尼古丁受體3(CHRNA3)基因啟動子的遺傳變異與中國南方人群肺癌易感性研究.pdf

1、研究背景：吸煙是導(dǎo)致肺癌發(fā)生的重要環(huán)境危險(xiǎn)因素之一，迄今發(fā)現(xiàn)吸煙過程中可產(chǎn)生60多種致癌物質(zhì)，其中與肺癌關(guān)系密切的主要有多環(huán)芳烴類化合物、苯、砷、丙烯、煙堿（尼古?。?、一氧化碳、和煙焦油等，這些致癌物質(zhì)可通過不同的機(jī)制，導(dǎo)致支氣管上皮細(xì)胞DNA的損害，某些癌基因的激活，抑癌基因的突變和失活，導(dǎo)致細(xì)胞遺傳信息轉(zhuǎn)化癌變。研究表明80％以上肺癌的發(fā)生都與煙草暴露有關(guān)，然而僅有不到20％的吸煙者發(fā)生肺癌，提示遺傳易感性在個(gè)體肺癌發(fā)生中起著重要作

2、用。
　　 尼古丁是煙草主要的成癮源,其直接致癌作用仍存在爭議，但其可使吸煙者對煙草成癮而加劇煙草危害。研究還發(fā)現(xiàn)尼古丁可通過作用于機(jī)體特有的尼古丁受體（nicotinic acetylcholine receptor）激活“Akt”分子通道,而保護(hù)癌細(xì)胞等異常細(xì)胞逃避“細(xì)胞程序性死亡”，促進(jìn)腫瘤或者癌癥的發(fā)生。尼古丁受體基因家族（CHRNA3，CHRNA5，and CHRNB4）依次位于人類染色體15q23上，其表達(dá)于大腦核心

3、區(qū)域的受體主要與尼古丁的成癮行為密切相關(guān)，而分布于肺上皮細(xì)胞的受體則參與尼古丁及煙草致癌物NNK的體內(nèi)信號傳導(dǎo),促進(jìn)細(xì)胞增殖和癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。2008年Nature系列雜志報(bào)道在歐洲人群中發(fā)現(xiàn)尼古丁受體基因家族存在多個(gè)遺傳變異位點(diǎn)與吸煙行為及肺癌發(fā)生密切相關(guān)。此后，美國、日本人群的研究也報(bào)道了尼古丁受體基因家族的遺傳變異與吸煙人群肺癌易感有關(guān)。作為尼古丁與致癌物NNK在體內(nèi)的直接效應(yīng)底物，上述遺傳變異與肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)是通過影響吸煙行為還是調(diào)

4、控致癌信號的傳導(dǎo)，或是兩者的綜合效應(yīng)，目前仍不知曉。多項(xiàng)研究表明尼古丁受體基因家族遺傳變異能顯著影響個(gè)體每日吸煙量，從而猜測這些遺傳變異是通過影響煙草成癮行為而與肺癌發(fā)病產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。雖然美國、英國的人群研究報(bào)道不吸煙者上述遺傳變異與肺癌發(fā)病無關(guān)進(jìn)一步佐證了上述猜測，但是歐洲及日本的人群研究卻在不吸煙者中報(bào)道了相反的結(jié)論，表明該基因家族遺傳變異與肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)仍需在其他種族中驗(yàn)證，并進(jìn)一步探討影響該基因功能的環(huán)境危險(xiǎn)因素或其生物學(xué)機(jī)制。

5、r>　　 我們通過生物信息學(xué)分析比較中國人群、日本人群、歐洲人群和非洲人群尼古丁受體家族基因簇上SNP位點(diǎn)頻率及單體型模塊（haplotype block）時(shí)發(fā)現(xiàn)中國人群與日本人群較一致，但亞洲人與歐洲人、非洲人之間存在很大差異，且Nature雜志報(bào)道的尼古丁受體上三個(gè)高關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的多態(tài)位點(diǎn)（rs8034191，rs1051730與rs16969968）在我國人群頻率卻很低（MAF依次為0.022，0.026，0.026），表明我國人群

