CC BY
90
РАЗДЕЛ VI
ivh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
УДК 591.151:Б15.2:Б1Б.351-00Б.Б
ВЛИЯНИЕ ПОЛИМОРФИЗМОВ !Ь-10_С1082А, !Ь-17А_С197А И ТЬР4_А896С НА РИСК РАЗВИТИЯ КОЛОРЕКТАЛЬНОГО РАКА
А.Г. ^Кутихин1, А.Е. Южалин2, А.С. Животовский1, А.Н. Волков1-2,
А.Д. Еникеева12, Ю.А. Попова1, Е.Б. Брусина1,
1ГБОУ ВПО «Кемеровская государственная медицинская академия», 2ГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»
Кутихин Антон Геннадьевич - e-mail: antonkutikhin@gmaii.com
Известно, что полиморфизмы IL-10_G1082A, IL-17A_G197A и TLR4_A896G модулируют экспрессию генов IL-10, IL-17A и TLR4 и выраженность опосредованного ими иммунного ответа и воспаления, которое может играть важную роль в развитии колоректального рака. С иелыю выявления влияния указанных полиморфизмов на вероятность возникновения колоректального рака было
прогенотипировано 83 больных раком толстой кишки, 89 пациентов со злокачественными опухолями прямой кишки и 300 здоровых доноров крови, спаренных с онкобольными по полу и возрасту. Обнаружено, что гетерозиготный генотип по полиморфизму IL-10_G1082A статистически достоверно ассоциирован с повышенным риском развития рака толстой кишки (ОШ=2,11, 95%ДИ=1,12-3,99, P=0,0215), гетерозиготный генотип по полиморфизму TLR4_A896G с высокой степенью достоверности ассоциирован с повышенной вероятностью возникновения рака прямой кишки (ОШ=1,82, 95%ДИ=0,98-3,4, P=0,0576), а носители аллеля А по полиморфизмам IL-10_ G1082A и IL-17A_G197A имеют статистически достоверно сниженный риск развития колоректального рака в возрасте до 55 лет включительно (0Ш=0,42, 95%ДИ=0,19-0,95, P=0,037 и 0Ш=0,38, 95%ДИ=0,19-0,79, P=0,009, соответственно).
Ключевые слова: колоректальный рак, полиморфизмы, риск, генетика, генотип, аллель.
It is known that IL-10_G1082A, IL-17A_G197A and TLR4_A896G gene polymorphisms affect expression
of IL-10, IL-17A, and TLR4 genes, consequently, leading to modulation of immune response and inflammation mediated by them and playing a possible role in colorectal cancer development. To determine the association of these gene polymorphisms with colorectal cancer, we genotyped 83 colon cancer patients, 89 rectal cancer subjects and 300 healthy age- and sex-matched controls and compared their genotype and allele frequencies. We found heterozygous genotype of the IL-10_G1082A gene polymorphism being significantly associated with increased colon cancer risk (OR=2,11, 95%CI=1,12-3.99, P=0,0215), heterozygous genotype of the TLR4_A896G gene polymorphism being associated with elevated rectal cancer risk with borderline significance (OR=1,82, 95%CI=0,98-3,4, P=0,0576), and carriage of A allele of the IL-10_G1082A and IL-17A_G197A gene polymorphisms being significantly associated with lower colorectal cancer risk up to 55 years inclusive (0R=0,42, 95%CI=0,19-0,95, P=0,037, and 0R=0,38, 95%CI=0,19-
0,79, P=0,009, respectively).
Key words: colorectal cancer, polymorphisms, risk, genetics, genotype, allele.
