中老年人大肠癌基因易感性研究进展

柴 琳 倪 健 吉志武 刘 洋 杨 泽 陈福军※

大肠癌(CRC)是全世界范围内死亡的第三大原因；每年约有100万患者被诊断为大肠癌[1]。据报告，欧洲、美国和北美的大肠癌发病率较高，亚洲和非洲的发病率较低[2]。然而，随着经济的快速发展，一些亚洲和东欧国家大肠癌的发病率也在上升，这与从传统生活方式向西化生活方式的转变是分不开的，大肠癌已成为中国第五大最常见的肿瘤和癌症相关死亡的第五大原因[3]。中国人口大肠癌标准化发病率从1990年的12.15/100000上升到2013年的20.27/100000，发病率上升了66.83%[4]。随着我国大肠癌发病率逐年增多，提高大肠癌早期检出率对减少医疗卫生费用的支出和保障患者的健康均有价值。目前大肠癌检测手段主要有粪潜血、肛门指检、结肠镜(光学、柔性)、病理、血液检测(HYX消化系统肿瘤标志物CEA/CA199)、基因检测。检测方法都有各自的优缺点，到目前尚无理想的诊断方法。最常见的遗传变异是单核苷酸多态性(SNPs)，SNP以点突变的形式出现。如果序列变异的频率在人口中达到1%或更多，被称为多态；但如果它低于1%，该等位基因通常被认为是一个突变[5]。因此，识别新的分子标记作为大肠癌的可靠生物标志物是非常重要。

1.细胞因子基因

细胞因子主要是组织炎症反应来发挥功能，可以从生理炎症向慢性炎症的转化，通过促进细胞生长、存活和促血管生成因子的持续供应和抑制免疫介导来促进肿瘤进展和转移，从而促进癌变。细胞因子已成为各种慢性炎症性疾病的关键治疗靶点。因为炎症也与癌症发展紧密相关，这些细胞因子也在癌症发展和进展的背景下进行了深入研究。因此，对细胞因子基因多态性与结直肠癌风险关系的研究越来越受到人们的关注。

1.1 TLR TLR是Toll样的受体，它参与先天免疫和后天免疫并在其中起着重要作用，在各种细胞类型中也有表达，并与许多疾病和癌症的易感性改变有关。Ippokratis Messaritakis[6]等研究分析实验组和对照组的基因型功能多态性。实验组397例大肠癌患者(Ⅱ期、Ⅲ期，n=202)及转移灶(n=195)进行外周血检测。对照组50名健康志愿者和40名腺瘤性息肉患者的血样。结果提示：76.6%的患者检测到TLR2-196～174del/del基因型，与对照组比较有显著性差异(P<0.001)。在70.5%、70.5%、61.5%和61.5%的患者中分别检测到TLR4-asp299GLY、TLR4-Thr39lle、TLR-T1237C和T1486C纯合子基因型，并显著高于对照组(P<0.001)。所有检测到的多态性也与转移性疾病显著相关(P<0.001)，导致总生存率较低(P<0.001)；而TLR4-ASP299GLY和THR399基因多态性与KRA突变显著相关。与对照组相比，检测肠癌患者的TLR2、TLR4和/或TLR9多态性的频率更高，突出了这些多态性在大肠癌发展和癌症进展中的作用。Abdelhabib Semlali[7]等人研究115名结肠癌患者和102名健康人为对照组，进行了taqman分析。在目前的研究中，我们发现TLR2 rs3804099和TLR2 rs4696480与大癌易感性密切相关，而TL2(rs3804100 c>t)在沙特阿拉伯人群中无相关性。TLR2 rs3804099对女性患者和年龄小于57岁的患者大癌的风险分别增加了3.8倍和5倍以上。TLR2 rs3804100的T等位基因与57岁以下患者与肠癌有显著的相关性。

1.2 IL7 白细胞介素-17(IL-17，也称为IL-17a)是一种关键的促炎细胞因子，已被证明可促进前列腺癌和大肠癌的发展。Al Obeed OA[8]等人研究了中东人群中IL-17基因多态性与大肠癌易感性的关系。实验组117名确诊的大肠癌患者和对照组100名健康人。检测IL-17A rs2275913(G197A)和IL-17F rs763780(T7488C)单核苷酸多态性。IL-17A中rs2275913与大肠癌易感性之间存在显著相关性(P=0.016228)。AG和AA基因型分别是GG基因型的2倍和2.8倍，其患大肠癌的风险高于GG基因型的个体。根据性别和年龄的数据分层显示，只有男性的大肠癌与IL17A rs2275913与肠癌有很强的相关性，在疾病诊断时，年龄≤57岁的患者的“AG”基因型与肠癌有很强的相关性。在我们的队列中，IL-17F中的rs763780与大肠癌无关。IL-17A G197A变体可作为评估大肠癌风险的遗传筛选标记，其表达可作为沙特人群早期检测大肠癌的生物标记物。

