食品生物活性物質(zhì)與結(jié)直腸癌DNA甲基化異常的研究進(jìn)展

梁 云，陳慶森*

食品生物活性物質(zhì)與結(jié)直腸癌DNA甲基化異常的研究進(jìn)展

梁 云，陳慶森*

(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134)

DNA甲基化是腫瘤發(fā)生的一種重要表觀遺傳學(xué)變化，并已被證實(shí)與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。本文介紹DNA甲基化的形成機(jī)制以及重要性，結(jié)合近期國內(nèi)外DNA甲基化異常與結(jié)直腸癌關(guān)系的研究進(jìn)展，總結(jié)食品生物活性物質(zhì)如何通過調(diào)控甲基基團(tuán)代謝或DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶活性來調(diào)節(jié)DNA甲基化，從而影響結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制。

生物活性物質(zhì)；結(jié)直腸癌；表觀遺傳學(xué)；DNA甲基化

結(jié)直腸癌是一種常見的惡性腫瘤，2009 年世界范圍內(nèi)新增結(jié)腸癌病例數(shù)為120萬，當(dāng)年結(jié)腸癌致死人數(shù)為60萬[1]。據(jù)預(yù)測，我國結(jié)直腸癌的發(fā)病率與死亡率在很長一段時(shí)期內(nèi)將穩(wěn)步上升，結(jié)直腸癌已成為我國最常見的惡性腫瘤之一?，F(xiàn)代腫瘤理論認(rèn)為從良性腫瘤發(fā)展為惡性腫瘤是由遺傳基因缺陷以及基因表觀遺學(xué)改變共同積累而成的[2]。

表觀遺傳學(xué)改變是指DNA序列不發(fā)生變化但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變。表觀遺傳學(xué)主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑和RNA干擾等。研究證明，幾乎人類所有腫瘤都存在著表觀遺傳上的異常。其中甲基化和腫瘤的關(guān)系備受關(guān)注，檢測DNA甲基化有望成為檢測腫瘤發(fā)生的分子標(biāo)志。表觀遺傳改變與眾多疾病的發(fā)生有關(guān)，與DNA改變不同的是，表觀遺傳改變是可逆的，從而為一些疾病提供了可靠的營養(yǎng)治療思路。合理飲食是降低癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的最重要手段。食品中的各種生物活性物質(zhì)在癌癥形成的各個(gè)階段均有特定的保護(hù)作用。飲食與癌癥發(fā)生的眾多途徑有關(guān)，包括細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期的控制與分化、血管生成、DNA修復(fù)以及致癌物質(zhì)的代謝。表觀遺傳機(jī)制也成為食品生物活性物質(zhì)選擇性的激活或沉默基因表達(dá)的重要機(jī)制。本文通過闡述DNA甲基化機(jī)制，并結(jié)合近期國內(nèi)外對(duì)DNA甲基化與結(jié)直腸癌關(guān)系的研究進(jìn)展，對(duì)在甲基化作用機(jī)制基礎(chǔ)上食品生物活性物質(zhì)對(duì)結(jié)直腸癌的影響進(jìn)行綜述。

