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Home医源资料库在线期刊中华现代外科学杂志2006年第3卷第11期

单核苷酸多态性与肝细胞癌遗传易感性研究进展

来源:中华现代外科学杂志
摘要:原发性肝细胞性肝癌(简称肝癌,HCC)是我国乃至世界上常见,且具有危害性的恶性肿瘤之一。尽管随着各种新技术、新疗法的出现和诊疗水平的提高,肝癌的疗效有了很大的改善,但我国肝癌年死亡率仍高达20。40/10万,约占全世界肝癌死亡率的1/2。目前的研究认为:肝癌和其他恶性肿瘤一样,其发生和发展是多因素参与的复杂过程。...

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  原发性肝细胞性肝癌(简称肝癌,HCC)是我国乃至世界上常见,且具有危害性的恶性肿瘤之一。我国每年新发病例约占全球45%,在恶性肿瘤的年死亡率分别占农村和城市恶性肿瘤死亡率的第一和第二位,严重危害劳动人民的健康与生命。尽管随着各种新技术、新疗法的出现和诊疗水平的提高,肝癌的疗效有了很大的改善,但我国肝癌年死亡率仍高达20.40/10万,约占全世界肝癌死亡率的1/2。目前的研究认为:肝癌和其他恶性肿瘤一样,其发生和发展是多因素参与的复杂过程。

    单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNP)是指基因组水平上由单个核苷酸变异引起的DNA序列多态性,在人群中的发生频率大于1%[1],包括单碱基的转换、颠换以及单碱基的插入或缺失等表现形式。它是人类可遗传的变异中最常见的一种,占所有已知多态性的90%以上。SNP是人种之间、个体之间差异的遗传物质基础之一,包括对恶性肿瘤等复杂疾病的易感性差异。

    1  SNP的特点

    SNP作为一种遗传标记得到广泛应用,主要源于以下几个特性:(1)密度高:SNP在人类基因组平均密度估计为500~1000 bp,在整个基因组的分布达3000000以上,遗传距离为2~3 cm,其密度比微卫星标记高出几个数量级,可以在任何待研究基因的内部或附近提供一系列标记。(2)代表性:某些SNP可能在转录、翻译、拼接以及RNA稳定性等方面发挥重要作用,而某些位于基因内部的SNP有可能直接影响蛋白质结构或者表达水平,因此它们可能代表疾病遗传机制中的某些作用因素。(3)遗传稳定性:SNP来源于数千年前发生的突变,随着人类世代繁衍稳定地遗传至今,和微卫星等重复序列多态标记相比,SNP具有更高的遗传稳定性。(4)易测定性:通常SNP都是二等位多态性,又称双等位基因标记[2](biallelic marker),检测时能通过简单的“+/-”进行基因分型,而无需进行基因片段长度的分析,所以SNP的检测分析可以实现自动化。具备以上优点,SNP被认为是第3代分子遗传标记。

    2  SNP用于肿瘤遗传易感性研究的理论基础

    SNP研究的理论基础是等位基因关联,它是指疾病性状的标记等位基因发生率的显著性改变(增加或降低),它代表与疾病性状(表现型)相关的等位基因在随机发生中的偏差。当一遗传标记的频率在患者中明显超过非患者时,即表明该标记与疾病相关。1997年Collins等提出了“常见疾病,常见变异”(common disease,common bariant,CD-CV)的假说,认为常见疾病的易患性是由于人群中某些位点,特别是在基因编码区或调控区的常见变异引起的。因此在某一恶性肿瘤人群和正常对照人群中进行SNP对比研究,可以确定SNP位点和(或)其邻近变异与肿瘤发病风险的关系,因而可应用于肿瘤遗传易感性的研究。2001年,SNP协会(The SNP Consortium)构建了含1.42×106个SNP、密度达1个SNP/1.9 kb的人类遗传因谱[3],这对开展致病基因定位的研究非常重要。据估计,大约有105个SNP分子标记将被用于基因功能及与疾病的相关性的关联研究[4]。

