DNA氧化損傷標(biāo)志物8-羥基脫氧鳥苷與相關(guān)腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

楊柳春 王克義

人體中時(shí)刻都在發(fā)生著各種各樣的生化反應(yīng)，活性氧（reactive oxygen species,ROS）是各種基本生化反應(yīng)的正常產(chǎn)物，ROS的產(chǎn)生是人體不可避免的過程。在所有需氧生物的正常生理?xiàng)l件下，內(nèi)源性氧化劑與許多酶及非酶抗氧化防御之間保持著動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)平衡發(fā)生改變時(shí)，體內(nèi)產(chǎn)生的ROS會(huì)對(duì)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及核酸造成氧化損傷，因此，DNA不斷地被破壞和氧化修飾。外源性ROS也可發(fā)生DNA氧化損傷，如吸煙、紫外線輻射和電離輻射等。大量研究表明，DNA氧化損傷與衰老及其他相關(guān)疾?。ㄈ缒[瘤、心血管疾病、糖尿病和帕金森病等）具有致病性聯(lián)系[1-3]。目前常用的反映氧化損傷的指標(biāo)包括脂質(zhì)過氧化物、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽還原化物酶、過氧化氫酶、羥自由基、超氧陰離子自由基、一氧化氮及8-羥基脫氧鳥苷（8-hydroxy-2'-deoxyguanosine,8-OHdG或8-oxo-dG）等，相對(duì)于其他氧化產(chǎn)物，8-OHdG更能穩(wěn)定地存在于體內(nèi)，并且會(huì)被排泄到尿液中而不會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步代謝，因此，目前多通過檢測8-OHdG這一穩(wěn)定的DNA氧化損傷代謝終產(chǎn)物來更好地評(píng)估其氧化損傷程度。本文就8-OHdG與相關(guān)腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 8-OHdG的生物學(xué)性狀

DNA雙螺旋的堿基位于雙螺旋內(nèi)側(cè)，磷酸與糖基在外側(cè)，通過磷酸二酯鍵相連，形成核酸的骨架，它由腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鳥嘌呤4種不同的堿基組成，由于核酸的鳥嘌呤堿基具有最低的氧化電位，因此該堿基極易被氧化[4]。8-OHdG是羥自由基、超氧陰離子等活性氧自由基攻擊DNA分子中的鳥嘌呤堿基第8位碳原子，并與之結(jié)合生成的氧化性加合物，從而造成DNA鏈空間的結(jié)構(gòu)變化[5]。在體內(nèi)，8-OHdG會(huì)被8-羥基鳥嘌呤DNA糖苷酶等機(jī)體特異性DNA修復(fù)酶剪切清除，并經(jīng)腎臟隨尿液排泄。作為一種生物標(biāo)志物，體內(nèi)8-OHdG水平可以代表細(xì)胞的DNA氧化損傷修復(fù)能力，以及腫瘤內(nèi)氧化性DNA的損傷程度[6-7]。當(dāng)8-OHdG在體內(nèi)過度累積，將進(jìn)一步加重對(duì)DNA的氧化損傷或誘導(dǎo)癌基因的激活，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。研究表明，8-OHdG在人體內(nèi)的蓄積，對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展可能與以下機(jī)制有關(guān)：（1）8-OHdG在DNA復(fù)制的堿基配對(duì)過程中通過與腺嘌呤A錯(cuò)配而產(chǎn)生G:C→T:A的轉(zhuǎn)化，這種突變修復(fù)特別慢，甚至不能修復(fù)；（2）8-OHdG在體內(nèi)經(jīng)外切酶切除造成堿基脫落，可致DNA雙鏈斷裂，DNA鏈的斷裂可使核酸的完整性和構(gòu)型受到破壞；（3）8-OHdG有可能導(dǎo)致某些癌基因的突變，如K-ras和TP53等，最終導(dǎo)致腫瘤形成[8-9]。

2 8-OHdG的檢測樣本及方法

8-OHdG檢測的樣本類型包括血液、尿液、腦脊液、唾液、白細(xì)胞和組織等，而白細(xì)胞和組織需要通過DNA提取和酶消化后，才能確定其8-OHdG水平，這些過程可能導(dǎo)致人為誘導(dǎo)氧化，使8-OHdG檢測水平偏高。目前8-OHdG的檢測方法主要有高效液相色譜-電化學(xué)法（high performance liquid chromatography with electrochemical detection,HPLC-ECD）、ELISA 法、放射性同位素32P后標(biāo)記法、免疫組化分析（immunohistochemistry,IHC）、高效毛細(xì)管電泳法、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLC-MS/MS）及氣相色譜-質(zhì)譜法等，其中前兩種是現(xiàn)臨床研究應(yīng)用比較廣泛的方法。

