Humane Papillomvirus-DNA-Lasten in (prä)malignen Genitaltumoren immunkompetenter und immunsupprimierter Patientinnen, in Hauttumoren und Psoriasisläsionen

Weißenborn, Sönke Jan (2002). Humane Papillomvirus-DNA-Lasten in (prä)malignen Genitaltumoren immunkompetenter und immunsupprimierter Patientinnen, in Hauttumoren und Psoriasisläsionen. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Um die Viruslast in Papillomavirus-assoziierten Tumoren zu bestimmen, wurden Protokolle für die sensitive und typspezifische Quantifizierung kutaner und genitaler HPV-Typen nach der Methode der Echt-Zeit-PCR im Sondenhybridisierungsformat entwickelt. Die HPV-DNA-Lasten in nicht-melanozytären Hauttumoren lagen im Bereich einer HPV-Kopie pro 20 bis ca. 5000 Zelläquivalente, im Vergleich zu mehreren zehntausend HPV-Kopien pro Zelläquivalent in HPV7 bzw. HPV8 induzierten Warzen. Durch hochsensitive in-situ-Hybridisierung gelang der Nachweis von HPV-DNA in vereinzelten Zellen (1-3 pro Schnitt) prämaligner und maligner Tumoren von nicht immunsupprimierten Patienten, in denen das Virus möglicherweise vegetativ repliziert. Eine HPV-E6-Onkogen-mRNA konnte auch mittels hochsensitiver RT-PCR-Protokolle nicht nachgewiesen werden. HPV ist demnach wahrscheinlich für die Aufrechterhaltung des malignen Status nicht notwendig. In DNA-Extrakten psoriatischer Läsionen betrugen die DNA-Lasten von HPV5, 20 und 36 im Mittel ein virales Genom pro ca. 1000 Zelläquivalente. Dabei konnten keine signifikanten Unterschiede für die unterschiedlichen Typen festgestellt werden, auch nicht beim Vergleich von psoriatischen Läsionen und gesunder Haut. Die niedrigen HPV-DNA-Lasten in NMHT und Psoriasisläsionen passen zu dem diskutierten Mechanismus der HPV- Karzinogenese nach dem "hit-and-run"-Mechanismus und zur Immunpathologie der Psoriasis durch eine papillomavirale Stimulation von T-Zellen. Als Krankheit mit etablierter HPV-Ätiologie wurden prämaligne Genitaltumoren gewählt. 702 zervikale Abstriche von 437 HIV-negativen und HIV-positiven Frauen wurden untersucht. Die Viruslasten der HPV-Typen 16, 18, 31, 33 45 und 56 variierten um mehr als zwei Größenordnungen. Die Viruslast nahm mit steigendem Grad der Läsion signifikant zu. Die Odds- Ratio für HIV-negative Patientinnen, bei HPV-DNA-Lasten über einer HPV- Kopie/ß-Globin-Gen-Kopie an HSIL erkrankt zu sein, betrug 12,2, für HIV- positive Patientinnen 41,2. Bemerkenswerterweise konnten durch Anwendung dieses Schwellenwertes von >1 zehn HPV16-positive Fälle mit hochgradiger Dysplasie identifiziert werden, die durch das initiale zytologische Screening nicht erkannt worden waren. Der Vergleich von HPV16-Lasten in HSIL-Abstrichen mit und ohne koinfizierende HPV-Typen zeigte, daß mehrfachinfizierte HIV-positive Patientinnen zwei- und mehrfachinfizierte HIV-negative Patientinnen dreifach höhere mediane HPV16-Lasten haben als die mit HPV16 alleine. Die HPV-Lasten in nicht-HSIL Abstrichen waren vergleichbar bei HIV-negativen und HIV-positiven Patientinnen. Im Gegensatz dazu waren bei HIV-infizierten Frauen mit HSIL im Vergleich zu HIV negativen Frauen mit HSIL die Lasten aller untersuchten HPV-Typen stark erhöht (2- >1000-fach). HIV-positive Frauen mit HSIL und CD4-Zellzahlen <200/µl, AIDS oder hohen HIV-RNA-Lasten (>10000/ml) wiesen zwei- bis mehr als 2000-fach höhere HPV-DNA-Lasten auf, als die mit CD4-Zellzahlen >200/µl, keinem AIDS oder niedrigen HIV-RNA-Lasten (<10000/ml). Die stark erhöhten HPV-DNA-Lasten bei HIV-positiven Frauen können die verlängerte Persistenz, die aggressivere Entwicklung und die reduzierten Regressionsraten intraepithelialer Läsionen und das erhöhte Risiko des Auftretens von Zervixkarzinomen erklären. Mediane HPV16-Lasten von erfolgreich antiretroviral behandelten Patientinnen mit HSIL lagen fünffach höher, als die HIV-negativer Kontrollpatientinnen. Dies mag erklären, warum die Inzidenz von Zervixkarzinomen seit der Einführung von HAART um das fünffache angestiegen ist, während die Inzidenz der meisten opportunistischen Infektionen sich verringerte.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

