饮水砷暴露人群谷胱甘肽转移酶M1基因多态性和肿瘤及癌前病变关系的Meta分析

张亮，罗教华，邱志群，舒为群

饮水砷暴露人群谷胱甘肽转移酶M1基因多态性和肿瘤及癌前病变关系的Meta分析

张亮，罗教华，邱志群，舒为群

目的探讨饮水砷暴露人群谷胱甘肽转移酶M1(GSTM1)基因多态性和肿瘤及癌前病变危险因素的关系，以期为肿瘤的基础和临床研究提供循证依据。方法通过计算机检索有关饮水砷暴露人群GSTM1基因多态性和肿瘤及癌前病变相关研究文献，严格按照纳入和排除标准，对检索到的符合标准的5篇文献进行Meta分析，对数据进行异质性检验，最后选择固定或随机效应模型进行统计学处理，根据数据结果进行分析，绘制漏斗图并评价发表偏倚对结果的影响程度。结果经过数据汇总分析，饮水砷暴露人群GSTM1基因空白缺失型和GSTM1野生基因携带型的比较，异质性检验P＞0.05，实验选用固定效应模型，平均优势比为1.05，其95%CI(0.91，1.20)，合并后的Z值为0.527，差异无统计学意义(P＞0.05)。亚组分析中，恶性肿瘤组OR值为1.18〔95%CI(0.97，1.42)〕，皮肤癌前病变组合并OR值为0.91〔95%CI(0.74，1.12)〕，结果均无统计学意义(P＞0.05)。结论饮水砷暴露人群GSTM1基因空白缺失型和肿瘤及癌前病变的发病风险无相关性。

饮水;砷暴露;肿瘤;谷胱甘肽转移酶M1;多态性

饮用水砷暴露导致的疾病是全球公共卫生问题之一。本课题组前期工作发现，饮水砷暴露可能导致记忆损害［1］，值得注意的是，发生癌变者只占所有饮水砷暴露人群的小部分，提示个体化的基因背景可能在砷诱发的癌变过程中起关键作用，所携带基因功能的不同直接导致人群肿瘤易感性的差异，但目前其机制并不清楚。谷胱甘肽转移酶(GST)属于Ⅱ相代谢酶，谷胱甘肽转移酶M1(GSTM1)是其中了解比较多的一个亚型，携带其空白基因突变型〔GSTM1(－)〕的个体GST酶活性较正常携带野生基因型〔GSTM1(+)〕的个体低，有研究认为GSTM1的突变型和多种肿瘤的发病有关［2］。饮水砷暴露人群GSTM1的基因多态性是否与肿瘤发病有关系，目前说法不一。本研究拟用Meta分析方法对既往发表的相关文献进行合并分析，以期得到相对可靠的结果，为肿瘤防治及研究提供循证医学证据。

1 资料与方法

1.1 纳入和排除标准(1)研究类型:各文献报道的研究方法相似，病例诊断明确;所有研究为观察性研究，人群选择为饮用水砷暴露人群，病例组为肿瘤或癌前病变者，对照组均为正常人群或非肿瘤病例。(2)研究对象:1996年1月—2012年5月国内外公开发表的关于砷暴露人群GSTM1的基因多态性和肿瘤及癌前病变关系的文献。(3)纳入标准:所纳入文献必须对样本大小有明确规定，科研设计合理，原始数据详实。(4)排除标准:对每项研究进行文献复习和质量评估，对重复报道、研究质量差、信息少或数据不完整而无法利用、综述以及非公开发表的文献予以剔除。

1.2 检索数据库和检索词选择数据库:计算机检索CBM中国生物医学文献数据库、CNKI中国学术期刊网全文数据库、维普数据库和MEDLINE、EMBase、Ovid和Google scholar等数据库从1996年—2012年5月公开发表的关于砷暴露人群GSTM1基因多态性和肿瘤及癌前病变关系的研究文献。英文检索词:GSTM1，polymorphism，cancer，premalignant，drinking water，Arsenic。中文检索词:谷胱甘肽转移酶，GSTM1，多态性，癌，肿瘤，癌前，饮水，砷。