Введение
Колоректальный рак продолжает оставаться одним из наиболее распространенных видов злокачественных опухолей человека. Согласно результатам последнего общемирового эпидемиологического анализа, он занимает третье ранговое место по заболеваемости среди мужчин и второе -среди женщин [1-3]. В 2008 году было зарегистрировано более 1,2 миллиона новых случаев и около 609,000 смертей от злокачественных опухолей толстой и прямой кишки [1-3]. Между различными географическими регионами отмечает-
ся почти десятикратная разница в частоте колоректального рака [1], что позволяет говорить о различной распространенности и силе влияния факторов риска на заболеваемость. Факторы риска развития злокачественных опухолей толстой и прямой кишки делят на две группы: корригируемые (курение, малая физическая активность, избыточный вес и ожирение, злоупотребление алкоголем и превышение красного и жареного мяса в пищевом рационе [4-6]) и некорригиру-емые (наследственные генетические и эпигенетические изменения [5, 6]). Выявление некорригируемых факторов
риска развития колоректального рака представляет особый интерес, поскольку они менее изучены и это необходимо для составления систем определения групп риска и программ профилактики этого заболевания. Для этой цели в 2011 году был создан Российский консорциум по молекулярной эпидемиологии рака, объединивший усилия практически всех кафедр эпидемиологии медицинских академий и университетов России, заинтересованных в развитии данного научного направления. Из некорригируемых факторов риска развития злокачественных новообразований толстой и прямой кишки приоритет был отдан геномным факторам. Совокупность всех генов-кандидатов высокой вероятности возникновения колоректального рака была разделена на несколько блоков, в каждом из которых были определены конкретные гены для изучения:
• гены систем апоптоза,
• гены систем контроля клеточного цикла,
• гены систем репарации ДНК,
• гены систем трансформации ксенобиотиков,
• гены систем иммунного ответа и антиоксидантной защиты,
• гены систем метаболизма гормонов.
Результаты данной работы предваряют серию запланированных исследований по изучению роли некоторых изменений (полиморфизмов) генов указанных блоков в развитии злокачественных опухолей толстой и прямой кишки. Представленные в ней изучаемые полиморфизмы (11_-10_ С1082Д, !_-17Д_С197Д и Т_К4_Д896С) модулируют экспрессию данных генов [7-11] и, следовательно, выраженность опосредованного ими иммунного ответа и воспаления, которое может играть важную роль в развитии колоректального рака [12-14].
Цель исследования - анализ влияния полиморфизмов !_-10_С1082Д (Г51800896), !_-17Д_С197Д (гб2275913) и Т_К4_ Д896С (ДБр299С!у, гб4986790) на риск развития колоректального рака, выявление групп риска по локализации опухоли (толстая и прямая кишка), полу и возрасту (до 55 лет включительно и старше 55 лет).
Материалы и методы
Опытная группа состояла из 169 пациентов с гистологически верифицированным колоректальным раком (83 больных раком толстой кишки и 86 больных раком прямой кишки), получавших хирургическое лечение по поводу данной патологии в Кемеровском областном клиническом онкологическом диспансере. Контрольную группу составили 300 здоровых субъектов, спаренных с опытной группой по полу и возрасту (±2 года) и сдававших кровь в Медикосанитарной части «Центр здоровья «Энергетик» (Кемерово). От каждого из участников исследования был получен подписанный протокол информированного согласия, проведение данной работы было согласовано с Этическим комитетом ГБОУ ВПО «Кемеровская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития России».
У каждого из участников исследования забиралось 3 мл цельной периферической венозной крови в вакуумные пробирки типа Vacutest с КЗБЭТД (Vacutest Кта, Италия) в качестве антикоагулянта. ДНК из полученных клинических образцов выделялась в течение суток с момента забора крови либо при помощи комплекта реагентов для выделения ДНК из биопроб сорбентным методом (Литех, Москва), либо с использованием комплекта реагентов «ДНК-экспресс-
кровь» (Литех, Москва) и хранилась при t=-200C до геноти-пирования. Генотипирование проводилось с применением наборов реагентов для выявления полиморфизмов в геноме человека методом аллельспецифичной полимеразной цепной реакции с электрофоретической схемой детекции результата «SNP-экспресс» (Литех, Москва) на амплифика-торах Bio-Rad C1000 (Bio-Rad, США) и «Терцик» (ДНК-Технология, Москва). Все вышеуказанные процедуры проводились строго согласно указанным в комплектах реагентов инструкциям производителя.
