CC BY
88
полиморфизм генов ферментов первой и второй фазы биотрансформации ксенобиотиков у больных раком желудка
С.И. Мартов1, н.в. Севостьянова2, А.И. Дмитриева2, А.п. Кошель2, E.A. Степовая1, С.С. Клоков2, С.в. ракитин2, Е.в. Залесная1,
А.в. Карпович2, Е.И. Маевский2
ГОУ ВпО «Сибирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Томск1 НИИ гастроэнтерологии им. Г.К. Жерлова СибГМУ, г. Северск2 636013, Томская область, г. Северск, а/я 120, e-mail: [email protected]
Представлены результаты исследования полиморфизмов генов CYP1A1, GSTT1, GSTM1, GSTP1 у больных раком желудка. Обнаружено повышение частоты вариантных генотипов гена CYPlAl и генов глутатион^-трансфераз GSTMl и GSTPl в группе больных раком желудка, по сравнению со здоровыми лицами, что может свидетельствовать о более высоком риске заболевания раком желудка для носителей данных генотипов. Более высокая встречаемость частоты вариантных генотипов и аллелей генов GSTMl и GSTTl среди больных раком желудка с наличием метастазов в лимфоузлах по сравнению с больными с локализованным процессом, свидетельствует о том, что данные полиморфизмы могут способствовать прогрессированию опухоли.
Ключевые слова: рак желудка, полиморфизм генов.
GENE POLYMORPHISM OF PHASE I AND PHASE II XENOBIOTIC BIOTRANSFORMATION ENZYMES
IN GASTRIC CANCER PATIENTS S.I. Martov1, N.V Sevostyanova2, A.I. Dmitrieva2, A.P. Koshel2, E.A. Stepovaya1, S.S. Klokov2,
S.V Rakitin2, E.V Zalesnaya1, A.V Karpovich2, E.I. Maevsky2 Siberian State Medical University, Tomsk1 G.K. Zherlov Gastroenterology Research Institute, Seversk2 a/ya l2Q, 636Ql3-Seversk, Tomsk region, e-mail: [email protected]
The paper presents the data on CYPlAl, GSTTl, GSTMl and GSTPl genetic polymorphisms in gastric cancer patients. Variant genotypes of CYPlAl gene and glutathione-S-transferase genes (GSTMl and GSTPl) were more frequently revealed in gastric cancer patients compared to healthy subjects, thus indicating the increased risk for gastric cancer in carriers of these genotypes. A higher frequency of variant genotypes and alleles of GSTMl and GSTTl genes among gastric cancer patients with lymph node metastases compared to metastases free patients indicates that these polymorphisms can promote the disease progression.
Key words: gastric cancer, genetic polymorphisms.
Среди многообразия злокачественных но- может определять интенсивность накопления
вообразований рак желудка (РЖ) продолжает генотоксических метаболитов, участвующих в
привлекать к себе самое пристальное внима- повреждении ДНК и способствующих малигни-
ние ввиду его широкой распространенности, зации. Способность адаптироваться (устойчи-
разнообразия гистологических типов, раннего вость или чувствительность) к повреждающим
метастазирования и высокой запущенности. внешним факторам определяется генетически
Как и другие онкологические заболевания, РЖ запрограммированной системой биотрансфор-
имеет мультифакторную природу, в его пато- мации индивидуума [9, l2].
генезе важную роль наряду с онкогенами и Гены GSTT1, GSTM1, GSTP1 кодируют раз-
генами опухолевой супрессии играют так на- личные формы глутатион^-трансфераз - Т1,
зываемые гены-модификаторы, эффект которых Ml, Р1, а ген CYP1A1 - фермент арилгидрокар-
во многом определяется средовыми факторами бонгидроксилазу, участвующий в активации
[2, 7, 8]. Особый интерес среди них представля- полициклических углеводородов. Эти ферменты
ют гены, ответственные за биотрансформацию участвуют в первой и во второй фазе биотранс-
поступающих в организм чужеродных веществ формации ксенобиотиков, и в их функциониро-
(химических, биологических, лекарственных вании выявлены значительные индивидуальные
средств, вирусов), поскольку их полиморфизм вариации, обусловленные полиморфными
Таблица 1
Распределение генотипов и аллелей гена CYP1A1 у больных раком желудка
и у здоровых лиц
Сравниваемые группы Генотип Р 1 Аллели Р2
Иле/Иле Иле/Вал Вал/Вал Иле Вал
Здоровые (n=231) 218 (94,4 %) 13 (5,6 %) 0 0,000 0R=5,06 (CI95% 2,39-10,85) 449 (97,2 %) 13 (2,8 %) 0,000
Больные раком желудка (n=90) 68 (75,6 %) 21 (23,3 %) 1 (1,1 %) 157 (87,2 %) 23 (12,8 %)
Примечание: р1 - уровень статистической значимости различий частот генотипов между группами, р2 - уровень статистической значимости различий частоты аллелей между группами, OR - относительный риск.