1 DNA甲基化的形成及重要性

DN A甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾，是在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)的作用下，由S-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基，胞嘧啶5'位的氫被甲基取代，成為5-甲基胞嘧啶的過程[3]。目前已知的甲基化轉(zhuǎn)移酶包含有3個(gè)家族：DNMT1、DNMT2、DNMT3a和DNMT3b。DNMT1優(yōu)先作用于半甲基化的DNA，根據(jù)親鏈上特異的甲基化位點(diǎn)，在DNA半保留復(fù)制出的新生鏈相應(yīng)位置上進(jìn)行甲基化修飾，是一種維持甲基化轉(zhuǎn)移酶，DNMT3a和DNMT3b 主要作用于DNA的從頭甲基化，在原來沒有甲基化的D N A雙鏈上進(jìn)行甲基化修飾。DNMT2的具體機(jī)制尚不清楚[4]。在哺乳動(dòng)物中，DNA甲基化主要發(fā)生在CpG二核苷酸位點(diǎn)上，CpG成簇存在的地方稱為CpG島，CpG島長約為0.5～4kb，位于啟動(dòng)子區(qū)。在正常組織細(xì)胞中啟動(dòng)子CpG島不發(fā)生甲基化。然而，在腫瘤細(xì)胞中啟動(dòng)子區(qū)高甲基化是一個(gè)重要的表觀遺傳改變標(biāo)志。DNA甲基化影響到基因的表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Baylins等[5]在1995年提出腫瘤細(xì)胞DNA甲基化異常包括整體基因組的低甲基化和CpG島高甲基化，基因組低甲基化通過激活原癌基因的表達(dá)來誘發(fā)腫瘤的產(chǎn)生，而抑癌基因的高甲基化導(dǎo)致基因表達(dá)受到抑制是腫瘤產(chǎn)生的重要分子機(jī)制。

2 DNA甲基化與結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌中基因的改變包括原癌基因及抑癌基因的改變，如DNA錯(cuò)配修復(fù)基因的突變APC、KRAS或TP53的突變[6]等，而事實(shí)上，只有10%的結(jié)直腸癌會(huì)發(fā)生基因遺傳學(xué)的改變，更多的結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展與表觀遺傳學(xué)改變有關(guān)，其中最主要的機(jī)制是DNA甲基化機(jī)制[7]。Esteller等[8]從人類15種腫瘤的600個(gè)樣本中利用MSP技術(shù)檢測12種基因的甲基化水平，發(fā)現(xiàn)在各個(gè)不同類型的腫瘤中均存在一個(gè)或多個(gè)基因甲基化，但是不同腫瘤中基因的甲基化狀態(tài)差異顯著。

2.1 結(jié)直腸癌與整體基因組低甲基化

最開始人們對(duì)腫瘤的分子生物學(xué)主要集中在原癌基因假設(shè)學(xué)說中，認(rèn)為腫瘤的發(fā)生是通過遺傳基因重組和基因突變激活原癌基因，到1983年Feinberg等[9]首次研究并提出了腫瘤細(xì)胞低甲基化作為原癌基因激活的一種機(jī)制，其后被大量的實(shí)驗(yàn)研究所證實(shí)。

結(jié)直腸癌在表觀遺傳學(xué)上的特征是整體基因組低甲基化伴隨著特異基因高甲基化。甲基化轉(zhuǎn)移酶活性的降低、組蛋白修飾以及DNA錯(cuò)配修復(fù)的缺陷等均會(huì)引起的整體基因組低甲基化。DNA整體基因組低甲基化導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的主要原因分別是：基因表達(dá)異常、基因印記缺失、染色體失活、染色體不穩(wěn)定性、微衛(wèi)星不穩(wěn)定性等。

Esteller等[10]研究發(fā)現(xiàn)在散發(fā)性結(jié)直腸癌中整體基因組甲基化水平降低30%，在家族性增生性息肉綜合癥(FAP)和遺傳性非息肉病性結(jié)直腸癌(HNPPC)中檢測其甲基化水平分別降低了43%和42%。相比于正常細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞低甲基化主要發(fā)生在微衛(wèi)星的重復(fù)序列中。

Cui等[11]等研究發(fā)現(xiàn)由于低甲基化引起的類胰島素生長因子-2基因(IGF2)/H19區(qū)域的雜合子丟失(LOI)在40%的結(jié)直腸腫瘤組織能檢測出來，基因低甲基化使得染色體更容易破裂，導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定性。

2.2 結(jié)直腸癌中CpG島高甲基化

Baylins等[5]報(bào)道，啟動(dòng)子CpG島甲基化普遍存在于人類的各種腫瘤中，很多功能基因如抑癌基因和DNA錯(cuò)配修復(fù)基因通常在腫瘤中未檢測出相關(guān)基因發(fā)生突變，更多腫瘤的發(fā)生是由CpG島甲基化異常引起的基因沉默。

