Human papilloma virus (HPV)
and cervical tumours

 Dr. Mario Sideri - Dr.ssa Francesca Sanvito

Abstract
Il virus del papilloma rappresenta uno dei principali cofattori per lo sviluppo della patologia neoplastica della cervice uterina ed è stato identificato nella quasi totalità dei casi di tumore invasivo. Con la denominazione HPV si comprende quindi una famiglia di virus di cui fino ad oggi si conoscono circa 70 sottotipi. Grazie all’avvento di metodiche di ibridizzazione molecolare (HCII) è stato possibile identificare la presenza del DNA virale a livello delle cellule che ricoprono la superficie della cervice uterina ed individuare sottotipi a basso, intermedio, ed alto rischio oncogeno in rapporto alla frequenza di associazione con il CIN (acronimo anglosassone di Neoplasia Cervicale Intraepiteliale) che comprende tutte quelle anomalie cellulari ed epiteliali per cui si realizza la graduale proliferazione di cellule atipiche che presentano una variabile potenzialità evolutiva verso il carcinoma invasivo della cervice uterina (CIN I, CIN II, CIN III). Negli ultimi 30 anni accanto alla riduzione dell’incidenza della neoplasia cervicale grazie ai programmi di screening, si è contemporaneamente verificato un aumento dell’incidenza delle lesioni preneoplastiche; infatti il fine dei programmi di screening è quello di identificare i precursori (CINII-III) dei tumori del collo dell’utero per prevenirne l’eventuale progressione.
E’ stato altresì dimostrato come la persistenza dell’ infezione sia una condizione necessaria per il processo di carcinogenesi cervicale cosa questa che ha completamente rivoluzionato gli approcci allo screening e alla prevenzione; è ovvio infatti che l’assenza dell’infezione significhi un trascurabile rischio di ammalarsi di carcinoma del collo dell’utero. La maggior parte delle giovani donne si infetta con l’HPV entro pochi anni dai primi rapporti sessuali; l’infezione è normalmente transitoria e clinicamente non significativa, sebbene possa produrre temporanee alterazioni nel pap test. L’aumento della sensibilità ottenuta con l’uso di questi due test usati insieme (pap test ed HPV-DNA test) permetterà di allungare i tempi di screening consentendo quindi il passaggio da un controllo annuale ad un controllo triennale o più.
I Papillomi umani appartengono alla famiglia dei PA.PO.VA virus (acronimo per Papilloma, Polioma, Vacuolizzante) o Papovaviridae. Sono virus caratterizzati da un piccolo diametro di 55 nm, a capside icosaedrico, sprovvisti di peplos, a replicazione nucleare con un genoma di 7900 coppie di basi, a struttura circolare, e del peso di 5,2x106 daltons.
Ogni Papilloma virus isolato dalla stessa specie viene definito come nuovo tipo e numerato progressivamente quando l’ibridizzazione crociata con il DNA di tutti i tipi conosciuti è inferiore al 50%; sottotipo, quando è superiore al 50%, mentre se è vicina al 100% viene considerata come una variante di uno stesso tipo.
Il genoma è costituito da un doppio filamento e l’intera informazione genetica viene trascritta attraverso la codificazione dell’ RNA messaggero (mRNA).

Il DNA del filamento codificante è organizzato in due lunghi “domains” o regioni suddivisibili in sequenze nucleotidiche, definite Open Reading Frames (ORFs) o “quadri di lettura aperta”, che rappresentano tratti del genoma potenzialmente trascrizionali, ossia ciascuno capace di codificare per uno specifico mRNA e proteina relativa e che rappresentano l’85% del DNA virale.
Gli ORF sono distinti, a seconda del tempo del loro intervento nel corso dell’infezione virale, in Early (E) cioè precoci, ed in Late (L), cioè tardivi. Sono individuati con numerazione progressiva in funzione della loro decrescente lunghezza, in numero di otto per gli Early e due per i Late.
I due ORF L, che corrispondono a circa il 40% del DNA virale, codificano per le proteine strutturali del capside. Entrambi gli ORF L1 e L2 sembrano dipendere dai segnali di differenziazione provenienti dalla cellula ospite, quindi la replicazione virale è strettamente dipendente dalla differenziazione terminale della cellula epiteliale. La regione E si estende per circa 45% del genoma virale e contiene differenti ORF, numerati progressivamente da E1 a E8; le proteine codificate dall’ORF E2 rappresentano proteine chiave nella regolazione dell’intero genoma virale in quanto svolgono sia funzione di attivazione che di repressione sulla trascrizione del DNA in particolare nei confronti degli ORF E6 ed E7 alle quali, peraltro, si attribuisce il potere mutageno e trasformante degli HPV ad alto rischio. Pertanto l’inattivazione funzionale dell’ORF E2 si traduce in una sovraesposizione autonoma ed incontrollata delle proteine E6 ed E7. Questa condizione si realizza nel momento in cui il DNA virale si integra con quello della cellula ospite, fenomeno da tempo ormai ritenuto un evento chiave nella trasformazione in senso neoplastico HPV-indotta.