6、尼古丁受體家族基因上可能存在特有的多態(tài)位點(diǎn)影響肺癌的發(fā)病。最近，Chen Wu等人用精細(xì)定位（fine mapping）的方法在我國江蘇和北京人群的肺癌病例-對照研究中證實(shí)了上述猜測，他們在15q23區(qū)域尼古丁受體基因家族成員--尼古丁受體3（CHRNA3）基因的啟動子，發(fā)現(xiàn)一個(gè)具有功能性的多態(tài)位點(diǎn)（rs6495309 T>C），可能是反映中國人群與肺癌發(fā)病關(guān)聯(lián)的特有位點(diǎn)。Chen Wu等報(bào)道，攜帶rs6495309C變異者發(fā)生肺癌的危

7、險(xiǎn)性顯著增加了0.43倍，該效應(yīng)在現(xiàn)吸煙者和不吸煙群體皆顯著，但在曾經(jīng)吸煙者中結(jié)果卻不顯著。而最近的meta分析報(bào)道尼古丁該家族常見的兩個(gè)多態(tài)位點(diǎn)與不吸煙者的肺癌發(fā)病無關(guān)，提示我國人群研究結(jié)論仍需進(jìn)一步在我國其他地區(qū)的人群中進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 不吸煙者也會被動吸入環(huán)境煙草煙霧的而受到危害。被動吸煙(ETS)指生活和工作在吸煙者周闈的人們不自覺地吸進(jìn)煙霧塵粒和各種有毒的物質(zhì)，其同樣是肺癌環(huán)境危險(xiǎn)因素之一。既往研究將被動吸煙者歸入不吸

8、煙者中，但其卻同樣遭受吸煙的危害且無煙草成癮行為，從而在研究不吸煙群體時(shí)忽視了煙草暴露的危害導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生偏倚。研究被動吸煙者尼古丁受體的遺傳變異可能有助于解釋各研究結(jié)果間的差異且彌補(bǔ)研究間的空白。因此，本研究擬通過大樣本肺癌病例-對照研究驗(yàn)證CHRNA3基因啟動子的遺傳變異與中國南方人群肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步分層分析該遺傳變異在吸煙者、被動吸煙者和不吸煙者中與肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)，并通過meta分析，總結(jié)國內(nèi)外最新的研究結(jié)果，以闡述CHRNA

9、3基因的遺傳變異與吸煙群體、不吸煙群體肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)。
　　 研究目的：
　　 為了分析CHRNA3基因啟動子區(qū)遺傳變異位點(diǎn)（rs6495309 T>C）與我國南方人群肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)，揭示該遺傳變異在吸煙群體、被動吸煙群體和不吸煙群體中的關(guān)聯(lián)；探討基因及基因－環(huán)境交互作用在肺癌發(fā)病中的作用；闡述尼古丁受體3遺傳變異與吸煙者、被動吸煙者肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)。
　　 研究方法：
　　 用病例-對照的研究方法，于廣

10、州市區(qū)及周邊共六所醫(yī)院收集2007年3月～2009年3月新診斷的經(jīng)病理證實(shí)的原發(fā)性肺癌病例1056例,按性別1:1、年齡±1歲配比從同期參加社區(qū)健康體檢項(xiàng)目10000名體檢者中選取1056例正常健康對照，采用PCR-RFLP技術(shù)檢測CHRNA3基因啟動子單核苷酸多態(tài)位點(diǎn)rs6495309（T>C）的基因型，用SAS 9.13軟件進(jìn)行非條件Logistic回歸，校正混雜因素的影響，分析基因變異與肺癌發(fā)病的關(guān)聯(lián)。此外，根據(jù)系統(tǒng)評價(jià)的原理和規(guī)

11、范，檢索PubMed數(shù)據(jù)庫，納入所有CHRNA3基因遺傳變異與與肺癌的例對照研究，按吸煙、不吸煙分組，采用stata10.0進(jìn)行Meta分析評估CHRNA3基因遺傳變異與肺癌的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)評估發(fā)表偏倚。
　　 研究結(jié)果：
　　 本研究包括1056例原發(fā)性肺癌病例與1056例正常對照。肺癌病例按病理類型分類，其中腺癌384例，鱗癌369例，大細(xì)胞肺癌43例，小細(xì)胞肺癌128例，混合型或未分化癌等計(jì)132例；按病理分期有I