    3  目前SNP与肝细胞癌遗传易感性研究情况

    药物代谢酶中的GSTM1、GSTT1、NAT 2、CYP2E1等基因多态与肝癌易感性有关。葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferase,UGT)是参与外源性化合物体内生物转化Ⅱ相反应最重要的解毒酶。肝癌的重要环境因素AFB1在体内经过活化后的代谢产物,大部分是以葡萄糖醛酸结合的酚盐形式排出体外。其编码基因UGT1F已被克隆。刘茶珍等[5]对84例肝癌患者的癌周肝组织和144例健康对照的外周血进行的UGT1F基因的多态性进行了研究。结果在第1外显子和第2内含子发现3个新的单核苷酸多态。即第232位核苷酸T-G颠换,第528位核苷酸A-G转换和第376位核苷酸A-G转换。另外,754位点多态在的研究中得到了证实。分析病例组和对照组4个位点等位基因及基因型频率的分布,病例组UGTIF 754位点G/G基因型频率(13.10)和G等位基因频率(29.17)均显著高于对照组(2.78和19.44)。其他位点,两组差异无显著性。认为UGTIF基因的第2~5外显子高度保守,而第1外显子则呈高度多态。其754位点多态可能与肝癌有关。对84例肝癌患者和144例健康对照CYP3A4基因的多态性进行了研究。结果通过对CYP3A4基因10个外显子的检测,发现2例肝癌患者的第7外显子第15742位核苷酸发生了A-G转换,使得第183位氨基酸残基由天冬酰胺转变为丝氨酸;发现第10内含子存在一单核苷酸多态,表现第20338位核苷酸发生了G-A转换。故认为CYP3A4基因可能高度保守,虽有突变,但属罕见。

    孙长江等[6]应用PCR-RFLP方法研究正常人、乙型肝炎、肝硬化和原发性肝癌组患者的胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)启动子区域DNA多态性改变与原发性肝癌的相关性。利用BstEⅡ酶消化正常成人组、乙型肝炎、肝硬化和原发性肝癌肝组织DNA。IGF-1IP3启动子的基因突变在正常成人组(3.33%)、乙型肝炎组(6.67%)、肝硬化组(13.33%)组间差异无显著性(P>0.10)。原发性肝癌组(63.33%)阳性率显著高于正常成人组、乙型肝炎组、肝硬化组,差异有显著性(P<0.005)。本研究显示IGF-Ⅱ启动子区域BstEⅡ消化位点异常与原发性肝癌有高度的相关性。

    N-乙酰基转移酶2(N-acetyltransferase 2,NAT 2)是代谢内外源性化合物的重要酶系,在肝组织中表达较多,参与香烟中芳香胺类和杂环胺类等致癌物的代谢,其活性的改变可能会造成机体对致癌物解毒能力降低,对环境致癌更敏感。高建平等[7]应用自动实时荧光Light-Cycler技术,分析78例肝癌患者和112例健康志愿者NAT 2的4个位点的基因多态性,比较肝癌患者与对照组间频率差异。发现肝癌吸烟组NAT 2慢乙酰化基因型频率(37.5%)与对照吸烟组(17.9%)比较差异有显著性(P<0.05),并使患肝癌的危险度提高了2.76倍;肝癌非吸烟组NAT 2慢乙酰化基因型频率(26.3%)与对照非吸烟组(16.1%)比较,差异无显著性(P>0.05)。故认为携带NAT 2慢乙酰化基因型的吸烟者可能是肝癌的高危人群。

    人类黑色素瘤相关抗原(melanoma-associated antigen,MAGE)家庭至少包括6组,即MAGE-A~MAGE-F。MAGE-A、MAGE-B、MAGE-C在许多恶性肿瘤中均有不同程度表达,除睾丸以外的正常组织中均无表达,故被称为癌或睾丸(cancer/testis,CT)抗原,属于共享的肿瘤特异性抗原。MAGE-A中第一个被分离得到的抗原被命名为MAGE-1。其广泛表达于不同的肿瘤中,在原发性肝细胞癌中的表达阳性率为30%~78%。现已发现MAGE-1编码蛋白中包含多个组织相容性复合物限制性多肽表位。在国际上,包括MAGE-1在内的多种CT抗原衍生肽已用于一些肿瘤的免疫治疗研究。研究表明,中国HCC患者表达的MAGE-1基因存在基因变异,现进一步分析MAGE-1的基因变异状况并阐明基因变异是肝癌细胞特异性的基因突变,还是MAGE-1基因存在可遗传的单核苷酸多态性。汪莉萍等[8]提取19例原发性肝癌患者的癌组织、癌旁组织总RNA,用逆转录-多聚合酶链反应(RT-PCR)方法检测组织MAGE-1基因mRNA的表达,并通过PCR产物测序分析编码基因是否存在变异;提取肝癌患者癌组织、癌旁组织和外周血细胞基因组DNA,以及23例正常献血人员外周血细胞基因组DNA,分析MAGE-1编码基因的变异状况,并利用软件对变异抗原蛋白的生物学意义进行了初步探讨。发现癌组织中MAGE-1表达阳性率为47.4%(9/19),癌旁组织无表达。序列测定显示,MAGE-1 CDNA编码基因存在3种类型:一类是Ⅰ型(GenBank M77481),发生率为11.1%(1/9);另一类型(C 159T、A272G、G393A)发生率为55.6%(5/9),称之为TGA型,导致编码的2个氨基酸的改变分别是T32A和R72Q;第3种类型(A272G、C991T、A1125G)发生率为33.3%(3/9),仅A272G引起一个氨基酸的替换(T32A),称之为GTG型。经对基因组DNA分析,证实以上3种基因类型不是肝癌组织的基因突变,而是SNP,其在肝癌患者和正常献血员中分布的比例分别为:Ⅰ型占26.3%(5/19)和60.9%(14/23);TGA型占57.9%(11/19)和47.8%(11/23);GTG型占21.1%(4/19)和21.7%(5/23)。在男性研究对象中,SNP型别在是否患有HCC及是否表达MAGE-1抗原的患者中的分布差异均无显著性。

