Полиморфизм генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков: взаимосвязь с риском развития рака гортани

полиморфизм генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков: взаимосвязь с риском развития рака гортани

о.Ю. Шилова, Л.Н. Уразова, П.А. Гервас, М.Р Мухамедов, о.в. Черемисина, в.А. Евтушенко, Е.Л. Чойнзонов

ГУ «НИИ онкологии Томского научного центра СО РАМН»

Вклад полиморфизма генов ферментов детоксикации в формирование повышенного риска рака гортани остается предметом дискуссий. В работе изучена взаимосвязь полиморфизма генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков GSTT1 и GSTM1 и их сочетаний с риском формирования рака гортани. Установлена ассоциация «нулевого» генотипа гена GSTT1 с раком гортани.

Ключевые слова: полиморфизм генов, глютатион^-трансферазы, рак гортани.

GENETIC POLYMORPHISM OF XENOBIOTIC BIOTRANSFORMATION ENZYMES: RELATIOSHIP WITH RISK OF

LARYNGEAL CANCER DEVELOPMENT O.Yu. Shilova, L.N. Urazova, P.A. Gervas, M.R. Mukhamedov, O.V. Cheremisina, V.A. Yevtushenko, E.L. Choinzonov Cancer Research Institute, Tomsk Scientific Center, RAMS, Tomsk

The contribution of genetic polymorphism of detoxication enzymes to increased risk for laryngeal cancer is still under discussion. The relationship between genetic polymorphism of xenobiotic biotransformation enzymes (GSTT1 and GSTM1) and the risk of laryngeal cancer development has been studied. The association of GSTM1-null genotype with laryngeal cancer has been found.

Key words: genetic polymorphism, glutathione-S-transferase, laryngeal cancer.

Злокачественные новообразования (ЗНО) гортани и гортаноглотки занимают лидирующие позиции среди опухолей головы и шеи [8, 16]. Среди этиологических факторов, приводящих к развитию ЗНО гортани, решающую роль играют факторы внешней среды, канцерогенный потенциал которых во многом зависит от функциональной активности ферментов глутатион^-трансфераз [17]. Глутатион-S-трансферазы (GST) метаболизируют чужеродные вещества либо контролируют поступление канцерогенов в клетки. Генетический полиморфизм, обусловливающий вариабельность функции этих ферментов у разных индивидуумов, широко распространен в человеческой популяции. В частности, установлено, что протяженные делеции (потеря нуклеотидов) генов GSTT1 и GSTM1 фенотипически проявляются отсутствием соответствующих белковых продуктов, следовательно, потерей способности инактивировать определенные группы ксенобиотиков. Таким образом, гомозиготность по «нулевому» (функционально неактивному) аллелю этих генов может быть связана с высокой восприимчивостью организма к вредным воздействиям, повышением канцерогенной

нагрузки и, как следствие, увеличением риска возникновения ЗНО. Так, согласно литературным данным, нулевые аллели генов GSTT1 и GSTM1 являются факторами риска возникновения рака пищевода, легкого, молочной железы, мочевого пузыря, шейки матки и других локализаций среди различных популяций и рас [1, 4, 11, 12]. Однако данные литературы о вкладе полиморфизма генов GSTT1 и GSTM1 в риск ЗНО гортани немногочисленны и противоречивы [3, 5, 13-15].

Целью настоящей работы было исследовать распределение генотипов генов GSTT1 и GSTM1 и их комбинаций среди больных раком гортани региона Западной Сибири.

Материалы и методы

В исследование включено 103 больных в возрасте 57,1 ± 0,94 года с диагнозом плоскоклеточный рак гортани. Пациенты находились на стационарном и амбулаторном лечении в отделении опухолей головы и шеи ГУ «НИИ онкологии ТНЦ СО РАМН» в 2004-2007 гг. В качестве группы сравнения были обследованы 23 больных с предопухолевыми заболеваниями гортани (папилломатоз - 7 %, хронический ги-

бЗ

перпластический ларингит - 83 %), в возрасте 51,3 ± 1,93 года. Диагноз верифицирован по результатам клинического, рентгенологического, эндоскопического и морфологического обследования. В качестве популяционного контроля использовали выборку 100 здоровых лиц, в возрасте 57,1 ± 0,94 года, не имеющих морфологических изменений слизистой оболочки гортани, проживающих в г. Томске (по данным Н.В. Севостьяновой, 2004).

