谷胱甘肽转硫酶M1和T1基因型与食管癌危险性：病例-对照研究

中华流行病学杂志 1998年第4期第0卷 论　　著

作者：林东昕¹　唐永明²　陆士新¹　Fred F.Kadlubar²

单位：1　中国医学科学院/协和医科大学肿瘤研究所病因及癌变研究室北京100021；2 Division of Molecular Epidemiology,National Center for Toxicological Research,Jefferson,Arkansas72079,USA

　　关键词: 食管癌；谷胱甘肽转硫酶；基因多型性；分子流行病学

　　摘要　为探讨参与致癌物代谢的谷胱甘肽转硫酶(GST)M1和T1基因多型性与食管癌危险性的关系，以病例-对照分子流行病学方法，分析食管癌高发区河南林县的食管癌、食管上皮重度增生病例和性别、年龄配对的正常对照者(各45例)的GSTM1和GSTT1基因型分布的差异。基因组DNA来自研究对象的食管外科手术标本或细胞学检查获得的食管上皮细胞，以多重聚合酶链反应方法进行基因分型。结果：食管癌、食管上皮重度增生病例和正常对照组GSTM1基因缺失率分别为44.4%、44.4%和46.7%；GSTT1基因缺失率分别为40.0%、37.8%和51.1%，差别均无显著性。然而，正常对照者中既是GSTM1阳性又是GSTT1阳性的基因型比例(22.2%)显著低于食管癌病例(40.0%)和食管上皮重度增生病例(37.8%)，比值比(95%可信限)分别为4.20(1.23～14.36)和2.64(0.84～8.30)。结果提示，GSTM1或GSTT1基因多型性单独似乎与食管癌危险性无关，但两者的阳性基因型联合可能是食管癌的危险性因素。

　　Glutathione S-Transferase M1, T1 Genotypes and the Risk of Esophageal Cancer: A Case-Control Study　Lin Dongxin^*, Tang yongming, Lu Shixin, et al.*Cancer Institute, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing 100021

　　Abstract　To examine the association between genetic polymorphisms of glutathione S-transferase (GST) M1 and T1 and susceptibility to esophageal cancer, a multiplex polymerase chain reaction method was used to detect the presence or absence of the GSTM1 and GSTT1 genes in genomic DNA isolated from surgically removed esophageal tissues or scraped esophageal cells from cases with cancer (n=45), cases with severe hyperplasia (n=45), and sex/age matched normal controls (n=45) from a high-risk area, linxian, China. Results showed that the frequency of the GSTM1-null genotype in cancer cases (44.4%) or hyperplasia cases (44.4%) was not significantly different from that in controls (46.7%). Similarly, no statistically significant differences were observed in the frequency of GSTT1-null genotype in cancer cases (40.0%) or hyperplasia cases (37.8%) when compared with the controlled population (51.1%). However, the frequency of combined GSTM1-nonnull and GSTT1-nonnull genotypes in cases with cancer (40.0%) and cases with hyperplasia (37.8%) showed a significant increase compared to that in controls (22.2%). Persons with both GSTM1 and GSTT1 positive genotypes had 4-fold risk in developing esophageal cancer (odds ratio, OR=4.20;95% confidence interval, CI=1.23-14.36) and 2.6-fold　risk　for hyperplasia (OR=2.64;95% CI=0.84-8.30),respectively. Theseresults suggest that combined GSTM1-nonnull and GSTT1-nonnull genotypes may act as risk factor in the development of esophageal cancer in Linxian population.