Cervice uterina e papillomavirus
Le cellule che rivestono il collo dell’utero fanno parte dell’epitelio malpighiano e si distinguono in quattro tipi: cellule basali, parabasali, intermedie e superficiali. Il passaggio tra l’epitelio Malpighiano esocervicale ed epitelio cilindrico endocervicale avviene attraverso una “zona di transizione” sede di continue modificazioni cellulari.
Tale zona ha un’estensione variabile da 1 a 10 mm, con una media di circa 6 mm, e rappresenta un “locus minoris resistentiae” sia a microtraumi che a fattori infettivi ed infiammatori. L’infezione virale ha solitamente inizio nelle cellule basali e parabasali dell’epitelio squamoso in quanto capaci di attività mitotica. Perché si produca l’infezione attiva il virus deve poter accedere al compartimento ”generativo” dell’epitelio. Tale condizione potrebbe spiegare l’estrema suscettibilità della zona di trasformazione della cervice uterina all’infezione virale. Infatti, in quest’area, le cellule basali e parabasali della giunzione squamo-colonnare appaiono costantemente esposte all’ambiente e quindi costituiscono un potenziale ed accessibile bersaglio per l’HPV.
L’HPV infetta le cellule basali dell’epitelio squamoso cervicale più comunemente per via sessuale, in presenza di un partner con un’infezione clinica o subclinica genitale, attraverso microtraumatismi del tessuto provocati dal rapporto sessuale.
La topografia delle lesioni è pertanto tipica delle sedi caratterizzate da una maggiore fragilità epiteliale (zona di trasformazione a livello cervicale, piccole labbra e vestibolo a livello vulvare). Un contagio attraverso fomiti, ovvero un qualsiasi oggetto inanimato (pinza da biopsia, speculum, asciugamani) su cui sia presente DNA virale infettante è comunque documentato, sembra inoltre possibile un contagio materno-fetale dell’infezione che avverrebbe prevalentemente durante il parto attraverso il contatto delle mucose neonatali (congiuntivali, orofaringee) con quelle materne infette, anche se il reale rischio di tale modalità di trasmissione è tuttora oggetto di studio.

Papillomavirus e precancerosi della cervice uterina
Numerosi studi epidemiologici, clinici e di biologia molecolare hanno quindi ormai evidenziato una stretta associazione tra la neoplasia cervicale e l’infezione da Human Papilloma Virus (HPV).
Con la denominazione HPV si comprende quindi una famiglia di virus di cui fino ad oggi si conoscono circa 70 sottotipi, 18 dei quali presentano uno spiccato tropismo per l’area anogenitale. Grazie all’avvento di metodiche di ibridizzazione molecolare è stato possibile identificare sottotipi a basso, intermedio, ed alto rischio oncogeno in rapporto alla frequenza di associazione con il CIN (acronimo anglosassone di Neoplasia Cervicale Intraepiteliale) che comprende tutte quelle anomalie cellulari ed epiteliali per cui si realizza la graduale proliferazione di cellule atipiche che presentano una variabile potenzialità evolutiva verso il carcinoma invasivo della cervice uterina (CIN I, CIN II, CIN III).
Nell’ambito della CIN sono incluse le alterazioni più precoci evidenziabili negli strati più profondi dell’epitelio fino a quelle più conclamate coinvolgenti tutto lo spessore epiteliale. Lo spettro anatomopatologico delle alterazioni della CIN include l’ingrandimento, l’atipia e il polimorfismo dei nuclei e delle cellule (atipie cellulari), l’alterazione del numero delle cellule e dei nuclei ed il grado di disorganizzazione architetturale delle strutture epiteliali (atipie epiteliali), la ploidia e la maturità.