啟動(dòng)子CpG島甲基化引起基因沉默可能有兩種機(jī)制。第一種機(jī)制是轉(zhuǎn)錄因子特異性的結(jié)合蛋白與啟動(dòng)子識(shí)別位點(diǎn)的特異性結(jié)合，一些轉(zhuǎn)錄因子，如A P-2、c-Myc、E2F、NF-κB，可以識(shí)別含有CpG島的序列，通過甲基化抑制其表達(dá)[12]；第二種機(jī)制是特異性的轉(zhuǎn)錄阻遏物與甲基化的DNA直接結(jié)合。DNA甲基化信號(hào)可以利用針對(duì)CpG島序列的甲基CpG島結(jié)合蛋白(MeCP)來分析。MeCP1和MeCP2是最早發(fā)現(xiàn)的兩種與甲基CpG島結(jié)合蛋白復(fù)合物，其后又發(fā)現(xiàn)了甲基結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)域包括MBD1、MBD2、MBD4和Kaiso[13]。MeCP1、MBD1、MBD2和MBD4通過一個(gè)甲基結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)域?qū)崿F(xiàn)與甲基化的CpG 島結(jié)合，而Kaiso是依靠鋅指結(jié)構(gòu)與CpG島結(jié)合。MBD4和DNA錯(cuò)配修復(fù)有關(guān)，而通過體外實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞培養(yǎng)分析發(fā)現(xiàn)MBD1、MBD2、MeCP2、Kaiso與組蛋白去乙酰基復(fù)合物作用從而抑制轉(zhuǎn)錄作用。DNA甲基化同時(shí)可以影響組蛋白修飾和染色體結(jié)構(gòu)；反過來，也會(huì)影響基因的表達(dá)。

在散發(fā)性微衛(wèi)星不穩(wěn)定性結(jié)直腸癌(MSI CRC)，80%的病人出現(xiàn)了MLH1啟動(dòng)子區(qū)的異常甲基化，然而只要MSI CRC細(xì)胞株在MLH1啟動(dòng)子去甲基化后，MLH1表達(dá)和功能將恢復(fù)，細(xì)胞株也恢復(fù)正常。此研究說明了啟動(dòng)子區(qū)域高甲基化對(duì)于結(jié)直腸癌的關(guān)系。目前，研究與結(jié)直腸癌甲基化相關(guān)的基因有：細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因(p16INK4a、p15INK4a和Rb)、DNA錯(cuò)配修復(fù)基因(BRCA1、MGMT、hMLH1)、凋亡基因(DAPK、TMS1)等。

表觀遺傳學(xué)上把結(jié)直腸癌按照CpG島表型分為兩個(gè)表型：一類表現(xiàn)為少量的甲基化(CIMP－)；一類為多基因甲基化(CIMP＋)。CIMP＋結(jié)直腸癌相比CIMP－結(jié)直腸癌KRAS的突變率較高，但是TP53突變率較低，5個(gè)經(jīng)典的CIMP標(biāo)志物(p16、MINT1、MINT2、MINT3、MLH1)為分辨CIMP提供了一個(gè)簡單而具有代表性的方法。

啟動(dòng)子區(qū)域CpG島高甲基化是腫瘤研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。然而，在腫瘤發(fā)展中有關(guān)CpG島甲基化還是存在一些問題沒有得到解決：1)DNA甲基化是腫瘤形成的原因還是結(jié)果？2)腫瘤病人病變過程中哪些基因發(fā)生甲基化？3)在病變或者轉(zhuǎn)移過程中什么時(shí)候發(fā)生甲基化或者基因沉默？4)什么決定腫瘤特異性的甲基化？

