Univerza v MariboruMedicinska fakulteta

SEMINARSKA NALOGAHumani papilomavirus in rak materninega vratu

Avtor: Hana Halilagi, 1. letnikMentor: izr. prof. dr. Uro Potonik

Predmet: Izabrane vsebine in novosti v genetiki April,2014

KAZALOPOVZETEK..................................................................................................................................II1. VIRUSI....................................................................................................................................1 1.1. SPLONE LASTNOSTI VIRUSOV..................................................................................1 1.2. ZGRADBA VIRUSOV...................................................................................................1 1.3. MORFOLOGIJA VIRUSOV...........................................................................................1 1.3.1. Kubino somerni virusi...................................................................................1 1.3.2. Vijano somerni virusi....................................................................................2 1.3.3. Kompleksno zgrajeni virusi.............................................................................2 1.3.4. Bakteriofagi....................................................................................................2 1.4. RAZMNOEVANJE VIRUSOV......................................................................................22. HPV (HUMANI PAPILOMA VIRUS) .......................................................................................2 2.1. UVOD V HPV..............................................................................................................2 2.2. ZGRADBA HPV...........................................................................................................3 2.3. PATOGENEZA IN IMUNOST.......................................................................................3 2.3.1. Produktivna okuba........................................................................................4 2.3.2 Nepopolna (abortivna) okuba........................................................................4 2.4. CEPLJENJE PROTI HPV...............................................................................................4 2.4.1. Delovanje cepiva............................................................................................53. RAK MATERNINEGA VRATU................................................................................................5 3.1. DEFINICIJA BOLEZNI..................................................................................................5 3.2. ETIOLOGIJA................................................................................................................5 3.3. ZNAKI RAKA MATERNINEGA VRATU.......................................................................6 3.4. ZDRAVLJENJE.............................................................................................................6LITERATURA...............................................................................................................................8

POVZETEKV diplomski nalogi so predelani virusi, oziroma humani papiloma virus in rak materninega vratu. Diplomska naloga se sastoji od tri dela. Prvi del nas uvodi v viruse. Predelana je njihova zgradba, morfologija in tudi razmnoevanje virusov. V drugem delu je predelan sam HPV (humani papiloma virus). Tu boste spoznali naine okube z HPV, samo zgradbo istoimenega virusa te naine cepljenja proti HPV kao in delovanje cepiva. Tretji del obravnava rak materninega vratu ki je nastao z okubo HPV. Videli boste kako pride do samega raka, katera vrsta HPV-a gre za induciranje raka in kako ga lahko zdravimo.

Kljune besede: virus, HPV, rak, maternini vrat, zgradba, imunost, patogeneza, zdravljenje

I

1. VIRUSI

1.1. SPLONE LASTNOSTI VIRUSOV Virusi so najmanji mikroorganizmi, ki imajo poleg genoma e druge sestavine in se tako razlikujejo od enostavnejih samostojnih genetskih elementov, kakrni so viroidi ali plazmidi, ki vsebujejo le nukleinsko kislino. Razlikujejo se tudi od prionov, kunih beljakovin domnevno brez nukleinske kisline. Virusni genom predstavlja bodisi DNA ali RNA, ki je zaitena z beljakovinskim plaem in pri nekaterih virusih e z ovojnico. Virusom manjkajo sistemi za sintezo lastnih sestavin, zato so obvezni znotrajcelini zajedalci. V naravi se samostojno ne razmnoujejo, ampak ele po vstopu njihovega genoma v celico. Njihova zgradba odraa veliko ekonominost, majhen virusni genom kodira le omejeno tevilo beljakovin. Zato so virusi pogosto pravilna geometrijska telesa, pri katerih se sestavine ponavljajo na doloenih mestih. (2)1.2. ZGRADBA VIRUSOVOsrednji del, v katerem je virusni genom, imenujemo sredica. Vsebuje nukleinsko kislino (DNA ali RNA) in pogosto tudi beljakovine. Sredico (nukleoprotein) obdaja beljakovinski pla ali kapsida. Kapsida je tesno povezana s sredico in zanju uporabljamo skupen izraz nukleokapsida. Kapsido sestavljajo polipeptidi, ki jih kodira virusni genom, in se navadno ponavljajo na ve mestih beljakovinskega plaa. Imenujemo jih strukturne (gradbene) enote ali protomere. Pri nekaterih virusih se pojavljajo skupki strukturnih enot, ki so navadno simetrini in so deli vejih enot. Ovojnico dobijo virusi pri sproanju iz celic skozi notranje ali zunanjo celino membrano. Virusna ovojnica sodeluje pri pritrjanju virusov na celico, pomembna je za virusno kunost in navadno ne pomeni veje zaite za virion. (3)1.3. MORFOLOGIJA VIRUSOVMed manje viruse pritevamo parvoviruse in pikomaviruse, naj veji pa so paramiksovirusi, filovirusi in poksvirusi. Po obliki so dokaj razlini, nekateri so paliasti, poliedrini, spiralno zaviti ali kompleksno zgrajeni iz ve delov, kar je tudi posledica prilagajanja na gostiteljske celice. (3) 1.3.1. Kubino somerni virusiKubino somerni virusi imajo obliko poliedra, najpogosteje ikozaedra. Kubino somerne viruse imenujemo tudi ikozaedrine, poliedrine ali sferine. Najbolj znani ikozaedrini virusi so adenovirusi, herpesvirusi, togavirusi, papovavirusi itd. Poseben dodatek imajo adenovirusi, ki jim iz vsakega oglinega pentona izhaja nitasti izrastek (palka), s katerim se pritijajo na celice.Gole viruse sestavlja samo nukleokapsida. Nekatere ikozaedrine viruse paobdaja e zunanja ovojnica,tak primer so herpesvirusi, togavirusi,flavivirusi in retrovirusi. (3)

