Onkogénne vírusy

Dr. Peyton Rous bol prvý človek, ktorý dokázal, že malígny nádor môže mať vírusový pôvod. V roku 1911 preniesol homogénny filtrát z malígneho nádoru spojivového tkaniva (sarkómu) kurčaťa na iné zdravé kurča, ktoré na túto malignitu ochorelo. Neskôr tento vírus, patriaci do čeľade retrovírusov, dostal názov podľa svojho objaviteľa, vírus Rousovho sarkómu. Až v roku 1966 dostal Dr. Rous za tento objav Nobelovu cenu.

Onkogénne vírusy

Teórie o vzniku malígneho bujnenia (malígnej transformácie), podložené niektorými experimentálnymi výsledkami, predpokladajú, že k vzniku nádorov môže viesť celý rad príčin a infekcia niektorými vírusmi patrí k významným rizikovým faktorom. Vírusy, ktoré sú schopné vyvolať neoplastickú transformáciu, alebo ju pozitívne ovplyvňujú, sa nazývajú onkogénne vírusy a z pohľadu karcinogenézy sa zaraďujú do skupiny biologických karcinogénov.

Aký je mechanizmus transformácie buniek na nádorovú bunku?

Je dôležité si uvedomiť, že všetky živočíšne bunky vrátane ľudských obsahujú bunkové protoonkogény, ktorých prejav (expresia) je potlačený (suprimovaný) tumor supresorovými génmi. Poruchou týchto dvoch základných skupín génov – protoonkogénov a tumor supresorových génov dochádza k neobmedzenému bunkovému deleniu – bunkovej proliferácii. Mechanizmy aktivácie protoonkogénov na onkogény môžu prebiehať rôznymi spôsobmi:
a) priamo – vnesením génu (protoonkogénu) do bunky – RNA vírusy,
- začlenením provírusu retrovírusov (onkornavírusov), ktoré obsahujú vírusový protoonkogén, pričom vírusový promotor aktivuje expresiu obidvoch génov,
b) nepriamo – zmenou expresie celulárnych génov alebo zmenou regulačných mechanizmov – DNA vírusy,
- začlenenie (integrácia) genómu DNA vírusu do blízkosti bunkového protoonkogénu v hostiteľskom chromozóme môže mať aktivačný účinok,
- vírusová infekcia bunky môže viesť k translokácii bunkového protoonkogénu do oblasti s vysoko aktívnou expresiou genetického kódu bunky,
- k malígnemu bujneniu môže viesť bodová mutácia v protoonkogéne vyvolaná účinkom karcinogénov alebo rádioaktívnym žiarením.

Onkogény boli objavené vďaka retrovírusom nesúcim vírusové analógy ľudských onkogénov. Inak povedané, vírusové onkogény sú derivované z ľudských protoonkogénov. V súčasnosti je známych viac než 100 onkogénov. Onkogénne vírusy patria taxonomicky do skupín DNA aj RNA vírusov. Prehľad onkogénnych vírusov v asociácii s malígnymi ochoreniami poskytuje Tabuľka č. 1.

Tabuľka č. 1: Onkogénne vírusy

Najvýznamnejšie ľudské onkogénne vírusy

EBV (Ebsteinov-Barrov vírus)

Tento DNA vírus patrí do čeľade Herpesviridae. Je známy ako pôvodca infekčnej mononukleózy a viacerých nádorových ochorení, ako sú nazofaryngeálny karcinóm, Burkittov lymfóm, Hodgkinove a non-Hodgkinove lymfómy a niektoré nediferencované karcinómy žalúdka. Najväčšiu afinitu k EBV vykazujú epitelové bunky orofaryngu a B-lymfocyty.

Po preniknutí vírusu do B-lymfocytu vďaka povrchovej molekule CD21 dochádza k replikácii genetickej informácie vírusu. Takto dochádza k latentnej infekcii, keď v podobe epizómov vírus pretrváva v lymfatických bunkách. Transformačný účinok EBV je komplexný: vírusové proteíny interagujú s bunkovými molekulami, čo vedie k imortalizácii a transformácii buniek. Príkladom je aktivácia cyklínu D2, ktorý sa podieľa na regulácii bunkového cyklu (prechod z G0 do G1 fázy), aktivácia antiapoptotického bcl-2 proteínu alebo aktivácia rastových faktorov (IL-6 a IL-10).

