中国汉族人群中XPC基因多态性与前列腺癌、膀胱癌发病风险的关联研究

摘要

研究背景
　　 分子流行病学研究已证实吸烟与肺癌、乳腺癌、食管癌、头颈部肿瘤等众多恶性肿瘤的易感性相关。作为膀胱癌发病的重要危险因素吸烟，在男性膀胱癌病例中约占65%，而在女性膀胱癌患者中占20%～30%。最近的研究显示前列腺癌的发病与吸烟存在关联。烟草中含有上千种致癌物质，因此不可能对每一种致癌源对肿瘤发病的分子机制逐一研究，但是此前的研究证明这些致癌物质可以与DNA分子形成大的加成物，DNA分子间的交连，甚至单链或双链断裂的损伤。目前大量基础研究和流行病学研究也证实DNA分子的损伤与人类恶性肿瘤的发生发展关系密切。
　　 DNA损伤修复机制是防止突变和肿瘤发生的重要机制。人类细胞中已知的4条主要DNA修复途径是：核苷酸切除修复(Nucleotide Excision Repair，NER)，碱基切除修复(Base Excision Repair，BER)，错配修复(Mismatch Repair，MMR)，双链断裂修复(Double Strand Break Repair，DSBR)。碱基切除修复途径主要修复内、外环境致癌因子包括离子放射、氧化应激等作用所致的小的DNA损伤，参与的基因主要有APE1、XRCC1、hOGG1等。核管酸切除修复途径主要修复较大的DNA损伤，包括由化学分子或蛋白质与DNA间的键结-DNA附加物(DNA adduct)，紫外线所导致的双嘧啶键结(pyrimidine dimer)，以及DNA与DNA的键结-DNA交互连结(cross-link)等，主要涉及的基因有ERCC1、XPA、XPD、XPC、XPE、XPF等。XPC蛋白是核苷酸切除修复系统的重要组成分子，它参与了早期DNA损伤识别和核苷酸切除修复机制的启动。TFIIH具有解旋酶活性打开受损DNA，同时募集和激活内切酶XPF/ERCC1和XPG，剪切掉受损DNA片段。最后由DNA合成酶及连接酶等修复DNA链缺口(见图1)。MMR是高度保守的修复途径，主要负责修复DNA在复制过程中发生的碱基.碱基以及插入/缺失错误配对，维护DNA复制的高保真性。DNA双链断裂对细胞来说是最严重也是最致命的DNA损害类型，可以导致细胞的死亡，或者遗传性质的改变，包括不同大小DNA片段的丢失、杂合性缺失、染色体的转位和丢失等。DNA双链损伤主要是通过同源重组和非同源重组末端连接来修复的。已知有一百多个基因与DNA损伤修复有关，而且它们中大多存在遗传变异。由于在DNA修复基因中存在大量的单核苷酸多态性，当这些遗传变异在转录或翻译水平影响了DNA修复酶的功能，进而使DNA修复能力降低，将导致基因组的不稳定性和肿瘤的发生。
　　 烟草中的多环芳香烃能与DNA形成大的加合物，这种DNA损伤主要是NER途径来修复。XPC(xeroderma pigmentosum complementary group C)作为核苷酸切除修复途径的重要组成分子，参与早期DNA损伤识别和核苷酸切除修复机制的启动，通过改变染色体结构使后续损伤修复分子顺利进入到受损部位。着色性干皮病(xerodermapigmentosum，XP)是由NER途径的基因变异造成的DNA损伤修复功能缺陷引起的常染色体隐性遗传病。患者临床上表现为对日光高度敏感，易诱发皮肤癌。动物实验证实XPC基因缺陷的小鼠予以紫外线照射后更易发生皮肤癌；而且对各种化学诱变剂也表现出较高的敏感性，易发生肺癌、食管癌、膀胱癌等恶性肿瘤。由此可见在肿瘤发生中XPC基因起了重要作用。大量分子流行病学研究也证实，XPC基因中第499位密码子上胞嘧啶→胸腺嘧啶变异，可引起丙氨酸→缬氨酸替代(Ala499Val；rs2228000)；第939位密码子上腺嘌呤→胞嘧啶变异，可引起赖氨酸→谷氨酰胺替代(Lys939Gln；rs2228001)；此外，在第9内含子中存在AT双核苷酸的插入和5个碱基对缺失的多态(PAT+/-；Genbank AF076952)与人类多种肿瘤的发病风险相关。
