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编号:10260678
谷胱甘肽硫转移酶基因GSTM1及GSTT1缺失与肺癌发病关系的研究*
http://www.100md.com 《卫生研究》 1999年第1期
     作者:蓝青 何兴舟 Debra Costa 田琳玮 陆旭邦 Judy Mumford

    单位:蓝青 何兴舟 田琳玮(中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所,北京100050);Debra Costa(美国北卡罗莱纳大学公共卫生学院);陆旭邦(云南省宣威市人民医院);Judy Mumford(美国环保局健康影响研究会)

    关键词:肺癌;基因多肽性;病例-对照研究

    卫生研究990104 摘要 在我国肺癌高发区云南省宣威市进行了一次1∶1配对的以人群为基础的病例对照研究。共收集86例新发肺癌病人,并选择86例与病例相同性别、相同燃料品种、年龄相差2岁以内的宣威居民作为对照。采集研究对象的口腔细胞做GSTM1及GSTT1基因型鉴定。结果发现肺癌组的GSTM1缺失率高于对照组,OR值为2.39(95%可信限:1.25~4.56)。多因素的条件Logistic回归分析调整吸烟、慢性阻塞性肺部疾患(COPD)、一生中无烟囱用煤吨数后,OR值为2.62(95%可信限1.33~5.15)。但没有发现GSTT1基因的缺失与肺癌的显著联系。宣威人群的GSTM1及GSTT1基因的缺失率与我国其他人群相近。
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    中图分类号 R734.2 R730.231

    Glutathione S-transferase GSTM1 and GSTT1 genotypes and

    susceptibility to lung cancer

    Lan Qing, He Xingzhou, Debra Costa, Tian Weilin, et al.

    Institute of Environmental Health and Engineering, Chinese Academy of Preventive Medicine, Beijing 100050,China

    A 1:1 matched population-based case-control study was conducted in Xuanwei City, Yunnan Province, where the lung cancer mortality is among China's highest. In this study there were 86 newly diagnosed lung cancer cases and 86 matched control subjects with the same sex, fuel type used, and age(±2 years). Buccal cells were collected from each subject to determine the genotypes of GSTM1 and GSTT1. It was found that the rate of GSTM1 null genotype was higher in the case group than in the control group, and its odds ratio was 2.39(95%CI: 1.25~4.56). The odds ratio became 2.62(95% CI:1.33~5.15) when other possible confounding factors such as smoking, COPD, and the lifetime exposure to unvented fuel combustion (tons) were adjusted. No association was found between GSTT1 null genotype and lung cancer. The rate of GSTM1 null genotype in Xuanwei City was found to be similar to those of other Chinese populations.
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    Key words:lung cancer, gene polymorphism, case-control study

    我国云南省宣威市是肺癌的高发区之一。前期研究结果表明:室内燃煤燃烧排出物富含多环芳烃类物质[1,2],而此类物质中公认的致癌物含量很高。谷胱甘肽硫转移酶是解毒多环芳烃类物质的一类重要酶系。有研究表明谷胱甘肽硫转移酶基因的遗传多态性可能与肺癌的易感性有关。本次研究对GSTM1及GSTT1基因型的缺失是否影响肺癌发生危险性及宣威肺癌高发是否因为其人群的GSTM1及GSTT1基因的缺失率高于其他人群进行了探讨。

    1 材料与方法

    1.1 调查对象的选择

    研究设计采用1∶1配对的以人群为基础的病例-对照研究,目标人群是宣威市的全人口。病例是从1994年7月到1995年11月期间在宣威市有诊断条件的医院所诊断的全部新发的原发性肺癌病人,共86例,其中35例有病理诊断或支气管纤维镜检查或痰检,其它则根据临床及X-线片诊断。对照的选择条件是与病例相同性别、相同燃料品种、年龄相差2岁以内而且未患肺癌的宣威居民。
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    调查内容包括研究对象的一般情况、居住及燃料史、吸烟及饮酒史、饮食情况、家族肺癌史、个人肺部疾患史、有害物质接触史、女性的月经生育史以及口腔细胞采集情况等九个部分。