1.3.2. Vijano somerni virusiVijano somerni virusi imajo kapsomere razporejene v navojih okoli genoma, kar daje virusom vijaen izgled. Kadar ostane osrednja os ravna, so virusi paliaste oblike. Vsaka kapsomera se stika s predhodno in naslednjo, ob strani pa e z dvema iz vsakega sosednjeganavoja, torej meji na est drugih kapsomer. Zaradi svoje oblike se spontano (energetsko nezahteven proces) povezujejo v kolobarje ali navoje. Velikost navojev beljakovinskega plaa se pri nekaterih virusih vea ali manja, kar vpliva na obliko (npr. rabdovirusi). Vse ivalske (loveke) vijane viruse obdaja tudi ovojnica. (3)

1.3.3. Kompleksno zgrajeni virusiVeji virusi z obsenejim genomom imajo tevilne plasti in ovoje, ve lastnih encimov in drugih beljakovin, ki so vgrajene v virion. Zaradi zapletene zgradbe je somernost pri njih pogosto zakrita ali pa imajo poleg poliedrine nukleokapside e druge sestavine. Najbolj znailen primer so poksvirusi, ki imajo videz briketa ali jajca. Poleg osrednjega dela z nukleinsko kislino imajo e stranski telesci. Ovojnice teh virusov so veslojne, na zunanji strani imajo urejene nitaste ali kroglaste strukture. (3)

1.3.4. BakteriofagiBakterijski virusi ali bakteriofagi so pogosto poliedrini, imajo pa e dodatne strukture, ki jim omogoajo vstop skozi bakterijsko steno. Virusni genom je v glavici, kije poliedrina, iz nje izhaja repek, sestavljen iz cevaste nonice, ki jo obdaja vijana beljakovina. (3)

1.4. RAZMNOEVANJE VIRUSOVV zaetku virusnega razmnoevalnega procesa se virus razgradi, v celici je samo virusna nukleinska kislina, ki prevzame nadzor nad celino presnovo. Sledi obdobje zorenja oz. maturacije, ko se zane v celici pomnoevanje virusne nukleinske kisline in sinteza virusnih beljakovin ter sestavljanje novih kunih virusov (virionov). tevilo virusov se poveuje eksponentno. V nekaj urah ali dneh se v celici nabere od nekaj tiso do ve sto tiso virusov.Razmnoevanje virusov poteka v ve zaporednih stopnjah: (2)1. Pritrjevanje na celice2. Vstopanje v celice3. Sproanje virusne nukleinske kisline4. Sinteza virusnih beljakovin in pomnoevanje virusne nukleinske kisline5. Sestavljanje novih virusov 6. Izstopanje iz celic