1.3 统计学方法采用Stata 11.0软件进行Meta分析，将资料进行定量综合，首先进行异质性检验，并根据P值大小进行效应模型的选择，如果异质性检验P＞0.05，则选择固定效应模型;如果异质性检验P＜0.05，则选择随机效应模型。其次，计算合并效应量及平均效应的95%CI，计算合并检验统计量(Z)。对发表偏倚的检验，采用漏斗图、Egger线性回归方程检验。

2 结果

2.1 文献检索结果对检索到的文献进行全文阅读，参照纳入标准，对不符合标准的予以剔除，经筛选并纳入Meta分析的文献共5篇［3－7］。5篇文献均用英文发表，有3篇文献关于恶性肿瘤［3，6－7］，其中2篇关于尿道肿瘤［6－7］，1篇关于肺癌［3］。另外2篇文献关于皮肤癌前病变［4－5］。对于GSTM1的基因型分布，均分为空白基因突变型〔GSTM1(－)〕和正常携带野生基因型〔GSTM1(+)〕两组，见表1。

2.2 异质性检验5篇文献共收集病例1 571例，对照1 851例。分两个亚组进行分析，分别为恶性肿瘤组和癌前病变组。恶性肿瘤组735例，对照组1 079例;皮肤癌前病变组836例，对照组772例。总体数据研究疗效的OR值经异质性检验，I2=47.7%，P=0.105，P＞0.05，所以选用固定效应模型。

2.3 GSTM1基因分布病例组和对照组疗效比较的Meta分析

总体研究结果的合并OR值为1.05，95%CI(0.91，1.20)，合并后检验结果，Z=0.63，P=0.527，差异有无统计学意义(P＞0.05)。

对总体数据进行亚组分析，在恶性肿瘤组，合并OR值为1.18〔95%CI(0.97，1.42)〕，异质性检验P＞0.05，差异无统计学意义。在皮肤癌前病变组，合并OR值为0.91〔95%CI(0.74，1.12)〕，异质性检验P＞0.05，差异无统计学意义(见图1)。

2.4 敏感性分析随机效应模型分析结果显示:合并OR值为1.03〔95%CI(0.81，1.29)〕，结论和固定效应模型结果一致。然后，对纳入文献逐一进行排除，所得结果亦和前述总体结果类似。

2.5 文献偏倚评估图形左右对称，并且随样本量增加，各OR值向中线(合并OR值)靠拢，图形呈漏斗状，说明文献发表偏倚对结果没有很大的影响(见图2a)。Egger检验结果:t=－0.19，P＞0.05，结果比较稳定(见图2b)。

表1 纳入文献的基本信息Table 1 Basic information of studies included in the meta－analysis

图1 森林图Figure 1 Forest plot

图2 漏斗图(a)和Egger线性回归图(b)Figure 2 Funnel plot(a)and Egger's linear regression test(b)

3 讨论

本研究通过荟萃分析，探索砷暴露人群GSTM1基因多态性和肿瘤及其相关疾病的关系，研究结果显示，GSTM1基因多态性在饮水砷暴露人群中并不能增加肿瘤及癌前病变的易感性。

饮水砷暴露引起的慢性中毒一直是一个公共卫生问题，有Meta分析发现，砷暴露地区儿童智力低于非暴露地区［8］。关于肿瘤，饮水砷暴露可能是导致膀胱癌的独立危险因素［9］，而另一Meta分析认为，饮水砷暴露并不能增加胰腺癌的发病机会［10］。砷暴露导致疾病的机制还不清楚，对于砷和肿瘤的关系，目前存在争议。一方面，砷可以导致细胞的氧化应激和DNA损伤［11］，诱发包括肿瘤在内的各种疾病;另一方面，砷可能通过触发线粒体凋亡途径，诱发肿瘤细胞发生凋亡［12］，从而降低肿瘤的发病率，在肿瘤基础研究中作为一种有潜力的肿瘤治疗制剂已引起广泛关注。因而，在本研究中，GSTM1突变型携带者对砷的解毒能力下降，从而增加砷在体内的聚集，其作用亦得到加强，体内发生变异的细胞在砷的作用下，反而可能触发其凋亡相关机制，引起细胞发生凋亡，减少体内因各种原因(包括正常代谢)产生的异型性细胞的聚集和生长，降低肿瘤的发病率。这可以帮助理解本研究的结果，即饮水砷暴露地区，GSTM1突变型携带者肿瘤的发病几率和野生型携带者比较并无显著增高。

