中老年人大腸癌基因易感性研究進(jìn)展

柴 琳 倪 健 吉志武 劉 洋 楊 澤 陳福軍※

大腸癌(CRC)是全世界范圍內(nèi)死亡的第三大原因；每年約有100萬患者被診斷為大腸癌[1]。據(jù)報(bào)告，歐洲、美國和北美的大腸癌發(fā)病率較高，亞洲和非洲的發(fā)病率較低[2]。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一些亞洲和東歐國家大腸癌的發(fā)病率也在上升，這與從傳統(tǒng)生活方式向西化生活方式的轉(zhuǎn)變是分不開的，大腸癌已成為中國第五大最常見的腫瘤和癌癥相關(guān)死亡的第五大原因[3]。中國人口大腸癌標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)病率從1990年的12.15/100000上升到2013年的20.27/100000，發(fā)病率上升了66.83%[4]。隨著我國大腸癌發(fā)病率逐年增多，提高大腸癌早期檢出率對減少醫(yī)療衛(wèi)生費(fèi)用的支出和保障患者的健康均有價值。目前大腸癌檢測手段主要有糞潛血、肛門指檢、結(jié)腸鏡(光學(xué)、柔性)、病理、血液檢測(HYX消化系統(tǒng)腫瘤標(biāo)志物CEA/CA199)、基因檢測。檢測方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，到目前尚無理想的診斷方法。最常見的遺傳變異是單核苷酸多態(tài)性(SNPs)，SNP以點(diǎn)突變的形式出現(xiàn)。如果序列變異的頻率在人口中達(dá)到1%或更多，被稱為多態(tài)；但如果它低于1%，該等位基因通常被認(rèn)為是一個突變[5]。因此，識別新的分子標(biāo)記作為大腸癌的可靠生物標(biāo)志物是非常重要。

1.細(xì)胞因子基因

細(xì)胞因子主要是組織炎癥反應(yīng)來發(fā)揮功能，可以從生理炎癥向慢性炎癥的轉(zhuǎn)化，通過促進(jìn)細(xì)胞生長、存活和促血管生成因子的持續(xù)供應(yīng)和抑制免疫介導(dǎo)來促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)癌變。細(xì)胞因子已成為各種慢性炎癥性疾病的關(guān)鍵治療靶點(diǎn)。因?yàn)檠装Y也與癌癥發(fā)展緊密相關(guān)，這些細(xì)胞因子也在癌癥發(fā)展和進(jìn)展的背景下進(jìn)行了深入研究。因此，對細(xì)胞因子基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌風(fēng)險關(guān)系的研究越來越受到人們的關(guān)注。

1.1 TLR TLR是Toll樣的受體，它參與先天免疫和后天免疫并在其中起著重要作用，在各種細(xì)胞類型中也有表達(dá)，并與許多疾病和癌癥的易感性改變有關(guān)。Ippokratis Messaritakis[6]等研究分析實(shí)驗(yàn)組和對照組的基因型功能多態(tài)性。實(shí)驗(yàn)組397例大腸癌患者(Ⅱ期、Ⅲ期，n=202)及轉(zhuǎn)移灶(n=195)進(jìn)行外周血檢測。對照組50名健康志愿者和40名腺瘤性息肉患者的血樣。結(jié)果提示：76.6%的患者檢測到TLR2-196～174del/del基因型，與對照組比較有顯著性差異(P<0.001)。在70.5%、70.5%、61.5%和61.5%的患者中分別檢測到TLR4-asp299GLY、TLR4-Thr39lle、TLR-T1237C和T1486C純合子基因型，并顯著高于對照組(P<0.001)。所有檢測到的多態(tài)性也與轉(zhuǎn)移性疾病顯著相關(guān)(P<0.001)，導(dǎo)致總生存率較低(P<0.001)；而TLR4-ASP299GLY和THR399基因多態(tài)性與KRA突變顯著相關(guān)。與對照組相比，檢測腸癌患者的TLR2、TLR4和/或TLR9多態(tài)性的頻率更高，突出了這些多態(tài)性在大腸癌發(fā)展和癌癥進(jìn)展中的作用。Abdelhabib Semlali[7]等人研究115名結(jié)腸癌患者和102名健康人為對照組，進(jìn)行了taqman分析。在目前的研究中，我們發(fā)現(xiàn)TLR2 rs3804099和TLR2 rs4696480與大癌易感性密切相關(guān)，而TL2(rs3804100 c>t)在沙特阿拉伯人群中無相關(guān)性。TLR2 rs3804099對女性患者和年齡小于57歲的患者大癌的風(fēng)險分別增加了3.8倍和5倍以上。TLR2 rs3804100的T等位基因與57歲以下患者與腸癌有顯著的相關(guān)性。

