GSTP1基因表达及甲基化与前列腺癌复发风险研究

邵　卫，　葛雨秋，　马高祥，　储海燕，　王美林，　张正东



前列腺癌专题

GSTP1基因表达及甲基化与前列腺癌复发风险研究

邵卫，葛雨秋，马高祥，储海燕，王美林，张正东

第一作者： 邵卫，男，硕士研究生在读，研究方向：肿瘤的遗传与表观遗传，E-mail：shaowei921@126.com

【摘要】目的探究谷胱苷肽S转移酶P1(glutathione S transferase pi，GSTP1)基因表达及甲基化水平与前列腺癌复发风险的关系。方法利用癌症基因图谱(the cancer genome atlas，TCGA)数据库，分析前列腺癌组织中GSTP1基因表达及甲基化水平，采用t检验、单因素及多因素logistic回归探讨GSTP1基因与前列腺癌复发的关联性。结果前列腺癌GSTP1基因表达量与前列腺癌的复发显著相关，校正后的相对危险度(odds ratio，OR)为0.63，P=0.039；此外，相对于非复发组，GSTP1基因启动子区有5个CpG位点在复发组中均呈现高甲基化状态，且能显著增加前列腺癌复发风险。结论GSTP1基因表达与前列腺癌复发显著相关，可能是通过GSTP1启动子区CpG位点的高甲基化进而减低GSTP1基因的表达，从而影响前列腺癌的复发。

【关键词】前列腺癌；复发；GSTP1；甲基化

谷胱苷肽S转移酶P1(glutathione S transferase pi，GSTP1)是人体内重要的代谢酶之一，在氧化应激、细胞解毒等方面起着重要的作用。GSTP1基因可以促进致癌因子的降解，起到保护前列腺细胞的作用。既往研究发现，在前列腺癌中，GSTP1基因常呈现低表达或表达缺失[1-8]。DNA甲基化是基因表达调控的重要机制，基因启动子区的高甲基化常常导致基因的转录抑制，进而引起基因沉默[9-11]。GSTP1基因启动子区存在CpG岛，其异常高甲基化是目前发现的前列腺癌最常见的表观遗传学变化之一。近年来研究发现，GSTP1基因表达及其甲基化状态与前列腺癌的预后相关[12]。我们利用癌症基因图谱(the cancer genome atlas，TCGA)数据库中前列腺癌样本的基因表达及甲基化数据，并结合人口学资料，分析前列腺癌患者术后复发与GSTP1基因表达及启动子区甲基化状态的关联性。

1材料与方法

1.1数据来源TCGA是由美国国立卫生研究院(national institutes of health，NIH)于2006年启动的大型癌症基因组研究项目，旨在通过对基因组数据的分析，阐明肿瘤发生、发展的分子学机制。截至2016年2月19日，TCGA数据库共收录498例前列腺癌病例，每个样本包含临床信息、基因组学、转录组学、蛋白质组学等数据。我们从数据库中下载了前列腺癌的临床信息、RNA表达数据及DNA甲基化数据。

1.2样本信息本次研究纳入421例前列腺癌的临床信息，497例前列腺癌的RNA表达数据以及498例前列腺癌的甲基化数据。去除重复个体以及临床资料缺失个体，最终使用352例前列腺癌样本信息进行分析，其中复发组有40例，未复发组312例。

1.3统计分析采用R 3.2.3统计软件，分类资料的比较使用χ2检验，使用t检验比较定量资料的组间差异。通过单因素或多因素logistic回归分析前列腺癌可能的影响因素，获取相对危险度(odds ratio，OR)及其95%可信区间(confidence interval，CI)。GSTP1基因表达量为偏态分布，故进行了以自然对数为底的对数转换。所有检验均为双侧检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1人口统计学资料前列腺癌复发组与未复发组的基本情况见表1。复发组与未复发组比较，两组在初诊时的年龄差异无统计学意义。Gleason评分及肿瘤临床T分期在两组间存在差异(Gleason评分，P=0.001；临床T分期，P=0.046)，Gleason评分>7及T3/4期的患者具有较高的复发率。GSTP1基因表达水平经对数转换后进行两组均数的t检验，结果表明非复发组GSTP1基因的表达水平高于复发组，差别有统计学意义(P=0.002)，见图1。

表1　复发组与未复发组的基本人口统计资料

a：病理学初次诊断年龄

b：经对数转换后GSTP1基因表达量

图1　复发组与未复发组GSTP1基因表达水平及CpG位点甲基化状态

2.2影响前列腺癌复发的单因素及多因素分析使用单因素logistic回归计算各个变量的OR，并使用多因素logistic回归计算调整后的OR。表2结果显示，Gleason评分>7的患者其前列腺癌复发的相对危险度是Gleason评分≤7的患者的5.43倍，调整其他3个变量后，OR=3.82(P=0.002)；以临床分期T1为参照，T2期、T3期的OR值分别为2.62和6.69，调整后的OR分别为2.38和4.61(T2，P=0.08；T3，P=0.005)，由于T4期患者过少，因此并未计算OR；GSTP1基因表达水平经对数转换后，其OR值为0.56，调整年龄、Gleason评分和临床T分期后，OR=0.63(P=0.039)，表明GSTP1基因表达量是前列腺癌复发的保护因素。

