The ubiquity and type diversity of papillomaviruses in normal skin

Abstract

Papillomaviruses are a diverse, epitheliotropic group of viruses. Some genotypes are the main cause of anogenital cancer in humans; others can induce skin lesions. In order to investigate the occurrence of subclinical skin infections with human papillomavirus (HPV), a pair of degenerate primers (FAP59/64) was designed. Moist cotton-tipped swabs were used as a gentle method of sample collection. Different skin sites were tried for sampling, and healthy and immunosuppressed adults and children of different age groups, new-borns included, were enrolled. Skin samples were also collected from healthy individuals from five countries in three different continents. All samples were tested for the presence of HPV DNA by PCR, and the positive samples were HPV type-determined by cloning and DNA sequencing. HPV DNA was found with high prevalence in both immunosuppressed (94%) and healthy (82%) individuals. The prevalence of HPV DNA was highest in samples collected from the more sun-exposed forehead, compared to legs and arms. The same high HPV prevalence was also seen in samples collected from different parts of the world. The study of children revealed that HPV colonisation of normal skin occurs very early in life and that acquisition of subclinical HPV infections probably starts soon after birth. Skin papillomaviruses could also be detected in a number of animal species. Altogether, a great number of different genotypes were found, 148 of which have been described for the first time. Papillomaviruses were found to be skin commensals with an impressive diversity of genotypes, both in humans and animals.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Papillomvirus infekterar ett brett spektrum av ryggradsdjur, såsom människa, olika ap-arter, ko, älg, elefant, ren och bofink. Dessa virus kan ge så vitt skilda symptom som cancer och vårtor. De indelas efter vilken art de infekterar, och inom arterna efter skillnad i DNA-sekvens mellan olika isolat (typer). Hittills har 92 humana papillomvirus (HPV) typer beskrivits, och dessa kan i sin tur delas upp i två undergrupper, de som infekterar hud och de som infekterar slemhinnor.



Vissa slemhinne-typer (HPV-6 och HPV-11) orsakar kondylom (könsvårtor) och andra så kallade högrisk-typer (t.ex. HPV-16 och HPV-18) hittas i genitala cancrar och annan cancer i munhålan. Högrisk-typer kan med känslig molekylärbiologisk teknik hittas i mer än 90 % av alla livmoderhalscancrar, och detta har medfört att intresset för att utveckla vaccin mot dessa HPV typer är stort. Intresset har också ökat för de HPV typer som infekterar huden, eftersom dessa misstänks kunna spela en roll vid utveckling hudcancer (ej melanom). Emellertid har försöken att bevisa samband mellan dessa typer av hudcancer och speciella hud HPV typer på senare tid försvårats avsevärt, eftersom frisk hud också i hög grad visats vara infekterad av en mångfald HPV typer utan några symptom.



De studier som denna avhandling bygger på har genomförts med en nyutvecklad PCR teknik (polymerase chain reaction; polymeras kedjereaktion). Med hjälp av denna teknik kan mycket små mängder av virus DNA förökas miljontals gånger, för att sedan lätt kunna detekteras. Den nya PCR tekniken som utvecklades på vårt laboratorium visade sig kunna påvisa de flesta tidigare kända HPV typer, och dessutom ytterligare ett stort antal nya hud papillomvirus typer från människa, samt även från några andra ryggradsdjur.



Med den nya PCR tekniken kunde vi påvisa HPV genom enkel provtagning med bomullspinne från huden. Förekomst av HPV påvisades i hög frekvens i normal hud hos 94 % (49/52) av njurtransplanerade patienter, 82 % (23/28) av dialyspatienter och hos 80 % (64/80) av friska kontroller. Vanligast var HPV fynd i pannan, vilket skulle kunna bero på nedsatt immunförsvar i huden till följd av UV-ljus och därmed en något ökad virusaktivitet. Det noterades också att förekomst av HPV i normal hud ökade med stigande ålder, vilket också skulle kunna vara en följd av på försämrat immunförsvar. Prover tagna från normal hud i fem olika länder (Sverige, Bangladesh, Japan, Zambia och Etiopien) jämfördes med avseende på HPV förekomst och HPV typer. HPV förekomsten låg runt 60 % -70 % i alla länder, och ett stort antal olika HPV typer påvisades (88 st.), men endast en HPV typ (HPV-5) hittades i alla fem länder. HPV infektioner med ett stort antal HPV typer finns således i normal hud hos friska människor i hela världen.



