸组成,包括两端的长末端重复序列和4个主要的
开放读码框架(ORF),结构基因的序列为5′-gag-pol-env-px-3′。gag编码毒粒的结构蛋白,pol编码病毒的逆转录酶,env编码病毒的包膜蛋白,px编码调节蛋白。HTLV1型以前病毒DNA形式整合到
宿主细胞DNA,病毒不含有癌基因,但能编码两种蛋白:tax和rex,由病毒表达和细胞转化而来。病毒的靶细胞是
T淋巴细胞。tax蛋白对病毒复制十分重要,因其通过对5′长末端重复片段(5LTR)的作用刺激病毒mRNA转录。tax蛋白也能激活宿主细胞基因的转录,如c-fos基因和c-sis基因等,直接引发T细胞增生。
HTLV1型病毒感染和ATLL有着密切的关系。癌细胞含有HTLV1型
病毒基因组。ATLL是一种慢性
骨髓增生性疾病,全身
淋巴结肿大、
肝脾肿大、
皮肤损害、高血钙、骨囊肿和免疫缺陷等。HTLV1型病毒导致白血病,尚需第二致癌因子参与。HTLV1型病毒主要流行于日本西南部、北大洋洲和加勒比海域,日本有120万人受到感染。ATLL病人有80%~90%存在HTLV1型病毒抗体。感染HTLV1型病毒的人中只有1%~4%发展为ATLL,潜伏期为几十年。病人的预后很差,确诊后的生存期只有几个月。同一家庭内有多例病人发生,家庭内生活上密切接触存在水平传播的可能性。HTLV1型病毒的传播可能存在多种形式,包括性接触、输血、节肢运动叮咬、注射和母婴间哺乳传播等。
1.2HIV与淋巴瘤(lymphoma)。HIV是一种人类逆转录病毒,包括HIV1型、HIV2型和HIV3型,有编码毒粒结构蛋白的gag、pol和env三个基因。env编码糖蛋白,成为gp41的跨膜蛋白和gp120的
外膜蛋白。gp120蛋白能与T4抗原受体结合,嗜辅助性T4
淋巴细胞,还能感染
抗原呈递细胞,刺激
巨噬细胞产生淋巴组织增生的
细胞因子如IL-6和IL-10等,使淋巴结内滤泡生发中心过度增生。机体免疫反应受到严重抑制,发生侵袭性
B细胞淋巴瘤。
1.3 HIV与卡波氏肉瘤(kaposi′s sarcoma,KS)。KS是一种多发性血管瘤,常累及内脏,导致病人窒息和胃肠出血而死亡,常在HIV感染的同性恋和双性恋的人中见到。KS的发生尚需某种辅助因子的参与,
内皮细胞所控制的某些因子也可能导致缺失,失去控制的内皮细胞通过非特异性刺激而激活和增殖。HIVtat基因产物tat蛋白作用于HIV感染细胞后,细胞产生的
细胞因子也能加速KS生长。
2.DNA病毒
2.1 EBV与Burkitt淋巴瘤(burkitt′s lymphoma,BL)。BL是一种流行于非洲东部儿童颔部的肿瘤。大多数人都感染过EBV,为什么BL只在非洲局部地区流行?疟原虫感染可能是致癌的辅助因素,逆转录病毒(如HTLV1型和HTLV3型)在该地区传播也可能有关。因为疟疾损伤免疫监视和刺激
网状内皮系统。EBV是双链线状DNA病毒,含有衣壳抗原(VCA)、膜抗原(MA)、早期抗原(EA)和核抗原(EBNA)等。EBV是一种亲淋巴性的疱疹病毒,经口传播。在多数人中,病毒长期隐匿感染,而无致癌危险。在肿瘤细胞中能发现EBV的DNA序列和编码蛋白质,80%肿瘤细胞有EBV核抗原,少数肿瘤细胞有EBV膜抗原。纯化的EBV对体外培养的正常
淋巴细胞可诱导恶性转化,并将
转化细胞接种于该细胞来源的动物,可引发
恶性肿瘤。EBV与B细胞DNA整合可激活c-myc和HuBlym-1癌基因,c-myc和HuBlym-1的表达失控导致细胞无限增殖。EBV
持续感染刺激细胞生长,更加剧癌细胞形成。
2.2 EBV与鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)。NPC为
上皮细胞癌,EBV在体内能感染咽喉部
