喉癌相關(guān)單核苷酸多態(tài)性的研究進(jìn)展

孟朝暾，李欽

1青島大學(xué)醫(yī)學(xué)部，山東青島 266071；2臨沂市人民醫(yī)院

喉癌是頭頸部常見的惡性腫瘤之一，占人體所有惡性腫瘤的1%～5%[1]。美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年全球喉癌新發(fā)177 422例，死亡94 771例[2]。喉癌的病因至今仍不十分明確，流行病學(xué)資料證實(shí)與吸煙、飲酒、職業(yè)因素、放射線、性激素代謝紊亂等因素有關(guān)，為多種致癌因素協(xié)同作用的結(jié)果。其中，吸煙、飲酒是最主要的環(huán)境因素，但相同的致癌環(huán)境暴露下只有極少部分人會(huì)罹患喉癌，提示個(gè)體的遺傳背景同樣也是喉癌發(fā)生的重要因素之一。隨著全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)的發(fā)展，遺傳因素在喉癌發(fā)病中的作用備受關(guān)注，特別是多種基因單核苷酸多態(tài)性(SNP)與喉癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)。因此，開展喉癌的SNP研究對(duì)喉癌易感人群的篩查、預(yù)測(cè)患者預(yù)后具有重要的臨床意義。目前國(guó)內(nèi)外研究主要涉及DNA損傷修復(fù)基因、代謝相關(guān)基因等。現(xiàn)就近年來(lái)喉癌相關(guān)SNP研究狀況予以綜述。

1 喉癌相關(guān)DNA損傷修復(fù)基因

DNA 損傷修復(fù)基因泛指那些編碼產(chǎn)物在功能上參與DNA損傷識(shí)別和修復(fù)的基因。這類基因的突變會(huì)使損傷的DNA得不到及時(shí)有效的修復(fù)，或發(fā)生錯(cuò)誤修復(fù)，當(dāng)積累至一定程度時(shí)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡或癌變，進(jìn)而引起腫瘤易感性、治療反應(yīng)及預(yù)后的改變[3,4]。目前已知有超過 100 種修復(fù)酶參與人體內(nèi)DNA修復(fù)過程，它們主要受以下4 種基本修復(fù)通路調(diào)控:核苷酸切除修復(fù)(NER)、堿基切除修復(fù)(BER)、雙鏈DNA斷裂修復(fù)(DSBR)及錯(cuò)配修復(fù)(MMR)通路[5]。目前，對(duì)這幾種通路相關(guān)基因SNP的研究已成為探究喉癌發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。

1.1 NER通路 NER是一個(gè)多功能的系統(tǒng),可修復(fù)由煙草煙霧和紫外線照射等外源性因素引起的大面積病變[6]，主要包括切除修復(fù)交叉互補(bǔ)基因(ERCC)家族和著色性干皮病(XP)基因家族。NER基因的多態(tài)性可通過影響重要蛋白的功能和表達(dá)，從而影響個(gè)體對(duì)癌癥的易感性。Farnebo等[7]發(fā)現(xiàn)XPC 499V與瑞典白種人頭頸部鱗狀細(xì)胞癌特別是喉鱗狀細(xì)胞癌的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，該位點(diǎn)上攜帶突變等位基因T者比攜帶等位基因C者患癌風(fēng)險(xiǎn)約提升1.82倍(OR=1.82，95%CI:1.13～2.91,P=0.008)。此外，F(xiàn)arnebo 等雖未發(fā)現(xiàn)XPD 751Q位點(diǎn)與喉癌易感性有相關(guān)性(P>0.05)，但卻通過生存分析發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)上攜帶突變等位基因C的患者總生存率低于攜帶野生型等位基因A的患者(P=0.04)，表明XPD 751Q多態(tài)性可能是喉癌潛在的預(yù)后生物標(biāo)記。Sun等[8]在漢族人群中設(shè)計(jì)的一項(xiàng)病例對(duì)照研究中，研究了7個(gè)NER途徑的SNP(ERCC1～ERCC5、XPA 、XPC)，通過條件logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)，在ERCC1 rs11615位點(diǎn)上，攜帶TT基因型的個(gè)體與CC型的個(gè)體相比罹患喉癌的風(fēng)險(xiǎn)明顯上升(OR=1.89，95%CI:1.07～3.37，P=0.02)，ERCC2 rs50871位點(diǎn)上攜帶GG基因型的個(gè)體罹患喉癌的風(fēng)險(xiǎn)約是TT型的2.03倍(OR=2.03，95%CI:1.15～3.63，P=0.01)。該研究還發(fā)現(xiàn)，ERCC2 rs50871的多態(tài)性與吸煙之間在喉癌風(fēng)險(xiǎn)中存在明顯的相互作用(P<0.05)，ERCC1 rs11615和ERCC2 rs50871的多態(tài)性可能影響中國(guó)人群，特別是吸煙人群喉癌的風(fēng)險(xiǎn)。Li等[9]和Lu等[10]分別通過獨(dú)立的病例對(duì)照研究得出ERCC1 rs11615和ERCC5 rs17655與中國(guó)人喉癌的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的結(jié)論，且在吸煙和飲酒人群中風(fēng)險(xiǎn)更高。ERCC1 rs11615和ERCC5 rs17655多態(tài)性可能是喉癌的潛在生物標(biāo)記物。然而NER通路的具體作用機(jī)制仍不清楚，還需要進(jìn)一步大規(guī)模的基于人群的研究證實(shí)。