Diagnostica delle precancerosi cervicali
Recentemente tale terminologia è stata modificata in seguito all’introduzione della classificazione di Bethesda che definisce tre livelli di alterazione: in un primo gruppo abbiamo il reperto di cellule squamose atipiche di significato indeterminato (ASCUS): questa categoria non fornisce una diagnosi precisa, si rende così necessario un esame di approfondimento di secondo livello che è rappresentato dalla colposcopia che ha il compito di verificare la presenza della lesione, determinare la sede e la gravità e di permettere l’accertamento bioptico mirato al fine di confermare od escludere istologicamente la presenza o meno della malattia. In un secondo gruppo abbiamo le lesioni squamose (dall’inglese Squamous Intaepithelian Lesion) di basso grado (LSIL) che corrispondono alla CIN 1 e/o all’evidenza citologica delle lesioni da HPV. Infine il terzo gruppo è costituito dalle lesioni pavimentose di alto grado (HSIL) che corrispondono al CIN 2-3.
Anche se la citologia rappresenta il prototipo diagnostico delle campagne di screening del carcinoma della cervice, tuttavia per la sensibilità non ottimale e per la scarsa accuratezza diagnostica nel discriminare le lesioni a basso rischio oncologico deve essere affiancata da una metodica di secondo livello ogniqualvolta ci si trovi davanti ad un’anomala citologia cervicovaginale rappresentata appunto dalla colposcopia. La portio normale mostra all’esame colposcopico un rivestimento costituito da epitelio malpighiano pluristratificato, di color roseo uniforme, a superficie liscia e umida per le secrezioni mucose cervico-vaginali; il disegno vascolare sottoepiteliale si evidenzia molto raramente.
Dopo applicazione di acido acetico al 5% il colorito roseo della mucosa diminuisce lievemente d’intensità, pur mantenendosi perfettamente omogeneo. Al test di Schiller un epitelio in condizioni ottimali di trofismo assume, in funzione del contenuto di glicogeno, una colorazione scuro-brunastra, netta ed omogenea, che si arresta all’altezza dell’epitelio cilindrico endocervicale, fisiologicamente sprovvisto di glicogeno. Durante l’ovulazione si manifesta una leggera congestione che si accentua ulteriormente in fase premestruale. In gravidanza la mucosa malpighiana appare variamente iperemica, con frequente evidenza del disegno vascolare. L’aumento del contenuto in glicogeno è segnato da un’intensa positività al test di Schiller. Nel periodo preclimaterico si assiste ad una progressiva atrofia della mucosa malpighiana cervico-vaginale che al test di Schiller perde gradatamente la sua positività. Nella post menopausa l’epitelio raggiunge il suo minimo spessore e la diminuzione del contenuto in glicogeno si traduce in una iodionegatività pressoché totale al test di Schiller. Il canale cervicale è costituito da epitelio cilindrico monostratificato che particolarmente nelle pluripare può mostrare un discreto grado di eversione (ectropion), debordando sull’esocollo oltre i limiti dell’orifizio uterino esterno, permettendone così lo studio coloposcopico; gli ectropion costituiscono condizioni epiteliali instabili dal momento che il PH, i microtraumatismi e la flora batterica vaginale condizionano la sostituzione dell’epitelio di rivestimento cilindrico monostratificato, sostanzialmente fragile, con un epitelio malpighiano pluristratificato chiamato processo di Trasformazione Normale. Si viene così a costituire una nuova giunzione squamocolonnare compresa all’esterno da quella originaria divenuta ormai squamo-squamosa. L’esame colposcopico quindi mostra i quadri tipici della trasformazione atipica e indica ove eseguire la biopsia mirata. La colposcopia rivela inoltre la topografia della lesione, i suoi rapporti con la giunzione squamocolonnare e la sua estensione eso ed endocervicale. Nei casi con estensione al canale endocervicale deve essere eseguita una biopsia della parte endocervicale della lesione.
Nei casi in cui viene posta una diagnosi citologica di SIL e non si evidenziano lesioni visibili alla colposcopia, non va esclusa la possibilità di una lesione di origine vaginale (VAIN); pertanto va accuratamente esaminata la vagina con il colposcopico.
Tra i 18 sottotipi di HPV con spiccato tropismo per l’ area anogenitale riconosciamo in particolar modo i sottotipi a basso rischio oncogeno 6, 11, 41, 42, 43, 44 che sono generalmente associati con lesioni epidermoidali benigne come verruche, papillomi e condilomi acuminati o tutt’al più con lesioni intraepiteliali a basso rischio (CIN I), solo eccezionalmente si ritrovano nel carcinoma a cellule squamose di tipo verrucoide e i sottotipi ad alto rischio oncogeno 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 46, 51, 52 che si riscontrano in un’alta percentuale di CIN ed in molte patologie maligne quale la malattia di Bowen o il sarcoma bowenoide della vulva, nonché nelle metastasi linfonodali e a distanza dell’adenocarcinoma e del carcinoma spinocellulare della cervice uterina.
Di essi l’HPV 16 è senza dubbio il più comune virus che infetta la cervice uterina, è stato riscontrato in donne sane ed è presente in circa il 50% delle lesioni preinvasive e invasive.
Il riscontro dell’ HPV 18 è invece poco comune nel CIN, mentre si ritrova in elevata frequenza nell’adenocarcinoma invasivo della cervice.
Negli ultimi 30 anni accanto alla riduzione dell’incidenza della neoplasia cervicale grazie ai programmi di screening, si è contemporaneamente verificato un aumento dell’incidenza delle lesioni preneoplastiche; infatti il fine dei programmi di screening è quello di identificare i tumori del collo dell’utero quando questi sono ancora asintomatici eliminandone così i precursori: CINII-III.