表2　单因素和多因素logistic回归分析结果

a：病理学初次诊断年龄

b：多因素logistic回归的P值

c：经对数转换后GSTP1基因表达量

2.3GSTP1基因启动子区CpG位点甲基化状态分析GSTP1基因的表达水平与前列腺癌复发相关，而GSTP1基因启动子区CpG岛的甲基化状态是影响GSTP1基因表达的重要因素。CpG位点甲基化水平可以反映其所在CpG岛整体的甲基化状态，因此我们分析了GSTP1基因上游CpG岛内所有的CpG位点与前列腺癌复发的关系，探究甲基化对复发的影响。Logistic回归分析结果表明，5个CpG位点的甲基化水平与前列腺癌的复发显著相关(cg04920951，P=0.031；cg06928838，P=0.018；cg09038676，P=0.014；cg22224704，P=0.016；cg26250609，P=0.012)，且复发组有5个CpG位点均呈高甲基化状态，方向具有一致性，结果如图1所示。

3讨论

前列腺癌是泌尿系统常见肿瘤之一，其发病率存在显著的人群地区差异。在欧美发达国家，前列腺癌的发病率已经超过肺癌，成为危害男性健康的第一大恶性肿瘤[13]。在我国，前列腺癌的发病率远低于欧美国家，但近年来呈现明显的上升趋势。影响前列腺癌发病及预后的因素众多，可分为遗传和环境因素等。饮食、生活习惯、药物等外界环境因素可通过影响DNA的甲基化水平，调节基因表达，进而影响个体的表观遗传。研究表明，抑癌基因的高甲基化及癌基因的低甲基化是肿瘤发生发展中的重要机制之一[14-16]。

GSPT1基因位于11号染色体q13区域，属于谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione S-ansferases, GSTs)超家族，该基因上游启动子区存在CpG岛。GSPT基因所编码的蛋白是人体内重要的代谢酶之一，它通过对氧化剂及致癌因子等的代谢，从而起到对DNA的解毒及保护作用。GSPT1基因在肿瘤中表达水平下调首先由LEE等[2]在前列腺癌中发现，并发现该基因在启动子区存在高甲基化的现象。GSPT1基因启动子区的高甲基化导致启动子的失活，从而引起基因沉默，基因抑癌功能丧失。目前，很多研究已经将GSTP1基因的高甲基化状态作为区分良性和恶性前列腺癌的生物标志物[17-18]。MALDONADO等[12]及ROSENBAUM等[19]发现GSTP1启动子区的高甲基化也是前列腺癌复发的独立危险因素。

本研究结果表明，前列腺癌患者Gleason得分、临床T分期与前列腺癌复发密切相关，这与以往的研究结果一致[20-23]；前列腺癌复发组GSTP1基因表达量显著下调，且该基因启动子区的5个CpG位点的甲基化水平均升高，差异均有统计学意义。因此，GSTP1基因在前列腺癌复发组表达量的下降可能是由于CpG岛的高甲基化引起。综上结果表明，GSTP1基因表达及甲基化状态可以作为前列腺癌复发风险的潜在生物标志物。

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基金项目：国家自然科学基金(No.81473050);江苏省优势学科(公共卫生与预防医学)

作者单位：211166江苏南京，南京医科大学公共卫生学院环境基因组学实验室

通讯作者：张正东，男，教授，研究方向：肿瘤的遗传与表观遗传，E-mail：drzdzhang@gmail.com

doi：10.3969/j.issn.1674-4136.2016.02.004

文章编号：1674-4136(2016)02-0080-04

Corresponding author:ZHANG Zhengdong, E-mail: drzdzhang@gmail.com

[收稿日期：2016-02-23][本文编辑：李筱蕾]

Expression and methylation levels ofGSTP1 are associated with recurrence of prostate cancer

SHAOWei,GEYuqiu,MAGaoxiang,CHUHaiyan,WANGMeilin,ZHANGZhengdong.

(DepartmentofEnvironmentalGenomics,JiangsuKeyLaboratoryofCancerBiomarkers,PreventionandTreatmentCancerCenter,NanjingMedicalUniversity,Nanjing211166,China)

Abstract：ObjectiveTo investigate the association of recurrence and expression and methylation of GSTP1 in prostate cancer.MethodsData of expression and methylation of GSTP1 was downloaded from TCGA database and association study was performed using T test， univariate and multivariate logistic regression.ResultsThe expression of GSTP1 in recurrence group was significantly lower than non-recurrence group. (adjusted OR=0.63, P=0.039) A total of five CpG loci significantly increased the risk of prostate cancer recurrence, with consistent hypermethylation in recurrence group (P<0.05).ConclusionsDown-regulation of GSTP1 gene expression in prostate cancer recurrence group may be caused by hypermethylation in promoter region of GSTP1.

Keywords：Prostate cancer;Recurrence;GSTP1;Methylation