1.2 BER通路 BER通路可切除和替換由內(nèi)源性化學(xué)物質(zhì)作用產(chǎn)生的DNA堿基損傷[11],主要包括X 線修復(fù)交叉互補(bǔ)基因1(XRCC1)、人8-羥基鳥嘌呤糖苷酶l基因(hOGG1)等。王松等[12]對(duì)國(guó)內(nèi)漢、維、哈3個(gè)民族的XRCC1 基因的SNP位點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn)，Gln632Gln、Arg399Gln、Arg194Trp位點(diǎn)的突變將導(dǎo)致喉癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)升高，而Arg280His位點(diǎn)突變與喉癌發(fā)病的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明該位點(diǎn)的突變可能與喉癌發(fā)病無(wú)關(guān)。Vijay等[13]為研究吸煙飲酒者與XRCC1 Arg194Trp的相關(guān)性，進(jìn)行了一項(xiàng)單中心病例對(duì)照研究，通過多因素logsitic回歸分析調(diào)整了抽煙、飲酒、年齡及煙草咀嚼習(xí)慣等因素后，發(fā)現(xiàn)與野生型基因CC相比，突變純合子TT型與突變雜合子CT型喉癌風(fēng)險(xiǎn)升高，證實(shí)XRCC1的多態(tài)性與喉癌風(fēng)險(xiǎn)可能相關(guān)。李大鵬等[14]采用DNA直接測(cè)序法發(fā)現(xiàn)，中國(guó)漢族人群中攜帶hOGG1雜合型(Ser/Cys)和突變型(Cys/Cys)基因型的個(gè)體較野生型(Ser/Ser)的個(gè)體患喉癌的風(fēng)險(xiǎn)分別升高2.97倍和8.09倍。該研究按吸煙與否進(jìn)行分層分析后，發(fā)現(xiàn)上述基因型喉癌易感性的差異同樣具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Pawlowska等[15]對(duì)506例波蘭人hOGG1 SNP的研究同樣發(fā)現(xiàn)，攜帶雜合型和突變型的個(gè)體喉癌風(fēng)險(xiǎn)升高， 進(jìn)一步對(duì)吸煙的嚴(yán)重程度分級(jí)后發(fā)現(xiàn)，僅重度吸煙人群中攜帶這兩種基因型的人喉癌風(fēng)險(xiǎn)上升有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這與李大鵬等[14]的結(jié)論稍有不同，可能與人種及樣本量的不同有關(guān)。