　　 我们已经认识到吸烟是膀胱癌的危险因素，但是同样强度的吸烟者，一部分得了膀胱癌，而另一部分未发生膀胱肿瘤。对波利尼西亚人的研究显示，此人群吸烟率很高而膀胱肿瘤的发生率却很低。这些现象说明了遗传因素在个体对相同环境危险因素的不同反应中起重要作用，表现在吸烟相关膀胱癌患病风险上的差异。
　　 然而最近关于XPC分子多态性与前列腺癌和膀胱癌患病风险的分子流行病学研究在不同人群中得出的结果存在很大分歧。
　　 虽然前列腺癌和膀胱癌发病的具体分子机制还未完全清楚，但是越来越多的研究表明内在遗传因素和外在环境因素共同参与了前列腺癌和膀胱癌的发生。直到今天，关于XPC基因多态性(遗传因素)与吸烟(环境因素)交互作用对前列腺癌和膀胱癌易感性的研究也很少见。
　　 目的
　　 1.检验在中国汉族人群中XPC两个多态性(Lys939Gln和PAT)与前列腺癌发病相关联的假说。
　　 2.探讨XPC基因Ala499Val、Lys939Gln、PAT多态位点以及吸烟因素(吸烟习惯和总的吸烟暴露)与中国汉族人群膀胱癌易感性的关系。
　　 3.分析XPC基因多态性与吸烟交互作用是否对患前列腺癌和膀胱癌的风险有影响。
　　 方法
　　 1.收集肿瘤患者及对照的外周静脉血，采用EDTA抗凝，4℃冰箱保存，用于提取基因组DNA。
　　 2.我们用引物介导的限制性聚合酶链反应(primer-introduced restriction analysis-polymerase chain reaction，PIRA-PCR)方法分析XPC Ala499Val的多态位点。在设计XPCAla499Val上游引物时，人为的在多态位点上游两个碱基处引入了一个错配的胞嘧啶来替代原来的腺嘌呤，以便产生一个SacⅡ内切酶识别位点。
　　 3.基于PCR的电泳法进行双等位基因多态性(XPC-PAT)基因表型的测定。
　　 4.用聚合酶链反应.限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction restrictionfragment length polymorphism，PCR-RFLP)方法分析XPC Lys939Gln位点的多态性。
　　 5.随机抽取10%的样品进行重复实验。
　　 6.SPSS13.0软件(version13.0，SPSS Inc.，Chicago，Illinois)和MATLAB program进行数据统计分析。以X2检验比较XPC多态等位基因、基因型频率的观察值与预期值之间分布的差异，是否符合哈代.温伯格平衡(Hardy-Weinberg Equilibrium，HWE)方程。使用非条件logistic回归计算XPC基因多态性与前列腺癌和膀胱癌风险的关联强度，并对人口学特征、吸烟状况等因素进行了校正，以比值比(odds ratio，OR)和95%可信区间(95% confidence interval，95% CI)表示各种基因型与肿瘤危险的相关性。XPC基因多态位点与吸烟交互作用与前列腺癌和膀胱肿瘤风险的关联采用logistic回归模型分析和拟然比卡方检验。
　　 结果
　　 1.吸烟者占的比例在前列腺癌组和对照组中差异明显(48.0% VS38.0%)，且吸烟者患前列腺癌的风险大于不吸烟者(OR：1.51；95% CI：1.02-2.22)。膀胱癌组中吸烟者比例也明显高于对照组(52.7% VS35.1%，p<0.001)。进一步对累计吸烟量分层分析，发现重度吸烟者在膀胱癌组中的比例也高于对照组(31.0% VS17.1%，p<0.001)。
　　 2.XPC Lys939Gln多态位点在相加、显性、隐性遗传模式下与前列腺癌发病风险均无相关性，而XPC-PAT多态位点只在显性遗传模式和相加遗传模式中显示出与前列腺癌发病风险相关联(P<0.05)。
　　 3.在三种遗传模式下，XPC Ala499Val和XPC Lys939Gln两个多态位点与膀胱肿瘤发病风险均无相关性，而XPC-PAT多态位点在相加模式和显性模式下与膀胱肿瘤发病风险相关(P Additive=0.013，P Domnant=0.026)。