1.2 IL7 白細(xì)胞介素-17(IL-17，也稱為IL-17a)是一種關(guān)鍵的促炎細(xì)胞因子，已被證明可促進(jìn)前列腺癌和大腸癌的發(fā)展。Al Obeed OA[8]等人研究了中東人群中IL-17基因多態(tài)性與大腸癌易感性的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)組117名確診的大腸癌患者和對照組100名健康人。檢測IL-17A rs2275913(G197A)和IL-17F rs763780(T7488C)單核苷酸多態(tài)性。IL-17A中rs2275913與大腸癌易感性之間存在顯著相關(guān)性(P=0.016228)。AG和AA基因型分別是GG基因型的2倍和2.8倍，其患大腸癌的風(fēng)險高于GG基因型的個體。根據(jù)性別和年齡的數(shù)據(jù)分層顯示，只有男性的大腸癌與IL17A rs2275913與腸癌有很強(qiáng)的相關(guān)性，在疾病診斷時，年齡≤57歲的患者的“AG”基因型與腸癌有很強(qiáng)的相關(guān)性。在我們的隊(duì)列中，IL-17F中的rs763780與大腸癌無關(guān)。IL-17A G197A變體可作為評估大腸癌風(fēng)險的遺傳篩選標(biāo)記，其表達(dá)可作為沙特人群早期檢測大腸癌的生物標(biāo)記物。

2. DNA損傷與修復(fù)

人體持續(xù)暴露在各種壓力源下，破壞細(xì)胞的穩(wěn)定狀態(tài)，為了維持現(xiàn)狀，正常細(xì)胞代謝過程中產(chǎn)生的內(nèi)源性反應(yīng)性代謝物對DNA不斷進(jìn)行基因毒性攻擊。人類細(xì)胞已進(jìn)化出多種DNA修復(fù)途徑對于減少癌變的基因突變累積十分重要，已經(jīng)確定了五種常見的DNA修復(fù)途徑，包括核苷酸切除修復(fù)(NER)、堿基切除修復(fù)、雙鏈DNA斷裂修復(fù)、錯配修復(fù)和轉(zhuǎn)錄耦聯(lián)修復(fù)。因此，了解DNA損傷和修復(fù)重要的細(xì)胞機(jī)制在對抗癌癥發(fā)展中的作用至關(guān)重要。

2.1 XPG 核苷酸切除修復(fù)(NER)是五種已知的DNA修復(fù)系統(tǒng)中最常用的DNA修復(fù)機(jī)制。著色性干皮病G組，又稱XPG、RAD2或ERCC5，是一種1186個氨基酸結(jié)構(gòu)特異性內(nèi)切酶，屬于核苷酸切除修復(fù)(NER)途徑，XPG是一種結(jié)合和切割受損DNA的損傷識別蛋白，該蛋白由位于人類染色體13q22-q33上的XPG基因編碼，跨度69kb，包含15個外顯子，14個內(nèi)含子，具有高度多態(tài)性[9]。Jinsong Su[10]等人研究(rs17655 G>C)在XPG中對大腸癌風(fēng)險的作用，實(shí)驗(yàn)組腸癌病例1019例和1036例健康對照，將rs17655 G>C多態(tài)性進(jìn)行了基因分型，并且還進(jìn)行了薈萃分析以進(jìn)一步評估這種關(guān)聯(lián)。結(jié)果提示：在rs17655 G>C與大腸癌風(fēng)險之間沒有發(fā)現(xiàn)顯著的相關(guān)性。分層分析也顯示無顯著相關(guān)性。但是薈萃分析，結(jié)果顯示rs17655 G>C與大腸癌風(fēng)險增加相關(guān)(CG與GG:OR=1.14，95%CI=1.01～1.28；CC/CG與GG:OR=1.12，95%CI=1.01～1.24；C與G:OR=1.06，95%CI=1.01～1.11)。Jie Zhao[11]等人為了進(jìn)一步精確研究，將60項(xiàng)病例對照研究進(jìn)行了綜合meta分析，涉及27,098例癌癥病例和30,535例健康對照。計(jì)算粗優(yōu)勢比(ORs)和95%置信區(qū)間(CIs)來確定興趣的關(guān)聯(lián)。分析表明XPG rs17655 G>C多態(tài)性增加了全身癌癥的風(fēng)險(CC vs.GG:OR=1.10，95% CI=1.00～1.20;CG vs GG:OR=1.06，95% CI=1.02～1.11;CG+CC vs GG:OR=1.07，95% CI=1.02～1.12;C vs G:OR=1.05，95% CI=1.01～1.09)。癌癥的分層和meta分析同時進(jìn)一步表明了XPG基因rs17655 G>C多態(tài)性與胃癌和大腸癌的風(fēng)險增加有關(guān)。Ebrahim Eskandari[12]等人研究結(jié)果顯示：XPG-asp1104his多態(tài)性與等位基因大腸癌易感性(OR=1.06；95%CI=1.01～1.12)和雜合子模型(OR=1.16；95%CI=1.02～1.31)之間存在相關(guān)性。XPG-asp1104his多態(tài)性可能影響結(jié)直腸癌的風(fēng)險。