1.3 DSBR通路 DSBR通路可利用另一條序列相同或幾乎相同的DNA鏈作為模板修復(fù)DNA雙鏈的損傷，主要包括DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱβ 結(jié)合蛋白1基因(TopBP1)、乳腺癌易感基因1 (BRCA1)、X 線修復(fù)交叉互補(bǔ)基因 3(XRCC3)、NBS1等。Starska等[16]對(duì)波蘭人的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，TopBP1 基因3′UTR rs115160714位點(diǎn)上風(fēng)險(xiǎn)等位基因T與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的高發(fā)生率(OR=7.98，P=0.001)和較高的腫瘤分化等級(jí)(OR=6.48，P=0.03)明顯相關(guān)，且在突變雜合子中，腫瘤呈彌漫性腫瘤生長(zhǎng)、浸潤(rùn)深度增加的幾率升高。上述結(jié)果表明，TopBP1 rs115160714可能是喉癌病因和進(jìn)展的雙重遺傳標(biāo)記物。數(shù)據(jù)還表明，雖然BRCA1雜合性缺失不是喉癌的常見現(xiàn)象，但單個(gè)BRCA1基因功能的缺失可能會(huì)影響喉癌的進(jìn)展。Hu等[17]對(duì)另一個(gè)重要的DSB途徑基因NBS1研究發(fā)現(xiàn)，rs2735383位點(diǎn)上突變純合子CC型喉癌風(fēng)險(xiǎn)明顯升高(OR=1.884)，且攜帶突變等位基因C的喉癌患者的癌組織樣本中NBS1 mRNA表達(dá)明顯降低(P=0.003)，表明NBS1可能在喉癌中有分子標(biāo)記的作用。尼力帕爾等[18]采用SNaPshot(單堿基延伸反應(yīng))技術(shù)對(duì)XRCC3 Thr241Met位點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn)，與Thr/Thr基因型相比，至少攜帶一個(gè)Met等位基因的個(gè)體罹患喉癌的風(fēng)險(xiǎn)升高了約3倍。而Mutlu等[19]對(duì)土耳其人的研究發(fā)現(xiàn)，雖然個(gè)體的煙酒史與喉癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),但XRCC3 Thr241Met多態(tài)性與喉癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)及進(jìn)展無(wú)關(guān),這可能與研究對(duì)象的選擇標(biāo)準(zhǔn)、種族差異和人口規(guī)模這些因素有關(guān)，該結(jié)果與Li等[20]通過meta分析得出的結(jié)論一致。

1.4 MMR通路 當(dāng)機(jī)體細(xì)胞復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯出現(xiàn)堿基的錯(cuò)配時(shí),MMR通路可識(shí)別錯(cuò)配的堿基,通過轉(zhuǎn)化使之恢復(fù)正常。錯(cuò)配修復(fù)蛋白包括MutS和MutL兩大家族,前者主要包括MSH2、MSH3和MSH6，后者主要包括MLH1、MLH3。Nogueira等[21]通過病例對(duì)照的方法研究了MMR通路中3個(gè)SNP：MLH1 c.293G>A、MSH2 c.21119C>G和MSH3 c.3133G>A，發(fā)現(xiàn)喉癌組中同時(shí)具有MSH2 GG型和 MSH3 GG 型的比例明顯高于對(duì)照組(31.7% vs. 18.7%,P=0.003)，且攜帶此組基因的人喉癌風(fēng)險(xiǎn)升高了3.69 倍。在進(jìn)行了為期60個(gè)月的隨訪后，多因素Cox回歸分析發(fā)現(xiàn)MSH3 GG型總生存率、無(wú)復(fù)發(fā)生存率均低于其他基因型，以上結(jié)果證實(shí)MMR 通路是喉癌中重要的決定因子，且對(duì)預(yù)后有預(yù)測(cè)作用。但目前喉癌相關(guān)MMR通路國(guó)內(nèi)外研究較少，仍需大量大樣本及多中心研究來(lái)證實(shí)MMR通路的作用。

2 喉癌相關(guān)代謝酶類基因

代謝酶是生物體內(nèi)物質(zhì)代謝的重要組成部分，參與各種生命活動(dòng)及過程。有研究報(bào)道，代謝酶基因多態(tài)性可影響基因、蛋白表達(dá)以及酶的活性，改變生物體的暴露，最終影響物質(zhì)代謝的過程以及多種腫瘤的發(fā)病、治療和預(yù)后[22]。代謝酶類基因主要包括細(xì)胞色素P450(CYP)基因、谷胱甘肽 S-轉(zhuǎn)移酶(GST)基因、酒精代謝相關(guān)基因等。

