CC BY
57
ОПУХОЛЕАССОЦИИРОВАННЫИ ПОЛИМОРФИЗМ 72-ГО КОДОНА ГЕНА Р53: ДАННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЛГОЖИТЕЛЕЙ НОВОСИБИРСКОЙ и ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТЕЙ и мета-анализа
Н.А. Сметанникова1, М.А. Сметанникова1, В.А. Белявская1, И.В.Савкин1, С.Н. Устинов2, В.Н. Максимов2, Т.В. Болотнова4, М.И. Воевода2, А.В. Шебалин2-3
ГНЦВБ "Вектор"МЗ РФ', г. Новосибирск НИИ терапии СО РАМН2, г. Новосибирск Новосибирская государственная медицинская академий,
Тюменская государственная медицинская академий
Введение
Опухолевые заболевания, безусловно, сокращающие продолжительность жизни, весьма распространены в человеческих популяциях. Неуклонно растёт банк данных, свидетельствующих о наличии индивидуальной вариабельности по предрасположенности к злокачественным новообразованиям, по крайней мере, частично обусловленной полиморфизмом ключевых генов контроля клеточного цикла и апоп-тоза модифицированных клеток. Основным регулятором апоитоза является онкосупрессор-ный белок Р53. Его ген содержит несколько однонуклеотилных полиморфизмов, среди которых наиболее функционально значимым считается полиморфизм в 72-м кодоне 4-го экзо-на, обусловливающий замену аминокислоты Arg на Pro. Исследуются ассоциации данного полиморфизма с различными онкологическими заболеваниями. На популяционном уровне было бы логично ожидать, что варианты гена, предрасполагающие к развитию рака, отсутствуют у долгожителей. Однако предшествующие работы не дали однозначных результатов, более того, было выявлено труднообъяснимое значительное влияние географического фактора на популяционное распределение полиморфизма р53 у итальянских долгожителей. Это свидетельствует о необходимости продолжить подобные исследования на различных этногеографичес-ких выборках, включающих представителей раз-
ных возрастных групп. Целью настоящей работы явилось изучение особенностей распределения опухолеассоциированного полиморфизма гена р53 у долгожителей Новосибирской и Тюменской областей и его функциональной значимости в популяциях различной этногеографи-ческой принадлежности (на основе результатов собственных исследований и мета-акализа литературных данных).
Материалы и методы
Исследовалась геномная ДНК двух групп долгожителей Новосибирской (nASO) и Тюменской (п=45) областей, выделенная из крови по методу Смита с соавт. [1]. Оценка полиморфизма гена р53 проводилась с помощью ITJJp-BstUI-ПДРФ-анализа, как описано К.. Fan [10], с некоторой модификацией условий реакций. Поиск литературы для мета-анализа осуществлялся с помощью электронных баз данных Pubmed (http:// www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed) и HighWire (http:// high wire, stati ford.edu).
Статистическая обработка результатов осуществлялась с использованием пакета прикладных статистических программ SPSS v.9.0. Соответствие распределения частот аллелей и генотипов р53 закону Харди-Вайнберга оценивалось по критерию X2- Относительный риск (RR -relative risk) вычислялся по формуле, предложенной G. Thomson [26].
Результаты и обсуждение
По характеру связи с продолжительностью жизни гены условно делят на "гены прочности" (robust), "бренности" (frail) и нейтральные, если частота их наиболее распространённых аллелей у долгожителей соответственно выше, ниже или не изменяется по сравнению со среднестатистической выборкой среднего возраста [28].
Принимая во внимание ключевую роль гена р53 в регуляции клеточного цикла и апоптоза,
мы изучили распределение его Рго/А^ полиморфизма у долгожителей Новосибирской и Тюменской областей, чтобы выяснить влияние разных генотипов гена р53 на продолжительность жизни. В анализ показателей, полученных нами для двух групп долгожителей, мы включили данные БопаГе [7] по распределению этого полиморфизма у долгожителей континентальной Италии и острова Сардинии (табл. 1).
Значимых различий в распределении аллелей и генотипов р53 между группами долгожи-
Таблица 1
Распределение аллелей я генотипов Pro/Arg полиморфизма гена р53 среди долгожителей Новосибирской и
Этническая Выборка Аллели р53 Генотипы р53
группа А1 А2 А1А1 А1А2 А2А2
Новосибирская область (средний возраст-91,7 года), п=80 0,30 0,70 0,100 0,400 0,500
Русские Тюменская область (средний возраст - 91 год), п=45 0,35 0,65 0,170 0,330 0,500
Объединенная выборка, п=125 0,35 0,65 0,150 0,350 0,500
Итальянцы Континентальная Италия (средний возраст - 100 лет), п=394 0,28 0,72 0,074 0,440 0,486
Остров Сардиния (средний возраст - 100 лет), п=110 0,23 0,77 0,036 0,391 0,573
Примечание: А1 - Pro вариант, А2 - Arg вариант.