2.2 OGG1 OGG1位于3p26.2，是氧化DNA損傷的BER途徑中的關(guān)鍵酶，一旦檢測到8-羥基鳥嘌呤，OGG 1就會水解連接異常核酸酶和DNA骨架的糖苷鍵，直接從受損DNA中去除8-氧代鳥嘌呤(8-oxog)。除了催化DNA的8-oxog切除，OGG1還可以通過無嘌呤和無嘧啶(ap)裂合酶活性在堿基部位切割，它還可以通過破壞DNA中的β消除反應(yīng)，切割DNA磷酸二酯鍵，形成單鏈結(jié)構(gòu)。OGG 1在DNA在癌癥風(fēng)險中的重要性可以從以下事實(shí)中看出：Ching-Yu Lai[13]等人研究，從臺灣某醫(yī)療中心收治，實(shí)驗(yàn)組727例新診斷為結(jié)直腸癌患者，對照組736例健康人群，還根據(jù)性別、診斷年齡、腫瘤亞部位和分期進(jìn)行分層分析。結(jié)果表明：OGG1 326Ser/Cys+Cys/Cys基因型患者的結(jié)直腸癌風(fēng)險較高(OR=1.38，95%CI:1.03～1.85，P=0.030)，IⅢ+Ⅳ期癌癥患者結(jié)直腸癌風(fēng)險較高(OR=1.48，95%CI:1.03～2.13)。此外，OGG1 11657g等位基因攜帶者在0～Ⅱ期患者中的大腸癌風(fēng)險降低了41%(OR=0.59，95%CI:0.35～0.98)在臺灣人群中，OGG1基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌的階段性和性別特異性風(fēng)險相關(guān)。Jacek Kabzinski[14]等人研究報(bào)道：波蘭人群OGG 1基因Ser326 Cys多態(tài)性增加了大腸癌的發(fā)生風(fēng)險，且與8-氧鳥嘌呤水平顯著升高有關(guān)，可能通過增加氧化DNA損傷水平來調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌的風(fēng)險。

2.3 XRCC2 XRCC2蛋白位于7q36.1的中國倉鼠細(xì)胞2(XRCC2)基因，是同源重組修復(fù)HRR修復(fù)染色體碎片、缺失和DNA雙鏈斷裂(DSB)的核心成分，也是參與腫瘤進(jìn)展的功能候選者。XRC2和XRC3基因是在結(jié)構(gòu)和功能上與RAD51基因相關(guān)的兩個蛋白質(zhì)成員野生型細(xì)胞和突變細(xì)胞相比，缺乏XRC2和XRC3基因的倉鼠細(xì)胞系具有較高的非整倍體頻率，并用合適的人類基因進(jìn)行轉(zhuǎn)染。而且XRC2缺陷倉鼠細(xì)胞系也顯示出多個中心體和異常紡錘體形成的高頻率。Ebrahim Eskandari[15]等研究XRCC2-rs3218536 A/G多態(tài)性對結(jié)直腸癌(大腸癌)之間的關(guān)系，結(jié)果顯示：XRC2 rs3218536 A/G與總的或亞組的大腸癌風(fēng)險無關(guān)。Lijie Wang[16]等研究XRCC2多態(tài)性(rs3218408和rs3218384)與結(jié)直腸癌(大腸癌)風(fēng)險的相關(guān)性和XRC2基因多態(tài)性與環(huán)境因素的相互作用。結(jié)果提示：在多態(tài)性分析中，rs3218408似乎是大腸癌的獨(dú)立危險因素(GG:OR=2.048，95%CI=1.032～4.061；G等位基因：OR=1.445，95%CI=1.019～2.049)。rs3218408與結(jié)直腸癌風(fēng)險增加有關(guān)，rs3218384與吸煙的相互作用增加了結(jié)直腸癌風(fēng)險。(GG和吸煙：OR=3.250，95%CI=1.235～8.556；GC+CC和吸煙：OR=2.167，95%CI=1.175～3.996)。

