代谢酶基因多态性和生活环境因素交互作用与食管癌易感性的研究*1

杜卫萍 景学安 李 栋

(泰山医学院预防医学教研室，山东 泰安 271016)

食管癌是人类常见的恶性肿瘤之一，中国是世界上食管癌的高发国家，也是世界上食管癌高死亡率的国家之一，年平均死亡率为14.59/10万[1]。由于其发病具有明显的地域特性，而发病的各种环境危险因素不能解释在高风险地区也只有少数人发病, 而且食管癌的发生具有家族聚集性。因此，遗传因素的作用不可忽视，不同个体对恶性肿瘤的易感性不同是由于基因的遗传多态性所致，即单核苷酸多态性((single nucleotide polymorphism，SNP)，这种基因的功能性序列变异决定个体对某些疾病的遗传易感性。因此，越来越多的研究将生活环境因素-基因，及基因-基因的多态性的交互作用作为研究食管癌发病易感性的重点。

1 致癌物代谢酶基因多态性

以细胞色素P450(CYP)和谷胱苷肽-S-转硫酶(GST)为代表的Ⅰ、Ⅱ相代谢酶是化学致癌物激活、解毒代谢通路中重要的酶类,而基因的多态性可能就是导致代谢酶本身活化或失活的重要原因。

1.1 细胞色素P450基因多态性

环境中的前致癌物进入体内后，约95%需经细胞色素P450酶激活形成亲电子的终致癌物，细胞色素P450基因家族包括许多成员, 但与食管癌易感性研究较多的主要有CYP1A1和 CYP2E1。

CYP1A1基因位于人类染色体15q22-q14，目前已知的CYP1A1基因多态性有四种，与食管癌相关的CYP1A1 两个主要基因多态性位点分别为MspI 和Exon7。MspI基因多态性在CYP1A1基因的3'端非编码区poly A下游，碱基T264→C突变导致活性增高,并形成MspI酶切位点，产生MspI多态性。MspI有三种基因型：野生型(TT 型)、杂合型(TC 型)和突变纯合型(CC 型)。外显子7的4889位点多态性位于CYP1A1基因血红素结合区，此位点A→G点突变，使该区462位异亮氨酸(Ile)被缬氨酸(Val)所替换，故亦称Ile/Val多态性。Ile/Ile为野生型纯合子，Ile/Val和Val/Val分别为突变型杂合子和突变型纯合子。

2000年，邵根泽等[2]对中国南方沿海地区的人群研究表明，食管癌组CYP1AlExon7位点各基因型频率分布与对照组相比差异无统计学意义，但当研究对象按GSTM1基因分类时,发现在所有GSTM1(+) 型个体中,食管癌组CYP1A1 (Ile/Val和Val/Val)基因型频率显著高于正常对照组(P<0.05，OR=2.56)。未发现吸烟、喜饮浓茶等习惯与食管GSTM1、CYP1A1基因多态性及食管癌遗传易感性的关系。但张宏艳等[3]在西安地区研究结果显示CYP1A13种基因型在食管癌病例组和对照组的分布差异有显著性；且吸烟与CYP1A1Val/Val在食管癌发生中具有联合作用，呈相加模型(SIA=1.56),并有显著的剂量反应关系，认为Val/Val型P4501A1激活香烟中致癌物的能力最强。由此可以看出同一种基因在不同地区对食管癌的易感性不同。

Meenu[4]对印度人MspI多态性与食管癌相关的研究结果显示，MspI多态性与食管癌易感性无关，且没有发现其与吸烟和饮酒存在有交互作用。韩艳波[5]在长治地区研究发现MspI多态的突变基因型个体食管癌易感性增高，但并未发现Exon7Ile/Val多态突变型与食管癌易感性有关。另外MspI多态的突变型和食管癌家族史具有协同作用，摄入较多蛋类和新鲜蔬菜水果可拮抗食管癌的发生。MspI多态的突变型和GSTM1缺失基因型对食管癌的发生有一定的交互作用，未见Ile/Val多态性和GSTM1缺失基因型存在交互作用。