Статистический анализ проводился с использованием демо-версии программы MedCalc версии 9.6.4.0 (MedCalc Software, Бельгия). Для определения силы влияния фактора риска на вероятность развития заболевания вычислялись показатели отношения шансов (ОШ, odds ratio, OR) c 95% доверительными интервалами (ДИ) для них, в качестве референтного генотипа принимался гомозиготный генотип с большей частотой, различия между исследуемыми группами считались статистически достоверными при вероятности справедливости нулевой гипотезы P<0,05.
Результаты исследования
При анализе полученных результатов было выявлено, что носители гетерозиготного генотипа по полиморфизму IL-10_G1082A характеризуются статистически достоверно повышенным риском развития рака толстой кишки (ОШ=2,11, 95%ДИ=1,12-3,99, P=0,0215) и предположительно повышенным риском развития колоректального рака (ОШ=1,45, 95%ДИ=0,92-2,29, P=0,1052), а у носителей гетерозиготного генотипа по полиморфизму TLR4_ A896G с высокой степенью достоверности увеличена вероятность возникновения рака прямой кишки (ОШ=1,82, 95%ДИ=0,98-3,4, P=0,0576, табл. 1). У носителей гетерозиготного генотипа по полиморфизму IL-17A_G197A риск развития колоректального рака и рака толстой кишки был предположительно снижен (0Ш=0,73, 95%ДИ=0,48-1,1 и P=0.1307 и 0Ш=0,66, 95%ДИ=0,39-1,13, P=0,1302, соответственно, таблица 1).
ТАБЛИЦА 1.
Распределение частот генотипов по полиморфизмам IL-10_ G1082A, IL-17A_G197A и TLR4_A896G в контрольной группе, группе больных колоректальным раком и подгруппах больных раком толстой и прямой кишки
Группа/генотип IL-10_G1082A IL-17A_G197A TLR4_A896G
G/G G/A A/A G/G G/A A/A A/A A/G
Контрольная группа 112 (0.373) 126 (0.42) 62 (0.207) 99 (0.33) 166 (0.553) 35 (0.117) 262 (0.873) 38 (0.127)
Больные колоректальным раком 44 (0.305) 72 (0.5) 28 (0.195) 64 (0.385) 78 (0.47) 24 (0.145) 141 (0.834) 28 (0.166)
Больные раком толстой кишки 16 (0.235) 38 (0.556) 14 (0.209) 34 (0.42) 38 (0.469) 9 (0.111) 73 (0.88) 12 (0.12)
Больные раком прямой кишки 28 (0.368) 34 (0.447) 14 (0.185) 30 (0.353) 40 (0.471) 15 (0.176) 68 (0.791) 18 (0.209)
При анализе гендерно-возрастных групп было выявлено, что носительство аллеля А (обладатели генотипов A/G
и A/A) по полиморфизмам IL-10_G1082A и IL-17A_G197A
ассоциировано с достоверно сниженным риском развития колоректального рака в возрасте до 55 лет включительно (0Ш=0,42, 95%ДИ=0,19-0,95, P=0,037 и 0Ш=0,38, 95%ДИ=0,19-0,79, P=0,009, соответственно, таблица 2).
РАЗДЕЛ VI
РАЗДЕЛ VI
IVK
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
ТАБЛИЦА 2.
