XRCC6、XRCC5多态性与中国安阳地区食管鳞癌发生风险关联性研究

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研究背景食管癌是消化系统常见的恶性肿瘤,在全球范围内,其导致的死亡率居第七位。食管癌主要分为食管鳞癌和食管腺癌,两者发病都呈现出区域性。中国食管癌中90%-95%为食管鳞癌,而食管腺癌发病率相对较低。在我国北方,河南省、山东省、河北省交界处,尤其是河南安阳地区,食管鳞癌发病率明显高于其他地方。针对这一特点,目前研究集中在当地微量元素、饮食习惯、微生物等方面。通过流行病学调查发现在上述高发地区,食管鳞癌的发生呈明显的家族性发病,这表明在这些地方,食管鳞癌的发生可能有遗传性因素参与。在各种环境致癌因素作用下,个体基因组发生突变,累积到一定程度,影响到基因组的稳定性,导致机体发生病理改变,最终引起肿瘤的发生。因此在肿瘤发生过程中,个体遗传基因是起到决定性作用的“内因”,而环境致癌因素是促进肿瘤发生的“外因”。环境因素作用下,个体基因组的单核苷酸多态性之间相互作用,最终导致某些疾病的发生。单倍型就是体现了个体基因组内单核苷酸多态性之间的相互联系。单核苷酸多态性(SNP)可能直接影响基因的功能,或是与潜在的致病位点存在关联,这一特点使其与基因突变并列,成为遗传学研究的主要抓手。同一条染色体上连锁的SNP位点同时遗传给后代的可能性较大,这即是所谓的“单倍型方式遗传”。相对于杂合度低,携带信息少的SNP,单倍型分析能提供更多的信息。因此单倍体型分析联合SNP分析,能更好的揭示遗传因素在疾病发生、发展过程中所起的作用。既往流行病学研究认为环境致癌因素是食管鳞癌发病的主要病因,而最近分子流行病学研究表明,环境致癌因素和基因遗传因素都是食管鳞癌的主要致病因素。随着生物科学技术的进步,人类基因组流行病学(Human genome epidemiology,HuGE)逐渐成熟并成为研究热点,它采用流行病学的方法对大样本的人群进行调查,目的是发现影响人类健康和疾病的遗传变异,它是在人类基因组测序完成之后才出现的,是基因技术在流行病学研究领域的应用,特别是特别是将DNA微阵列芯片技术用于全基因组关联研究,可以用来比较病例组和对照组基因组DNA中成千上万SNP的差别。现有的研究发现数量众多的SNP可能与食管鳞癌发病有关。这其中有关DNA损伤修复路径的基因突变被发现与食管鳞癌的发生密切相关。DNA损伤修复系统在维护基因组DNA的稳定性及预防肿瘤的发生中起着重要的作用。无论是活化的氧自由基等内源性损伤还是紫外线照射等外源性的损伤,都会造成基因组DNA损伤,这些损伤一旦发生,要么导致细胞癌变,要么导致细胞凋亡。的DNA双链断裂(DSB)是DNA损伤中最严重的一种,而DNA同源修复(HR)和非同源末端修复通路(NHEJ pathway)是真核生物修复DSB的两种主要形式。同源修复和非同源修复主要区别在于非同源修复DSB时不需要依赖同源序列就直接把DNA两个断端连接起来。NHEJ主要包含XRCC4(人类x-射线修复交叉互补4基因,又名结合蛋白Ku80)、XRCC5(人类x-射线修复交叉互补5基因)、XRCC6(人类x-射线修复交叉互补6基因,又名结合蛋白Ku70)、XRCC7(人类x-射线修复交叉互补7基因)和XLF(人类x-射线修复交叉互补4基因相似因子)、LIG4(DNA连接酶4)等基因及其蛋白质产物。NHEJ修复过程是DNA发生DSB后诱导结合蛋白Ku和XRCC7结合到DSB末端,形成DNA-PK(DNA依赖蛋白连接酶),被XRCC5/XRCC6二聚体识别。然后根据DSB不同类型和复杂程度,DNA末端被不同的因子(如DNA聚合酶、核糖核酸激酶、MRN复合体)加工处理。继而XRCC7从DSB末端游离,最后XLF刺激XRCC4/LIG4复合体连接DNA末端,从而完成对DSB的修复。