Burkittov lymfóm je nádor z B-lymfocytov. Vyskytuje sa endemicky v oblastiach rovníkovej Afriky a Novej Guiney ako najčastejší typ zhubných nádorov u detí. Burkittov lymfóm je prvé ľudské nádorové ochorenie, u ktorého bola dokázaná asociácia s vírusovou infekciou. Pôsobí pri imunosupresii a pri translokácii chromozómového materiálu z chromozómu 8 na chromozómy 14, 2 alebo 22. Tumor postihuje čeľusť a brušné orgány. EBV asociovaný Burkittov lymfóm vzniká 7 – 31 mesiacov po akútnej fáze infekčnej mononukleózy. Rozlišuje sa endemický a sporadický Burkittov lymfóm. V 90 % endemickej formy sa nachádza v bunkách EBV genóm, pri sporadickej forme sa tento genóm nachádza v 20 % prípadov.

Nazofaryngeálny karcinóm je ďalší nekeratinizujúci nediferencovaný zhubný nádor, omnoho viac asociovaný s EBV než Burkittov lymfóm. Genóm EBV je v prípade nazofaryngeálneho karcinómu prítomný v 100 %. Vyskytuje sa na celom svete, obzvlášť v Číne a v juhovýchodnej Ázii.

HHV-8 (Human Herpesvirus-8 – ľudský herpesvírus 8) – vírus Kaposiho sarkómu

Herpesvírus, ktorý je spájaný s výskytom Kaposiho sarkómu, preto sa nazýva aj KSHV (Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus), a to hlavne u pacientov s imunosupresívnou liečbou alebo u imunodeficientných pacientov. Aj keď je genóm tohto vírusu izolovaný zo všetkých nádorových buniek, proces transformácie nie je presne známy. Samotná infekcia vírusom nestačí, na iniciovanie malígnej bunkovej transformácie je nutná prítomnosť ďalších kofaktorov (imunosupresívna liečba alebo HIV infekcia).

HPV (Human Papillomavirus – ľudský papillomavírus)

HPV je DNA vírus patriaci do čeľade Papovaviridae. HPV sa vyskytuje v rôznych subtypoch, doposiaľ ich bolo identifikovaných viac než 130. Tento vírus vykazuje vysokú afinitu k epitelovým bunkám kože a slizníc, ale aj ku keratinocytom (Obrázok č. 2). Spôsobuje rast bradavíc a rôznych benígnych dysplázií a hyperplázií kože a slizníc, ale aj celý rad rôznych typov nádorov genitálu, faryngu a hrubého čreva. Tento vírus je považovaný za jediného pôvodcu rakoviny krčka maternice u žien. V súčasnosti je HPV najčastejšou sexuálne prenosnou infekciou a počas života sa s ňou stretne až 80 % ľudí. Prenáša sa priamym kontaktom, najčastejšie pohlavným stykom.

Obrázok č. 1: Nádorová transformácia pri infekcii HPV. Integrácia vírusového genómu do genómu bunky aktivuje transkripciu vírusového genómu E2. To zapríčiňuje zvýšenú expresiu vírusového génu E6 a E7. Vírusový proteín E6 priamo pôsobí na bunkový proteín p53. Okrem toho aktivuje telomerázu, inaktivuje inhibítor CDK p16 (INK4) a reaguje s ďalšími bunkovými proteínmi. Proteín E7 interaguje s bunkovým p105-Rb proteínom, čím priamo zasahuje do regulácie bunkového cyklu. Výsledkom onkogénnej aktivity HPV je zvýšenie genetickej nestability bunky, blokovanie apoptózy a zvýšenie proliferačnej aktivity bunky.

HPV vírusy sa delia podľa rizika vyvolania prekanceróznych zmien v postihnutom tkanive do 3 skupín: 

  • HPV typy s nízkym rizikom = LOW RISK (LR): vyvolávajú ľahké (dysplázie) prekancerózne zmeny a tvorbu genitálnych bradavíc (napríklad typy 1, 5, 6, 11, 40, 42, 43, 56, 61 a subtypy 6 a 11 – boli nájdené až v 90 % genitálnych bradavíc),
  • HPV typy so stredným rizikom = MEDIUM RISK (MR): vyvolávajú stredne ťažké prekancerózy na krčku maternice (napríklad typy 26, 53, 66, 67, 70),
  • HPV typy s vysokým rizikom = HIGH RISK (HR): vyvolávajú vznik ťažkých prekanceróz a neoplastických zmien na krčku maternice (subtypy 16 a 18, respektíve 31, 33, 35, 51).