Работа соответствует стандартам биоэти-ческого комитета, разработанным в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.03 № 266.

ДНК была выделена из цельной венозной крови с использованием протеиназы К с последующей фенольно-хлороформной экстракцией.

Оценка полиморфизма генов GSTT1 и GSTM1 проводилась методом мультиплексной ПЦР с использованием трех пар олигонуклеотидных праймеров, включая специфичный участок (183 п.н.о.) к региону гена рецептора эстрогенов, применяемого в качестве внутреннего контроля амплификации (рис. 1).

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета прикладных программ «STATISTICA for Windows 6.0». При сравнении частот генотипов применяли стандартный критерий х2 Пирсона. При условии,

Таблица 1

Распределение генотипов генов GSTT1 и GSTM1 в обследованных группах

Генотип Здоровые лица

Абс. % Абс. % Абс. %

GSTT1

Q/Q 15 15 1Q 43,5* p=Q,QQ5 6Q 58,2* p=Q,QQQ1

+/- 85 85 13 56,5 43 41,7

GSTM1

Q/Q 43 43 б 26,1 3Q 29,1* p=Q,Q39

+/- 57 57 17 73,9 73 70,9

Примечание: * - различия статистически значимы по сравнению с аналогичными показателями группы контроля.

Рис. 1. Примеры идентификации GSTT1 и GSTM1 0/0 и +/- генотипов: ER - контроль амплификации (183 п.н.);

1 - GSTT1 0/0 / GSTM1 0/0;

2, 5, 7 - GSTT1 +/- / GSTM1 +/- (131 и 114 п.н. соответственно); 3, 4, 6 - GSTT1 0/0 / GSTM1 +/-; 8 - GSTT1 +/- / GSTM1 0/0

когда объем выборки не превышал 10 случаев, использовали критерий х2 с поправкой Йетса (Y), когда объем выборки не превышал 5 случаев -критерий Фишера (F). Различия статистически значимы при р<0,05. Подсчитывали отношение шансов (OR - odds ratio) для оценки ассоциации изучаемых генотипов генов с риском развития заболевания. OR указан с 95 % доверительным интервалом (Confidence Interval - CI) [7, 9].

Результаты и обсуждение

На первом этапе мы изучили распределение генотипов генов GSTT1 и GSTM1 в группах наблюдения и здоровых лиц для выяснения их взаимосвязи с риском развития рака гортани (табл. 1).

б4

Частота нулевого генотипа гена GSTT1 у больных раком легкого составила 58,2 %, что статистически значимо превышает показатели (15 %) в группе контроля (p=0,0001, c2=3S,9). Значения OR свидетельствуют об ассоциации нуль-генотипа гена GSTT! с риском развития рака гортани (OR =7,91, CI 95 % 3,s4-16,48). По данным литературы, GSTr1 отвечает за детоксификацию различных субстратов, следовательно, одновременное поступление их в организм может привести к накоплению большого количества активированных канцерогенов, в результате чего образуются ДНК-аддукты, которые вызывают повреждения ДНК и тем самым многократно увеличивают риск развития ЗНО, в частности рака гортани [2]. При стратификации групп больных по курению ассоциация нулевых генотипов GSTT! с раком гортани установлена и для курящих, и для некурящих индивидуумов, то есть курение не является модифицирующим фактором риска (данные не представлены).