CYP2E1是CYP450基因家族的一个成员,其编码的氧化酶参与亚硝胺等多种小分子物质的活化或转化，CYP2E1目前研究发现此基因具有3种多态性位点,即Rsa I、PstI和Dra I。 CYP2E1 基因Rsa I多态具有3种基因型:C1C1(野生型)、C1C2(杂合型)、C2C2(突变型)。Morita等[6]在对日本食管癌易感性研究中发现与CYP2E1多态性无关, 这与张斌[7]在甘肃的研究相同，即Rsa I及DraI基因多态性与食管癌均无易感性，且RsaI及DraI位点多态性变化与甘肃地区人群食管癌易感性之间未发现协同作用。高长明等[8]在淮安进行的病例对照研究报道,虽然CYP2E1RsaI基因多态性并不能增加患食管癌的风险，但在吸烟者中，CYP2E1RsaI位点变异基因型携带者OR 有所升高, 而在不吸烟者中的OR则有所降低。然而，同样是在甘肃地区董彩霞等[9]研究认为CYP2E1pstI野生型是食管癌的危险因素,携带CYP2E1野生基因型个体发生食管癌的危险性是携带CYP2E1 突变基因型个体的2.579倍 ，且GSTM1(-)基因型和CYP2E1pstI野生基因型两种基因型的联合可以增加食管癌的风险。新疆哈萨克族食管癌的研究中Lu XM等[10]发现：CYP2E1RsaIC1/C1,GSTM1(-)基因型是哈萨克族鳞状细胞癌的易感基因，另外CYP2E1RsaI基因野生型(C1/C1)增加了携带GSTM1(+)基因型患食管癌的风险。Qin JM等[11]也发现在新疆哈萨克族人群中CYP4502E1RsaIC1/C1 基因型与饮酒者存在交互作用(OR=7.10, 95%CI=3.44～14.68)。陈波[12]除进一步证实CYP2E1RsaI位点是哈萨克族食管癌的易感基因外，大量吸烟、饮酒与食管癌存在交互作用，CYP2E1RsaIC1/C1基因型与吸烟存在交互作用(OR=6.50，95%CI：2.53～16.70)，与饮酒的交互作用OR值为7.101(95%CI：3.436～14.678)，并且饮用河水、食用腌菜、霉变食物、不使用冰箱均是哈萨克族食管癌发生的独立危险因素，并与CYP2E1C1/C1基因型存在交互作用。因此，可以说CYP2E1 基因多态性与新疆哈萨克族食管癌的易感性相关。

1.2 谷胱苷肽转硫酶基因多态性

谷胱苷肽转硫酶( glutathione S-transferase,GST)为Ⅱ相代谢酶,能催化亲电子致癌物与谷胱甘肽结合,形成易溶解于水的化合物排出体外,是与毒物或致癌物的解毒代谢有关的酶类,人细胞浆内GST同工酶主要有4类,还有一微粒体GST。其中以GSTM1、GSTT1、GSTP1对机体最重要,各种研究也较多。就GST基因多态性与环境与基因的交互作用而言，结论不尽相同。林东昕等[13]的研究结果表明GSTM1或GSTT1基因多态性单独似乎与食管癌危险性无关, 但两者阳性基因型联合可能是食管癌的危险因素。高长明等[8]在淮安的研究显示在不经常饮酒者中, GSTM1 正常基因型携带者食管癌发生的危险性显著降低, 而在经常饮酒者中GSTM1 正常基因型携带者的OR 有所升高。在吸烟者中GSTT1 正常基因型携带OR 有所升高,而在不吸烟者中的OR则有所降低。在饮茶和不饮茶组中也有类似的现象。然而同样是在淮安的食管癌调查，Zemin Wang[14]则仅发现男性GSTT1缺失基因患食管癌的风险性较高(OR=2.78; 95%CI=1.22～6.25;P=0.01)，其他如CYP1A1 exon7, CYP2E1 GSTM1, GSTP1等基因多态性与食管癌无关。也没有发现基因-基因、基因-环境之间的交互作用对食管癌易感性的影响，这可能与检测方法、样本含量的不同,造成的一些研究结果的不一致。Tan 等[15]在宁夏某地食管癌的研究中发现，单独的GSTM1 多态性在食管癌的病例与对照组中无显著性差异，但GSTM1 ( +) 与CYP2E1 (C1/C1) 基因型有联合作用,同时携带这两种基因型者发生食管癌的OR值为8.5(95%CI=3.7～19.9) ,认为GSTM1结合CYP2E1多态性是食管癌发生发展的重要遗传因素。A G Casson等[16]研究认为吸烟是高加索人患食管腺癌的重要危险因素，剂量-效应分析显示：每年吸烟>30包/年者患食管癌风险性将大大增加。吸烟和GSTM1活性等位基因具有交互作用(OR=7.9，95%CI=1.14～54.76，P=0.003)。同时 GSTT1 ( +) 基因型者与吸烟的交互作用增加患癌风险(OR=3.2，95%CI=1.23～8.35，P=0.004)。Lee等[17]报道,在吸烟者中,食管癌患者的GSTP1 Ile/Ile基因型频率显著高于正常对照(OR=2.8，95%CI=1. 4～5.7);在饮酒者中OR值为2.0(95%CI=0.9～4.4)。姬瑞等[18]联合分析CYPIA1、GSTM1、GSTT1基因多态性，携带CYP1A1突变基因型(T/C或C/C)且GSTM1、GSTT1联合缺失基因型个体患食管癌的风险明显增加，风险度是携带CYP1A1野生纯合子基因型(T/T)且GSTMI、GSTTI非缺失基因型个体的2.385倍。而单独的CYP1A1Msp1多态突变基因型或者GSTT1缺失基因型不相关，提示GSTM1纯合缺失基因型可能为食管癌发病的易感因素之一，并且与其他缺陷基因型存在协同作用。