Transformačná aktivita jednotlivých subtypov HPV sa odlišuje a je asociovaná s integráciou vírusového genómu do genómu bunky. Pri benígnych hyperpláziách sa nachádza vírusová genetická informácia mimo genómu bunky – v epizómoch. Pri karcinómoch je genetická informácia vírusu integrovaná priamo do genómu bunky. Vlastnú nádorovú transformáciu pravdepodobne spôsobujú produkty vírusových génov, ktoré inaktivujú tumor supresorové gény (Obrázok č. 1).

Obrázok č. 2: Vírus napádajúci bunku cervixu

Diagnostika HPV

Základnou metódou na zistenie prítomnosti abnormálnych buniek krčka maternice je PAP test alebo Papanicolaouov ster. Ide o vyšetrenie sterov z krčka maternice.

Výsledky PAP testu sú podľa jednotnej klasifikácie rozdelené do 3 kategórií:

  • ASCUS (atypical squamous cells of undetermined significance),
  • L-SIL (low frade squamous intraepithelial lesions) a 
  • H-SIL( high grade squamous intraepithelial lesions).

Pri kategórii ASCUS pozorujeme mierne abnormality na povrchových bunkách sliznice cervixu bez známej príčiny. Takto zmenené bunky nevykazujú malígny charakter. L-SIL a H-SIL sú skvamózne intraepitelové lézie nízkeho a vysokého stupňa. L-SIL predstavuje dyspláziu mierneho stupňa (CIN 1) a nevyžaduje chirurgickú liečbu. Pri H-SIL pozorujeme stredný až ťažký stupeň dysplázie (CIN 2 a CIN 3), pri ktorých je vysoké riziko malígneho zvratu, čo je indikáciou k chirurgickému výkonu – konizácii.

LBC (liquid based cytology) – cytologické vyšetrenie zo steru krčka maternice, ktoré slúži na detekciu prekanceróznych stavov. Toto vyšetrenie je určené každej žene, ktorá chce zvýšiť odhalenie predrakovinového stavu na maximum. Na rozdiel od klasickej cytológie má táto metóda aj prídavné vyšetrenia, ako je detekcia prítomnosti vysokorizikových typov HPV a stanovenie proliferačnej aktivity bunky, teda jej nádorového potenciálu.

HPV vírusy sa nedajú kultivovať, preto je ich diagnostika postavená na prítomnosti nukleových kyselín, respektíve na prítomnosti niektorých sekvencií nukleotidov.

Rozlišujeme 3 základné typy molekulovej diagnostiky HPV:
1. neamplifikačné testy (Dot blot, Southern blot, FISH),
2. amplifikácia cieľa (PCR, SDA, LCR, TMA),
3. amplifikácia signálu (Branched DNA Assay).

Laboratórna diagnostika vysokorizikových kmeňov HPV sa odporúča vykonávať hybridizačnou metodikou. Vhodne zvolené metodiky vyšetrenia HPV majú v porovnaní s klasickou onkologickou cytológiou vysokú senzitivitu pri detekcii prekanceróz. Od minulého roka má spoločnosť Alpha medical na konfirmačnom pracovisku Laboratória klinickej mikrobiológie v Ružomberku k dispozícii PCR metódu na detekciu HPV. Na rozdiel od hybridizačnej metódy identifikuje individuálne typy HPV 16 a HPV 18 a identifikuje ďalších 12 vysokorizikových typov HPV. Minimalizuje sa tak počet falošne negatívnych výsledkov.

Prevencia HPV – aktívna imunizácia: HPV je v súčasnosti považovaný za veľmi aktuálny onkovírus, keďže rakovina krčka maternice, s ktorou je etiologicky spojený, je po rakovine prsníka 3. najčastejšie sa vyskytujúcim zhubným nádorom u žien. Samotnú infekciu HPV môžeme chápať len ako počiatočné štádium transformačného procesu buniek, na dokončenie tohto procesu musia byť prítomné aj ďalšie faktory ako fajčenie, bakteriálna infekcia, genetická predispozícia, hormonálne zmeny a iné.

Na rakovinu krčka maternice zomiera ročne na Slovensku viac než 200 žien. Pritom niekoľko rokov sú na našom trhu k dispozícii očkovacie látky proti HPV infekcii. HPV vakcíny sú prvé vakcíny, ktoré dokážu chrániť pred onkologickým ochorením. Očkovacia látka obsahuje upravené povrchové bielkoviny HPV 16 a 18. Výsledky očkovania sú veľmi priaznivé. U dievčat, ktoré neboli v styku s HPV, tzv. HPV naivné a boli očkované vakcínou proti HPV, neboli zaznamenané žiadne prekancerózne zmeny cervixu, ktoré sú spôsobené HPV 16 a 18. Napriek tejto možnosti chrániť sa pred infekciou HPV je zaočkovanosť našej ženskej populácie veľmi nízka.