2.3 DNA甲基化的動(dòng)態(tài)變化與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展

腫瘤通過表觀機(jī)制沉默抑癌基因的表達(dá)其中包括結(jié)直腸癌的發(fā)生。結(jié)直腸癌的病理學(xué)發(fā)展進(jìn)程為從異型隱窩灶(ACF)開始發(fā)展為管狀腺瘤，異型隱窩灶(ACF)和管狀腺瘤均有可能發(fā)展為侵入性腫瘤。

異型隱窩灶是結(jié)直腸癌發(fā)生癌前病變的最初病例學(xué)標(biāo)志，某些特異性的基因位點(diǎn)如RASSF1A、CRBP1、MINT31、CDH13、MINT1、SLC5A8、MGMT在ACF[14]階段發(fā)生DNA甲基化增生性息肉是結(jié)直腸癌的癌前病變的一個(gè)早期事件，P e t k o等[15]發(fā)現(xiàn)在增生性息肉中MGMT、CDKN2A、MLH1的甲基化頻率分別為5%、10%和7%，明顯低于在腺瘤中的49%、34%和7%，而在進(jìn)展性腺瘤中甲基化率更高。大量基因甲基化狀態(tài)在腺瘤和腫瘤階段有顯著的變化，表明表觀遺傳學(xué)結(jié)直腸癌的的發(fā)生中占據(jù)重要地位。

Kim等[16]發(fā)現(xiàn)同一基因甲基化程度在腺瘤早期和進(jìn)展性腺瘤有明顯的不同，腺瘤、結(jié)直腸癌發(fā)生甲基化的基因數(shù)目逐步上升，這表明異常甲基化是結(jié)直腸癌的早期頻繁事件。Huang等[17]發(fā)現(xiàn)除了結(jié)直腸癌，在異型隱窩灶A(yù)CF、結(jié)腸腺瘤、增生性息肉和進(jìn)展性腺瘤均發(fā)現(xiàn)p16基因甲基化，表明p16基因CpG島甲基化發(fā)生腫瘤惡變前早期，是結(jié)直腸癌發(fā)生的早期事件。本實(shí)驗(yàn)室對(duì)由二甲阱為模型的大鼠結(jié)直腸癌的MSP的分析研究中發(fā)現(xiàn)，在大鼠結(jié)直腸癌早期能檢測p16基因啟動(dòng)子區(qū)發(fā)生異常甲基化。

3 結(jié)直腸癌與無創(chuàng)性DNA甲基化早期事件的分子標(biāo)志研究

結(jié)直腸癌在腫瘤沒有發(fā)生轉(zhuǎn)移之前能夠通過簡單的手術(shù)治愈，因此結(jié)直腸癌的早期發(fā)現(xiàn)診斷顯得尤為重要，除了篩查檢驗(yàn)、結(jié)腸鏡檢查、糞便隱血檢驗(yàn)，檢測糞便及血液中啟動(dòng)子區(qū)異常甲基化成為了檢測結(jié)直腸癌的一種最具潛力的手段。

3.1 糞便脫落細(xì)胞DNA甲基化

檢測糞便中DNA甲基化的改變作為一種新的無創(chuàng)手段，而具有很大的潛力應(yīng)用于癌癥病人的檢測。Melotte等[18]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌病人70% NDRG4發(fā)生甲基化，腺瘤病人中有61% NDRG4發(fā)生甲基化，GATA4/5[19]也是結(jié)直腸癌中的普遍和特異事件?？茖W(xué)家們致力于研究與結(jié)直腸癌特異性相關(guān)的基因，包括細(xì)胞因子白介素-6家族基因：制瘤素M-β受體(OMSR)基因。OMSR基因甲基化在結(jié)直腸癌中具有很高的特異性[20]。在結(jié)直腸癌病人糞便DNA中能檢查出38%發(fā)生甲基化，其特異性為95%。OSMR甲基化在結(jié)直腸癌人Ⅱ期和 Ⅲ期分別為56%、44%、80%的無癌癥對(duì)照人群其甲基化為陰性，表明該基因甲基化是診斷結(jié)直腸癌發(fā)生的一個(gè)分子標(biāo)記。