HPLC-ECD是將樣品通過DNA酶水解后，通過高效液相色譜分離，再使用電化學(xué)法測定8-OHdG水平，是一種定量檢測方法，具有高靈敏度、高選擇性、快速且需樣量少等特點(diǎn)，但其存在DNA不完全酶解、干擾物質(zhì)同時(shí)被洗出等問題，可導(dǎo)致8-OHdG水平偏高。而ELISA是采用雙抗體夾心酶標(biāo)免疫分析法測定樣本中8-OHdG水平，是一種半定量的檢測方法，其靈敏度和特異度高，操作簡便，重復(fù)性好，測定時(shí)間短且不需要預(yù)處理及昂貴的儀器，但試劑成本高，抗體間存在交叉反應(yīng)，也可能造成檢測值虛高。

3 8-OHdG與各類腫瘤的關(guān)系

3.1 8-OHdG與肝癌 DNA氧化損傷作為惡性腫瘤發(fā)生的一個(gè)重要特征已被廣泛接受。當(dāng)機(jī)體受到肝炎病毒感染、黃曲霉毒素B1攝入及氧化應(yīng)激反應(yīng)等影響時(shí)，肝細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的大量ROS破壞了其氧化損傷與抗氧化修飾之間的平衡，從而導(dǎo)致DNA氧化損傷的不斷蓄積，最終導(dǎo)致癌變[10-11]。Mrdjanovic等[12]研究發(fā)現(xiàn)，食用被黃曲霉素污染的牛奶后，人體尿液中的8-OHdG水平會(huì)升高，食用量增加時(shí)，8-OHdG水平也隨之明顯上升。Lin等[13]通過實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，與對(duì)照組相比，在穩(wěn)定產(chǎn)生HBV的HepG2.2.15細(xì)胞株的培養(yǎng)上清液中、在HBV感染小鼠和HBV或HBV X蛋白（hepatitis B virus X Protein,HBx）轉(zhuǎn)基因小鼠的血清和肝臟組織中及在HBV感染患者的血清中，8-oxo-dG水平均明顯升高；并且在肝細(xì)胞中，HBx的表達(dá)在mRNA和蛋白水平上均能明顯提高8-oxo-dG水平，故認(rèn)為HBV患者的高8-oxo-dG水平可能是連接HBV感染和肝癌發(fā)生之間的橋梁之一。而在歐盟國家，肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素則是丙型肝炎病毒（hepatitis C virus,HCV）感染[14]。氧化應(yīng)激亦是HCV感染患者的普遍特征，而當(dāng)HCV感染患者治愈后，其血清8-OHdG水平也同時(shí)明顯下降[15]。Mahmoud等[16]也發(fā)現(xiàn)，HCV相關(guān)性HCC和慢性HCV感染患者尿8-OHdG水平亦明顯升高，而且尿8-OHdG水平與腫瘤擴(kuò)散密切相關(guān)。

3.2 8-OHdG與胃癌 腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)漫長的過程，多種因素參與其中，如生理、化學(xué)、微生物感染、免疫抑制、遺傳和社會(huì)心理等因素。而目前在胃癌發(fā)生、發(fā)展中的“正常胃黏膜-慢性淺表性胃炎-慢性萎縮性胃炎-腸上皮化生-異型增生-胃癌”這一進(jìn)展模式被廣泛接受。幽門螺旋桿菌（helicobacter pylori,Hp）感染是胃癌發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素之一。據(jù)報(bào)道，約有89%的非賁門胃癌的發(fā)生與Hp感染有關(guān)[17]。Hp能引起胃黏膜的慢性炎癥，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，引起DNA氧化損傷。Chen等[18]通過對(duì)60例胃癌患者和70名健康人員尿液中8-OHdG的定量檢測發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于健康人員，胃癌患者尿液8-OHdG水平顯著增加，提示8-OHdG可作為潛在的非侵入性生物標(biāo)志物，可用于胃癌的輔助診斷。Yousaf等[19]發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中8-OHdG水平較正常組織更高（P＜0.01），且8-OHdG水平與胃癌臨床分期密切相關(guān)，隨著腫瘤進(jìn)展，8-OHdG水平亦明顯升高。而Pour Khavari等[20]觀察到，胃癌患者血清8-oxo-dG水平與腫瘤的分化程度及糖類抗原19-9顯著相關(guān)，高分化的腫瘤患者，其血清8-oxo-dG水平更高（P=0.011）；并且化療前8-oxo-dG水平較低且在治療后升高的患者，其治療效果可能更好。以上研究表明，8-OHdG作為DNA氧化損傷的主要標(biāo)志物，可用于胃癌的輔助診斷及治療監(jiān)測。

