HPV-assoziierte Erkrankungen

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1 HPV-assoziierte Erkrankungen Sönke Weißenborn Mai 2010 Lernziele HPV wichtigste assoziierte Erkrankungen u. Haupttypen Entstehung des Zervixkarzinoms Diagnostik und Vorsorgeuntersuchungen Impfstoff (Herstellung, Effizienz) Einfluss von Immunsuppression 1

2 Molekularbiologische und epidemiologische Untersuchungen haben gezeigt, daß 15-20% der Krebserkrankungen des Menschen eine Spätfolge von Virusinfektionen sind. Leberzellkarzinom - Hepatitis-B-oder -C-Virus Nasopharynxkarzinom - Epstein-Barr-Virus Kaposi-Sarkom - Humanes Herpesvirus 8 Adulte T-Zell-Leukämie - hum. T-Zell-Leukämievirus 1 Gebärmutterhalskrebs - Papillomviren (Zervixkarzinom) 2. häufigste h Krebs bei Frauen weltweit neue Fälle F u Todesfälle/a D. ca Fälle; 30% Mortalität 2

3 Human Papillomaviruses (HPV) Familie: Genom: Papillomaviridae, unbehüllt ds DNA, ~8000bp Einteilung: >118 Genotypen hoch- und niedrig-risiko-typen Infektionen können zu proliferativen Läsionen führen, die in manchen Fällen maligne entarten de Villiers et al., 2004 HPV16 Genom (7906 bp) Wachstumsstimulation Onkogene E7 Replikation/Transkription E5 E6 E1 E2 E4 Kapsidproteine L2 L1 dsdna NCR bp Zielzellen: nur Keratinozyten der Haut und Schleimhaut Replikation und Proteinexpression sind streng an den Differenzierungsstatus der infizierten Zellen gekoppelt Str. corneum Str. granulosom oberes Str. spinosum unteres Str. spinosum Freisetzung v. Virionen reife Virione viele virale Genome (vegitat. DNA Replikation) Expression der Kapsidproteine L1 & L2 Expression von E1 - E7 Virion-Zusammenbau wenige virale Genome - aufrechterh. Replikation Transkription der frühen Gene (E1, E2, E4, E5, E6, E7) Str. basale primäre Infektion (Mikroläsionen) sehr wenige virale Genome niedriggradige Transkription der frühen Gene (E1, E2, (E5)) 3

4 HPV Typen in Warzen Warzen HPV Typen Verrucae vulgares 2, 4, 27, 1, 26-29, 41, 49, 57, Tiefe Plantarwarzen 1, 2, 4, 63 Mosaikwarzen 2 Metzgerwarzen 7 Verrucae planae juveniles 3, 10, 28, 29 Pigmentierte Warzen 4, 60, 65 Infektion: per Kontaktinfektion bzw. Schmierinfektion über kleinste Verletzungen der Haut Epidermodysplasia verruciformis (EV) seltene, autosomal rezessiv vererbte Genodermatose (Mutationen in EVER1 oder EVER2, 17 qtr ) -> Prädisposition für klinisch apparente Infektionen mit Beta-HPV-Typen anfangs Auftreten disseminierter, flacher, warzenähnlicher Effloreszenzen (HPV3, HPV10) und rötlicher oder hypopigmentierter Maculae (HPV5, 8, 9, 12, 14, 15, 17 und 19 25) benigne Läsionen verbunden mit 30-60%igem Risiko für die Entwicklung von SCC nach Jahren hohe Kopienzahlen der onkogenen Typen HPV5 and HPV8 (selten HPV14, 17, 20, 47) in > 90% Modell für die virale Onkogenese und nicht-melanozytären Hautkrebs 4

5 HPV in benignen Kopf- und Halstumoren häufig selten Orale Papillome 2,6,11,16 7,57,72,73 Fokale epitheliale Hyper- 13, 32 plasie (Morbus Heck) Larynxpapillome 6, 11 Konjunktivapapillome 6, 11 Nasale Papillome 6, 11, 57 HPV in benignen Anogenitaltumoren häufig selten Condyloma acuminatum 6,11 2,16,30,40,41,44 (Feigwarzen) 45,54,55,61,70 Buschke-Löwenstein Tumor 6,11 CIN, VAIN, VIN, PIN, PAIN 6,11,16, 30,33-35,39,40 18, ,51,52, 56-59,61,62,64,66-74,79,82-86 Infektion: Hauptsächlich durch Sexualkontakt über kleinste Verletzungen der Schleimhaut 5

6 Papillomaviridae: maligne Tumoren Virustypen Tumor(en) %Virus-positiv HPV 16,18 et al. Zervixkarzinom >95 HPV 6,16,18 et al. Penis-, Vulvakarzinome 30 HPV 16,18 Analkarzinom 60 HPV 16,33 Tonsillenkarzinom 60 HPV 2,16,18,27,57 Karzinome der Nase, der Zunge, des Oropharynx, deslarynx HPV 6,11,16 Lungenkarzinom sporadisch HPV 16 periunguale Karzinome 100 HPV 5,8 et al. PEC der Haut bei EV 100 HPV 15,41 et al. PEC der Haut bei Immunsupprimierten >60 Progression von HPV-Infektion zu zervikalen intraepithelialen Neoplasien (CIN) und Krebs Durchseuchung sehr hoch; 15-30% gemäß Einzeltests, >60% bei wiederholten Untersuchungen 10-20% der HPV-positiven Patientinnen entwickeln niedriggradige Neoplasien <1/1000 HPV+ entwickelt ein Zervixkarzinom 6