3.代謝相關(guān)的SNP與大腸癌之間的關(guān)系

大腸癌易受周圍環(huán)境和飲食因素影響,細(xì)胞暴露于多種環(huán)境因素可增加細(xì)胞內(nèi)源性致突變化合物的形成，而且正常的細(xì)胞代謝也可以產(chǎn)生有害的中間體作為副產(chǎn)品，可以破壞DNA。為了將這些化合物的危害降到最低，細(xì)胞已經(jīng)進(jìn)化出一些代謝機(jī)制來清除它們。因此代謝相關(guān)基因有著重要的作用,代謝基因多態(tài)性就有可能使癌癥易感性增加。

3.1 VDR 維生素D是一種人體所需天然的脂溶性維生素，是一種有效的類固醇激素前體，它是在皮膚中產(chǎn)生的，受到陽光中紫外線B(UVB)的影響，或者可以從營養(yǎng)來源和補(bǔ)充中獲得。UVB與表皮7-脫氫膽固醇(7DHC)反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為維生素D3前體，隨后進(jìn)行維生素D3羥基化實(shí)現(xiàn)其生物活性。在肝臟中，維生素D3通過Cyp2r1、Cyp27a1或Cyp3a4轉(zhuǎn)化為25(OH)D3，25(OH)D3，隨后在腎臟中通過Cyp27b1羥基化為1,25-二羥基維生素D3。此外，1,25(OH)2D3是維生素D的活性形式，可以在腸道、骨骼中發(fā)揮作用。維生素D3的活性形式是通過與VDR的相互作用發(fā)揮的，VDR是由身體中大多數(shù)細(xì)胞表達(dá)的[17]。一旦被1，25-二羥基維生素D 3激活，VDR就會暴露出與許多轉(zhuǎn)錄輔助激活因子相互作用的表面。Young Ae Cho[18]等人為了驗(yàn)證vdr-foki多態(tài)性與結(jié)直腸癌風(fēng)險之間的關(guān)系，選取實(shí)驗(yàn)組695名結(jié)直腸癌患者和對照組1397名進(jìn)行了病例對照研究。結(jié)論顯示在目前的病例對照研究中，與F等位基因相比，F(xiàn)等位基因似乎與結(jié)腸癌和晚期結(jié)直腸癌的風(fēng)險較低有關(guān)。隨后有27項(xiàng)研究進(jìn)行了薈萃分析，結(jié)果表明，在目前的薈萃分析中，F(xiàn)等位基因與炎癥性腸病(包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎)的風(fēng)險呈正相關(guān)。然而，該等位基因與結(jié)腸癌呈負(fù)相關(guān)，與直腸癌或結(jié)直腸癌的風(fēng)險無關(guān)。

3.2 谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶 谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶是一個多基因酶家族，它至少被分成了七類，谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶T1(GSTT1)和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶M1(GSTM1)分別是θ類和μ類的成員，并且被證明是多態(tài)的。谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶在生物轉(zhuǎn)化的第二階段中起到關(guān)鍵性作用。它可以對環(huán)境污染物、致癌物、化學(xué)療法、活性氧(ROS)和廣泛的異種生物進(jìn)行細(xì)胞解毒。根據(jù)它們的解毒特性，GSTM1和GSTT1的缺乏，無論是單獨(dú)的還是聯(lián)合的都大大增加了不同器官(包括肝、肺和結(jié)腸)發(fā)生癌癥的易感性。Justyna Klusek[19]等研究波蘭非吸煙人群中GSTM1、GSTT1和GSTP1多態(tài)性與結(jié)直腸癌(大腸癌)風(fēng)險之間的潛在關(guān)系。結(jié)果為：在大腸癌患者和對照組中GSTM1無效和GSTT1無效基因型的頻率相似(GSTM1無效：46.7%VS 45.2%；GSTT1無效：15.7%VS 20.2%)。GSTP1-Ile/Ile、Ile/Val和Val/Val基因型頻率在患者中分別為42.1%,48.2%和9.6%，在對照組分別為48.1%,42.3%和9.6%。GSTT1多態(tài)性與結(jié)直腸癌患者較高的腫瘤分級相關(guān)，GSTM1無效/無效基因型與更頻繁的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。我們的結(jié)果表明GST基因多態(tài)性可能影響大腸癌腫瘤的分級和分期。Gabriela[20]等研究谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GSTS)多態(tài)性與散發(fā)性結(jié)直腸癌(S大腸癌)風(fēng)險、腫瘤進(jìn)展和患者生存率之間的關(guān)系。結(jié)果顯示：年齡等于或大于62歲(OR=8.79；95%CI:5.90～13.09，P<0.01)和女性(OR=2.91；95%CI:1.74～4.37；P<0.01)與散發(fā)性結(jié)直腸癌的風(fēng)險增加相關(guān)。GSTT1和GSTM1無效基因型的多態(tài)性調(diào)節(jié)了研究人群對散發(fā)性結(jié)腸癌的易感性。