телей Новосибирской и Тюменской областей не обнаружено, что позволило объединить их в одну выборку (х2=1,546, р=Ю,462). По частотному распределению объединённая выборка долгожителей Сибири достоверно отличается от обеих итальянских и более значительно от долгожителей Сардинии (частота А1А1 (Pro/ Pro) генотипа выше в 4,2 раза, Pro аллеля — в 1,5 раза (хг=7,25, р=0,026). При этом достоверных отличий в распределении аллело- и генотипов р53 между объединённой выборкой долгожителей и среднестатистической популяцией русских Западной Сибири среднего возраста не обнаружено [9], как и для долгожителей Италии и Сардинии по сравнению со среднестатистическими группами [7].
На следующем этапе нами был проведен информационный поиск глубиной в 15 лет и метаанализ данных по распределению Рго/А^ полиморфизма гена р53, полученных на различных выборках европеоидной, монголоидной и негроидной рас. Сруппировав данные по расовому признаку, мы отобрали крайние значения частот А2А2 (А^/А^) генотипа (по которому определяется максимальный разброс значений), чтобы выявить диапазон его распределения у представителей трёх основных рас (рис. 1). Из рисунка видно, частоты А2А2 (А^/А^) генотипа у представителей европеоидной расы имеют очень широкий диапазон, который включает в себя частотный интервал монголоидов. В то же время диапазоны европеоидной и негро-
идной рас перекрываются только частично, что может быть обусловлено небольшим числом проведённых исследований для негроидов. Полученные данные позволяют нам сделать вывод об отсутствии доминирующей роли расового фактора в частотном распределении Рго/А±§ полиморфизма гена р53.
Рис. 1. Диапазоны популяционных частот А2А2 (Arg/ Arg) генотипа в пределах трёх основных рас (по данным мета-анализа). Г раницы столбцов соответствуют крайним значениям доли Л2А2 (Arg/Arg) генотипа у здоровых представителей разных рас: европеоиды (Caucasian) [2, 19]; монголоиды (Mongolian) [24, 29]; негроиды (Negro) |23, 30|
Кроме того, на основании ранее проведённого мета-анализа исследований по данной тематике G. Beckman et al. [4] сделали предположение о существенном влиянии географического фактора на ггопуляционное распределение изучаемого полиморфизма гена р53. Авторы показали, что доля носителей Arg аллеля в человеческих популяциях Северного полушария уменьшается в направлении к экватору независимо от расовой принадлежности.
Дополнив данные G. Backman et al. [4] результатами собственного мета-анализа и экспериментальной работы, мы обнаружили уменьшение популяционной частоты Arg аллеля в Северном полушарии не только в направлении с севера на юг, но и с запада на восток: частота Arg аллеля в направлении с севера на юг снижается от 0,88 у ирландцев [19] (550 с.ш.) и 0,72 у итальянцев [7] (420 с.ш.) до 0,37 у жителей экваториальной Африки [4]; а с запада на восток от 0,88 у ирландцев [19] (80 з.д.) и 0,72 у итальянцев [7] (150 в.д.) до 0,65 в нашей выборке (820 в.д) и 0,6 у тайванцев [29] (1210 в.д.). Таким образом мы проследили комбинированный юго-восточный дрейф аллелотипов р53: коэффициент падения (Kd - decline coefficient) частоты Arg аллеля составляет в среднем 0,9% на 10 широты и
0,2% на 10 долготы. Суммируя всё вышесказанное, мы можем говорить о значительном влиянии географического положения популяции на распределение Pro/Arg полиморфизма в 72-м кодоне гена р53. Этот фактор может играть важную роль в особенностях распространения в популяции некоторых заболеваний, сокращающих продолжительность жизни, и в частности опухолевых.