2. HPV (HUMANI PAPILOMA VIRUS)

2.1. UVOD V HPVVirusi iz druine Papillomaviridae ali papilomavirusi (PV) so zelo heterogena in iroko razprostranjena skupina DNA-virusov, ki povzroa razline novotvorbe pri ljudeh in ivalih. Na podlagi skladnosti nukleotidnih zaporedij PV razvramo v razline virusne genotipe, ki predstavljajo tudi osnovno taksonomsko enoto pri njihovi klasifikaciji. Skupino genotipov PV, ki so pomembni v humani medicini, imenujemo loveki papilomavirusi (angl. human papillomaviruses, HPV). Za odkritje vzrone povezave med HPV in rakom materninega vratu je nemki znanstvenik Harald zur Hausen leta 2008 prejel Nobelovo nagrado za medicino in fiziologijo. Kot novi genotip PV opredelimo vsak izolat, katerega nukleotidno zaporedje gena L1 se razlikuje za ve kot 10 % od gena L1 vseh predhodno opredeljenih genotipov PV. V prim eru, ko je neskladnost med dvema zaporedjema gena L1 med 2 in 10 %, je to virusni podtip. e je razlika manja od 2 %, novi virus opredelimo kot podtipsko (genetsko) razliico enakega genotipa PV. Vse genotipe PV (do oktobra 2010 je bilo popolnom a opredeljenih 189 genotipov) razvramo v 68 virusnih vrst oz. v 29 rodov, od katerih jih je 23 oznaenih z grkimi rkami alfa-omega. Visokorizini genotipi HPV (najpom em bneja sta H PV -16 in H P V -18) so odgovorni za nastanek ve kot 99 % p rimerov raka materninega vratu, 7 0 -9 0 % raka zadnjika in nonice, 40 % raka enskega zunanjega spolovila (vulve), 4 7 % raka penisa ter 25-30 % raka ustnega dela rela. Nasprotno so nizkorizini genotipi HPV iz rodu alfa (najpomebneja sta HPV-6 in HPV-11) odgovorni za nastanek vseh primerov anogenitalnih bradavic in papilomov grla. V rod alfa so uvreni tudi nekateri genotipi HPV, ki okuijo predvsem veskladni ploatocelini epitel koe. Najpogosteje povzroajo navadne kone bradavice in an o genitalne bradavice pri otrocih. Rod beta (sestavlja ga 6 virusnih vrst) zdruuje genotipe HPV, povezane z nastankom razlinih benignih in m alignih novotvorb na koi pri imunsko oslabljenih osebah in pri bolnikih z redko dedno boleznijo, imenovano bradaviasta epiderm odisplazija. (1)

2.2. ZGRADBA HPV HPV so majhni, goli, ikozaedrino somerni DNA virusi, sestavljeni iz dvoslojnega virusnega plaa, imenovanega kapsida in virusnega genoma. Dvoslojni virusni beljakovinski pla sestavlja 72 kapsomer, ki obdajajo virusni genom in v premeru merijo priblino 55 nm. Kapsido sestavljata dve morfoloki beljakovinski enoti, velika in mala plana beljakovina. Velika plana beljakovina (beljakovina L1) predstavlja veliko veji, zunanji del del kapside, priblino 80-90 %. Mala plana beljakovina (beljakovina L2) pa lei centralno in morda slui kot ovoj za virusni genom. Povprena molekulska masa beljakovine L1 ima 55 kDa, beljakovine L2 pa 70 kDa Pentameri velike plane beljakovine imajo intrinzino sposobnost povezave v razne kapside, ki jih imenujemo tudi virusom podobni delci. Ta fenomen so uspeno uporabili pri izvajanju profilaktinih HPV cepiv. (4)

2.3. PATOGENEZA IN IMUNOSTO kuba s HPV se prine z vstopom virusa skozi pok o dovani epitel koe ali sluznice, najpogosteje skozi mikroskopsko razpoko v epitelu, in z okubo bazalnih celic vevrstnega ploatocelinega epitela. V zaetni stopnji okube pride do vezave virusne kapside oz. beljakovin L1 na primarno vezavno mesto, ki ga predstavljajo receptorji HSPG na bazalni membrani. HPV vstopa v celico relativno poasi (prve prepise virusnih genov lahko zaznam oele po 12-24 urah). HPV-16 vstopa v celice s pomojo klatrinsko posredovane endocitoze. Ta mehanizem vstopa najverjetneje ni univerzalen za vse HPV, saj se lahko razlikuje med posameznimi genotipi. Po vstopu v celico se virusni delci razgradijo v poznih endosomih in/ali lizosomih. V nadaljevanju H PV -okuba lahko poteka kot produktivna ali nepopolna (abortivna).