2.1 CYP CYP是一類亞鐵血紅素,屬于硫醇鹽蛋白的超家族，主要存在于肝細(xì)胞光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)。CYP催化體內(nèi)多種物質(zhì)，與疾病發(fā)生、機(jī)體耐藥性的產(chǎn)生以及腫瘤易感性有密切聯(lián)系[23]。Wang等[24]觀察到，在CYP1A1 Ile462Val位點(diǎn)上，與Ile/Ile基因型相比，Ile/Val+Val/Val基因型的喉癌風(fēng)險(xiǎn)增加。Zeng等[25]對(duì)748例喉癌患者和1 558例對(duì)照者進(jìn)行meta分析，發(fā)現(xiàn)亞洲人群中CYPA1 rs1048943和rs4646903多態(tài)性位點(diǎn)上等位基因A突變?yōu)镚時(shí)將明顯提升喉癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。然而，在白種人中，所有遺傳模型卻均未發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)性，表明CYPA1多態(tài)性可能與人種有關(guān)。Maurya等[26]研究了印度人群中3個(gè)CYP (1A1、1B1和2E1)多態(tài)性位點(diǎn)與環(huán)境因素的相互作用，發(fā)現(xiàn)與具有野生型基因且無(wú)煙草咀嚼習(xí)慣的人相比，這3個(gè)位點(diǎn)都會(huì)升高喉癌的風(fēng)險(xiǎn)，從而證實(shí)了CYP基因與環(huán)境的相互作用會(huì)提升喉癌的風(fēng)險(xiǎn)。而Xu等[27]的meta分析卻顯示，CYP2E1 Rsa Ⅰ/Pst Ⅰ多態(tài)性與喉癌風(fēng)險(xiǎn)無(wú)關(guān)。Yu等[28]采用RT-PCR及TaqMan技術(shù)研究了300例中國(guó)漢族喉癌患者及相同數(shù)量的健康對(duì)照者發(fā)現(xiàn)，在CYP1B1 rs1056827位點(diǎn)上，攜帶等位基因T的喉癌風(fēng)險(xiǎn)明顯高于等位基因G(OR=1.433 9,P=0.003 4)，進(jìn)行性別、年齡、抽煙飲酒等相關(guān)因素校正后，差異依舊明顯(OR=1.743，P<0.001)。而rs1056836位點(diǎn)上等位基因G喉癌風(fēng)險(xiǎn)明顯低于C(OR=0.555 7,P=0.002 7)。單倍型分析發(fā)現(xiàn)C-T-C單倍型者喉癌風(fēng)險(xiǎn)明顯上升，證實(shí)吸煙、飲酒和CYP1B1基因多態(tài)性對(duì)喉癌的風(fēng)險(xiǎn)有協(xié)同作用。Jin等[29]發(fā)現(xiàn)漢族人群中吸煙飲酒與兩個(gè)高危位點(diǎn)CYP1B1*2 G355T、CYP1B1*3 C4326G在提升喉癌風(fēng)險(xiǎn)上有協(xié)同效應(yīng)，這與Yu等[28]的結(jié)果一致。

2.2 GST基因 GST是體內(nèi)重要的Ⅱ類代謝酶，主要代謝苯并芘和煙草煙霧中的致癌物質(zhì)，主要包括GSTM1、GSTT1、GSTP1等成員。研究表明，GST家族基因多態(tài)性與喉癌的發(fā)生關(guān)系較為密切。關(guān)于GST的相關(guān)研究國(guó)內(nèi)外開展較早，且結(jié)論表現(xiàn)出差異性。雷大鵬等[30]應(yīng)用PCR法對(duì)45例喉鱗狀細(xì)胞癌患者和64例非腫瘤患者的GSTT1基因型進(jìn)行了檢測(cè)，并按吸煙指數(shù)(SI)的不同分析患癌風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)喉癌組GSTT1空白基因型頻率為72.58%,對(duì)照組為50%,兩組GSTT1基因型頻率分布的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=6.36,P=0.012),另外，在高吸煙劑量組(SI>400)中,具有GSTM1空白基因型的個(gè)體患喉癌風(fēng)險(xiǎn)上升了約3.68倍(OR=4.68,95%CI:1.51～14.51)。田慎之等[31]采用病例對(duì)照研究的方法，運(yùn)用PCR-RFLP技術(shù)檢測(cè)了233例廣東地區(qū)漢族人群喉癌患者和102例健康對(duì)照者GSTM1、GSTT1的多態(tài)性，最終發(fā)現(xiàn)喉癌組GSTM1、GSTT1空白基因型頻率顯著高于對(duì)照組(OR=2.61、3.05,P均<0.01)。重度吸煙與GSTT1空白基因型在喉癌致病中有協(xié)同作用，從而增加了患癌風(fēng)險(xiǎn)。英信江等[32]的meta分析納入2 535例喉癌患者和3 233例對(duì)照樣本，發(fā)現(xiàn)GSTM1空白基因型與喉癌易感性有統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)，種族類別亞組分析顯示GSTM1空白基因型與喉癌易感性在亞洲人中有統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián),但在白種人中則無(wú)關(guān)聯(lián)，證實(shí)GSTM1基因多態(tài)性是喉癌發(fā)生的危險(xiǎn)因素且與人群種族類別有關(guān)。這與Zhang等[33]得出GSTM1空白型基因型同時(shí)提升了喉癌在亞洲人和白種人的風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)論不完全一致。而高昂等[34]的meta分析則認(rèn)為 GSTT1空白基因型與喉癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)無(wú)關(guān)。