Očkovací kalendár podľa veku pacientok:

  • dievčatá medzi 9. a 14. rokom života sú očkované 2 dávkami vakcíny; termín aplikácie prvej dávky si pacientka určí sama, druhá vakcína sa aplikuje po 5  až 13 mesiacoch od prvej,
  • ženy po 15. roku života sú očkované tromi dávkami vakcíny; termín aplikácie prvej dávky si pacientka určí sama, 2. dávka sa aplikuje 1 mesiac od prvej dávky a posledná vakcína sa podáva 6 mesiacov od prvej.

HBV (vírus hepatitídy B)

HBV je DNA vírus z čeľade Hepadnaviridae. Spôsobuje zápal pečene a môže sa priamo alebo nepriamo podieľať na vzniku hepatocelulárneho karcinómu. Pri infekcii HBV je vysoký predpoklad vzniku transformačného procesu. U mužov je až 50-percentná pravdepodobnosť, že po 20 – 30 rokoch prejde chronická forma infekcie do malígneho zvrhnutia. Aj keď je genóm HBV izolovaný z buniek všetkých druhov karcinómov u pacientov infikovaných HBV, jeho funkcia v malígnom procese nie je presne známa. Úlohu tu zohráva vírusový Hbx proteín, ktorý pôsobí na gény riadiace bunkovú proliferáciu.

Prevencia – aktívna imunizácia: proti infekcii sú dostupné účinné očkovacie látky, ktoré obsahujú HBsAg. Očkovanie pozostáva z troch injekcií, kde sa druhá dávka podáva mesiac od prvej dávky a posledná o 6 až 12 mesiacov neskôr.

HCV (vírus hepatitídy C)

HCV je RNA vírus hepatitídy C a patrí do čeľade Flaviviridae. Táto vírusová infekcia je nebezpečná v tom, že v akútnom štádiu má kvôli asymptomatickému priebehu (70 %) nízku záchytnosť. Oproti HBV infekcii častejšie prechádza do chronickej formy (80 %).

Pri hepatitíde typu C dochádza k zvýšeniu proliferačno-regeneračných schopností pečeňových buniek, hoci z transformovaných buniek jeho genóm izolovaný nebol. Onkogénny potenciál HCV podporujú epidemiologické štúdie. Jedinci infikovaní vírusom HCV sú vo zvýšenej miere ohrození hepatocelulárnym karcinómom (15-krát častejšie než neinfikovaní), ale aj vzácnou formou karcinómu pečene, tzv. intrahepatickým cholangiokarcinómom (2,5-krát častejšie než neinfikovaní). 3 % svetovej populácie sú nakazené vírusom HCV. Dodnes nebola vynájdená očkovacia látka na aktívnu imunizáciu.

HTLV-1 a HTLV-2 (Human T-Lymphotropic Virus type I, II – vírus ľudskej T-bunkovej leukémie I a II)

Tieto RNA vírusy z čeľade Retroviridae sú vírusy s najčastejším transformačným účinkom na ľudí. Ako prvá bola identifikovaná forma HTLV-1 z kožného lymfómu a neskôr HTLV-2 forma z buniek pacienta trpiaceho vlasatobunkovou leukémiou v Japonsku. Transformačná schopnosť týchto retrovírusov je založená na účinku TAX vírusového proteínu. TAX proteín inaktivuje p16 bunkový proteín, aktivuje D2 cyklín a ovplyvňuje expresiu bunkových génov riadiacich proliferáciu bunky. Tento vírus neobsahuje onkogén, ale jeho aktivita je závislá od vírusového proteínu.

Kofaktory onkogénnych vírusov

Onkogénne vírusy, u ktorých nie je dokázaný priamy onkogénny účinok, sa pomenúvajú ako „kofaktory“ transformačnej aktivity iných vírusov s dokázaným onkogénnym potenciálom (priamym onkogénnym účinkom).