7 Rolle der Papillomavirus Onkoproteine E6 und E7 bei der Onkogenese Stimulation der Zellproliferation Verzögerung der Zelldifferenzierung Verzögerung der Zellalterung verantwortlich für genetische Instabilität der infizierten Zellen E7 bindet prb E7 E7 prb setzt den Transkriptionsfaktor E2F frei E2F-1 prb unkontrollierte Zell-Proliferation p21 p53 E6 cdk cyclin p53 E6 P prb P E2F-1 Stimulation yon myc, pol-α myb, etc. E6 komplexiert mit p53 schnelle proteolytische Degradation von p53 Verlust der Zellzykluskontrolle menschliche Zellen eines Zervixkarzinoms 1951 der Patientin Henrietta Lange entnommen, die 8 Monate später verstarb. Zellen mit HPV18 befallen und dadurch zu Tumorzellen entartet. Zellen gut kultivierbar, weltweit in Forschung eingesetzt Hochrechnungen vermuten bis heute eine kumulative Zell- Masse von mehreren Tonnen HeLa-Zellen 7

8 Diagnostik Direkter Nachweis Methoden zum Nachweis von HPV-spezifischer Nukleinsäuren guter neg. Vorhersagewert - ohne DNA keine [persistierende] Infektion, ohne diese kein Krebs - aber schlechter pos. Vorhersagewert - Detektion von DNA erlaubt nicht, auf die Entstehung von Krebs zu schließen Elektronenmikroskopische Methoden Immunozytochemische Methoden Indirekter Nachweis Serologische Untersuchungen schlechter neg. Vorhersagewert - Abwesenheit von Antikörpern bedeutet nicht, dass nicht trotzdem Krebs entstanden sein kann pos. Vorhersagewert eingeschränkt, da auch zurückliegende Infektionen dargestellt werden. Zytologische und histologische Methoden (morphologische Methoden) Pap-Test Vorsorgetest nach Papanicolaou Test/Krebsabstrich (1928) Mortalität -74% in USA % d. Frauen mit CC kein Abstrich Münchner Nomenklatur II Pap I Normalbefund Pap II Pap III Pap IIID Pap IVa Pap V entzündliche Veränderungen kontrollbedürftige und nicht einschätzbare Zellbilder leichte und mäßig stark ausgeprägte Veränderungen oft HPV bedingt - Kontrolle nach 12 w schwere Vorstufen ( schwere Dysplasie, Carcinoma in situ ) -Klärung durch Histologie nach Kolposkopie oder Konisation akuter Verdacht auf eine bösartige Erkrankung 8

9 Basis der prophylaktischen Impfstoffe: DNA-freie, nicht-infektiöse Virus-like Particles (VLP) -Morphologisch u. immunologisch ähnlich nativen Partikeln - basieren auf dem L1-Hauptkapsidprotein --> hohe IgG-Titer Präventive HPV-Impfstoffe Impfstoff (Hersteller) VLP- Quelle Enthaltene HPV-Typen Adjuvanz Impf- schema EU-Zulassung Gardasil (Sanofi Pasteur Merck Sharp Dome) Hefe S. cere- visiae quadrivalent 6, 11, 16, 18 (20/40/40/20µg) Aluminium m 0,5 ml i.m. September 2006 Mädchen/Frauen 9-26 a Cervarix (GlaxoSmith Kline) AS04 = Aluminium/ 3-3 deacacylated Monophos- phoryl Lipid A Baculo- virus Insekten -zellen bivalent 16, 18 (20/20µg) m 0,5 ml i.m. September 2007 Mädchen/Frauen a 9

10 Nebenwirkungen der HPV-Impfstoffe Nebenwirkung Gardasil Placebo Nebenwirkung Cervarix Placebo Am Injektionsort 84-87% 77-78% Am Injektionsort 94% 88% Schmerz Schwellung Rötung Allgemeinsympt. Autoimmunkrankheit Schwere Vakzinebedingte NW (insbes. Infektionen) 83-85% 25-26% 25% 61-69% 0,076% <0,1% 75-76% 16% 17-18% 60-69% 0,031% <0,1% Schmerz Schwellung Rötung Allgemeinsympt. neue chronische Krankheit Schwere Vakzinebedingte NW (insbes. Infektionen) 91-93% 34,3% 36-44% 86,3% 1,5-3% 0-0,1% 78-87% 21,0% 24-28% 85,9% 1,7-5% 0-0,1% Villa et al. 2005, Merck 2006, Garland et al. 2007, Koutsky Future II 2007 Harper et al. 2004, 2006, Paavonen 2007 Kumulative Häufigkeit verschiedener HPV-Typen in Zervixkarzinomen Roden & Wu, Nature Reviews Cancer 6,