    1.2 样品的采集

    研究对象用清洁水漱口3~5次,用备好的消毒牙刷,在口腔内上下左右来回刷3次,将牙刷浸入含有Saccomonno液体的离心管,振动几次。拿出牙刷,拧紧离心管盖子,写清编号、姓名、性别、年龄、住址及样品采集人姓名后,放在试管架上,常温保存,带回实验室。

    请研究对象用一支离心管中的生理盐水(约23ml)按顺序漱口右部、左部、上部和下部,然后把生理盐水吐回原管;再使用第二支含生理盐水的离心管,重复这一步骤将漱口生理盐水吐回该离心管。在这两支离心管中,各加23ml的无水酒精(100%)拧紧盖子,上下振摇,使酒精与生理盐水溶液均匀混合,放在试管架子上,常温保存,带回实验室。
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    回实验室后,将含Saccomonno液及口腔细胞的离心管放在冷藏室内(4℃),将2支含50%酒精及口腔细胞的离心管放入-20℃冷冻箱内保存。

    1.3 样品分析

    1.3.1 DNA提取 DNA是从口腔细胞中提取的,首先将50%酒精保存的含有口腔细胞的液体离心10000r/min 10min,用PBS清洗,用QIAamp血样试剂盒(QIAGEN公司)进行DNA提取,提取的DNA溶解于适量的TE缓冲液中,用分光光度计测量DNA的含量。

    1.3.2 PCR条件 在15ml的反应体系中进行PCR。反应液中含有(1)0.6μmol/L的GSTM1引物:

    G5-5' GAACTCCCTGAAAAGCTAAAGC,G6-5' GTTGGCTCAATATACGGTGG;
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    (2) 0.6μmol/L的GSTT1引物:

    T1-5' T TCCTTACTGGTCCTCACATCT C,T2-5' TCACCGGATCATGGCCAGCA;

    (3) 0.3μmol/L的珠蛋白引物:

    PC04-5' CAACTTCATCCACGTTCACC,GH20-5' GAAGAGCCAAGGACAGGTAC;

    0.2mmol/L的dNTPS,1单位的TaqDNA聚合酶(PerkinElmer公司产品)及10×PCR缓冲液,3.3mmol氯化镁。由DNA合成仪合成,扩增条件为94℃变性10s,62℃退火30s,72℃延伸45s,30个循环。

    1.3.3 电泳及照像 基因扩增后产物作琼脂平板电泳,电流45mA,电压100V,电泳载样缓冲液为1×TE缓冲液,电泳后,在紫外光透射仪上观察,摄片。在2%的琼脂上,215bp处显示GSTM1基因扩增产物,480bp处显GSTT1基因扩增产物,有荧光者为GST基因携带者,无显示则为缺失(附图)。对所有的样品作两次基因扩增电泳及摄片,其结果不一致者,再用同一DNA样品做第三或第四次扩增,电泳及摄片。附图为基因扩增产物的电泳结果。215bp处的无条带显示者为GSTM1缺失者,480bp处无条带显示为GSTT1缺失者,β-珠蛋白的条带在268bp处,在每一样品中都有扩增,9个样品(第2到第10列)及一个阳性对照,一个阴性对照。2,5,6,7,8,9样品为GSTM1基因缺失者,3,4,5,7,8,9为GSTT1基因缺失者,M列为DNA大小的标记带(Promega公司,美国)。
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    附图 基因扩增后产物的电泳结果

    2 结果

    用SAS软件包中的条件logistic回归模型分析GSTM1及GSTT1缺失与肺癌发生之间的联系。在多因素分析中对吸烟、COPD(慢性阻塞性肺部疾患)、一生中无烟囱用煤吨数进行了调整。