HIV-1, HIV-2 (Human Immunodeficiency virus type I, II), z čeľade Retroviridae, je známy ako pôvodca AIDS u ľudí. Tento syndróm je spojený s výskytom určitých nádorových ochorení ako sú Kaposiho sarkóm, primárny mozgový lymfóm, niektoré non-Hodgkinove B-lymfómy a karcinómy krčka maternice či rekta. Napriek tomu sa predpokladá, že HIV nemá priamy onkogénny potenciál a za transformáciu sú zodpovedné iné vírusy (KSHV, EBV, respektíve HPV), pričom HIV iba „uľahčuje prácu“ navodením imunodeficitu organizmu.

HSV-2 (Virus Herpes simplex typ II), vírus z čeľade Herpesviridae, patriaci k najčastejšie sa vyskytujúcim pohlavným nákazám a spôsobujúci herpes genitalis, bol dlho spájaný s karcinómom krčka maternice, kde mal pôsobiť ako kofaktor HPV. V súčasnosti sa priamy transformačný účinok pripisuje len HPV.

HCMV (Human Cytomegalovirus) patriaci tiež do čeľade Herpesviridae a pôvodca infekčnej mononukleózy. Svojou transformačnou schopnosťou mal „pomáhať“ pri vzniku Kaposiho sarkómu. Aktuálne sa však hlavná úloha pri vzniku Kaposiho sarkómu prisudzuje KSHV.

Prevencia vírusových onkogénnych nákaz

Staré známe – prevencia je najlepšia liečba – platí u onkologických ochorení dvojnásobne. Úlohou primárnej prevencie, ktorá je zameraná na zdravú populáciu, je snaha predchádzať malígnemu bujneniu buniek a odstráneniu pôsobenia karcinogénov. Cieľom sekundárnej prevencie je zachytiť rakovinu vo včasnom štádiu, čo zvyšuje šancu na jej úspešné vyliečenie. Boj proti vzniku komplikácií už diagnostikovaného a liečeného nádorového ochorenia s cieľom zabrániť jeho opakovaniu a progresii je úlohou terciárnej prevencie.

Podkapitolám o HPV a HBV je väčšia pozornosť venovaná zámerne. Kvôli tomu, aby si čitatelia všimli a uvedomili jednu závažnú skutočnosť, že proti onkogénnym vírusom HPV a HBV existujú očkovacie látky. Ak by bola naša spoločnosť viac uvedomelá a edukovaná, určite by bola väčšina Slovákov zaočkovaná proti týmto dvom zákerným vírusom. Národné odhady výskytu rakoviny a miera úmrtnosti na toto ochorenie by rapídne poklesli.

Záver

Aj keď v dnešnej dobe existujú presvedčivé dôkazy o transformačnom účinku niektorých vírusov, v konkrétnych prípadoch nádorového bujnenia u človeka sa nedá s istotou dokázať, že príčinou malígnej transformácie bola práve prítomnosť vírusu v transformovaných bunkách. Zjednodušene povedané, samotná prítomnosť a infekcia vírusom na vznik rakoviny nestačia. Onkogénne vírusy však jednoznačne pozitívne podporujú proces neoplastickej transformácie napadnutých buniek, ale na vznik nádoru sú nevyhnutné ďalšie kofaktory súvisiace s nezdravým životným štýlom, pôsobením vonkajších karcinogénnych látok, genetickou predispozíciou, hormonálnymi zmenami a pod.


Literatúra:

  1. Beneš, J. Infekční lékařství. Praha: Galén, 2009, s. 136 – 167
  2. Rajčáni, J., Čiampor, F. Lekárska virológia. Bratislava: Vydavateľstvo Slovenskej akadémie vied, 2006, s. 143 – 175
  3. Adam Z., Vorlíček J., Koptíková J. Obecná onkologie a podpůrná léčba. Praha : Galén, 2003
  4. Mohan, H. Patológia. Bratislava: Balneotherma, 2011       
  5. Šeršeň Š., Šeršeňová K. Základy klinickej genetiky a jej molekulárna podstata. Martin: Osveta, 2000,s. 267 – 287
  6. Slaninková, I.: Onkogeny, nádorové supresory, onkogenní viry, pdf
  7. Nečas E. Obecná patologická fyziológie. Karolinum, 2000, s. 150 – 172
  8. www.solen.cz
  9. www.alphamedical.sk
  10. www.cervarix.cz
  11. www.pubmed.com
Hodnotenie článku

inVitro 1/2016

Onkológia

Tento článok sa nachádza v čísle InVitro 1/2016 Onkológia. Ak máte záujem o časopis v tlačenej verzii, ozvite sa nám.
Objednať inVitro