Распределение частот генотипов по полиморфизмам IL-10_G1082A, IL-17A_G197A и TLR4_A896G у больных
колоректальным раком в зависимости от их пола и возраста
Признак/генотип IL-10_G1082A IL-17A_G197A TLR4_A896G
G/G G/A A/A G/G G/A A/A A/A A/G
Мужчины 18 (0.261) 36 (0.522) 15 (0.217) 28 (0.368) 37 (0.487) 11 (0.145) 71 (0.134) 11 (0.866)
Женщины 26 (0.347) 36 (0.48) 13 (0.173) 36 (0.4) 41 (0.455) 13 (0.145) 70 (0.195) 17 (0.815)
Возраст до 55 лет включительно 15 (0.454) 13 (0.394) 5 (0.152) 23 (0.561) 14 (0.341) 4 (0.098) 28 (0.243) 9 (0.757)
Возраст старше 55 лет 29 (0.261) 59 (0.532) 23 (0.207) 41 (0.328) 64 (0.512) 20 (0.16) 113 (0.144) 19 (0.856)
Обсуждение
В противоположность полученным в данной работе
результатам, Масаг^иг с соавт., [15], СгмеНо с соавт. [16], Сотаг с соавт. [17], Cacev с соавт. [18] и Wilkening с соавт. [19] не выявили статистически достоверной связи между полиморфизмом !_-10_в1082Д и риском развития колоректального рака в шотландской популяции (264 пациента, 408 субъектов контрольной группы), в итальянской популяции (62 пациента, 124 субъекта контрольной группы), в испанской популяции (96 пациентов, 196 субъектов контрольной группы), в хорватской популяции (160 пациентов, 160 субъектов контрольной группы) и в шведской популяции соответственно (308 пациентов, 585 субъектов контрольной группы). В то же время ТбШсйб с соавт. [20] в своем исследовании в американской популяции (208 пациентов, 381 субъект контрольной группы) обнаружили статистически достоверную связь повышающего уровень экспрессии противовоспалительного цитокина !_-10 аллеля С по полиморфизму !_-10_в1082Д со сниженным риском развития колоректального рака (0Ш=0,79, 95%ДИ=0,53-1,18 для гетерозигот и 0Ш=0,58, 95%ДИ=0,35-0,95 для гомозигот по аллелю С, Ртренда=0,03). В нашем исследовании гетерозиготный генотип по данному полиморфизму, напротив, повышал риск развития рака толстой кишки и предположительно повышал риск развития колоректального рака в сравнении с референтным генотипом в/в. Следовательно, если генотип в/в можно считать протективным (аналогично результатам ТбШ^б с соавт. [20]), то полученные сведения о влиянии генотипа Д/в на риск развития колоректального рака противоречивы, что может быть объяснимо приводимыми ниже причинами.
В отношении полиморфизма Т_К4_Д896в данные предыдущих работ различны: ВогаБка ^1амс с соавт. [21] выявили статистически достоверную связь гетерозиготного генотипа по этому полиморфизму с повышенным риском развития колоректального рака (хорватская популяция, 89 пациентов, 88 субъектов контрольной группы, ОР=1.593, 95%С!=1.216-2.088, Р=0.0269), тогда как ТбШ^б с соавт. [20], _апС с соавт. [22] и DavooCi и Seow [23] показали отсутствие такой связи в американской популяции (208 пациентов, 381 субъект контрольной группы), в испанской популяции (377 пациентов, 326 субъектов контрольной группы) и в смешанной азиат-^ ской популяции (50 пациентов, 60 субъектов контрольной группы). В нашей работе гетерозиготный генотип по данному полиморфизму с высокой степенью достоверности был ассоциирован с повышенным риском развития рака прямой кишки, однако формальный уровень вероятности справед-
ливости нулевой гипотезы Р<0.05 не был достигнут (Р=0.0576), что может быть связано с недостаточным объемом выборки. В то же время близкой к статистически достоверной связи с колоректальным раком выявлено не было.
Стоит также отметить, что в данном исследовании впервые была изучена возможная роль полиморфизма !_-17Д_ в197Д в развитии колоректального рака, однако точные выводы сделать затруднительно вследствие недостаточного объема выборки. Можно лишь предположить, что гетерозиготный генотип по этому полиморфизму уменьшает риск развития как колоректального рака, так и рака толстой кишки. Кроме того, впервые была показана статистически достоверная зависимость влияния аллеля А по полиморфизмам !_-10_в1082Д и !_-17Д_в197Д на риск развития колоректального рака от возраста (у носителей данного аллеля вероятность возникновения злокачественных опухолей толстой и прямой кишки была снижена в возрасте до 55 лет включительно). Расхождения полученных в нашем исследовании результатов с итогами других работ могут быть объяснимы различными модулирующими действие генотипа факторами, проявляющимися с различной силой в различных изучаемых популяциях (различный генетический фон в популяциях, особенности окружающей среды или кишечной микрофлоры).
