Associazione tra papillomavirus umani e cancro cervicale

I papillomavirus umani (HPV) fanno parte di una famiglia di virus nota come Papovavirus. Sono virus epiteliotropi, che promuovono la proliferazione cellulare e che determinano lo sviluppo di lesioni papillomatose nell’apparato genitale, nelle vie respiratorie superiori, nel tratto digerente e nella cute. Mediante ibridazione molecolare del DNA estratto dai condilomi o dalle lesioni verrucose di varie sedi sono stati identificati oltre 70 distinti tipi di HPV. Ciascun tipo di virus possiede un caratteristica sede di infezione ed i virus che interessano sedi simili sembrano essere geneticamente correlati. L’ibridazione molecolare delle verruche anogenitali e delle biopsie cervicali ha mostrato che circa 30 dei 70 tipi distinti di HPV sono confinati al tratto genitale femminile.

Electronmicrograph of human papillomavirus

I papillomavirus sono piccoli virus a DNA privi di pericapside, di circa 55 nm di diametro. Il genoma è composto da un doppio filamento di DNA e possiede tre regioni funzionali codificanti: una regione che codifica le funzioni virali precoci (E, da early), una regione che codifica le funzioni virali tardive (L, da late) ed una regione di controllo denominata long control region (LCR) che è interposta fra loro.

HPV 16 genome structure: the coding regions are represented by open boxes (Phillips AC and Vousden KH 1998)

Gene/Regione	Funzione
E1/E2	Codificano per le proteine che controllano la funzione dei geni E6 ed E7.
E4	Funzione in gran parte sconosciuta ma può controllare il rilascio del virus dalla cellula.
E5	Codifica per una proteina idrofobica che accresce l’immortalizzazione della cellula.
E6	Codifica per proteine che inibiscono regolatori negativi del ciclo cellulare. I prodotti di E6 inibiscono p53 che è un fattore di trascrizione per l’apoptosi (morte cellulare programmata).
E7	Codifica per prodotti che si legano alle proteine del gene oncosoppressore del retinoblastoma, consentendo alla cellula di avanzare nel ciclo cellulare in assenza di normali segnali mitogeni.
L1/L2	Codificano per proteine strutturali e per la formazione di particelle virali complete.
LCR	Necessario alla normale replicazione virale ed al controllo della espressione genica.

Istologia naturale della infezione da HPV dell’epitelio cervicale e modificazioni morfologiche associate all’infezione

Età di acquisizione della infezione da HPV: HPV rappresenta una delle più comuni malattie trasmesse sessualmente. Il 75% delle donne ha contratto almeno una infezione da HPV prima dei 50 anni di età. Le percentuali di infezione sono massime all’inizio dell’adolescenza e a vent’anni. Successivamente queste percentuali sembrano ridursi, probabilmente mediante lo sviluppo dell’immunità al virus. Il virus può comunque persistere come piccolo focus di infezione latente, rilevabile soltanto a livello molecolare.

Vie di’infezione: HPV penetra nello strato basale dell’epitelio (di solito nella zona di trasformazione), dove si replica mentre le cellule basali si dividono. Il virus può persistere nello strato basale in una forma latente (inattiva) o continuare a replicare mentre procede la differenziazione degli strati basali, salendo attraverso l’epitelio dove l’effetto citopatico si può riconoscere come coilocitosi, paracheratosi e cheratinizzazione di singole cellule. L’infezione acuta può risolversi con una regressione spontanea della lesione o persistere come infezione latente con la possibilità di riattivarsi in qualsiasi momento.

LSIL (CIN 1) of the cervix. This lesion, also known as flat confyloma, is characterized by koilocytotic atypia and usually is associated with HPV 6 or HPV 11 infection.

Prove a sostegno del concetto che HPV svolge un ruolo nella carcinogenesi cervicale

Nel 1977 furono pubblicati due lavori che per la prima volta suggerivano che i papillomavirus umani potessero essere presenti nell’epitelio cervicale (Meisels & Fortin 1977; Purola & Savia 1977). Gli autori descrissero le lesioni nell’epitelio cervicale che mostravano modificazioni verrucose, denominate “verruche piatte” o “verruche non condilomatose”. Ulteriori ricerche confermarono la presenza dell’antigene virale e del DNA di HPV nei nuclei delle cellule epiteliali cervicali, dimostrando che la presenza del DNA di HPV era spesso associata ad un focus di CIN 1. Le loro osservazioni fornirono gli stimoli per ampie ricerche sul ruolo dell’HPV nella insorgenza del cancro cervicale (Coleman and Richman 1983).