OSMR、NDRG4和GATA4的高特異性表明了檢測腸癌病人糞便DNA甲基化的意義。另外一個(gè)重要基因是分泌性卷曲蛋白家族基因(SFRP)[21]，SFRP基因啟動(dòng)子甲基化引起的基因沉默導(dǎo)致wnt/β-catenin信號(hào)途徑結(jié)構(gòu)失活，通過MSP技術(shù)在結(jié)直腸癌中能檢測出95% SFRP1發(fā)生甲基化，從而可作為檢測結(jié)直腸癌的特異性標(biāo)記基因。

3.2 血清/血漿中的甲基化

Lofton等[22]在血漿中發(fā)現(xiàn)了與結(jié)直腸癌有關(guān)的DNA甲基化的高效的生物標(biāo)記。選擇了133個(gè)結(jié)直腸癌病人和179個(gè)健康人群中的血清為樣本，在56個(gè)參選基因中選擇了HPP1，NGFR和SEPT9三個(gè)標(biāo)記物來檢測其DNA甲基化，結(jié)果表明結(jié)直腸癌病人血清DNA的3個(gè)基因都具有50%以上的敏感性以及健康對(duì)照組69%的特異性。

檢測糞便中DNA甲基化相比于傳統(tǒng)的結(jié)直腸癌檢測方法結(jié)腸鏡活檢等由于其無創(chuàng)性而成為檢測結(jié)直腸癌一個(gè)重要手段，然而利用糞便或血清DNA異常甲基化檢測結(jié)直腸癌也存在一些技術(shù)難題。Petko等[23]對(duì)結(jié)腸性息肉和腺瘤病人結(jié)腸鏡檢查，同時(shí)通過MSP技術(shù)檢測糞便DNA p16、MGMT、MLH1三個(gè)基因其甲基化率分別為31%、48%、0%，但是在無息肉的人群中其甲基化率分別為16%、27%、10%。出現(xiàn)這種假陽性的結(jié)果的可能原因就是以PCR為基礎(chǔ)的DNA甲基化檢測方法不能檢測到糞便DNA中少量的異常甲基化以及糞便脫落細(xì)胞較少。因此，提高糞便DNA異常甲基化的檢測特異性及敏感性是臨床應(yīng)用一個(gè)亟解決的問題。

4 食品生物活性物質(zhì)與DNA甲基化

表觀遺傳學(xué)區(qū)別于基因組學(xué)的特征在于：表觀遺傳會(huì)因?yàn)榄h(huán)境、飲食和其他藥物的干擾而影響表觀標(biāo)志。癌變過程中營養(yǎng)對(duì)基因特異性甲基化的改變正在被高度關(guān)注。食品生物活性物質(zhì)影響DNA甲基化主要有兩種機(jī)制：第一，食品生物活性物質(zhì)可以影響甲基基團(tuán)的供給而調(diào)控甲基化過程；第二，食品生物活性物質(zhì)通過影響DNMT酶的活性從而作用于DNA甲基化。許多研究分別就不同的食品生物活性物質(zhì)對(duì)甲基化的影響從以下方面進(jìn)行了深入探討。

4.1 葉酸對(duì)結(jié)直腸癌DNA甲基化的影響

葉酸對(duì)于DNA的合成及修復(fù)有重要的作用：從脫氧尿嘧啶到胸嘧啶需要通過四氫葉酸還原酶(MTHFR)將

5,10-亞四基四氫葉酸還原成5-甲基四氫葉酸，而限制5-甲基四氫葉酸的攝入會(huì)導(dǎo)致S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的細(xì)胞水平降低，從而導(dǎo)致胞嘧啶的異常甲基化。這種異常甲基化包括整體基因組的低甲基化和CpG的高甲基化。Giovannicci[24]究表明低葉酸攝入更容易發(fā)生結(jié)直腸癌病變，這反映了DNA甲基化可能與DNA合成異常有關(guān)。