    红细胞作为血液循环中数量最多的血细胞,其表面广泛表达的补体受体Ⅰ型分子(CR1)在调控补体系统以及清除抗原物质过程中有重要作用。对肝癌患者红细胞CR1分子基因多态性、数量表达和免疫黏附活性的研究发现,肝癌患者红细胞CR1分子数量与黏附活性显著低于正常人组,且在晚期或伴肝功能异常的肝癌患者,其红细胞CR1分子数量及黏附活性显著低于早期或肝功能正常的肝癌患者。王海滨等[9]采用聚合酶链反应(PCR)和HindⅢ酶切技术测定红细胞CR1分子基因型,采用酶联法定量测定红细胞CR1分子的数量,以红细胞免疫黏附试验测定红细胞CR1分子黏附活性。104例肝癌患者红细胞CR1分子密度相关基因多态性分布(HH:70.2%,HL:24.0%,LL:5.8%)与75例正常人(HH:74.7%,HL:21.3%,LL:4.0%)比较差异无显著性;肝癌患者红细胞CR1分子的数量(0.83±0.22)及黏附活性(47.1±6.5)均显著低于正常人组,差异有非常显著性(1.26±0.33,62.4±7.6,P<0.01);并且CR1分子基因多态性为:高表达的肝癌患者其红细胞CR1分子数量表达与黏附活性都明显下降;伴有肝功能明显异常的肝癌患者其红细胞CR1分子数量及黏附活性显著低于早期或肝功能正常的肝癌患者。王海滨等认为肝癌患者红细胞CR1分子数量及黏附活性的变化主要是后天因素引起,肝癌患者红细胞CR1分子数量及黏附活性的变化与病情发展及严重程度密切相关。

    国外动物研究证实,酒精的中间代谢产物乙醛是一种肯定的致癌剂。谷胱甘肽-S-转移酶(GST)是多功能酶,能催化谷胱甘肽与多种亲电子化合物(包括致癌物)反应,在多数情况下是一种解毒过程。因此,由于基因多态使GST缺乏或活性低下,可能会导致宿主对包括乙醛在内的一些毒物和致癌物作用的敏感性增高。李苏平等[10]在肝癌高发区江苏省泰兴市进行了以人群为基础的病例对照研究,并应用多重PCR法检测了207例原发性肝癌及其1∶1配对的正常对照的GSTM1和GSTT1基因型。结果GSTM1空白基因型的频率,病例组为58.94%,对照组为57.00%;GSTT1空白基因型的频率,病例组和对照组分别为52.17%和46.86%,两组间差异无显著性。但GSTT1的空白基因型与非空白基因型相比,当其长期饮用高度白酒达23年以上或月饮酒量大于3 kg时,患肝癌的危险性显著增高(OR=2.56,95%CI为1.08~6.05或OR=3.48,95%CI为31.47~8.22);此外分析饮酒总量(kg·年)也得到同样的结果(OR=3.71,95%为1.51~9.12)。所以认为携带GSTT1空白基因型且有长期大量饮酒习惯者,其患肝癌的危险性显著增高。