3.3 8-OHdG與結(jié)直腸癌 腸黏膜發(fā)生氧化應(yīng)激后會(huì)產(chǎn)生大量的ROS，這是促進(jìn)結(jié)直腸癌（colorectal cancer,CRC）發(fā)生和發(fā)展的重要因素之一。大量的ROS蓄積會(huì)導(dǎo)致DNA損傷，從而使8-OHdG增多，而8-OHdG的增多會(huì)進(jìn)一步加重DNA的氧化損傷并誘導(dǎo)癌基因的激活，最終促進(jìn)CRC的發(fā)生和發(fā)展。因此，炎癥性腸?。╥nflammatory bowel diseases,IBD）患者患CRC的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)顯著增加。IBD最常見的兩種類型是潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis,UC）和克羅恩病，UC的特征在于炎癥性復(fù)發(fā)和緩解事件時(shí)期，會(huì)伴隨著細(xì)胞死亡和結(jié)腸黏膜的再生，這也是常見的癌前病變之一。另外，DNA糖基化酶1（DNA glycosylase 1,OGG1）作為一種堿基切除修復(fù)酶，它可以修復(fù)氧化應(yīng)激所導(dǎo)致的DNA損傷。Kumagae等[9]對(duì)比了23例 UC相關(guān)腫瘤（A組）、16例不伴腫瘤的UC（B組）和17例正常結(jié)腸組織標(biāo)本（C組）中的8-OHdG和OGG1的表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A、B組的8-OHdG和OGG1表達(dá)水平較C組顯著升高，A組OGG1表達(dá)水平也較B組升高，這表明持續(xù)的氧化損傷應(yīng)激可能在UC相關(guān)腫瘤的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要的作用。Pachetka等[21]認(rèn)為，CRC 患者組織中的8-OHdG水平較正常組織黏膜升高，但兩者性別、年齡和Duke分級(jí)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。而毛玲娜等[22]采用HPLC-MS/MS測定了58例CRC患者及26名健康體檢者的晨尿標(biāo)本后發(fā)現(xiàn)，CRC患者尿液8-OHdG水平明顯高于健康體檢者，且不同病理分期患者尿液8-OHdG水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。另外，Kitagawa等[23]采用 ELISA法分析了CRC組織及正常組織DNA中8-OHdG表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)癌組織和正常組織DNA之間8-OHdG水平的比值與其淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和淋巴管浸潤均相關(guān)，且多因素分析顯示，高8-OHdG比值與CRC預(yù)后不良具有獨(dú)立的相關(guān)性。以上結(jié)果表明，8-OHdG水平在CRC中的表達(dá)與CRC的惡性生物學(xué)行為明顯相關(guān)，而8-OHdG的蓄積會(huì)加速腫瘤的進(jìn)程。

3.4 8-OHdG與胰腺癌 胰腺癌是一種惡性程度極高的腫瘤，糖尿病、吸煙及膽石癥是目前公認(rèn)的胰腺癌最常見的危險(xiǎn)因素。2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）是最廣為人知的內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病，其主要特征是由于胰島素缺乏和（或）胰島素抵抗引起的高血糖。而持續(xù)性高血糖可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，并可能在T2DM的病理生理機(jī)制中發(fā)揮重要作用[24]。Abudawood等[25]通過檢測100例T2DM患者及50名健康者血清8-OHdG水平發(fā)現(xiàn)，T2DM患者血清8-OHdG水平顯著高于健康者（P＜0.01）。Mohamadkhani等[26]對(duì)比了55例胰腺癌患者和55名健康對(duì)照者外周血白細(xì)胞DNA中8-OHdG水平發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于健康對(duì)照者，胰腺癌患者8-OHdG水平顯著升高[208.8（138.0～340.8）比 121.8（57.7～194.8），P＜0.01]，表明外周血白細(xì)胞 DNA中8-OHdG可作為胰腺癌患者全身性DNA氧化損傷指標(biāo)。此外，Inokuchi等[27]通過IHC，對(duì)92例胰腺導(dǎo)管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC）患者腫瘤組織中OGG1和8-OHdG表達(dá)水平進(jìn)行了評(píng)分，而OGG1分為核亞型和線粒體亞型，結(jié)果顯示，線粒體中OGG1低表達(dá)是PDAC預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，且OGG1表達(dá)與8-OHdG表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（P=0.0004），8-OHdG高表達(dá)會(huì)導(dǎo)致PDAC患者復(fù)發(fā)加快。但也有學(xué)者認(rèn)為外源性8-OHdG可能抑制胰腺癌的轉(zhuǎn)移[28]。