低葉酸攝入引起高水平的同型半胱氨酸(SAH)，從而高水平的SAH將導(dǎo)致DNA低甲基化。Wasson等[25]低葉酸攝入導(dǎo)致p53基因在結(jié)直腸癌細(xì)胞株中發(fā)生低甲基化。Jhaverim等[26]現(xiàn)葉酸缺乏將導(dǎo)致H-cadherin基因的CpG島出現(xiàn)高甲基化。Stempak等[27]究了以非嚙齒類動(dòng)物和人類結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞為模型，發(fā)現(xiàn)葉酸缺乏會(huì)影響S-腺苷甲硫氨酸(SAM):S-腺苷高半胱氨酸(SAH)的比例呈動(dòng)態(tài)變化以及甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)蛋白的表達(dá)。Engelandm等[28]用MSP技術(shù)測得在散發(fā)性結(jié)直腸癌病人組織中，低水平葉酸攝入而高水平酒精攝入的病人的APC、p14ARF、p16INK4A、hMLH1以及RASSF1A基因的CpG甲基化頻率要高于高水平葉酸攝食而少量酒精攝入的結(jié)直腸癌病人，且低水平葉酸攝入的結(jié)直腸癌病人中出現(xiàn)至少一個(gè)甲基化的人數(shù)(85%)高于高水平葉酸攝入的結(jié)直腸癌人數(shù)(70%)。

4.2 植物性化學(xué)物對(duì)結(jié)直腸癌DNA甲基化的影響

植物中除了含有維生素和礦物質(zhì)，還含有一些植物性化學(xué)物質(zhì)，如植物多酚、類黃酮等。對(duì)人體健康具有重要的作用。植物多酚存在于一些常見的植物性食物中，如茶、紅酒等中。Fang等[29]研究表明綠茶中的主要多酚提取物表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)通過直接作用于酶，從而抑制DNMT的活性，并且重新激活腫瘤細(xì)胞中的甲基化沉默基因。Yuasa等[30]對(duì)食管癌病人的生活方式影響因子研究發(fā)現(xiàn)，生活中少喝綠茶會(huì)導(dǎo)致CDX2基因CpG島的高甲基化，以上研究表明飲食中的植物多酚能夠影響DNA甲基化狀態(tài)，從而作用于表觀遺傳現(xiàn)象的改變。

流行病學(xué)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明大豆中的植物雌激素對(duì)乳腺癌、前列腺癌、肺癌、結(jié)直腸癌等癌癥有預(yù)防作用[31]。大豆消費(fèi)水平較高的日本其結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌明顯低于美國[32]。表觀遺傳學(xué)可以解釋植物雌激素的抗癌作用。大豆中的主要植物雌激素是金雀異黃酮，被Day等[33]證實(shí)可以改變小鼠的CpG島的甲基化狀態(tài)，F(xiàn)ang等[34]證實(shí)大豆中的其他異黃酮——大豆黃素和大豆苷元同樣具有抑制甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)的能力，能夠逆轉(zhuǎn)食管癌和前列腺癌腫瘤細(xì)胞CpG島的異常甲基化，從而重新激活基因表達(dá)。

4.3 異硫氰酸鹽對(duì)結(jié)直腸癌DNA甲基化的影響

食物中的異硫氰酸酯類化合物在一定的實(shí)驗(yàn)條件下能夠改變表觀遺傳。異硫氰酸酯類化合物是芥子苷的代謝產(chǎn)物，普遍存在于水田芹菜、花椰菜等十字花科蔬菜中。研究證實(shí)異硫氰酸酯類化合物具有抗腫瘤作用[35-37]。