Выводы
1. Гетерозиготный генотип по полиморфизму !_-10_в1082Д статистически достоверно ассоциирован с повышенным риском развития рака толстой кишки и предположительно - с увеличенной вероятностью возникновения колоректального рака.
2. Гетерозиготный генотип по полиморфизму !_-17Д_ в197Д предположительно связан со сниженным риском развития рака толстой кишки и колоректального рака.
3. Гетерозиготный генотип по полиморфизму ^4_Д896в с высокой степенью достоверности ассоциирован с повышенной вероятностью возникновения рака прямой кишки.
4. Носители аллеля А по полиморфизмам IL-10_G1082A и
!_-17Д_в197Д имеют статистически достоверно сниженный риск развития колоректального рака в возрасте до 55 лет включительно. [23
ЛИТЕРАТУРА
1. Jemal A., Center M.M., DeSantis C., Ward E.M. Global patterns of cancer incidence and mortality rates and trends. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2010. № 19 (8). Р. 1893-907.
2. Jemal A., Bray F., Center M.M., Ferlay J., Ward E., Forman D. Global cancer statistics. C.A. Cancer J. Clin. 2011. 61 (2). 69-90.
3. Ferlay J., Shin H.R., Bray F., Forman D., Mathers C., Parkin D.M. GLOBOCAN 2008, Cancer incidence and mortality worldwide: IARC CancerBase. № 10 [Internet]. Lyon (France): IARC. 2010. Available from: http://globocan.iarc.fr.
4. Ferrari P., Jenab M., Norat T., Moskal A., Slimani N., Olsen A., Tjonneland A., Overvad K., Jensen M.K., Boutron-Ruault M.C., Clavel-Chapelon F., Morois S., Rohrmann S., Linseisen J., Boeing H., Bergmann M., Kontopoulou D., Trichopoulou A., Kassapa C., Masala G., Krogh V., Vineis P., Panico S., Tumino R., van Gils C.H., Kaaks R., Riboli E. Lifetime and baseline alcohol intake and risk of colon and rectal cancers in the European prospective investigation into cancer and nutrition (EPIC). Int J Cancer. 2007. Vol. 121. Р. 2065-2072.
5. Giovannucci E., Wu K. Cancers of the colon and rectum. In: Schottenfeld D, Fraumeni JF Jr, eds. Cancer Epidemiology and Prevention. New York: Oxford University Press. 2006. Р. 809-829.
6. Boyle P., Levin B. eds; World Cancer Report 2008. Lyon, France: World Health Organization. International Agency for Research on Cancer. 2008. 511 p.
7. Crawley E., Kay R., Sillibourne J., Patel P., Hutchinson I., Woo P. Polymorphic haplotypes of the interleukin-10 5' flanking region determine variable interleukin-10 transcription and are associated with particular phenotypes of juvenile rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 1999. № 42 (6). P. 1101-1108.
8. Kilpinen S., Huhtala H., Hurme M. The combination of the interleukin-1alpha (IL-1alpha-889) genotype and the interleukin-10 (IL-10 ATA) haplotype is associated with increased interleukin-10 (IL-10) plasma levels in healthy individuals. Eur Cytokine Netw. 2002. № 13 (1). P. 66-71.
9. Shibata T., Tahara T., Hirata I., Arisawa T. Genetic polymorphism of interleukin-17A and -17F genes in gastric carcinogenesis. Hum Immunol. 2009. № 70 (7). P. 547-551.
10. Rallabhandi P., Bell J., Boukhvalova M.S., Medvedev A., Lorenz E., Arditi M., Hemming V.G., Blanco J.C., Segal D.M., Vogel S.N. Analysis of TLR4 polymorphic variants: new insights into TLR4/MD-2/CD14 stoichiometry, structure, and signaling. J Immunol. 2006. № 177 (1). P. 322-332.