аллелями. Полиморфизм генов, вовлеченных в метаболизм канцерогенов, исследуется в качестве возможного фактора риска возникновения различных онкологических заболеваний, в том числе и рака желудка [1, 2, 8, 9].
Целью работы было изучение полиморфизма генов глутатион^-трансферазы GSTМ1, GSTTl, GSTP1 и гена CYP1A1 у больных раком желудка и здоровых жителей г. Томска.
Материал и методы
В работу включено 90 больных РЖ (31 женщина и 59 мужчин, средний возраст - 59 ± 12 лет) и 231 здоровый человек (средний возраст -49 ± 5 лет) только европеоидного происхождения, поскольку существуют значительные меж-расовые различия в распределении исследуемых генотипов и аллелей [5, 10]. Исследование проводилось с разрешения комитета по этике Сибирского государственного медицинского университета (заключение № 583 от 19.03.07) в клинике НИИ гастроэнтерологии им. Г.К. Жер-лова ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава. Диагноз РЖ подтверждался гистологически, все пациенты подвергались оперативному лечению, при проведении которого уточнялась степень распространенности патологического процесса.
Материалом для исследования полиморфизмов генов CYPlAl, GSTTl, GSTMl, GSTP1 служила ДНК, выделенная из лейкоцитов венозной крови стандартным методом с использованием фенол-хлороформной очистки [5, 9]. В работе был изучен MspI-полиморфизм (Ile/Val) гена CYPlAl , делеционные полиморфизмы генов GSTT1 и GSTM1, однонуклеотидный полиморфизм гена GSTP1 в 5-м экзоне, приводящий к замене изолейцина на валин в положении 105 белка (Иле105Вал), методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) [3, 9]. При сравнении
частот генотипов использовался стандартный критерий х2 Пирсона либо двусторонний критерий Фишера, когда объем выборки не превышал 5 случаев. Относительный риск (ОЯ) развития заболевания при определенном генотипе рассчитывался по стандартной формуле ОЯ=а/Ь х d/c, где а и Ь - количество больных, имеющих и не имеющих мутантный генотип соответственно, и d и с - количество человек в контрольной группе, имеющих и не имеющих мутантный генотип. ОЯ указан с 95 %-ным доверительным интервалом [6].
Результаты и обсуждение
Результаты изучения Иле/Вал-полиморфизма гена первой фазы биотрансформации ксенобиотиков цитохрома Р-450 CYP1A1 (замена аминокислоты изолейцина (Иле) на валин (Вал) в 462-м кодоне в гем-связывающей области, которая приводит к повышению активности фермента) представлены в табл. 1. Частота гетерозигот (Иле/Вал) в группе больных раком желудка статистически значимо превышала соответствующую величину в контрольной группе (23,3 % и 5,6 % соответственно, р=0,000).
Частота Вал-аллеля у больных РЖ (12,8 %) значимо превышала таковую в группе здоровых доноров (2,8 %). Отношение разниц (ОЯ), отражающее степень риска развития рака желудка для носителей Вал-аллеля, составило 5,06 (С195%2,39-10,85). Полученные нами результаты по частоте Вал-аллеля превышают указанные в литературе показатели для больных РЖ европеоидов на территории России (7,1 %) [5], что может быть связано с малой выборкой больных.