2.3 酒精代謝相關(guān)基因 乙醇脫氫酶(ADH)是人體肝臟內(nèi)乙醇代謝的氧化酶之一，是乙醇參與三羧酸循環(huán)和脂肪酸的合成的重要媒介。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的ADH基因家族包括:ADH1A、ADH1B、ADH1C、ADH4、ADH5、ADH6和ADH7共7個(gè)基因,位于4號(hào)染色體長(zhǎng)臂(4q21-23)上。既往研究表明，ADH基因的多態(tài)性可通過增加乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛的比率或使乙醛氧化功能失活而影響乙醇代謝[35],這可能導(dǎo)致體內(nèi)乙醛這一公認(rèn)的致癌物質(zhì)的蓄積，進(jìn)而導(dǎo)致DNA損傷并影響腫瘤的進(jìn)展。Huang等[36]研究了ADH1B 和ALDH2的SNP及飲酒習(xí)慣與喉癌關(guān)系，發(fā)現(xiàn)飲酒與喉癌風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，尤其是在乙醇代謝慢的人群中。聯(lián)合基因型分析發(fā)現(xiàn)，具有Fast ADH1B(*2/*2)+Slow ALDH2(*1/*2+*2/*2)基因型者患病風(fēng)險(xiǎn)最高，該文章同時(shí)研究了酒精度與風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)飲用烈酒的風(fēng)險(xiǎn)高于普通啤酒。有趣的是，在戒酒10年或者10年以上后，與從不或者偶爾喝酒的人相比，罹患喉癌的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)。An等[37]選取了5個(gè)SNP (ADH4 rs3805322、ADH1B rs1042026、ADH1B rs1229984、ADH1C rs1789924和ADH7 rs971074)在漢族人群中進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)ADH1B rs1789924與喉癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)顯著降低(OR=0.311，P<0.001)有關(guān)，基因型模型分析發(fā)現(xiàn)顯性模型下rs1789924的“C/T-T/T”基因型與喉癌風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)(P=0.013)。Li等[38]選取170例漢族男性喉癌患者，采用Kaplan-Meier曲線和Cox比例風(fēng)險(xiǎn)回歸分析模型評(píng)價(jià)37個(gè)候選基因SNP對(duì)喉癌患者預(yù)后的影響，發(fā)現(xiàn)ADH1B rs1042026位點(diǎn)A/G基因型和rs1229984位點(diǎn) G/A基因型與喉癌總生存率升高有關(guān)，HR分別為0.538和0.659，在調(diào)整了多種臨床因素后rs1229984位點(diǎn)G/A基因型依然具有相關(guān)性(HR=0.537，P= 0.008)，該研究表明ADH1B多態(tài)性可能是喉癌潛在的預(yù)后指標(biāo)。

多基因的SNP 改變?cè)诤戆┑陌l(fā)生、發(fā)展以及預(yù)后等方面起關(guān)鍵作用，并且還可與一些特定的環(huán)境易感因素(吸煙、飲酒等)存在某種協(xié)同或拮抗作用，其作用方式可能與部分核苷酸突變所引起的遺傳信息的改變有關(guān)。從基因水平研究喉癌易感性、發(fā)現(xiàn)新的腫瘤分子標(biāo)志物有助于喉癌的早期預(yù)防、診斷，將來(lái)SNP位點(diǎn)或許可成為分子治療的新靶點(diǎn)。但我們必須認(rèn)識(shí)到喉癌的發(fā)生與進(jìn)展畢竟是多因素的復(fù)雜過程，是遺傳與環(huán)境因素相互作用的結(jié)果，僅分析單個(gè)基因多態(tài)性與該疾病的相關(guān)性是不全面的。探索更多喉癌相關(guān)基因 SNP仍需進(jìn)行多地域、多民族和大樣本的研究。