2.3.1. Produktivna okubaO kubo, v kateri virus uspeno zakljui svoj ivljenjski krog, imenujemo produktivna virusna okuba, same spremembe, ki pri tem nastanejo, pa produktivne spremembe oz. lezije. V produktivnih spremembah je izraanje virusnih genov natanno uravnavano. Virusne beljakovine se nam re izraajo v tono doloenih asovnih intervalih in v nadzorovanih koliinah ter sovpadajo z dozorevanjem gostiteljskih celic. tevilni genotipi HPV povzroajo samo to vrsto sprememb, in redko oz. nikoli nastanek malignih sprememb. Dogodki, ki vodijo do nastanka zrelih virusnih delcev v zgornjih plasteh epitela, so skupni tako nizkorizinim kot tudi visokorizinim genotipom HPV. Zaradi pom noevanja HPV v dokonno diferenciranih epitelnih celicah se le-te morfoloko spremenijo in zanejo postopoma propadati. Ta citopatski uinek, znailen za HPV, im enujem o koilocitoza. Za koilocite so znailna skrena, hiperkrom na jedra razlinih oblik, kromatin je grudast, okoli jeder se pojavlja znailen svetli pas ali halo. (1)

2.3.2 Nepopolna (abortivna) okubaOkubo,pri kateri virus ne more uspeno zakljuiti svojega ivljenjskega kroga, ali e huje, pri tem povzroa nastanek malignih sprememb, imenujemo abortivna virusna okuba. Rak materninega vratu je najhuja posledica okube s HPV, ki se razvije postopom a, skozi zaporedje relativno dobro poznanih dogodkov. Rak materninega vratu lahko nastane le pri enskah, ki so dolgotrajno okuene z enim ali ve visokorizinimi genotipi HPV, najpogosteje s HPV-16 ali HPV-18. Pri teh osebah izguba zaitnega delovanja celinih tumorje zavirajoih beljakovin, ki nastane kot posledica nenadzorovanega izraanja (delovanja) virusnih beljakovin E6 in E7, vodi do kopienja razlinih sekundarnih mutacij, ki lahko ez leta privedejo do nastanka raka. (1)

2.4. CEPLJENJE PROTI HPV V Sloveniji sta na voljo dve cepivi: Dvovalentno cepivo Dvovalentno cepivo iti pred okubo s HPV tipoma 16 in 18, ki povzroata 70 odstotkov rakov materninega vratu in ve kot polovico predrakavih sprememb hude stopnje (CIN 2 in 3). Dvovalentno cepivo je Evropska agencija za zdravila (EMEA) odobrila za prepreevanje predrakavih sprememb na materninem vratu in za prepreevanje raka materninega vratu, povezanega z omenjenima tipoma. Indikacija za cepljenje temelji na dokazu klinine uinkovitosti v populaciji ensk v starosti 15 do 25 let in na dokazu imunogenosti cepiva v skupini deklet starih 10 do 25 let. Klinina uinkovitost cepiva pri mokih e ni bila ovrednotena. Cepljenje se opravi s tremi odmerki cepiva (0, 1, 6 mesecev). (4) tirivalentno cepivo tirivalentno cepivo tudi iti pred okubo s HPV tipoma 16 in 18 ter dodatno e proti okubi s HPV tipoma 6 in 11, ki sta odgovorna za nastanek 95 odstotkov anogenitalnih bradavic, 15 odstotkov predrakavih sprememb blage stopnje (CIN 1) in 90 odstotkov respiratorne papilomatoze. tirivalentno cepivo je indicirano za prepreevanje nastanka naslednjih novotvorb, povezanih z okubo s HPV 6, 11, 16 in 18: RMV, predrakavih sprememb na materninem vratu, zunanjem spolovilu in nonici ter genitalnih bradavic. (4) 2.4.1. Delovanje cepiva Osnovno delovanje obeh cepiv temelji na nastanku nevtralizirajoih protiteles IgG. Protitelesa IgG, ki delujejo proti veliki in mali plani beljakovini doloenega genotipa HPV (npr. HPV 16 ali HPV 18), se iz seruma izloajo v cervikalno sluz in prepreujejo vstop HPV v gostiteljevo celico. S tem pa se prepreuje monost akutne in perzistentne okube z genotipi HPV, proti katerim iti cepivo, in posledino tudi monost kancerogenega delovanja. Optimalni as profilaktinega cepljenja je pri deklicah pred zaetkom spolnih odnosov. Nobeno od cepiv ne zdravi e prisotne okube ali bolezni, povzroene z genotipi, ki jih vsebuje cepivo. (4)