I test di tipizzazione virale
Recentemente il test per l’identificazione e la tipizzazione dell’HPV è entrato a far parte dello strumentario ginecologico per la gestione delle pazienti con pap test anormale; la ricerca di base e importanti studi di popolazione hanno potuto dimostrare l’estrema utilità di questo test; la base razionale dell’uso del test risiede nel concetto che l’assenza di sottotipi virali ad alto rischio oncogeno è direttamente correlato all’assenza di lesioni neoplastiche.
È stato altresì dimostrato come la persistenza dell’infezione sia una condizione necessaria per il processo di carcinogenesi cervicale cosa questa che ha peraltro rivoluzionato gli approcci allo screening e alla prevenzione; è ovvio infatti che l’assenza dell’infezione significhi un trascurabile rischio di ammalarsi di carcinoma del collo dell’utero. A questo proposito diventa di fondamentale importanza l’individuazione dell’HPV-DNA all’interno della cellula ospite soprattutto in quelle donne che hanno un esito citologico di ASCUS, popolazione quindi molto eterogenea in cui alcune pazienti sono assolutamente sane ed altre hanno già una lesione di alto grado. I test di ibridizzazione molecolare degli acidi nucleici sono metodi in grado di determinare la presenza virale anche in tessuto apparentemente sano (infezione latente) e di fornire informazioni precise circa lo stato dell’HPV-DNA nella cellula ospite (ibridizzazione Blot il cui bersaglio è costituito dall’acido nucleico dell’HPV estratto dalle cellule o tessuti e l’ibridizzazione in situ il cui bersaglio è rappresentato dall’acido nucleico virale contenuto nei nuclei delle cellule infettate) per arrivare ai test virali di ultima generazione come la Polimerase Chain Reaction (PCR) che rappresenta una tecnica di sintesi ed amplificazione enzimatica in vitro di specifiche sequenze del DNA che permette quindi di rivelare quantità minime di genoma virale e l’Hibrid Capture type II (HCII) sicuramente il test che ha la maggiore sensibilità clinica per le lesioni cervicali neoplastiche e pre-neoplastiche severe nello screening cervicale e quindi altamente indicato per selezionare le pazienti da inviare al secondo livello. In questo modo il test quando risulta negativo serve per identificare con maggiore accuratezza del solo pap test il gruppo di donne che non ha lesioni cancerose o pre-cancerose, mentre chi ha un test positivo deve essere sottoposto a controlli più ravvicinati per chiarire se il pap test è risultato falsamente positivo.
Nelle pazienti con esito ASCUS ad esempio, lo studio ALTS, uno dei più importanti lavori sull’argomento ha dimostrato la presenza di CIN 3 istologicamente documentato nel 5% dei casi.
Nelle pazienti con citologico ASCUS dello studio ALTS la positività al test virale è risultata del 50%; in questo gruppo l’uso del test virale per identificare le pazienti con lesioni importanti si è dimostrato vantaggioso in quanto con un richiamo alla colposcopia di poco più della metà dei casi di citologia ASCUS sono stati individuati tutti i casi di CIN 3.
L’infezione da HPV precede quindi lo sviluppo di lesioni di grado lieve o grave; per le lesioni di alto grado il rischio è maggiore nelle donne positive per lo stesso tipo di HPV-DNA in test ripetuti. La maggior parte delle giovani donne negli Stati Uniti si infetta con l’HPV entro pochi anni dai primi rapporti sessuali; l’infezione è normalmente transitoria e clinicamente non significativa, sebbene possa produrre temporanee alterazioni nel pap-test. Fortunatamente poche donne con HPV sviluppano un’infezione persistente infatti, approssimativamente circa il 10% rimane infetta a 5 anni di distanza; è questo più piccolo gruppo sostanzialmente a rischio di sviluppare lesioni precancerose di alto grado o un tumore del collo dell’utero in caso di mancato screening. L’infezione da HPV, specie nelle giovani sessualmente attive, è quindi un evento estremamente comune anche se è possibile delineare gruppi a “rischio” per il carcinoma della cervice uterina caratterizzato da donne con precoce inizio attività sessuale, partner multipli, fumo di sigaretta, molteplici gravidanze, basso stato socio-economico, scarsa igiene.
Nelle donne di età superiore i 30 anni invece la positività al test virale scende intorno al 10%.

Dr. Mario Sideri
Director, Preventive Gynecology Unit”
Division of Gynecology of European Institute of Oncology
Milan

Dr.ssa Francesca Sanvito
Unity of Preventive Gynaecology
of the Gynaecology Division
at the European Institute of Oncology
Milan