Поэтому мы посчитали целесообразным провести дополнительный мета-анализ исследований, касающихся связи изучаемого полиморфизма гена р53 с онкологическими заболеваниями. В ходе него была выявлена неоднозначность и противоречивость данных о функциональной значимости этого полиморфизма, даже при стратификации выборок по этнической принадлежности и типу опухоли. Обобщение имеющихся сведений о положительных ассоциациях исследуемого полиморфизма с развитием раков различной локализации обнаруживает их двунаправленность. Так, А2А2 (Arg/Arg) генотип рассматривается в качестве генетического фактора риска возникновения опухолей, ассоциированных с человеческими папилломави-русами — HPV (рак шейки матки [13, 16, 20, 23, 25], кожи [3, 19] и др.). В то время как для рака лёгкого обсуждается предрасполагающее влияние А1А1 (Pro/Pro) генотипа [5, 6, 10, И, 12, 15,17, 18, 22, 24, 27, 29, 30]. Первый факт авторы работ объясняют повышенным сродством HPV к белковому продукту Arg варианта, имеющему более высокую антипролиферативную активность, во втором случае идёт речь о сниженной способности Pro аллельного варианта гена р53 выполнить апоптотическую программу и приостановить прогрессию генетической нестабильности модифицированных клеток [10].
При проведении мета-анализа мы обратили внимание на факт отсутствия данных о негативном влиянии гетерозиготного генотипа. По нашему мнению, гетерозиготные варианты, используя различные способы защиты от трансформирующего влияния, должны обеспечивать клетке большую "гомеостатическую прочность". И действительно, некоторые авторы высказали предположение об их защитной роли при раке лёгкого [29], яичников [8], почек и мочевого пузыря [21]. Но в целом функциональ-
Опухолеассоциированнып полиморфизм 72-го кодона гена р53
(Рго/А^) генотипа не прослежена, в связи с чем очередным этапом нашего мета-анализа сталрас-чет коэффициентов относительного риска (ИЯ) у носителей А1А2 (Рго/А^) генотипа при развитии НРУ-ассоциированных раков и рака лёгкого, как одних из наиболее распространённых зло-
качественных новообразований, к тому же имеющих высокие показатели смертности. Полученные значения коэффициентов ИЯ представлены на рис. 2. Диаграммы отображают гетерогенность полученных данных, которая не позволяет нам утвердительно говорить о защитном значении А1А2 (Рго/А^) генотипа.
Рис
Значение ЯЯ
2. Значения показателя относительного риска (ЯЯ) у носителей А1А2 (Рго/А^) генотипа в различных
расово-этнических выборках при HPV-ассоциированных раках (А) и раке лёгкого (Б). А: і - рак шейки матки [16]; 2 - рак кожи [191; 3 - рак шейки матки [131; 4 - рак шейки матки [31; 5 - рак шейки матки [25]; 6 — рак яичников [25]; 7 — рак шейки матки |23]; 8 — рак шейки матки [20];
Б: і - по данным К. Kawajiri [12]; 2 - R. Birgander [51; 3 - М. Murata [18]; 4 - J. To-Figueras 1999; 5, б - X. Jin [і 1]; 7-
X. Wang [291; 8 - R. Fan [101; 9-11 - L.M. Pierce [241; 12 - G. Liu [151; 13 - E. Biros [61; 14 - X. Wu [301; 15 - D.P. Miller
[171; 16 - E.D. Papadakis [221
Примечание: белый цвет кружков соответствует европеоидной, чёрный — негроидной, серый — монголоидной расе; площадь кружков пропорциональна размеру выборок; горизонтальные отрезки указывают величину CI (доверительный интервал) = 95%. При RR=1 нет ассоциации, RR>1 рассматривается как положительная ассоциация заболевания с генотипом («фактор риска»), RR<1 - как отрицательная ассоциация («фактор устойчивости»).
Подводя итоги, можно сказать, что для полноты представления о функциональной роли Pro/Arg полиморфизма р53 на популяционном уровне, и в частности о его влиянии на распро-
странённость злокачественных новообразований, необходимо комплексное использование методов как генетического, так и демографического и эпидемиологического анализа. Несмотря на то, что и наши собственные результаты, полученные на выборках долгожителей Новосибирской и Тюменской областей, и данные итальянских исследователей [7] свидетельствуют о нейтральности гена р53 в отношении продолжительности жизни, его ключевая роль в регуляции клеточного цикла и апоптоза, нарушения
которой ассоциированы с развитием заболеваний инфекционной, соматической и опухолевой прироАы, не позво1\яет нам и другим авторам р, 28] сделать подобное заключение. Так, по мнению Тоирапсе е! а1. [28], р53 может обладать антагонистической ллейотропностью, или дифференциацией эффектов в зависимости от возраста. Учитывая сложность биологической роли р53, решение этой проблемы следует искать с помощью расширенных методов, включающих анализ гаплотипного полиморфизма данного гена, как в отдельности, так и в комбинации с другими генами, вовлечёнными в патогенез заболеваний, сокращающих продолжительность жизни.