3. RAK MATERNINEGA VRATU

3.1. DEFINICIJA BOLEZNIRak materninega vratu je maligna transformacija celic na noninem delu materninega vratu, v podroju transformacijske cone med ploatim in leznim epitelijem. V veini primerov rak materninega vratu vznikne kot cervikalna intraepitelijska lezija (CIN), ki preko blage (CIN 1), zmerne (CIN 2) in hude (CIN 3) displazije preide v intraepitelijski karcinom in nato v invazivni karcinom. Povpreen as prehoda iz blage stopnje displazije do intraepitelijskega karcinoma je 10 let. Spontana regresija displazij je mogoa na vseh stopnjah, vendar pa je obratno sorazmerna s stopnjo displastinih sprememb. Ve kot 40 % nezdravljenih CIN 3 praviloma napreduje v invazivni karcinom. Najpogosteja patohistoloka oblika raka materninega vratu je skvamozni ali ploatocelini karcinom (80 %), nato adenokarcinom (10 %) in adeno-skvamozni karcinom. Priblino 1 % je drugih oblik raka materninega vratu (leiomiosarkom, mukoepidermoidni karcinom itd.). Prognoza je odvisna predvsem od: patohistolokega tipa tumorja, velikosti tumorja,diferenciacije tumorja,globine invazije v stromo in invazije v limfovaskularni prostor. Karcinom materninega vratu se iri predvsem z vraanjem v okolno tkivo,limfogeno in redko hematogeno. Limfogeno se iri najvekrat v pelvine in paraaortne bezgavke. Hematogeno pa najpogosteje metastazira v mogane in pljua. (4)

3.2. ETIOLOGIJANajpomembneji dejavnik za nastanek predrakavih sprememb materninega vratu in invazivnega raka materninega vratu je okuba z visoko rizinimi ali onkogenimi humanimi papiloma virusi (HPV). Visokorizini HPV naj bi povzroili nastanek ve kot 95 % raka materninega vratu .Rezultati raziskav kaejo, da so kar pri 95 % pacientk z rakom materninega vratu ugotovili 8 najpogostejih tipov hudo ogroajoega HPV. To so: 16, 18, 31, 33, 35, 45, 52 in 58. Najpomembneja sta hudo ogroajoa virusa HPV 16 in 18, saj so ju nali kar pri priblino 70 % pacientk z rakom materninega vratu (hudo ogroajoi virus HPV 16 v 50 60 % in hudo ogroajoi virus HPV 18 v 10 12 %). Prenos HPV poteka s koe na koo, najpogosteje prav pri spolnih odnosih, zato so okube s HPV najpogosteje spolno prenesene bolezni. Ker kondomi ne zaitijo celotnega genitalnega podroja, ne zagotavljajo popolne zaite pred okubo s HPV, zagotovo pa so zanesljiva zaita pred tistimi spolnimi boleznimi, ki se prenaajo s telesnimi tekoinami. Velika veina ensk, okuenih s hudo ogroajoim HPV, nikoli ne zboli za rakom materninega vratu, saj okuba zaradi uinkovite obrambne reakcije organizma izzveni e po 8 12 mesecih. Vendar pa se pri priblino 10 % ensk razvije kronina perzistentna okuba; e gre za okubo s hudo ogroajoim HPV, lahko tudi po mnogih letih nastanejo predrakave spremembe in nato invazivni rak materninega vratu. Redni odvzemi brisov materninega vratu so pomembni prav zato, ker lahko odkrijemo patoloke spremembe materninega vratu;ko jih odkrijemo, pa je treba z dodatnimi diagnostinimi ukrepi ugotoviti,kako resne so. Deklice, ki zanejo spolno obevati mlade, stare manj kot 15 let ali kmalu (eno leto) po prvi menstruaciji, imajo celice materninega vratu bolj ranljive oziroma manj odporne za okubo s HPV. Veje tevilo spolnih partnerjev (po nekaterih raziskavah 7 ali ve) pa pomembno vea tveganje, saj je okuenost s HPV pri mokih priblino enkrat veja kot pri enskah.e prebolele spolno prenesene bolezni tudi poveujejo tveganje za okubo s HPV, s tem pa tudi za nastanek raka materninega vratu. Kancerogeno delovanje visoko rizinih HPV najpogosteje poveujejo tudi tevilni porodi, oralni kontraceptivi, kajenje, okuba z virusom HIV, druinska obremenjenost z rakom materninega vratu. Ugotovitve, da so visokorizini humani virusi papiloma kljuni pri nastanku predrakavih sprememb materninega vratu in raka, so bile pomembne in so vplivale na izvajanje tevilnih raziskav, tako na podroju uspenejega odkrivanja raka materninega vratu s testom HPV in testom PAP, kot tudi pri prepreevanju raka materninega vratu s cepivi. (4)3.3. ZNAKI RAKA MATERNINEGA VRATU Rak materninega vratu nastaja najvekrat ve let. Razvije se od blagih, zmernih in hudih predrakavih sprememb do zaetnega invazivnega raka materninega vratu.Najbolj zgodnje oblike karcinoma potekajo tako reko brez simptomov. Krvavitev iz nonice je najbolj pogost zgodnji znak bolezni. Najvekrat je to krvavitev, ki se pojavi po polnih odnosih, pri defekaciji, lahko pa se pojavi tudi kot neredna krvavitev zunaj menstruacijskega cikla oziroma kot postmenopavzalna krvavitev. (4)