Процесс биотрансформации ксенобиотиков включает в себя две последовательные фазы. Ферменты первой фазы CYP1A1 связывают
Таблица 2
Частота функционально полноценных и неполноценных генотипов генов GSTT1 и GSTM1 у больных раком желудка и здоровых доноров
Ген Генотип Здоровые (n=231) Больные раком желудка (n=9Q) p OR (CI95%)
GSTT1 + 189 (81,8 %) 8Q (88,9 %) Х2= 2,72 р=0,099 -
Q/Q 42 (18,2 %) 1Q (11,1 %)
GSTM1 + 138 (59,7 %) 42 (46,7 %) Х2= 3,98 р= Q,Q46 OR=1,7Q CI95% 1,Q1-2,85
Q/Q 93 (4Q,3 %) 48 (53,3 %)
Примечание: p - уровень статистической значимости различий параметров; OR - относительный риск.
Таблица 3
Распределение генотипов и аллелей гена GSTP1 у больных раком желудка и у здоровых лиц
Сравниваемые группы Генотип pi Аллели pi
Иле/Иле Иле/Вал Вал/Вал Иле Вал
Здоровые лица (n=231) 167 (72,3 %) 57 (24,7 %) 7 (3 %) Q,QQQ 391 (84,6 %) 71 (15,4 %) Q,QQQ
Больные раком желудка (n=9Q) 42 (4б,7 %) 48 (53,3 %) Q 132 (73,3%) 48 (26,7%)
Примечание: р1 - уровень статистической значимости различий частот генотипов между группами больных раком желудка и здоровыми донорами, р2 - уровень статистической значимости различий аллелей между группами больных раком желудка и здоровыми донорами.
ксенобиотики с образованием мутагенных промежуточных метаболитов, таких как супероксид-анион-радикал и ароматические углеводороды, которые под действием ферментов второй фазы превращаются в нетоксичные продукты и выводятся из организма. В настоящее время установлено, что ключевую роль во второй фазе биотрансформации ксенобиотиков играют глутатион^-трансферазы (GST), которые широко экспрессируются в тканях. Эти ферменты катализируют присоединение глутатиона к электрофильному центру разнообразных химических соединений, что приводит к потере токсичности и образованию более гидрофильных продуктов, которые в дальнейшем могут быть метаболизированы и выведены из клетки. GST обладают также некоторой перок-сидазной активностью, благодаря чему играют важную роль во внутриклеточном связывании и транспорте большого числа как эндогенных, так и экзогенных соединений [8, 9, 12].
Для полиморфизма гена GSTTl не было выявлено статистически значимых различий между больными РЖ и здоровыми лицами (табл. 2). Частота 0/0-генотипа GSTM1 у больных РЖ (53,3 %) статистически значимо превышала соответствующий показатель в контроле (40,3 %)
(p=Q,Q46). Риск развития рака желудка у носителей Q/Q-генотипа GSTM1 составил 1,7Q (CI95% 1,Q1-2,85).
Частота вариантного генотипа Иле/Вал GSTPl, кодирующего синтез белка со сниженной ферментативной активностью, у больных РЖ более чем в 2 раза превышала аналогичный показатель для здоровых лиц Подоб-
ные различия выявлены и при сравнении частот аллелей - 26,7 % и 15,4 % соответственно, р=0,000 (табл. 3).
Для анализа частоты распределения вариантных генотипов генов глутатион^-трансфераз Т1, Ml, Р1 у больных РЖ в зависимости от распространенности злокачественного процесса все больные были разделены на 2 группы: с наличием либо отсутствием лимфогенного ме-тастазирования. Среди больных РЖ с метастазами частота гомозигот по Q/Q-генотипу GSTT1 была статистически значимо выше, чем среди больных РЖ без метастазов, -28,б % и 3,2% соответственно, p^^l (табл. 4).
Для больных РЖ с метастазами также характерна более высокая частота Q/Q-генотипа гена GSTM1, чем для пациентов без метастазов (75,Q % и 43,5 % соответственно, p^^ll). Для гена GSTP1 не обнаружено различий в распре-
ЗЗ
Таблица 4
Частота вариантных генотипов генов GSTT1, GSTM1
у больных раком желудка в зависимости от лимфогенной распространенности
Ген Генотип Больные раком желудка х\ p
Без метастазов (n=62) С метастазами (n=28)
GSTTl + 60 (96,8 %) 2Q (71,4 %) X2=1Q,11 р=0,001
Q/Q 2 (3,2 %) 8 (28,6 %)
GSTMl + 35 (56,5 %) 7 (25,Q %) X2=6,45 р= 0,011
Q/Q 27 (43,5 %) 21 (75,Q %)
Примечание: р - уровень статистической значимости различий параметров между группами больных раком желудка с метастазами и без таковых.