2 酒精代谢酶基因多态性

乙醛脱氢酶(ALDH)和乙醇脱氢酶(ADH)是肝脏中酒精氧化代谢过程的关键酶，而且存在众多的同工酶。在乙醛脱氢酶中，ALDH2对乙醛氧化为乙酸起着关键作用。ADH2对乙醇氧化为乙醛起着关键作用。

在目前已知的ALDH的12种同工酶中,定位于12号染色体的ALDH2 是乙醛的主要代谢酶,在其第12 外显子存在限制性内切酶Mbo Ⅱ的多态位点，从而形成野生型的ALDH2*1和突变型的ALDH2*2两种等位基因。基因型为ALDH2*1/*1者具有ALDH酶活性，而基因型为ALDH2*1/*2 和ALDH2*2/*2者，酶活性大大降低。ADH2中研究较多的是第47位氨基酸由精氨酸转换为组氨酸,形成3个基因型 ADH2*1/*1、ADH2*1/*2、ADH2*2/*2。Chun-Xia Yang等[19]在日本的人群研究发现ALDH2*2等位基因是保护因素，ALDH2*l/*2 杂合基因型是食管癌的易感基因型，饮酒增加了ADLH2*l/*2患食管癌的风险，尤其是重度饮酒其OR值达到了95.4 (95% CI：28.7～317)， ADH2*1/*2只有和ALDH2*l/*2共同存在时，才可适度增加食管癌的易感性，但是饮酒与ADH2和CYP2E1基因未见有交互作用。国内吴建中等[20]报道，64名男性食管癌患者中，与饮酒≥3次/周的ALDH2*1/*2携带者相比,饮酒< 3 次/ 周的ALDH2*1携带者发生食管癌的危险性明显降低，认为饮酒频度可能影响ALDH2 基因多态性与食管癌易感性的关系。Hori[21]发现同时具有ADH2*l/*1和ALDH2*l/*2基因型的个体，发生食管癌的危险是对照组的17.9倍。在泰国的研究[22]，同样发现重度饮酒者如同时携带ALDH2*2等位基因较ALDH2*1/*1型发生食管癌风险提高10倍。陈怀恭[23]对四川盐亭县做的食管癌易感性的调查中研究表明：携带突变型等位基因ALDH2*2是诱发食管癌的危险因素(χ2=3.291，P=0.043)，具有ADH2*1等位基因的个体，易发生食管癌。不同基因多态下，酒精代谢对机体食管癌的危险性不同，当携带ALDH2突变等位基因型的个体即使少量饮酒，也会使食管癌的发生危险增加(0R=6.7，P=0.039)。酒精代谢相关基因和饮酒、吸烟在食管癌发生中具有的作用可能不同，因为控制了ADH2和ALDH2基因后，环境因素-吸烟、饮酒依然表现出和食管癌的发生有统计学意义，但是在控制了这两种环境行为因素后，ADH2及ALDH2在食管癌病人和对照中的分布无统计学差异(P>0.05)。这一现象说明，在食管癌的发生中，环境行为因素所起的作用可能比ADH2和ALDH2两种酒精代谢酶基因所起的作用更大。