    附表是肺癌与GSTM1、GSTT1、吸烟及一生中无烟囱用煤吨数的关系。GSTM1基因的缺失可明显增加肺癌发生的危险性,其相对危险度OR值为2.39(95%可信限为1.25~4.56)。另外,一生中无烟囱用煤吨数超过200吨与小于200吨者比较,可增加肺癌的危险性,其相对危险度为2.20(95%可信限为1.40~4.66)。有COPD史者患肺癌的相对危险度OR为1.35(95%可信限为0.72~2.53),无统计学显著意义。未发现吸烟与肺癌之间的显著性联系。
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    选择GSTM1缺失、GSTT1缺失、吸烟、一生中无烟囱用煤吨数和COPD史等5个变量进入多因素条件Logistic模型,用PHREG程序做逐步回归。结果只有GSTM1缺失和一生中无烟囱用煤吨数两个变量具有统计学显著性意义。GSTM1缺失致肺癌的相对危险度为2.62(95%可信限1.33~5.15);一生中无烟囱用煤吨数超过200吨与小于200吨者比较,其相对危险度为2.51(95%可信限为1.14~5.34)。未发现GSTT1缺失以及其他变量与肺癌之间的显著性联系。

    3 讨论

    大部分的环境致癌物的解毒及代谢是通过体内的酶系统,因此不同个体对致癌物的不同反应可能与肿瘤的发生与否有关。谷胱甘肽硫转移酶系(GST)的功能是结合内源及外源的毒物到谷胱甘肽上,使其成为水溶性很强的产物排出体外,因此在解毒功能上起了很重要的作用,它们所代谢的毒物极为广泛,包括环境致癌物如多环芳烃以及其他化疗药物等。GSTM1及GSTT1基因缺失的纯合子,缺乏GST-μ及GST-θ酶的活性。据此,可将人群分为两组:GST酶有活性而能够解毒致癌物组和GST酶无活性组。这样的分组在分子流行病学研究中广泛采纳。在个体的GST-μ或GST-θ缺乏的表现型及基因型之间存在很强的相关性,用GSTM1及GSTT1基因型鉴定GST-μ及GST-θ的表现型的错误分类率非常低(<1%)。本次病例-对照研究也采用这种分类方法对GSTM1及GSTT1基因缺失与宣威肺癌发病的关系进行了探讨。
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    由附表可见,本研究中对照组GSTM1和GSTT1基因的缺失率分别为44.2%和60.5%,可以反映宣威市人群平均的缺失率水平。与以前所报道的我国GSTM1及GSTT1基因缺失率(35%~63%及58%)相近[3~7]。宣威人群的GSTM1及GSTT1的缺失率与我国其他人群的缺失率相似。宣威肺癌的高发并非由于宣威人群对致癌物的高敏感性所致,而是由于当地严重的室内空气污染的结果[1]

    附表 肺癌危险因素的单因素分析结果 危险因素

    病例数

    构成(%)

    对照数

    构成(%)
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    OR值

    (95%)可信限

    GSTM1

    无缺失

    30

    34.9

    48

    55.8

    1

    缺失

    56

    65.1

    38
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    44.2

    2.39

    (1.25~4.56)

    GSTT1

    无缺失

    34

    39.5

    34

    39.5

    1

    缺失

    52

    60.5
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    52

    60.5

    1.00

    (0.54~1.86)

    吸烟状况

    不吸

    39

    45.3

    36

    41.9

    1

    吸

    47
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    54.2

    50

    58.1

    0.67

    (0.24~1.87)

    COPD史

    无

    53

    61.6

    59

    68.6

    1

    有
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    33

    38.4

    27

    31.4

    1.35

    (0.72~2.53)

    一生中无烟囱用煤

    <200吨

    56

    65.1

    68

    79.1

    1
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    ≥200吨

    30

    34.9

    18

    20.9

    2.20

    (1.40~4.66)