本研究通过多个数据库文献检索，可以保证文献的全面检索，减少漏检率。通过对检索到的文献进行严格评价，可以保证纳入实验的质量，提高本Meta分析的说服力度。然而，砷暴露人群肿瘤和GSTM1基因多态性的关系目前研究不多，关于恶性肿瘤，仅有3篇，分别为肺癌和泌尿系统肿瘤，但是3个纳入试验内含病例735例，对照1 079例，且3个研究之间没有显著的异质性，在一定程度上，提高了检验效能，增加了结果的说服力度。关于癌前病变，检索到的文献主要在皮肤癌前病变方面，砷暴露可以导致皮肤角质异常增生，被认为是癌前病变的一种，共包括病例836例，对照772例，2个研究之间也没有显著异质性。所以在本研究中，采用固定效应模型进行分析。另外，本研究也进行了敏感性分析，结果提示，本研究结果比较可靠。

发表偏倚是任何Meta分析必须注意的问题，由于Meta分析属于一种观察性的研究，来源的数据固定，故其设计、资料性质、分析和评价过程中不可避免地存在偏倚。文献的来源主要是公开发表的在各大主要数据库中能检索到的文献，那些没有被数据库收录的其他语言和文字发表的文献结果没有被纳入本研究中，可能造成偏倚。另外，杂志社更倾向于发表阳性结果，而忽略阴性结果的发表，这也可能导致发表偏倚的产生。对发表偏倚的检验，存在争议，在纳入文献量较少时，无进行偏倚检测的必要，然而，本研究通过倒置漏斗图和相应的Egger线性回归方程检验显示漏斗图倾向于对称，提示发表偏倚对本研究结果影响不显著。

本研究存在一定局限性，首先，通过文献检索，纳入3篇关于恶性肿瘤和2篇关于癌前病变的文献，符合条件并纳入分析的文献过少，在一定程度上可能导致结果的偏倚，因而本研究的结果要客观地解读。其次，本研究未进行年龄、肿瘤种类、种族、实验设计等因素的分层分析，是因为原始文献过少，提供的信息有限，因而无法进行。再次，砷暴露的标准无绝对统一性，砷暴露的剂量亦有可能干扰研究的结果，因此在将来的研究中，应该对砷暴露剂量采用统一的标准来研究，可望探索肿瘤发病以及基因多态性和砷暴露剂量之间的关系。

在本研究中，通过认真检索、严格纳入文献和细致而严谨的分析，敏感性分析提示结果稳定，发表偏倚分析提示无明显发表偏倚，因而，本研究结果可靠，可信度高。在将来的基础研究中，应在饮水砷暴露地区，增加样本量和肿瘤的研究种类。由于涉及基因多态性的种族变异性，应该尽可能在世界各地不同种族之间进行实验，以期用更加客观的数据说明问题，也为肿瘤的基础和临床研究提供循证证据。

1 Luo JH，Qiu ZQ，Shu WQ，et al．Effects of arsenic exposure from drinking water on spatial memory，ultra－structures and NMDAR gene expression of hippocampus in rats［J］．Toxicol Lett，2009，184(2):121－125．

2 Dong LM，Potter JD，White E，et al．Genetic susceptibility to cancer:the role of polymorphisms in candidate genes［J］．JAMA，2008，299(20):2423－2436．

3 Adonis M，Martinez V，Marin P，et al．Smoking habit and genetic factors associated with lung cancer in a population highly exposed to arsenic［J］．Toxicol Lett，2005，159(1):32－37．