Wang等[38]發(fā)現(xiàn)異硫氰酸β-苯基乙基酯(PEITC)作用于前列腺腫瘤細(xì)胞LNCap可以使得編碼解毒酶的GSTP1基因啟動(dòng)子去甲基化以及基因的重新表達(dá)。苯乙基異硫氰酸鹽和其他的異硫氰酸鹽一樣，具有抑制組蛋白去乙?；?HDAC)的活性的作用。

4.4 硒對(duì)結(jié)直腸癌DNA甲基化的影響

硒是維持人類健康的一個(gè)重要元素。Davis等[39]通過體外實(shí)驗(yàn)對(duì)人類結(jié)直腸癌細(xì)胞Coca-2細(xì)胞基因啟動(dòng)子甲基化研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞在缺乏硒的條件下培養(yǎng)p53基因啟動(dòng)子甲基化水平降低。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，與灌胃硒的大鼠相比，硒缺乏的大鼠肝臟和結(jié)直腸均出現(xiàn)顯著的低甲基化，Davis等[40]繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)與灌胃硒的大鼠相比，硒缺乏的大鼠出現(xiàn)異形隱窩灶的個(gè)數(shù)明顯比灌胃硒的大鼠多，而注射DNMT1抑制劑-氮脫氧胞嘧啶的大鼠形成隱窩灶數(shù)目明顯減少，以及結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29在硒缺乏的情況下與含有硒條件下培養(yǎng)，DNA 低甲基化顯著，Dnmt1蛋白表達(dá)量也明顯增多。Davis等[39-40]的一系列研究很好的證實(shí)了硒在DNA甲基化機(jī)制上對(duì)于結(jié)直腸癌形成的抑制作用。

5 結(jié) 語

DNA異常甲基化是一個(gè)重要的表觀遺傳學(xué)改變，DNA甲基化能夠改變基因的表達(dá)而不需要改變基因的序列，DNA甲基化在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，已被認(rèn)為是結(jié)直腸癌發(fā)生的分子機(jī)制之一。DNA甲基化的發(fā)展對(duì)于結(jié)直腸癌的早期診斷及病后營養(yǎng)的改進(jìn)提供了更廣闊的發(fā)展空間。而在大量的流行病學(xué)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及人體實(shí)驗(yàn)說明了飲食成分和抗結(jié)直腸腫瘤的關(guān)系，膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)不平衡以及具有生物活性功能分子成分獲取不足均可導(dǎo)致整體基因組的低甲基化以及基因區(qū)域性高甲基化。因此，多食蔬菜等葉酸含量豐富的食物，保持硒等微量元素的平衡，維持DNA甲基化酶的活性，可有效預(yù)防由表觀遺傳學(xué)改變引起的腫瘤。

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Research Process on the Effects of Food-derived Bioactive Substances on Aberrant DNA Methylation Associated with Colorectal Cancer

LIANG Yun，CHEN Qing-sen*
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

Aberrant DNA methylation, as a vital epigenetic change, has been shown to be closely associated with the occurrence and development of colorectal cancer. This paper reviews recent progress in the mechanism of arrant DNA methylation and its importance as well as the relationship between arrant DNA methylation and colorectal cancer at home and abroad. Besides, the regulatory mechanisms of food-derived bioactive substances on DNA methylation by controlling the metabolism of methyl groups and the activity of DNA methyltransferases so as to influence the occurrence and development of colorectal cancer are herein summarized.

bioactive substances；colorectal cancer；epigenetic change；DNA methylation

Q78

A

1002-6630(2010)21-0422-05

2010-07-17

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30771524)

梁云(1987—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)酵生物技術(shù)。E-mail：xiaozhuyuner99@163.com

*通信作者：陳慶森(1957—)，男，教授，碩士，研究方向?yàn)榘l(fā)酵生物技術(shù)、蛋白資源開發(fā)與應(yīng)用。E-mail：chqsen@tjcu.edu.cn