　　Key words 　Esophageal cancer　Glutathione S-transferase　Genetic polymorphisms　Molecular epidemiology

　　食管癌在我国一些地区十分常见，众多的研究表明其发生与环境致癌物有关。然而，即使在高危险地区也只有小部分人发病，提示在相似的暴露条件下，个人的易患性因素在发病过程中起重要作用。目前对影响食管癌发生的个人易患性因素还所知甚少。越来越多的研究表明，致癌物代谢酶基因多型性是癌症易患性的重要因素之一。谷胱甘肽转硫酶类(GSTs)参与致癌物代谢，是体内重要的解毒机制。其中GSTM1和GSTT1在人群中呈多型性分布，因基因缺失而无酶活性者颇为常见。GSTM1和GSTT1基因缺失是一些癌症的危险因素^［1，2］，但也有研究未能证实这种关系，甚至有相反的结果^［3，4］。人食管中是否有GSTT1表达还不清楚，但红细胞中有该酶活性。GSTM1在正常食管和食管癌组织中均有表达，且有明显的个体差异^［5］。为此，我们用病例-对照分子流行病学方法，探讨了GSTM1和GSTT1基因多型性与食管癌以及食管上皮重度增生(癌前病变)之间的关系。

对象和方法

　　一、研究对象：病例和对照均为食管癌高发区河南林县居民。食管癌和食管上皮重度增生病例(各45例)的诊断经组织病理学或细胞学检查确定。正常对照者无临床症状，食管上皮细胞学检查正常；其性别和年龄(允许相差±5岁)与病例配对。研究对象男性51%，女性49%；平均年龄癌病例组55.3(40～70)岁、食管上皮重度增生病例组53.8(35～65)岁、对照组53.7(41～66)岁，差异无显著性(P＞0.05)。这些资料表明，除观察因素外，其他主要因素基本均衡。

　　二、GSTM1和GSTT1基因分型：按常规方法分离基因组DNA，以多重聚合酶链反应(PCR)方法进行GSTM1和GSTT1基因分型^［6］。扩增GSTM1的引物序列为5′GAACTCCCTGAAAAGCTAAAGC和 5′GTTGGGCTCAAATATACGGTGG；扩增GSTT1的引物序列为5′TTCCTTACTGGTCCTCACATCTC和5′TCACCGGATCATGGCCAGCA。同时以扩增白蛋白基因为内参照，所用引物为5′GCCCTCTGCTAACA A G T C C T A C/ 5′GCCCTAAAAAGAAAATCGCCAATC。PCR产物于1.5%琼脂糖凝胶电泳，分析GSTM1和GSTT1基因型(附图)。

附图　GSTM1、GSTT1和白蛋白基因PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图谱

　　1～7泳道为来自不同受试者的DNA样品。无PCR产物者表明基因缺失(基因阴性)。

　　M泳道为100bp梯度的DNA分子量标志

　　三、 统计分析：以χ²检验分析 GSTM1和GSTT1基因多型性与食管癌和食管上皮重度增生的关系；以比值比(OR)及其95%可信限(CI)表示关系的相对强度。

结　　果

　　如附图所示，GSTM1或GSTT1基因“阳性”者的DNA样品经PCR扩增后分别产生219bp或459bp产物，而纯合子基因缺失者则无相应的扩增产物。在本实验条件下，即使只有一个基因拷贝也能产生可测得出的PCR产物。所以“基因阳性”者包括有二个基因拷贝的纯合子和只有一个基因拷贝的杂合子，而　“基因阴性”者则为纯合子基因缺失。

　　GSTM1和GSTT1基因型在正常对照、食管上皮重度增生和食管癌病例组中的分布归纳于表1和表2。在对照组中，GSTM1基因阳性率和缺失率分别为53.3%和46.7%，而GSTT1基因阳性率和缺失率分别为48.9%和51.1%。食管上皮重度增生和食管癌病例组的GSTM1基因阳性率分别为55.6%和55.6%，与对照组比较差别无显著性(P＞0.75)；这两组GSTT1基因阳性率分别为60.0%和62.2%，略高于对照组，但差别均无统计学显著性(P＞0.10)。这些结果表明，单独的GSTM1或GSTT1基因型可能与食管癌危险性无关。