    1990年首次报道GSTM1基因缺失与肺癌发生有密切关系[8]。之后有许多此类的病例-对照研究,但其结果不一。本研究结果表明,GSTM1基因缺失致肺癌的相对危险度为2.62。也就是说,在相同的致癌物暴露水平下,GSTM1基因缺失人群患肺癌的危险性是非缺失人群的2.62倍。本次病例-对照研究是在前期宣威肺癌病因学研究的基础上,将已知的主要危险因素即燃料品种匹配的情况下,研究个体易感性与肺癌发生的关系。因此其结果具有更高的可信度。由于GSTM1对多环芳烃类代谢的特异性最强,GSTM1基因缺失可以作为探讨宣威肺癌人群易感性和发现高危人群的重要指标。
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    对GSTT1与肺癌关系的研究还比较少。在本研究中未发现GSTT1缺失与肺癌发生之间的联系,这与其它研究结果相一致。目前已知GSTT1可解毒乙烯氧化物[9],GSTT1可能并不参与多环芳烃类致癌物的解毒过程。

    本研究发现,影响肺癌发生的另一个有统计学显著性的危险因素是一生中无烟囱时烧煤吨数。一生中无烟囱用煤吨数超过200吨与小于200吨者比较,可增加肺癌的危险性,其相对危险度为2.51(95%可信限为1.14~5.34)。这与宣威肺癌前期研究结果一致:无烟囱烧烟煤导致的空气污染是宣威肺癌高发的主要危险因素。前期的遗传流行病学也表明,宣威肺癌高发是多种因素作用的结果,遗传因素在其中的作用只占24.6%,遗传因素不是宣威肺癌高发的主要危险因素[1]。但肿瘤的发生过程是一个复杂的多因素共同作用的结果,环境与基因之间交互作用的研究将促进理解肿瘤的病因及发生机制。GSTM1基因的发现及其对致癌物代谢影响的研究,为探索肺癌发生易感性的宿主因素方面,从分子水平上提供了重要的研究手段。
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    *中美合作课题;蓝青,女,博士生

    参考文献

    1 何兴舟,杨儒道.室内燃煤空气污染与肺癌.昆明:云南省科技出版社,1994.24

    2 Mumford JL, He XZ, Chapman RS, et al. Lung cancer and indoor air pollution in Xuan Wei, China. Science, 1987,235:217

    3 Board PG. Gene deletion and partial deficiency of the glutathione S-transferase(ligandin) system in man. FEBS Lett, 1981,135:12-14

    4 Lin HJ, Han CY, Bernstein DA, et al. Ethnic distribution of the glutathione transferase Mu 1-1 (GSTM1) null genotype in 1473 individuals and application to bladder cancer susceptibility. Carcinogenesis, 1994,15:1077-1081
, 百拇医药
    5 Rothman N, Hayes RB, Bi W, et al. Correlation between Nacetyltransferase activity and NAT2 genotype in Chinese males. Pharmacogenetics, 1993,3:250-255

    6 Lee EJ, Zhao B, Moochhala SM, et al. Frequency of mutant CYPIAI, NAT2 and GSTM1 allels in a normal Chinese population. Pharmacogenetics, 1994,4:355-358

    7 Zhao B, Lee EJ, Wong JY, et al. Frequency of mutant CYPIAI, NAT2 and GSTM1 alleles in normal Indians and Malays. Pharmacogenetics, 1995,5:275-280
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    8 Seidegard J, Pero RW, Markowitz MM, et al. Isoenzyme(s) of glutathione transferase (class Mu) as a marker for the susceptibility to lung cancer: a follow up study. Carcinogenesis, 1990,11:33-36

    9 Hayes JD, Pulford DJ. The glutathione S-transferase supergene family: regulation of GST and the contribution of the isoenzymes to cancer chemoprotection and drug resistance. Crit Rev Biochem Mol Biol,1995,30:445-600

    1998-04-14收稿, 百拇医药