12、期154例，II期94例，III期333例，IV期475例。1056例正常健康對照的性別、年齡與病例之間無差異，皆無癌癥疾病史。單因素分析幾個(gè)常見的肺癌危險(xiǎn)因素，發(fā)現(xiàn)吸煙、被動吸煙是肺癌的危險(xiǎn)因素，但癌癥家族史、肺癌家族史、飲酒與肺癌發(fā)病無關(guān)。
　　 通過PCR-RFLP檢測CHRNA3 rs6495309（T>C）基因型(genotype)，TT、TC、CC基因型在病例對照中頻率依次為：17.1％、47.1％、35.8％，22

13、.8％、48.1％、29.1％。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)CHRNA3 rs6495309（T>C）基因型在對照人群中的頻率符合Hardy-Weinberg平衡(p=0.2677)；CHRNA3 rs6495309（T>C）位點(diǎn)基因型在肺癌與對照中的分布差異有顯著性（P＝0.0003）；我們以攜帶TT基因型的個(gè)體為參照，TC基因型攜帶者發(fā)生肺癌的危險(xiǎn)性是TT基因型者的1.27倍（adjusted OR＝1.27；95％CI＝1.01-1.62；P＝0.

14、046）；攜帶CC基因型個(gè)體發(fā)生肺癌的危險(xiǎn)性是TT基因型攜帶者的1.64倍（adjusted OR＝1.64；95％CI＝1.67-2.12；P＝0.001）。肺癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)與rs6495309 C等位基因（allele）個(gè)數(shù)存在顯著的劑量反應(yīng)關(guān)系（P＝0.0001）。將三種基因型進(jìn)行二分類處理，以TT基因型為參照，攜帶rs6495309 C變異基因型（rs6495309TC和rs6495309CC）者罹患肺癌的危險(xiǎn)性顯著上升（adju

15、sted OR=1.41; 95％CI=1.13-1.76；P=0.003）。經(jīng)分層分析顯示，年齡>60歲、男性、吸煙、被動吸煙的亞組人群中，攜帶rs6495309C變異基因型的個(gè)體發(fā)生肺癌的危險(xiǎn)性顯著增加。進(jìn)一步分析被動吸煙的來源對肺癌發(fā)病的影響，發(fā)現(xiàn)被動吸煙來自于父母的人，如果同時(shí)攜帶rs6495309C變異基因型，其發(fā)生肺癌的危險(xiǎn)性顯著提高到2.76倍（adjusted OR=2.76，95％CI=1.34-5.69，P＝0.00

16、61）。
　　 通過meta分析，發(fā)現(xiàn)已報(bào)道的CHRNA3基因遺傳變異位點(diǎn)（rs6495309、rs1051730、rs3743043）在吸煙群體中與肺癌密切相關(guān)（合并OR=1.42，95％CI＝1.34-1.51；P<0.0001）。但在不吸煙群體中，由于各發(fā)表結(jié)果間存在異質(zhì)性，因此以歐美白人與亞洲人進(jìn)行分組進(jìn)行meta分析，結(jié)果顯示在亞洲不吸煙人群中肺癌的發(fā)生與CHRNA3基因遺傳變異位點(diǎn)與有關(guān)（合并OR=1.40，95％C

17、I＝1.21-1.62；P<0.0001），而在歐美人群未見類似的結(jié)果（合并OR=0.89，95％CI＝0.76-1.04；P=0.082）。
　　 研究結(jié)論：
　　 CHRNA3基因啟動子rs6495309C變異基因型可顯著增加中國南方人群罹患肺癌的危險(xiǎn)性，尤其在在年齡>60歲、男性、吸煙、被動吸煙亞組中更為顯著。本課題創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)青少年時(shí)期有被動吸煙的人（即被動吸煙來自于父母），如同時(shí)攜帶rs6495309C危險(xiǎn)基因