11. Arbour N.C., Lorenz E., Schutte B.C., Zabner J., Kline J.N., Jones M., Frees K., Watt J.L., Schwartz D.A. TLR4 mutations are associated with endotoxin hyporesponsiveness in humans. Nat Genet. 2000. № 25 (2). P. 187-191.
12. Cacev T, Radosevic S., Krizanac S., Kapitanovic S. Influence of interleukin-8 and interleukin-10 on sporadic colon cancer development and progression. Carcinogenesis. 2008. № 29 (8). P. 1572-1580.
13. Radosavljevic G., Ljujic B., Jovanovic I., Srzentic Z., Pavlovic S., Zdravkovic N., Milovanovic M., Bankovic D., Knezevic M., Acimovic L.J., Arsenijevic N. Interleukin-17 may be a valuable serum tumor marker in patients with colorectal carcinoma. Neoplasma. 2010. № 57 (2). P. 135-144.
14. McConnell B.B., Yang V.W. The role of inflammation in the pathogenesis of colorectal cancer. Curr Colorectal Cancer Rep. 2009. № 5 (2). P. 69-74.
15. Macarthur M., Sharp L., Hold G.L., Little J., El-Omar E.M. The role of cytokine gene polymorphisms in colorectal cancer and their interaction with aspirin use in the northeast of Scotland. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2005. № 14 (7). P. 1613-1618.
16. Crivello A., Giacalone A., Vaglica M., Scola L., Forte G.I., Macaluso M.C., Raimondi C., Di Noto L., Bongiovanni A., Accardo A., Candore G., Palmeri L., Verna R., Caruso C., Lio D., Palmeri S. Regulatory cytokine gene polymorphisms and risk of colorectal carcinoma. Ann N Y Acad Sci. 2006. № 1089. P. 98-103.
17. Cozar J.M., Romero J.M., Aptsiauri N., Vazquez F., Vilchez J.R., Tallada M., Garrido F., Ruiz-Cabello F. High incidence of CTLA-4 AA (CT60) polymorphism in renal cell cancer. Hum Immunol. 2007. № 68 (8). P. 698-704.
18. Cacev T., Radosevic S., Krizanac S., Kapitanovic S. Influence of interleukin-8 and interleukin-10 on sporadic colon cancer development and progression. Carcinogenesis. 2008. № 29 (8). P. 1572-1580.
19. Wilkening S., Tavelin B., Canzian F., Enquist K., Palmqvist R., Altieri A., Hallmans G., Hemminki K., Lenner P., Forsti A. Interleukin promoter polymorphisms and prognosis in colorectal cancer. Carcinogenesis. 2008. № 29 (6). P. 1202-1206.
20. Tsilidis K.K., Helzlsouer K.J., Smith M.W., Grinberg V., Hoffman-Bolton J., Clipp S.L., Visvanathan K., Platz E.A. Association of common polymorphisms in IL10, and in other genes related to inflammatory response and obesity with colorectal cancer. Cancer Causes Control. 2009. № 20 (9). P. 1739-1751.
21. Boraska Jelavic T., Barisic M., Drmic Hofman I., Boraska V., Vrdoljak E., Peruzovic M., Hozo I., Puljiz Z., Terzic J. Microsatelite GT polymorphism in the toll-like receptor 2 is associated with colorectal cancer. Clin Genet. 2006. № 70 (2). P. 156-160.
22. Landi S., Gemignani F., Bottari F., Gioia-Patricola L., Guino E., Cambray M., Biondo S., Capella G., Boldrini L., Canzian F., Moreno V. Polymorphisms within inflammatory genes and colorectal cancer. J Negat Results Biomed. 2006. № 5. 15 p.
23. Davoodi H., Seow H.F. Variant Toll-like receptor4 (Asp299Gly and Thr399Ile alleles) and Toll-like receptor2 (Arg753Gln and Arg677Trp alleles) in colorectal cancer. Iran J Allergy Asthma Immunol. 2011. № 10 (2). P. 91-99.
РАЗДЕЛ VI