Как видно из табл. 1, в группе больных предопухолевыми заболеваниями гортани частота GSTn Q/Q составила 43,5 %, что значимо выше, чем в контроле (p=Q,QQ5, с2=7,69, OR=4,36 CI 95 % 1,45-13,1б). Это свидетельствует о том, что носительство нулевого генотипа гена GSTH является фактором риска развития предопухолевых состояний гортани. У больных раком гортани частота гомозигот GSTM1 Q/Q составила 29,1 %, что статистически значимо ниже, чем в группе здоровых лиц, - 43 % (p=Q,Q39, c2=4,24, OR =Q,54 Ci 95 % Q,29-1,Q1), что свидетельствует об отсутствии положительной взаимосвязи GSTM1 Q/Q гомозиготного генотипа с риском развития рака гортани.

Очевидно, для оценки того или иного генотипа как фактора риска необходимы также знания

о спектре канцерогенов, воздействию которых подвергается население той или иной территории, а также условиях жизни отдельных людей, входящих в исследуемые группы (вредность на производстве, курение, диета). В зависимости от природы химических соединений, входящих в состав загрязнителей конкретной территории, может меняться степень риска возникновения опухоли, связанная с геном и его продуктом. Так, основным субстратом фермента гена GSTM1 являются эпоксиды полиароматических углеводородов (ПАУ), содержащиеся в табаке и в атмосферном воздухе. Так, по данным N. Jourenkova at al. [11], GSTM1 0/0 генотип ассоциирован с риском развития рака гортани среди курящих. Однако спектр факторов внешней среды, вовлеченных в канцерогенез рака гортани, гораздо шире и включает в себя не только продукты неполного сгорания, но и химические, радиоактивные канцерогены, за метаболизм которых отвечают другие ферменты, кодируемые генами-модификаторами. В частности, в литературе было показано, что рисковая значимость нулевых аллелей гена GSTM1 для рака гортани возрастает при сочетании с нулевым генотипом гена GSTM3 [12].

Следующим этапом явилось изучение взаимосвязи сочетания нулевых генотипов генов GSTH и GSTM1 с риском развития рака гортани (табл. 2). Частота сочетанных 0/0 генотипов генов GSTT1 и GSTM1 в группе больных раком гортани и больных с предопухолевыми заболеваниями составила 6,8 % и 13,0 % соответственно, что не имело статистически значимых различий с группой контроля, в которой данный показатель равнялся 5 %. Полученные данные указывают, что сочетанное носительство 0/0 генотипов генов GSTT1 и GSTM1 не взаимо-

Таблица 2

Частота распределения генотипов генов GSTT1 и GSTМ1 в группах больных и здоровых

Сочетание генотипов Здоровые лица

Абс. % Абс. Абс. % Абс.

GSTT1/GSTМ1

Q/Q 5 5 3 13,0 7 6,8

+/- 95 95 2Q 87,0 9б 93,2

связано с риском формирования рака гортани.

Таким образом, в исследовании впервые установлена ассоциация 0/0 генотипа гена GSTT1 с риском развития рака гортани среди лиц Западно-Сибирского региона. Наши данные не согласуются с работами авторов, изучавших полиморфизм гена GSTT1 на других популяциях. Так, по данным E. Peters et al. [16], N. Jourenkova et al. [11], 0/0 генотип гена GSTT1 не ассоциирован с риском ЗНО головы и шеи. Можно полагать, что в основе противоречий могут лежать особенности спектра генетического полиморфизма изучаемых генов в зависимости от географических условий, диеты, расовой принадлежности и др. Следует также принимать во внимание, что одним из важных этиологических факторов рака гортани в настоящее время рассматриваются вирусы папилломы человека (ВПЧ), проканцерогенная роль которых не связана с системой детоксификации ксенобиотиков. В частности, нами показано существенное повышение носительства ВПЧ у больных раком гортани [10]. Также нами получены предварительные данные о возможной роли нефункционального (нулевого) генотипа GSTT1 в развитии предопухолевых заболеваний гортани, которые свидетельствуют о целесообразности продолжения исследований на более представительной выборке пациентов с предопухолевыми изменениями гортани. Не исключена возможность выявления роли носительства нулевого генотипа у больных с предопухолевыми заболеваниями в определении прогноза малигнизации процесса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алтухов Ю.П., Салменкова Е.А. Полиморфизм ДНК в популяционной генетике // Генетика. 2002. Т. 38, № 9. С. 1173-1195.