Литература
1. Смит К, Коллиш Ф., Кантор Ч. // Анализ генома / Под ред. К. Дейвиса. М.: Мир, 1990. С.58-94.
2. Agorastes Т., lAambropoubsAF, ConstantinicKsT.C, eta/. II Eur. J. Cancer Prev. 2000. Vol. 9, № 2. P. і 13-іі8.
3. BastiaensM.T, StrnjkL., Tjong-A-UungS.P. et al. // Mol. Carcinog. 2001. Vol. і. P. 56-61.
4. Bei-kman G., Birgander R., Sjalander A. et al. // Hum. Hered. 1994. Vol. 44. P. 266-270.
5. birgander R., Sjalander A., Rannug A. et al. ll Carcinogenesis, 1995. Vol. 16. P. 2233-2236.
6. Biros E., Kalinal, KobtitA. et al. // Lung Cancer, 2001. Vol. 31. P. 157-162.
7. BonafeM., OHvieriE, MoriD. II Am. J. Hum. Genet. 1999. Vol. 65. P. 1782-1785.
8. BufferR.E., Sailing J.S., KalisAewski S. et al. //Gynecol. Oncol, 1995. Vol.58. P. 368-374.
9. DuAhak Т., Mitrofatiov D., Qstasbevskii V. et al. II Pharmacogenetics. 2000. Vol. 10, № 6. P. 531-537.
10. FanR., WuM..-T., MillerD .et al. // Cancer epidemiology, Biomarkers Prevention. 2000. Vol. 9. P. 1037-1042.
\\.jinX., WuX-.'&.otbJA. eta/. // Carcinogenesis. 1995. Vol. 16. P. 2205-2208.
12. KawajiriK., NakachiK., ImaiK. et al. // Carcinogenesis, 1993. Vol. 14. P. 1085-1089.
13. TQm}W., RobJ.W., ParkN.H. et al. ll Am.J. Ohstet. Gynecol. 2001. Vol. 184, № 2. P. 55-58.
14. Us И-]., Chm W-C., ЫF~J., Tsai S-W. ll Br. J. Ophthalmol. 2002. Vol. 86. P. 767-770.
15. Un G., MillerD.P., Zhou W. ll Cancer Res. 2001. Vol. 61. P. 8718-8722.
16. Madeleine MM., SheraK., ScbwatsASM, et al. II Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2000. Vol. 9. P. 225-227.
17. Miller D.P., Uu G., De Vivo L. et al. 11 Cancer Res.
2002. Vol. 62. P. 2819-2823,
IS.MurataM., TagawaM., Kiwura H. et el. // Tnt. J. Oncol. 1998. Vol. 17. P. 577-581.
19. O'Connor D.P., Kay E.W., Leader M. et al. // J. Clin. Pathol. 2001. Vol. 54. P. 639-542.
20. Ojeda J.M., Ampuero S., Rojas P. et al. // Biol Res.
2003. Vol. 363 № 2. P. 279-283.
21. OkaK., Ishikatva]., Ъгипег].М. elaL //Mol. Carcinog. 1991. Vol. 4. P. 10-13.
22. Papadakis E.D., Soulitys N., Spandidos DA. // Br. J. Cancer. 2002. Vol. 87. P. 1013-1018.
23. Pegoraro R., Moodley]., NaikerS. et aL //BJOG. 2000. Vol. 107, № 9. P. 1164-1165.
24. Pierce .L.M., Sivaraman L., Chang W. et al. //Cancer Epidemiol. Biomarkcrs Prev. 2000. Vol. 9, № 11. P. 11991204.
25. Qu M., Zhang Y., Wuj. et at- 11 Hua Xi Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2002. Vol. 33, № 2. P. 274-275.
26. Thomson G., BaurM.P. // Tissue Antigens. 1984. Vol. 24. P. 250-255.
27. To-FiguerasJ., GeneM., GomsA-Catalan]. etal. //Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev, 1996. Vol. 5. P. 337-342.
28 Тоираше В., Coddle В., Gotiyon P.-H. et al. // Am. J. Hum. Genet. 1998. Vol. 65. P. 1525-1534.
29. Wang Y.C., Chen C.Y., Chen S.K. et al. //Clin. Cancer Res. 1999. Vol. 5, № t. P. 129-134.
30. Wu X., Zhao H., Amos C.I. et aL I/ J. Nad. Cane. Ins. 2002. Vol. 94, № 9. P. 681-690.
Поступила 23.04.04