Ko se pojavijo prvi znaki (smrde izcedek, kontaktne krvavitve, izvencikline krvavitve), gre e za napredovalo bolezen. Kasneje teave pa so boleine, uhajanje vode in blata zaradi razpada stene nonice, mehurja in danke ,zapora ureterjev s sledeo uremijo, kaheksija. Pogosto spremlja opisane znake bolj ali manj izrazita pekoa boleina v kriu, ki postaja vse bolj intenzivna in se iri v eno ali obe spodnji okonini. Hujanje in slabokrvnost pa sta pogosto znaka e napredovale bolezni. (4)

3.4. ZDRAVLJENJEPredstopnje raka materninega vratu se zdravi predvsem z operativnimi posegi. Mednje padajo destrukcija, eksizacija in konizacija materninega vratu. Posegi niso zahtevni in ne puajo posledic na bolnicah tako da je ozdravitev zagotova. Po zdravljenju bolnice nimajo vejih teav (le manje krvavitve) saj se maternini vrat hitro zaceli tako, da lahko nadaljujejo normalno ivljenje. Kljub temu, da so brez strahu pred boleznijo, pa morajo redno obiskovati ginekologa, da njihov napredek uspenega zdravljenja spremlja. Ko se rak razvije morajo zdravniki poseti po zahtevnejih posegih, ki jih kombinirajo z obsevanjem in kemoterapijo. Najvekrat morajo odstraniti maternico, pogosto tudi jajnike. e je rak izjemno razvit pa ga ne zdravijo z operacijami temve z obsevanjem in citostatiki (kemoterapija). Po tejih posegih pa je lahko kakovost bolnic okrnjena, saj so pred njimi dolgotrajni in izjemno naporni postopki rehabilitacije.Pri enskah v rodni dobi zdravljenje predrakavih sprememb materninega vratu ne zmanjuje sposobnosti za zanositev in porod. (5)

LITERATURA1. Poljak M, Petrovec M; Medicinska virologija, 20112. W. J. Mahy B; Desk encyclopedia of human and medical virology, 20103. Koren S, Avi upanc T, Drinovec B, Marin J, Poljak M; Splona medicinska virologija, Univerza v Ljubljani, 2011

4. Torbica S; Rak materninega vratu in program Zora, Univerza v Mariboru, Fakulteta za zdravstvene vede, 2011

5. Plevnik E; Rak na materninem vratu, Mladi za napredek Maribora, 2009

1