3.5 8-OHdG與其他腫瘤 近年來，DNA氧化損傷與其他類型腫瘤之間的關(guān)聯(lián)性也被廣泛關(guān)注，8-OHdG在其中扮演著十分重要的角色。在肺癌的發(fā)生、發(fā)展過程中，DNA氧化損傷所產(chǎn)生的主要產(chǎn)物8-OHdG也起著關(guān)鍵性的作用[29-30]。An等[31]報(bào)道，在83.3%的非小細(xì)胞肺癌腫瘤細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)有8-OHdG的表達(dá)，且其表達(dá)水平與腫瘤臨床病理參數(shù)、總生存期和無吸煙史者密切相關(guān)。He等[32]通過追蹤隨訪食管癌術(shù)后患者生存情況發(fā)現(xiàn)，其腫瘤組織中8-OHdG表達(dá)水平是食管癌預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因子，8-OHdG水平高表達(dá)患者術(shù)后生存時(shí)間顯著縮短，提示檢測8-OHdG水平有助于識(shí)別腫瘤預(yù)后不良的高危患者。Niiro等[33]發(fā)現(xiàn)8-OHdG水平的上調(diào)可能與子宮內(nèi)膜異位癥惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)。而Tabur等[34]研究表明，甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid carcinoma,PTC）患者血清8-OHdG水平明顯高于健康對(duì)照者（P＜0.01），且PTC術(shù)后血清8-OHdG水平顯著降低（P＜0.01）。另外，血清中8-OHdG可以作為檢測乳腺癌的一種潛在的無創(chuàng)生物標(biāo)志物，Nour等[7]通過對(duì)比乳腺癌、良性乳腺腫瘤及健康女性血清8-OHdG水平發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者血清8-OHdG水平較后兩者明顯升高，且血清8-OHdG對(duì)乳腺癌有較高的診斷價(jià)值，其AUC=0.86,靈敏度為82%，而當(dāng)臨界值取21.4 μg/L時(shí)，特異度達(dá)80%。

4 小結(jié)

目前，腫瘤仍是威脅人類健康的一個(gè)重要因素，現(xiàn)有的腫瘤檢查方法主要包括影像學(xué)檢查、內(nèi)鏡檢查及腫瘤標(biāo)志物檢測等，其中內(nèi)鏡檢查屬于侵入性檢查，有一定手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，影像學(xué)檢查費(fèi)用昂貴，對(duì)人員的技術(shù)要求較高，同時(shí)存在假陽性、放射線危害等問題。現(xiàn)有的研究表明腫瘤中存在氧化應(yīng)激，而8-OHdG能較準(zhǔn)確反映體內(nèi)DNA氧化損傷程度且檢測較為方便，甚至可實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)檢測，可進(jìn)一步提升對(duì)腫瘤的檢測率，應(yīng)用于腫瘤的輔助診斷、治療監(jiān)測及預(yù)后評(píng)估等方面。然而，目前在8-OHdG作為氧化應(yīng)激水平或DNA氧化損傷指標(biāo)的研究中，多數(shù)研究仍偏重于體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和臨床標(biāo)本實(shí)驗(yàn)。8-OHdG更多潛在的生物學(xué)作用及在腫瘤中尚不完全明確的作用機(jī)制還需要更多的探索，因此，在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)審慎分析這些研究結(jié)果，同時(shí)進(jìn)行長期隨訪來進(jìn)一步確認(rèn)8-OHdG與各類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后之間的相互關(guān)系，從而為腫瘤的精準(zhǔn)和科學(xué)防控提供有力依據(jù)，并最終減輕患者和社會(huì)的疾病負(fù)擔(dān)。