B淋巴细胞。从NPC病人的肿瘤细胞已分离出感染性EBV。组织病理学上无论是属于鳞状细胞癌、非角化癌,还是未分类癌,在NPC组织标本中均能检测到EBVDNA[3]。用EBVDNA作探针,C3d受体(C3dR)为EBV受体,EBV/C3dR的基因位于人类1号染色体长臂上。EBV一旦被激活,产生有感染性的EBV颗粒,可促使NPC发生。用
转基因动物作研究,也证实了EBV为NPC的病因。将EBV感染人鼻咽粘膜细胞,并移植至裸鼠,在TPA和丁酸的协同作用下,诱发出未分化癌,这是EBV能诱发人鼻咽部上皮细胞癌变的直接证据,表明EBV在鼻咽癌发生中起病因作用。
2.3 HBV与肝细胞癌(human hepatocellular carcinoma,HHCC)。HHBV由外层脂蛋白包膜、核衣壳和3.2kb的DNA组成。包膜含有HBsAg,核衣壳由HBeAg组成,DNA为部分双链。双环的外环为长链(负链),与mRNA互补,有缺口,其5′末端有一共价蛋白。内环为短链(正链),只有长链的50%~75%,其3′末端与
DNA多聚酶结合。在肝细胞内以游离和整合的形式存在。在HHBVDNA长链上有4个ORFS区(S基因)编码病毒表面包膜蛋白和HBsAg;C区(C基因)编码核衣壳的多肽——病毒核心蛋白、HBcAg和HBeAg;P区为模板,通过mRNA,编码DNA多聚酶;X区(X基因)为模板,编码的蛋白为154个氨基酸的X蛋白,X蛋白是病毒基因的转录调节因子,在体外
细胞培养时能够调节病毒基因的表达,引起
宿主细胞基因突变或重排,使表达失常。并干扰宿主细胞生化代谢,影响细胞基因的正常表达,激活受染肝细胞原癌基因,而诱发HHCC。HHBV导致的肝损伤使肝细胞不断再生,这使其它致癌因素的作用增强。有半数HHCC病人发生染色体17p缺失,伴有
p53基因突变,p53蛋白失活。因p53基因是一种抑癌基因,从而导致HHCC发生。X蛋白具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性,有反式激活作用。反式激活其它病毒基因和细胞基因,如HBV启动子和增强子,即c-myc、c-fos和c-jun启动子,故X蛋白为反式激活转录蛋白。X蛋白通过激活c-myc等多种
细胞癌基因表达增强,刺激肝细胞生长。HHBV在体外难以培养,实验室都用土拨鼠、地松鼠和鸭研究HBV与HHCC的关系。
2.4 HPV与宫颈癌(cervical carcinoma)。HPV6、11、15、16、18、31、33、35、42、45、56、58和68型能感染女性生殖道,引发性传播,如
尖锐湿疣,能引发皮肤和粘膜
鳞状上皮增生及宫颈
组织坏死。HPV16、18、31和45型与宫颈癌的关系甚为密切,85%宫颈癌及其癌前病变中发现HPV16和18型的DNA序列,其中70%为
鳞状细胞癌,15%为腺癌。HPV16或18型的DNA可整合到宿主细胞的DNA中。用
分子杂交技术从宫颈癌组织刮取的细胞和宫颈癌的细胞株均能检出HPV。HPV18型DNA在宫颈癌细胞株(SW756、C4-1、
Hela细胞)中表达也获得了实验室证实。在人体细胞内存在一类与癌基因对立的抑癌基因,如RB基因(视网膜母细胞瘤基因)和
p53基因 (p53基因位于人17p13-1q染色体上),相应编码Rb蛋白和p53蛋白,均具有
抑制细胞生长和促进
细胞分化作用。HPV16和18型病毒E1、E6、E7基因编码的E1、E6、E7蛋白能与Rb蛋白、p53蛋白结合,使Rb蛋白和p53蛋白变性,失去对肿瘤抑制作用,从而促使细胞转化,导致
细胞增殖和癌变。
宫颈癌是最常见的
妇科肿瘤之一,发病率仅在乳腺癌之下。宫颈癌的发生与性行为有关,多见于多性伴人群,肿瘤细胞侵袭子宫颈基质、子宫、阴道和子宫旁组织,沿淋巴转移至盆腔,沿血行转移至肺、肝、骨和脑。用
杆状病毒表达系统获得的VLP(virus like particles)制成
HPV疫苗前景良好。疫苗能有效预防
HPV感染,对早期感染者也有治疗作用。HPV16型L1蛋白50μg肌注志愿者能诱导机体产生高滴度中和抗体。