　　 4.我们研究结果显示XPC Lys939Gln多态位点与前列腺肿瘤发病风险不相关。对年龄和吸烟状态调整后，携带纯和多态PAT+/+基因型者患前列腺癌的风险是PAT-/-基因型者的2.11倍(95% CI：1.12-3.99；p=0.033)；而至少携带一个PAT+变异基因型的个体发生前列腺癌的相对危险性比PAT-/-纯合野生型者高(OR：1.54；95% CI：1.04-2.26；p=0.029)。
　　 5.XPC Ala499Val和XPC Lys939Gln两个多态位点与膀胱肿瘤发病风险无显著性相关。对性别、年龄和吸烟强度调整后，携带纯和多态PAT+/+的个体发生膀胱肿瘤的风险是PAT-/-携带者的1.52倍(95%：1.06-2.18；P=0.022)，而携带至少1个PAT+的个体与PAT-/-纯合野生型者比较，患膀胱肿瘤的风险也增加(OR：1.33；95%：1.05-1.68；P=0.017)。
　　 6.本研究检测了XPC多态位点与前列腺癌和膀胱癌临床参数的关系，未发现有统计学意义的差别。
　　 7.我们的研究未发现前列腺肿瘤发病风险中XPC Lys939Gln多态位点与吸烟因素存在交互作用(X2=9.50，υ＝5，P=0.091)。但是发现XPC-PAT多态位点与吸烟因素存在交互作用(X2=11.32，υ＝5，P=0.045)。携带PAT+/-的吸烟者患前列腺肿瘤的风险是携带PAT-/-的非吸烟者的1.98倍(95% CI：1.08-3.64)；吸烟且携带PAT+/+者患前列腺肿瘤的危险性也显著增加，其OR值为3.56(95% CI：1.45-8.76)。
　　 8.吸烟者发生膀胱癌的风险比不吸烟者增加了1.48倍(OR：2.48；95%CI：1.91-3.21)。而且随着累计吸烟量的增加，患膀胱癌的风险也随之增加。轻度吸烟者患膀胱癌的风险是不吸烟者的1.91倍(95% CI：1.37-2.68)，而重度吸烟者患膀胱癌的风险增加至3.09倍(95% CI：2.24-4.25)。在不吸烟人群中，XPC三个多态位点与膀胱癌的患病风险不相关。按照累计吸烟量对样本进行分层分析，发现XPC三个多态位点与累计吸烟量的交互作用对膀胱癌风险的影响存在剂效关系。携带PAT+/+的轻度吸烟者患膀胱癌的风险是携带PAT-/-的不吸烟者的3倍(OR：3.00；95% CI：1.31-6.88)；而重度吸烟且携带PAT+/+者患膀胱癌的风险增加到7倍左右(OR：6.78；95% CI：3.00-15.54)。携带XPC939Gln/Gln基因型的轻、重度吸烟者患膀胱癌的风险分别是不吸烟者携带XPC Lys939 Lys基因型的2.13倍(95% CI，0.97-4.70)和5.79倍(95% CI，2.53-13.28)。
　　 结论
　　 1.吸烟这一环境暴露因素可能是中国汉族人群前列腺癌发病的一个危险因素。
　　 2.XPC基因PAT多态位点以显性遗传模式和相加遗传模式与前列腺癌发病风险相关。
　　 3.携带PAT+/-和PAT+/+易感基因型吸烟者患前列腺癌的危险性显著增加，说明高的遗传易感性与环境因素(如吸烟)交互作用影响了前列腺癌发病风险。
　　 4.在中国汉族人群中XPC-PAT多态性与膀胱癌发病风险相关。
　　 5.环境因素(累计吸烟量)与遗传易感因素(XPC基因多态性)交互作用使患膀胱癌的风险增高。

目录

文摘

英文文摘

英文缩写一览表

前言

第一部分 XPC基因多态性与吸烟对中国汉族人群的前列腺癌易感性研究

引言

材料与方法

结 果

讨 论

小 结

参考文献

第二部分 XPC多态性与吸烟交互作用对中国汉族人群膀胱癌风险关联研究

引言

材料与方法

结 果

讨 论

小 结

参考文献

全文总结

致谢

文献综述一 着色性干皮病C基因多态性与人类肿瘤易感性关系

参考文献

文献综述二 基因多态性与前列腺癌风险的关联分析

参考文献

攻读学位期间发表和待发表的论文