表1　GSTM1基因多型性与食管癌危险性的关系

表2　GSTT1基因多型性与食管癌危险性的关系

　　然而，基因之间可能存在联合作用。因此，我们进一步分析了GSTM1和GSTT1各种基因型联合与食管癌危险性的关系(表3)。在对照组中，GSTM1阳性/GSTT1阳性率为22.2%(10/45)，而在食管癌病例组中这种基因型频率为40.0%(18/45)，差异有极显著性(χ²=5.94，P＜0.025)。携带GSTM1阳性/GSTT1阳性基因型者发生食管癌的危险性比携带GSTM1阳性/GSTT1阴性者高4倍(OR=4.2；95%CI=1.23～14.36)。食管上皮重度增生组中GSTM1阳性/GSTT1阳性基因型频率为37.8%(17/45)，虽然高于对照组，但差异未达到统计学显著性(χ²=2.83，P＞0.10)。GSTM1基因阴性者不论GSTT1基因阳性还是阴性都不增加食管癌的危险性，提示在联合作用中，GSTM1基因似乎比GSTT1基因重要。

表3　GSTM1和GSTT1基因型联合与食管癌危险性的关系

　　注：括号内数字为百分率(%)；* χ²=5.94，P＜0.025

讨　　论

　　本文报告GSTM1和 GSTT1基因多型性与食管癌危险性的关系。在河南林县正常人群中，GSTM1和GSTT1基因缺失率分别高达46.7%和51.1%。文献报告GSTM1基因缺失率在西方人群中约为50%^［1］。涉及我国本土居民的研究目前至少有两个，分别报告GSTM1缺失率为41%和47%^［7，8］，与我们的结果一致。不同人种的GSTT1基因缺失率有很大差别，据报告为10%～65%^［9］。国内似乎尚无GSTT1基因多型性资料。Lee等报告新加坡华人的GSTT1基因缺失率为58%^［10］，与本研究结果(51%)非常接近。

　　GSTM1对致癌物多环芳烃环氧化物有很强的解毒作用，因此多数研究发现GSTM1基因缺失主要是与吸烟有关的癌症的危险性因素。在西方，吸烟和饮酒可能是食管癌的主要病因因素，然而，流行病学调查表明林县人的食管癌高发与吸烟无关。本研究没有发现GSTM1基因缺失是食管癌的危险因素，提示该基因产物可能不涉及导致食管癌的致癌物的解毒代谢。众多研究表明，膳食中高水平的致癌性亚硝胺是林县食管癌的可疑病因，然而，GSTM1对特定亚硝胺是否有解毒作用尚不清楚。GSTT1主要催化天然的和一些工业合成的卤代烷烃类的结合代谢。与GSTM1相似，GSTT1基因多型性可能与癌症易患性有关。例如，有报告表明头颈部肿瘤病人中GSTM1和GSTT1基因共同缺失率显著高于对照^［2］；GSTT1基因缺失可能影响结肠癌的发生年龄^［11］。但我们的结果表明GSTT1基因缺失与林县人群的食管癌易患性无关。

　　本研究没有发现GSTM1和 GSTT1基因缺失是食管癌的易患性因素，相反，既是GSTM1阳性又是GSTT1阳性的基因型可能是食管癌的易患性因素(OR=4.2，95%CI=1.23～14.36)。GSTs催化谷胱甘肽与亲电子的化合物结合，在多数情况下是一种解毒机制。然而GSTs对某些化合物特别是卤代烃类又具有激活作用。例如，GSTT1催化的1，2-二溴乙烷GSH结合物可与DNA形成加合物而具有遗传毒性^［12］。因此，GSTM1/GSTT1阳性基因型与食管癌危险性的正相关关系并不难理解，因为携带此种基因型的人可能具有激活一些外源性和(或)内源性致癌物的能力。

　　本研究部分由“九五”国家医学科技攻关项目（基金编号96-906-01-06）资助

参　考　文　献

　　1　林东昕.代谢多态和DNA修复多态与癌症易患性.癌症，1997，16∶396.

　　2　Trizna Z, Clayman GL, Spitz R, et al. Glutathione S-transferase genotypes as risk factors for head and neck cancer. Am J Surgery, 1995, 170∶499.

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(收稿：1998-01-06　修回：1998-02-17)