För att utröna vid vilken ålder vi förvärvar de symptomfria HPV infektionerna i huden samlades prover in dagligen från nyfödda barn och deras mammor tills de lämnade BB. Redan under de första levnadsdygnen blev minst ett prov positivt hos 11 av barnen (69 %) och fyra av dem hade vid minst ett tillfälle samma HPV typ som modern. Detta visar att nyfödda barn exponeras för papillomvirus i samma ögonblick de föds och att dessa hud-infektioner etableras i tidig ålder.



Nästa steg blev att undersöka om även andra ryggradsdjur bär på liknande symptomfria papillomvirus infektioner. Prover från hud och päls från 111 ryggradsdjur tillhörande 19 olika djurarter analyserades därför, och hos åtta av dessa arter kunde vår metod detektera papillomvirus DNA. Virus påvisades hos schimpanser (9/11), gorillor (3/4), långsvansade makaker (14/16), spindelapor (2/2), vari (stor lemur) (1/2), kor (6/10), älgar (4/4) och hos en uroxe. Att papillomvirus kunde påvisas i dessa djurarter med en PCR teknik som är utvecklad för humana papillomvirus visar att papillomvirus som infekterar huden hos olika arter har nära släktskap.



De funna resultaten talar för att papillomvirus kan inräknas bland de mikro-organismer som tillhör hudens normalflora. Att papillomvirus finns i frisk hud hos många arter och att de troligtvis har utvecklats tillsammans med sina värddjur under hundratals miljoner år, väcker frågan om dessa virus även har en okänd funktion i huden som är till fördel för sin värd.

• author: Antonsson, Annika
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Associate professor Evander, Magnus, Department of Virology, Umeå University
• organization: Clinical Microbiology, Malmö (research group)
• publishing date: 2002
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Microbiology in the medical area
• keywords: Microbiology, bacteriology, virology, mycology, Mikrobiologi, bakteriologi, virologi, mykologi, skin phylogeny, HPV prevalence, HPV type detrmination, PCR, human papillomavirus, HPV
• pages: 143 pages
• defense location: Entrance 78, University hospital Malmö
• defense date: 2002-11-08 10:15:00
• ISBN: 91-628-5408-9
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: I. Forslund O., Antonsson A., Nordin P., Stenquist B. and Hansson B.G. 1999.A broad range of human papillomavirus types detected with a general PCR method suitable for analysis of cutaneous tumours and normal skin. J Gen Virol 80:2437-2443. Article: II. Antonsson A., Forslund O., Ekberg H., Sterner G. and Hansson B.G. 2000.The ubiquity and impressive genomic diversity of human skin papillomaviruses suggest a commensalic nature of these viruses. J Virol 74:11636-11641. Article: III. Antonsson A., Karanfilovska S., Lindqvist P. G., and Hansson B.G. 2002.General acquisition of human skin papillomavirus infections occurs in early infancy. Submitted for publication. Article: IV. Antonsson A., Erfurt C., Hazard K., Holmgren V., Simon M., Kataoka A., Hossein S., Håkangård C. and Hansson B.G. 2002.Prevalence and type spectrum of human papillomaviruses in normal skin samples collected from three continents. Submitted for publication. Article: V. Antonsson A. and Hansson B.G. 2002.Many animal species harbor papillomaviruses in normal skin which are closely related to their human counterparts. Accepted for publication in J Virol.
• id: f6a3a27c-fb97-4176-87b2-9de2607f2e28 (old id 465024)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:51:11
• date last changed: 2018-11-21 21:07:37