L’analisi del DNA di verruche anogenitali, CIN e tessuto cervicale cancerizzato ha mostrato che nel tratto genitale femminile possono essere identificati due gruppi di HPV. Un gruppo di HPV è quasi sempre associato a lesioni CIN di basso grado ed a verruche esofitiche anogenitali, che hanno un basso rischio di progressione verso il cancro cervicale. Un secondo gruppo di virus è prevalentemente presente in CIN2 e CIN3, che hanno un alto rischio di sviluppare cancro invasivo.

Il potenziale oncogeno dei virus dei diversi gruppi è stato ampiamente studiato e verrà qui discusso.

Tipi di HPV presenti nel tratto genitale femminile

High risk	16,18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68 may lead to Invasive Cancer
Low risk	6, 11, 42, 44, 53, 54, 62, 66 may lead to condylomata

Potenziale oncogeno di HPV

La capacità dei geni virali di modificare le proprietà delle cellule epiteliali è stata ampiamente studiata e mostra come i virus del gruppo ad alto rischio abbiano considerevoli proprietà oncogene. L’analisi in vitro di cheratinociti umani (simili al normale bersaglio d’infezione del virus) che sono stati transfettati con tipi di HPV a basso e ad alto rischio ha mostrato che i virus del gruppo ad alto rischio (HPV16 e HPV18) hanno la capacità di immortalizzare i cheratinociti umani primari, ossia di estendere la loro durata di vita. In confronto i virus del gruppo a basso rischio (HPV6 e HPV11) non estendono la durata di vita delle cellule umane transfettate, che maturano e muoiono alla stessa velocità delle cellule non infettate. Allo stesso modo i virus a basso rischio, a confronto con i tipi HPV ad alto rischio, forniscono scarsi risultati negli esperimenti che si occupano della trasformazione maligna di cellule di roditore. Inoltre i cheratinociti infettati da HPV16 e HPV18 in una coltura “raft” (un mezzo di coltura organotipico) mostrano una modalità di differenziazione molto simile a quella osservata in vivo nel contesto di CIN.

La prova più convincente che i papillomavirus umani svolgano un ruolo fondamentale nel processo oncogeno risiede nelle modalità di integrazione del DNA di HPV nelle cellule cervicali. Sebbene il DNA di HPV sia normalmente presente a livello episomiale (quindi separato dal nucleo) nei condilomi e nelle lesioni CIN di basso grado, nelle lesioni cancerose il DNA virale è integrato all’interno del genoma della cellule ospite. L’integrazione determina la perdita dell’espressione dei geni E1 ed E2 che di solito controllano i geni E6 ed E7 e la deregolazione della fase di lettura aperta di E6 e E7. I prodotti proteici delle regioni che codificano per E6 ed E7 bloccano la normale funzione dei geni oncosoppressori (p53 ed il gene oncosoppressore Rb) consentendo pertanto alle cellule di evitare i punti di controllo a G1 e G2, determinandone una proliferazione cellulare incontrollata.

L’integrazione è una costante caratteristica di tutti i cancri che presentano i tipi virali alto rischio HPV16 e HPV18 e fornisce la prova più convincente che HPV16 e HPV18 svolgono un importante ruolo nello sviluppo del cancro cervicale. Il DNA di HPV è presente nel 90% di tutti i cancri cervicali invasivi.

Importanza dei cofattori

È ampiamente riconosciuto che la semplice infezione con HPV ad alto rischio o anche l’integrazione di HPV16 all’interno nel nucleo della cellula ospite non è sufficiente alla completa trasformazione maligna dell’epitelio cervicale. L’infezione del tratto genitale con HPV16 è relativamente comune, mentre il cancro invasivo è raro; l’integrazione è stata rilevata in alcuni casi di verruche genitali o di lesioni CIN. Alcuni cofattori sono stati proposti, come la alterata risposta immunitaria, la persistenza del virus, il fumo e la somministrazione di ormoni steroidei (come i contraccettivi orali). Possono svolgere un ruolo anche altri eventi genetici, come la perdita di geni oncosoppressori e l’attivazione di oncogeni. Mutazioni di ras, fos ed altri oncogeni sono state riscontrate nelle linee cellulari del cancro cervicale, ma il loro ruolo in vivo deve ancora essere determinato. Nonostante le lacune delle nostre conoscenze, i papillomavirus hanno fornito una prospettiva unica per la comprensione dei meccanismi di carcinogenesi e hanno portato a progressi nelle nostre conoscenze sull’eziologia del cancro cervicale con implicazioni per il futuro in termini di prevenzione, (mediante vaccinazione), diagnosi precoce (mediante screening del DNA dell’HPV) e trattamento (mediante terapie antivirali) di questa critica malattia.

Associazione di HPV a cancro cervicale: il rischio relativo è molto alto, paragonabile a quello presente tra epatite cronica B e cancro epatico e più elevato di quello tra fumo di sigaretta e cancro polmonare.