    饮酒是肝癌、胃癌和食管癌高发的重要危险因素之一。现已得知,酒精在体内的代谢过程主要为乙醇转化为乙醛,乙醛转化为乙酸,乙醛已被证实有明显的致癌作用,而存在于肝细胞中的乙醛脱氢酶2(ALDH2)是乙醛脱氢酶(ALDH)的一种,它的功能是将乙醛氧化为无致癌作用的乙酸。丁建华等[11]将88例肝癌以性别、年龄和居住地与对照按1∶1配对;104例胃癌和98例食管癌选择同一组(235例)非肿瘤居民为对照,用PCR-RFLP方法检测研究对象的ALDH2基因型。发现肝癌、胃癌、食管癌病例与对照组中ALDH2变异基因型携带者分别占36.36%和35.23%、47.12%和45.36%、32.65%和45.36%,差异无显著性。在携带ALDH2变异基因型的饮酒人中,每月饮酒总量>3 kg者发生肝癌的危险性是≤3 kg者的7.2倍,并存在显著的剂量效应关系。在携带ALDH2谷氨酸纯合型的男性中,饮酒者发生癌的危险性是不饮酒者的2.69倍。所以认为携带ALDH2变异基因型者大量饮酒将显著增加患肝癌的危险性。

    HCC的发生是一个多基因、多步骤,由遗传和环境因素等综合影响的过程。乙型肝炎病毒(HBV)慢性感染以及黄曲霉毒素暴露是HCC发生的两大主要的危险因素。DNA修复系统是机体内主要的防御屏障,是参与机体遗传易感性的重要组成部分。许丽等[12]应用病例-对照研究方法,选择了江苏启东地区72例HCC患者以及137例正常对照,以年龄(±3岁)和性别为配对因素进行了配对,对XPD-751位点基因多态性做PCR-RFLP分析。结果XPD-751位点的Gln/Lys或Gin/Gin基因型的发生频率在病例组中明显高于对照组,差异有显著性(OR=3.13,95%CI=1.16~8.47),在调整了HBV感染因素后,差别的显著性虽然消失,但可信限下限位于临界处(OR=2.70,95%CI=0.98~7.42)。对HBV感染患者并同时伴有XPD-751位点为Gln/Lys或Gin/Gin基因型的个体,其HCC发生的危险性是HBV阴性及XPD-751位点为Lys/Lys野生型基因型个体的6.68倍,差异有显著性(OR=6.68,95%CI=3.43~13.01)。所以认为XPD-751位点基因多态性可能影响HCC的发生,同时指出XPD-751位点基因多态性和HBV感染之间可能存在基因-环境交互作用。提示XPD基因多态性是构成个体发生肿瘤遗传易感性的重要因素,这对了解HCC的发病机制及高危人群的筛检等方面都有一定积极的意义。除HBV感染以外,黄曲霉毒素暴露也是启东地区肝癌高发的危险因素之一,黄曲霉毒素暴露水平与XPD基因是否同样存在基因一环境交互作用,还有待进一步的深入研究。

    邵华等[13]选择80例肝硬化、肝癌标本,分别以PCR-SSGP法、双链DNA序列测定法研究其P53基因外显子的突变情况及突位点。发现62例肝癌标本P53总突变率为19.4%,其中,早、中、晚期突变率分别为10.5%、15.0%、35.0%;18例肝硬化标本P53总突变率为56%;第7外显子的突变发生在249位密码子第3号碱基上,为G:C-T:A的颠换突变;第8外显子的突变发生在273位密码子第1号碱基上,为C:G-T:A的转换病变。认为P53基因病变发生在肝细胞发生形态学改变之初,随着肝癌的进展逐渐积累,突变率呈上升趋势,故P53基因突变很可能是启动癌变过程的重要因素之一。

    细胞色素P450 2E1(CYP2E1)是一种Ⅰ相代谢酶,它是代谢某些外源性和内源性化合物的重要酶系,而细胞色素P450 2E1(CYP2E1)是CYP450代谢酶家族中的重要一员,它是参与亚硝胺和低相对分子质量卤代烃类化合物在体内代谢的主要酶类。研究表明,CYP2E1基因具有多态性。目前研究发现此基因具有3种多态性位点,即RsaⅠ、PstⅠ和DraⅠ。其中RsaⅠ限制性内切酶识别的多态位点被证实能够显著影响CYP2E1转录水平。姜爱仁等[14]在肝癌高发区泰兴市进行病例对照研究,调查研究对象的饮酒习惯,以PCR-RFLP方法分析CYP2E1基因型。发现肝癌病例组与对照组中CYP2E1变异基因型(C1/C2+C2/C2)的分布频率分别为41.06和37.02,两者差异无显著性;从饮酒习惯等方面分析,携带CYP2E1变异基因型的饮酒者与携带野生基因型的不饮酒者患肝癌危险性差异无显著性。所以认为E1基因多态性与泰兴市肝癌的发生无关。