DNA-PK是由XRCC7和XRCC5/XRCC6亚单元组成,这其中XRCC5/XRCC6亚单元起到催化剂和调控单元的作用。由此可见XRCC5/XRCC6二聚体对于DNA的NHEJ修复途径是必须的关键因子,他们一旦发生突变,即可导致DNA修复机制障碍,使DNA损伤持续存在,进而破坏细胞周期的调控和监测机制,导致细胞过度增殖或是逃避凋亡。哺乳动物都是由一个受精卵发育而来,受精卵在分化、增殖过程中要经历成千上万次内源性或是外源性的DNA损伤。这些损伤如果就不能得到有效修复,这些损伤就会积累下来,导致细胞基因组不稳定性增加,进而导致胚胎发育异常,其结局是要么终止,要么畸胎。因此存活下来的健康的个体必需有正常功能的DNA损伤修复机制。正是由于NHEJ相关基因严重缺陷可以导致机体生命终结这样的严重后果,因此只有细微的变化比如亚等位基因突变或是多态性变异才能使细胞躲过细胞周期关卡的监督生存下来。而这些存活下来的细胞的NHEJ存在细微功能缺陷,不能完整修复DNA损伤,导致DNA损伤累积到足够引起基因组改变,最终导致肿瘤发生。本研究所涉及的两个基因XRCC6和XRCC5就是NHEJ通路的重要组成部分,其基因多态性及所造成的不同单倍型可能与食管鳞癌的发生密切相关。目的探讨XRCC6、XRCC5基因的多态性,及其所构建的不同单倍型与河南省安阳地区食管鳞癌易感性的关系。方法分别提取189例安阳地区健康对照者和189例食管癌患者的外周血DNA,采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性法检测上述人员外周血基因组DNA中XRCC6 rs2267437和XRCCC5 rs3835 rs16855458位点基因型,在进行酶切反应后,从酶切结果确定的各基因型中选择10个样本的PCR扩增原液样品采用DNA测序的方法明确目标基因片段的碱基顺序,两种检测结果相互印证,以证明RFLP结果的可靠性。将两组人群检测的基因型采用χ 2检验,发现其频率分布符合Hardy-Weinberg平衡定律,以条件单变量Logistic回归法筛选出有显著差异的人口学危险因素及备选基因多态性位点,纳入条件多变量Logistic回归模型计算相对危险度比值比(odds ratio,OR)和95%可信区间(confidence interval,CI)。采用Phase2.1软件构建、分析单倍型。结果在XRCC6 rs2267437和XRCCC5 rs3835 rs16855458这三个位点均发现基因多态性。其基因型频率分布均符合Hardy-Weinberg平衡定律(P>0.05)。携带XRCC6 rs2267437等位基因G可增加食管鳞癌发病风险(p=0.003,OR=1.868,95%CI=1.230-2.836),CG基因型可增加个体食管鳞癌易感性(p=0.001,OR=2.040,95%CI=1.323-3.147);虽然XRCC5基因多态性在两组间的分布无统计学意义(P>0.05),但是XRCC5构建的单倍型AT/-、CC/--可以增加食管鳞癌发病风险(p=0.01,OR=4.28,95%CI=1.40-13.05;p=0.03,OR=2.31,95%CI=1.1 1-4.80,respectively)。且吸烟、饮酒与基因多态性位点之间及各基因多态性位点之间不存在交互作用(P>0.05)。结论携带XRCC6 rs2267437等位基因G以及携带CG基因型,可能是食管鳞癌发生的危险因素。XRCC5的单倍型AT/--、CT/--可以增加食管鳞癌发病风险。通过针对XRCC6和XRCC5基因多态性的研究,可以帮助在食管鳞癌高发地区进行大规模高危个体筛查,为以后实现食管鳞癌早发现、早诊断、早治疗提供帮助。
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