To investigate the role of viral loads in papillomavirus-associated tumors, sensitive and type specific real-time-PCR protocols were developed in the hybridization probe format for the quantification of cutaneous and genital HPV-types. HPV-DNA load in non-melanoma skin cancers ranged from one HPV-copy per 20 to 5000 cell equivalents, in comparison to several ten thousand HPV-copies per cell equivalent in HPV7 or HPV8 induced warts. Using highly sensitive in-situ-hybridization, HPV-DNA could be shown in isolated cells (1-3 per section) of premalignant and malignant tumors of non-immunosuppressed patients, possibly reflecting vegetative replication of the virus. HPV-E6- oncogene-mRNA could not be detected even with highly sensitive RT-PCR protocols. Therefore, HPV is probably not necessary for maintenance of the malignant status. In DNA-extracts of psoriatic lesions average DNA-loads of HPV-types 5, 20 and 36 were one copy per 1000 cell equivalents. No significant differences could be observed for the individual types and between samples of psoriatic lesions and normal skin. The observed low HPV-DNA loads in NMSC and psoriatic lesions are in line with the discussed "hit-and-run"-mechanism of HPV-carcinogenesis and the immunopathology of psoriasis by papillomaviral stimulation of t-cells. As disease with established HPV-etiology, premalignant genital tumors were chosen. 702 cervical scrapes of 437 HIV-negative and HIV-positive women were investigated. Viral-loads of HPV-types 16, 18, 31, 33, 45 and 56 differed by more than two orders of magnitude. Viral load increased significantly with increasing grade of dysplasia and the odds-ratio to have HSIL with HPV16-loads higher than 1 was 12.2 for HIV-negative women and 41.2 for HIV-positive women. Applying this threshold, ten HPV16-positive cases with high grade SIL were identified, which had not been recognized by initial cytological screening. Comparison of HPV16 loads in HSIL scrapes with and without co-infecting HPV- types revealed that multiply infected HIV-positive women had doubly- and multiply infected HIV-negative women had threefold higher median loads than those with HPV16 alone. HPV-loads were comparable in non-HSIL scrapes of HIV-negative and HIV-positive women. In contrast, in HSIL-scrapes of HIV- positive women DNA-loads of all HPV-types were strongly elevated (2 to >1000 fold) compared to HIV-negative women with HSIL. HIV-positive women with HSIL and CD4 cell counts <200/µl, AIDS or high HIV-RNA levels (>10000/ml) had two to more than 2000-fold higher HPV-DNA-loads than those with CD4 cell counts >200/µl, no AIDS or low HIV-RNA levels. Strongly elevated HPV-DNA loads can explain enhanced persistence, more aggressive development and reduced regression rates of SIL and the enhanced risk for cervical cancer in HIV-positive women. Median HPV16 loads in HSIL scrapes from HIV-positive women after successful antiretroviral treatment were fivefold higher than those of HIV-negative controls. This might explain that while most opportunistic infections have decreased since the introduction of HAART, the incidence of cervical cancer increased by five.

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