4.細(xì)胞生長控制基因

轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)是一種多功能的細(xì)胞因子，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長分化、凋亡、細(xì)胞運(yùn)動、細(xì)胞外基質(zhì)生成、血管生成和細(xì)胞免疫反應(yīng)等。有趣的是，TGF-β在腫瘤發(fā)生早期表現(xiàn)出腫瘤抑制活性，而晚期它促進(jìn)腫瘤生長，為腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移提供了一個好環(huán)境。在許多結(jié)腸癌細(xì)胞系中，TGF-β主要通過3種機(jī)制在促進(jìn)腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用：促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)換、刺激血管生成和誘導(dǎo)免疫抑制[21]。Jianhui Cai[22]等人對TGF-β通過Smad2,3-4/蝸牛信號通路誘導(dǎo)大腸癌細(xì)胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，研究結(jié)果提示：腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞通過TGF-β/Smad2,3-4/蝸牛信號通路促進(jìn)了結(jié)直腸癌細(xì)胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用進(jìn)展，用TGF-β受體抑制劑阻斷該通路可抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移，調(diào)整TAMS與腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系。Jo-Anne de la Mare[23]等在研究hsp90和tgfβ在結(jié)腸癌細(xì)胞中的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)：TGF-β1和hsp90β在通過αvβ6整合素而不是典型的TGF-β1途徑發(fā)送信號時，對結(jié)腸癌細(xì)胞遷移行為的刺激具有明顯的協(xié)同作用。

5.總結(jié)和未來的方向

識別對癌癥相關(guān)的基因多態(tài)性具有許多潛在的診斷意義。例如，它可能使早期識別高風(fēng)險個體成為可能，從而使采取各種降低風(fēng)險的措施來預(yù)防癌癥的發(fā)生。雖然只有很少的基因變異達(dá)到了這種效用水平，但是這一領(lǐng)域研究數(shù)據(jù)的不斷積累可能會增加遺傳多態(tài)性在臨床環(huán)境中的相關(guān)性和有用性，并改變癌癥篩查的未來。而且隨著基因檢測的發(fā)展，基因檢測既可以比一般檢查特異性強(qiáng)，采集的方法又可以比結(jié)腸鏡給人帶來的侵入感溫和，說明了該方法在結(jié)直腸癌診斷與篩查中的優(yōu)越性。然而就目前來看，基因多態(tài)性有許多的局限性。癌癥的發(fā)生與發(fā)展是復(fù)雜多樣的而不是只有單一因素決定的，而且與周圍的生活環(huán)境和飲食都有著密切相關(guān)。隨著人們對基因多態(tài)性的深入研究，也發(fā)現(xiàn)了其地域、人群等相關(guān)特性，全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)的引入，這一策略近年來變得越來越普遍。而且薈萃分析也給人們帶來了對基因多態(tài)性地域性的認(rèn)識，讓人們對于基因多態(tài)性有著更好的研究。可能由于以前的設(shè)備和對于知識方面的淺薄造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，筆者希望能進(jìn)行更多的Meta分析，研究不同群體中的基因和疾病之間的關(guān)聯(lián)。以解決多重多態(tài)性在結(jié)直腸癌風(fēng)險中的聯(lián)合作用，也可以給抗癌藥物提供許多通道和靶點(diǎn)來延長人類壽命。我們還需要大量的臨床研究來證實(shí)基因多態(tài)性的可行性。所以，基因多態(tài)性對于大腸癌發(fā)病和控制有著重要意義。