3 叶酸代谢酶MTHFR基因多态性

亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR) 是一种调节叶酸和蛋氨酸代谢的限速酶,其主要的多态性位点C677T和A1298C的多态性变化引起酶活性的变化，从而影响DNA甲基化水平或DNA合成，改变个体对肿瘤的遗传易感性。

2001 年，Song 等[24]在中国北方做的鳞状细胞癌的风险发现食管癌组MTHFR677T和1298C等位基因频率显著高于对照组， MTHFR 677CT和1298CC变异基因型对食管癌的易感性存在交互作用，故认为MTHFR基因型可能是食管癌的一个易感因素。吴建中等[25]发现吸烟显著增加了MTHFR677野生基因型(C/C)患食管癌的风险(OR=3.22, 95%CI=1.09～9.53)，而饮酒则使携带变异基因型者患食管癌的风险增大 (OR=2.30,95%CI=1.02～2.57)。然而，不管是任何基因型，饮茶习惯都显著降低了食管癌发生的危险性。这可能表明不同MTHFR 基因型对致癌物的敏感性有差异。秦江梅[11，26]在新疆哈萨克族食管癌易感因素的研究中发现，叶酸缺乏及MTHFRC677T基因多态性是哈萨克族食管癌发生的危险因素。食用蔬菜水果可降低携带677C/T基因型的个体发生食管癌的危险性，而携带MTHFR677(C/T + T/T)和CYP4502E1 RsaI C1/C1时其OR值为7.41。在山东大汶河流域进行的食管癌调查[27]显示MTHFR基因C677T多态基因型与饮酒指数间存在次相乘模型的交互作用, OR为10.892 (95%CI=2.461～65.927); MTHFR基因A1298C多态基因型与饮酒指数间存在超相乘模型的交互作用, OR为8.339 (1.131～61.459)，说明 MTHFR基因C677T及A1298C多态基因型可增加过量饮酒者患食管癌的患病危险性。而在对日本的食管癌调查中发现[28]叶酸的摄入和MTHFR 677TT并不能显著降低食管癌的发病率，但在经常饮酒的人中，MTHFR 677TT显著降低了食管癌的风险，吸烟、叶酸的摄入与MTHFR C677T多态位点无交互作用。在德国[29]的高加索人群中即使将吸烟这一因素进行分层分析，也没有发现MTHFRC677T与食管癌的相关性，而中国北方人群中MTHFR677CC基因型可降低食管癌的易感性,且可降低吸烟者发生食管癌的危险性(OR=0.23, 95% CI=0.06～0.88)。

高长明[30]认为MTHFR1298AC和CC基因型与吸烟、饮酒、不饮茶的习惯在食管癌的发生中有明显的交互作用，交互作用系数r分别为3.05、3.69和6.30。在对新疆哈萨克族进行的MTHFRA1298C位点的交互作用研究中[31]，并没有发现此位点多态性与食管癌有关，但是，MTHFR 1298AC和CC基因型对吸烟、饮酒习惯增加食管癌发生风险作用有放大效应。

由以上结果可以看出，虽然环境、基因交互作用对食管癌易感性的研究取得了一定的进展，但是由于种族、区域差异的原因,研究结果颇不一致,有的结果还相互矛盾,很可能是不同地区环境因素有差异，不同的环境因素与遗传因素相互作用可能会产生不同的结果。因此，不能把某一地区或某一种族得出的结论作为食管癌的发病因素，食管癌防治措施的研究制定应因地制宜。另外，肿瘤的发生是一个复杂的过程，由以上可以看出即使是同一地区同一种族食管癌的易感基因并非只有一个，而在我们交互作用的的研究中每次大都是检测一两种基因，因此，其所得出的结论意义有待于讨论。

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