4 Ghosh P，Basu A，Mahata J，et al．Cytogenetic damage and genetic variants in the individuals susceptible to arsenic－induced cancer through drinking water［J］．Int J Cancer，2006，118(10):2470－2478．

5 McCarty KM，Ryan L，Houseman EA，et al．A case－control study of GST polymorphisms and arsenic related skin lesions［J］．Environ Health，2007，66(6):5．

6 Hsu LI，Chiu AW，Huan SK，et al．SNPs of GSTM1，T1，P1，epoxide hydrolase and DNA repair enzyme XRCC1 and risk of urinary transitional cell carcinoma in southwestern Taiwan［J］．Toxicol Appl Pharmacol，2008，228(2):144－155．

7 Lesseur C，Gilbert－Diamond D，Andrew AS，et al．A case－control study of polymorphisms in xenobiotic and arsenic metabolism genes and arsenic－related bladder cancer in New Hampshire［J］．Toxicol Lett，2012，210(1):100－106．

8 Dong J，Su SY．The association between arsenic and children's intelligence:a meta－analysis［J］．Biol Trace Elem Res，2009，129(1－3):88－93．

9 Chu HA，Crawford－Brown DJ．Inorganic arsenic in drinking water and bladder cancer:a meta－analysis for dose－response assessment［J］．Int J Environ Res Public Health，2006，3(4):316－322．

10 Ojajarvi IA，Partanen TJ，Ahlbom A，et al．Occupational exposures and pancreatic cancer:a meta－analysis［J］．Occup Environ Med，2000，57(5):316－324．

11 Mishra D，Flora SJ．Differential oxidative stress and DNA damage in rat brain regions and blood following chronic arsenic exposure［J］．Toxicol Ind Health，2008，24(4):247－256．

12 Walker AM，Stevens JJ，Ndebele K，et al．Arsenic trioxide modulates DNA synthesis and apoptosis in lung carcinoma cells［J］．Int J Environ Res Public Health，2010，7(5):1996－2007．

Meta－analysis of the Association of GSTM1 Gene Polymorphism with Risk of Cancer and Precancerous Lesions among Population Exposed to Arsenic from Drin

ZHANG Liang，LUO Jiao－hua，QIU Zhi－qun，et al．Department of Environmental Hygiene，College of Preventive Medicine，the Third Military Medical University，Chongqing 400038，China

ObjectiveTo investigate the association of GSTM1 gene polymorphism with the risk of cancer as well as precancerous lesions among population exposed to arsenic from drinking water．MethodsFive independent studies on this topic were selected for meta－analysis．Fixed or random effect models were selected for statistical analysis based on the.Resultsof heterogeneity test．Also，a funnel plot was drawn for evaluating the publication biases.ResultsThe pooled data analysis showed that the.Resultsof heterogeneity test was negative when comparing the GSTM1 null genotype group with the GSTM1 positive genotype group(P＞0.05)．The fixed effect model was applied．The pooled odds ratio was 1.05〔95%CI(0.91，1.20)〕and the pooled Z value was 0.527(P＞0.05)．Subgroup analyses showed that the GSTM1 gene polymorphism was not significantly associated with the cancer〔OR=0.91，95%CI(0.74，1.12)〕or precancerous lesions〔OR=0.91，95%CI(0.74，1.12)〕．ConclusionGSTM1 null genotype may be not correlated with cancer and precancerous lesions among populations exposed to arsenic from drinking water．

Drinking;Arsenic exposure;Neoplasms;Glutathione transferase M1;Polymorphism

R 123.9【文章表示码】A

1007－9572(2012)11－3754－03

10.3969/j.issn.1007－9572.2012.11.060

400038重庆市，重庆第三军医大学预防医学院环境卫生教研室

舒为群，400038重庆市，重庆第三军医大学预防医学院环境卫生教研室;E－mail:sydswq@163.com

2012－05－04;

2012－10－10)

(本文编辑:李晨)