    张秀峰等[15]应用PCR-RFLP技术检测96侧肝癌患者和173例对照的NAT1基因型,并分析NAT1与环境危险因素的交互作用。发现病例组与对照组相比差异无显著性:病例组NATI快型和慢性的频率分别为32.3%和67.7%,与对照组相比差异无显著性。认为NAT1基因多态性与肝癌不存在关联。

    4  目前SNP与肝细胞癌遗传易感性研究中存在的问题

    综合有关SNP与肝细胞癌遗传易感性的文章发现,研究结果一致性差。假阳性结果较多,其原因可能是论文发表偏见,希望阳性结果,再就是统计学分析混乱,也可能是基因型检测错误。在SNP与肿瘤风险研究中未充分重视基因与环境相互作用的重要性。SNP位点选择单一。并且由于技术限制,目前尚不能进行基因组水平上的SNP与肿瘤风险关系的综合分析。

    5  小结与展望

    目前普遍认识到遗传多态性研究最有可能揭示肿瘤易感性的本质。随着SNP计划的成功实施,高通量检测SNP的新技术正在不断发展,《Human Mutation》、《Genome Research》和《Nucleic Acids Research》等高水平国际杂志有很多关于SNP高通量技术的报道。高通量的肿瘤遗传易感性研究将获得重大进展,然而对于逐个基因逐个SNP的功能性研究同样十分重要,这样才能与高通量获得的群体研究结果相结合,找出任何肿瘤的遗传易感SNP谱系。

    [参考文献]

    1  Wang DG, Fan JB, Siao CJ, et al. Large-scale identification, mapping and genotyping of single nucleotide polymorphisms in the human genome. Science,1998,280:1077-1082.

    2  Mullikin JC, Hunt SE, Cole CG, et al. An SNP map of human chromosome 22. Nature,2000,407:516-520.

    3  Sachidanandam R, Weissman D, Schmidt S C, et al. A map of human genome sequence variation containing 1. 42 million SNP. Nature,2001,409:928-933.

    4  Eric L. Application of SNP technologies in medicine:lessons learned and future challenges. Genome Res,2001,11:927-929.

    5  刘茶珍,边建超,江峰,等.葡萄糖醛酸转移酶1F基因多态性及与肝癌易感性研究,中华医学遗传学杂志,2002,19:324-328.

    6  孙长江,罗速,王淑平.IGF-Ⅱ基因P3启动子区域DNA多态性改变与原发性肝癌的相关性研究,交通医学,2003,17:80-82.

    7  高建平,黄跃东,林经安,等.N-乙酰基转移酶基因多态性与肝癌易感性的关系,中华肝脏病杂志,2003,11:20-22.

    8  汪莉萍,陈红松,梅铭惠,等.肝癌患者及正常人群中黑色素瘤相关抗原1的基因多态性,中华肝脏病杂志,2004,12:51-55.

    9  王海滨,赵新平,郭峰,等.肝癌患者红细胞补体受体Ⅰ型分子及其基因多态性变化,中华检验医学杂,2001,34:31-33.

    10  李苏平,吴建中,丁建华,等.GSTM1、GSTT1基因多态性和饮酒习惯与原发性肝癌发生的危险性,实用癌症杂志,2004,19:229-232.

    11  丁建华,吴建中,李苏平,等.乙醛脱氢酶2基因多态性和饮酒习惯与肝癌胃癌、胃食管的易感性.中国肿瘤,2002,11:450-452.

    12  许丽,吴一迁,金晏,等.DNA修复基因XPD多态性和肝细胞肝癌危险性的病例对照研究.肿瘤,2004,24:526-529.

    13  邵华,张宪党,黄海南,等.肝硬化及肝癌p53基因突变的实验研究.癌症防治杂志,2001,8:365-367.

    14  姜爱仁,吴建中,丁建华,等.CYP2E1基因多态性与肝癌易感性的关系.肿瘤防治杂志,2004,11:162-164.

    15  张秀峰,张小燕,边建超,等.NAT1基因多态性与肝癌的遗传易感性.中国癌症杂志,2004,4:207-211.

     作者单位: 200438 上海,东方肝胆外科医院特需科

  (编辑:杨  熠)

作者: 谢峰,徐峰,黄杨卿,杨甲梅
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