11 Gardasil (MSD) Cervarix (GSK) (HPV6, 11, 16, 18) (16,18) Sehr effizienter Schutz vor den in der Vakzine enthaltenen Typen Langanhaltende Immunität > 5 Jahre (10+ wahrscheinlich) Es gibt keine klaren Hinweise für Schutz vor Erkrankung durch HPV-Typen, die die Geimpfte bereits vor der Impfung infizierten. Mit einem oder mehreren Vakzine-HPV-Typen Infizierte wurden durch Impfung vor Erkrankung durch die verbleibenden Vakzine- HPV-Typen geschützt. Für Geimpfte besteht unverändert die Notwendigkeit, an der gynäkologischen Krebsfrüherkennung teilzunehmen! Die bivalente 16/18 Vakzine bietet partiellen Schutz gegen nah verwandte HPV-Typen Schutz gegen persistierende Infektion (6 m) HPV % 0.37% 59.9% (p=0.0165) 10/ /6747 HPV % 1.11% 36.1% (p=0.0173) 47/ /6667 HPV % 0.73% 36.5% (p=0.0560) 31/ /6736 HPV % 1.77% 31.6% (p=0.0093) 79/ /6573 Bei 12 m und Patienten pro Gruppe waren die Werte nicht mehr signifikant. Harper et al., 2006, Roden & Wu, 2006, Paavonen et al

12 Kreuzprotektion durch die quadrivalente HPV-Vakzine vor Infektion und Erkrankung durch nicht im Impfstoff enthaltene Hochrisiko-HPV-Typen HPV31 oder 45 HPV31, 33, 45, 52 o. 58 Vakzine (n=1036) Fälle Rate* 1,4 3,9 Plazebo (n=1029) Fälle Rate* 2,6 5,4 Efficacy (%) 45,0 27,8 95% CI (18.3, 63.4) (6.9, 44.2) * Fälle pro 100 Personenjahren Unterschiede der Immunogenität zw. Cervarix und Gardasil 1106 ges. Frauen zwischen 18 und 45 Jahren; auswertbar Cervarix-Gruppe 370, Gardasil-Gruppe 364 Protokolle Messmethode: Pseudovirion-Neutralisationstest (National Cancer Institute) Cervarix induziert wesentlich höhere Immunantworten, gemessen an Konz. neutralisierender Antikörper und Gedächtnis-B-Zellen, als Gardasil. - über alle Altersgruppen 2x so hohe Titer neutralisierender Antikörpern gegen HPV 16, >6x höher gegen HPV 18 - durch Cervarix induzierte Gedächtnis-B-Zellen für HPV 16 und 18 fast dreimal so hoch wie bei Gardasil (p < 0,0001) mögliche Ursache: neues Adjuvanssystem AS04 bei Cervarix Relevanz hoher Titer unklar, zwar Zusammenhang zw. Antikörperkonz. im Blut und Zervikovaginalsekret, jedoch notwendige Höhe für langfristigen, effektiven Schutz nicht bekannt. Gesundheitsökonomisch hohe Immunogenität wünschenswert, damit Booster-Impfung erst spät oder gar nicht erforderlich wird. (Einstein et al., 2009) 12

13 Virale Onkogenese bei Transplantierten non-hodgkin Lymphom (50 x) - EBV Kaposi Sarkom (500 x) - HHV8 Vulva-/Analkarzinom (100 x) - HPV Hepatozelluläre Karzinome (40 x) - HBV Zervixkarzinom (15 x) - HPV Kutanes Plattenepithelkarzinom ( x) -?HPV HPV bei Transplantierten 25-42% haben benigne Warzen 3 a nach TPL bis zu 92% haben benigne Warzen 5 a nach TPL zunächst meist multiple, therapierefraktäre Warzen an Händen und Fußsohlen, später oft flache Warzen an UV-exponierten Stellen, die oft Dyplasien aufweisen und zu PE-Ca entarten können. kummulative Inzidenz von nicht-melanozytärem Hautkarzinom (Basaliom u. Plattenepithelkarzinome) nach 15 a Immunsuppression bei -40% -> x Vulva-/Analkarzinom Zervixkarzinom 100x 15x 13

14 HPV-Läsionen bei HIV+ Kutan: Multiple, therapierefraktäre Verrucae vulgares bei 3-18%, Hand, Gesicht, Hals (klass. kutane HPVs) Filiforme periorale/faciale Warzen (HPV2, 7, 72, 73 u.a.) Flache (peri)orale Warzen (HPV13, 32, 18) Ausgedehnte (> 50) EV-ähnliche Eruptionen an UV-exponierten Stellen (HPV5, 8, 20) oft Resolution/Besserung unter HAART Genital/Schleimhaut: 2-10x häufiger Condylomata acuminata (multiple genitale HPVs, auch onkogene Typen) häufiger anogenital persistierende Infektionen und CIN -> 5-13x höheres Risiko für Entwicklung von Zervixkarzinomen als HIV- unter HAART wenig Besserung und Risiko bleibt erhöht 14