2. Баранов В.С., Баранова В.Е., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном человека и гены «предрасположенности»: Введение в предиктивную медицину. СПб.: Интермедика, 2000. 272 с.

3. Брагина Е.Ю. Сравнительный анализ структуры наследственной компоненты подверженности бронхиальной астме и туберкулезу по генам ферментов метаболизма ксенобиотиков: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Томск, 2QQ5. 23 с.

4. Вавилин В.А., Макарова С.И., Ляхович В.В., Гавалов СМ. Ассоциация полиморфных генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков с предрасположенностью к бронхиальной астме у детей с наследственной отягощенностью и без таковой // Генетика. 2QQ2. Т. 38, № 4. С. 539-545.

5. Иващенко Т.Э., Швед Н.Ю., Крамарева Н.А. и др. Анализ полиморфных аллелей генов, кодирующих ферменты 1-й и 2-й фазы детоксикации у больных эндометриозом // Генетика. 2QQ3. Т. 39, № 4. С. 525-529.

6. Имянитов Е.Н., Хансон К.П. Роль ДНК-диагностики в современной онкологии // Вестник РАМН. 2QQ3. № 1Q. С. 3-S.

7. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учебное пособие для биологических снец. вузов. М.: Высшая школа, 19S9. 293 с.

S. Попова С.Н., Сломинский П.А., Галушкин С.Н. и др. Полиморфизм глутатион-8-трансфераз М1 и Т1 в ряде популяций России // Генетика. 2QQ2. Т. 3 s, № 2. С. 2S1-2S4.

9. Реброва О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: МедиаСфера, 2QQ6. 312 с.

1Q. Шилова О.Ю., Уразова Л.Н., Чойнзонов Е.Л. и др. Выявление вирусов папилломы человека у больных хроническими заболеваниями и раком верхних дыхательных путей // X Российский онкологический конгресс: Материалы конгресса. М., 2QQ6. С. 2QQ.

11. Jourenkova N., Reinikainen M., Bouchardy C. еі аі. Larynx cancer risk in relation to glutathione S-transferase M1 and T1 genotypes and tobacco smoking // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 199S. Vol. 7, № 1. P. 19-23.

12. Jourenkova-Mironova N., Voho A., Bouchardy C. et al. Glutathione S-transferase GSTM3 and GSTP1 genotypes and larynx cancer risk //Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 1999. Vol. S, № 2. Р 1S5-1SS.

13. Benhamou S., Bouchardy C., Dayer P. Lung cancer risk in relation to mephenytoin hydroxylation activity // Pharmacogenetics. 1997. Vol. 7. P. 157-159.

14. Kim J., Lee C., Park Y. et al. Combined analysis of germline polymorphisms of p53, GSTM1, GSTT1, CYP1A1, and CYP2E1: relation to the incidence rate of cervical carcinoma // Cancer. 2QQQ. Vol. SS. P. 2QS2-2Q91.

15. Hong Y.J., Lee J.K., Lee G.H., Hong S.I. Influence of glutathione S-transferase M1 and T1 genotypes on larynx cancer risk among Korean smokers // Clin. Chem. Lab. Med. 2QQQ. Vol. 3S(9). P 917-919.

16. Peters E.S., McClean M.D., Marsit CJ. et al. Glutathione S-transferase polymorphisms and the synergy of alcohol and tobacco in oral, pharyngeal, and laryngeal carcinoma // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2QQ6. Vol. 15, № 11. P. 2196-22Q2.

17. Trizna Z., Clayman G., Spitz M., Briggs K. Glutathione s-transferase genotypes as risk factors for head and neck cancer // Am. J. Surg. 1995. Vol. 17Q, № 5. Р 499-5Q1.

Поступила 12.12.Q7