делении генотипов и аллелей у больных РЖ с локализованным и местнораспространенным процессом.
Заключение
Таким образом, в нашем исследовании обнаружена более высокая частота вариантных генотипов гена CYP1A1 и генов глутатион^-трансфераз GSTM1 и GSTP1 у больных раком желудка, чем у здоровых лиц, что может свидетельствовать о более высоком риске заболевания РЖ для носителей данных генотипов. Различия в составе изоэнзимов приводят к различной способности метаболизма чужеродных веществ у разных индивидов, что может обусловливать неодинаковую степень предрасположенности к онкологическим заболеваниям в условиях влияния генотоксических факторов [2, 4, 10, 14]. Иле462Вал полиморфизм гена CYP1A1 связан с повышением активности фермента, а, следовательно, с более высокой интенсивностью формирования реакционных эндогенных метаболитов, способных повреждать ДНК. Гомозиготная делеция и патологический генотип 0/0 генов GSTM1 и GSTT1 , а также вариантный генотип (Ile105Val) гена GSTP1, приводящие к снижению детоксицирующей функции ферментов, по данным литературы, ассоциируются с повышенным риском возникновения рака желудка [8, 11, 13]. Повышение частоты вариантных генотипов и аллелей генов GSTM1 и GSTT1 у больных РЖ с наличием метастазов в лимфоузлах свидетельствует о том, что они могут способствовать прогрессированию опухоли. Следует отметить, что необходимо подтверждение полученных закономерностей на более обширных выборках больных раком желудка.
Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП, мероприятие l.2.l, ГК№ П805.
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. Белогубова Е.В., Того А.В., Кондратьева Т.В. и др. Полиморфизм гена GSTM1 в группах предрасположенности и резистентности к раку легкого // Вопросы онкологии. 2000. Т. 46, № 5. С. 549-554.
4. Лихтенштейн А.В., Потапова Г.И. Генодиагностика рака: реальность и перспективы // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2005. № 1. С. 2-7.
5. Попова С.Н., Сломинский П.А., Галушкин С.Н. и др. Полиморфизм глутатион^-трансфераз М1 и Т1 в ряде популяций России // Генетика. 2002. Т. 38, № 2. С. 281-284.
6. Флейс Дж. Статистические методы для изучения таблиц долей и пропорций. М.: Финансы и статистика, 1989. 319 с.
7. Хансон К.П., Имянитов Е.Н. Функциональная онкогеномика - новое направление в молекулярной онкологии // Молекулярная медицина. 2004. № 1. С. 3-9.
8. Boccia S., La Torre G., Gianfagna F. et at. Glutathione S-transferase T1 status and gastric cancer risk: a meta-analysis of the literature // Mutagenesis. 2006. Vol. 21.P. 115-123.
9. Garte S., Gaspari L., Atexandrie A.-K. et at. Metabolic Gene Polymorphism Frequencies in Control Populations // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2001. Vol. 10 (12). P. 1239-1248.
10. Hashibe M., Brennan P., Strange R.C. et at. Meta- and Pooled Analyses of GSTM1, GSTT1, GSTP1, and CYP1A1 Genotypes and Risk of Head and Neck Cancer // Cancer Epidem. Biomarkers Prev. 2003. Vol. 12. P. 1509-1517.
11. Mariken J.T., Marteen H.P., Visker W. et at. Glutathione S-transferase phenotypes in relation to genetic variation and fruit and vegetable consumption in an endoscopy-based population // Carcinogenesis. 2007. Vol. 28. P. 848-857.
12. Ryberg D., Skaug V, Hewer A. et at. Genotypes of glutathione transferase M1 and P1 and their significance for lung DNA adduct levels and cancer risk // Carcinogenesis (Lond.). 1997. Vol. 18. P 1285-1289.
13. Setiawan VW., Zuo-Feng Zhang, Guo-Pei Yu GSTT1 and GSTM1 Null Genotypes and the Risk of Gastric Cancer: A Case-Control Study in a Chinese Population // Cancer Epidem. Biomarkers Prev. 2006. Vol. 9. P. 73-80.
14. StrangeR.C., JonesP.W., FryerA.A. Glutathione S-transferase: genetics and role in toxicology // Toxicol. Lett. 2000. Vol. 112/113. P 357-363.
Поступила 1.09.09