2. DNA损伤与修复

人体持续暴露在各种压力源下，破坏细胞的稳定状态，为了维持现状，正常细胞代谢过程中产生的内源性反应性代谢物对DNA不断进行基因毒性攻击。人类细胞已进化出多种DNA修复途径对于减少癌变的基因突变累积十分重要，已经确定了五种常见的DNA修复途径，包括核苷酸切除修复(NER)、碱基切除修复、双链DNA断裂修复、错配修复和转录耦联修复。因此，了解DNA损伤和修复重要的细胞机制在对抗癌症发展中的作用至关重要。

2.1 XPG 核苷酸切除修复(NER)是五种已知的DNA修复系统中最常用的DNA修复机制。着色性干皮病G组，又称XPG、RAD2或ERCC5，是一种1186个氨基酸结构特异性内切酶，属于核苷酸切除修复(NER)途径，XPG是一种结合和切割受损DNA的损伤识别蛋白，该蛋白由位于人类染色体13q22-q33上的XPG基因编码，跨度69kb，包含15个外显子，14个内含子，具有高度多态性[9]。Jinsong Su[10]等人研究(rs17655 G>C)在XPG中对大肠癌风险的作用，实验组肠癌病例1019例和1036例健康对照，将rs17655 G>C多态性进行了基因分型，并且还进行了荟萃分析以进一步评估这种关联。结果提示：在rs17655 G>C与大肠癌风险之间没有发现显著的相关性。分层分析也显示无显著相关性。但是荟萃分析，结果显示rs17655 G>C与大肠癌风险增加相关(CG与GG:OR=1.14，95%CI=1.01～1.28；CC/CG与GG:OR=1.12，95%CI=1.01～1.24；C与G:OR=1.06，95%CI=1.01～1.11)。Jie Zhao[11]等人为了进一步精确研究，将60项病例对照研究进行了综合meta分析，涉及27,098例癌症病例和30,535例健康对照。计算粗优势比(ORs)和95%置信区间(CIs)来确定兴趣的关联。分析表明XPG rs17655 G>C多态性增加了全身癌症的风险(CC vs.GG:OR=1.10，95% CI=1.00～1.20;CG vs GG:OR=1.06，95% CI=1.02～1.11;CG+CC vs GG:OR=1.07，95% CI=1.02～1.12;C vs G:OR=1.05，95% CI=1.01～1.09)。癌症的分层和meta分析同时进一步表明了XPG基因rs17655 G>C多态性与胃癌和大肠癌的风险增加有关。Ebrahim Eskandari[12]等人研究结果显示：XPG-asp1104his多态性与等位基因大肠癌易感性(OR=1.06；95%CI=1.01～1.12)和杂合子模型(OR=1.16；95%CI=1.02～1.31)之间存在相关性。XPG-asp1104his多态性可能影响结直肠癌的风险。

2.2 OGG1 OGG1位于3p26.2，是氧化DNA损伤的BER途径中的关键酶，一旦检测到8-羟基鸟嘌呤，OGG 1就会水解连接异常核酸酶和DNA骨架的糖苷键，直接从受损DNA中去除8-氧代鸟嘌呤(8-oxog)。除了催化DNA的8-oxog切除，OGG1还可以通过无嘌呤和无嘧啶(ap)裂合酶活性在碱基部位切割，它还可以通过破坏DNA中的β消除反应，切割DNA磷酸二酯键，形成单链结构。OGG 1在DNA在癌症风险中的重要性可以从以下事实中看出：Ching-Yu Lai[13]等人研究，从台湾某医疗中心收治，实验组727例新诊断为结直肠癌患者，对照组736例健康人群，还根据性别、诊断年龄、肿瘤亚部位和分期进行分层分析。结果表明：OGG1 326Ser/Cys+Cys/Cys基因型患者的结直肠癌风险较高(OR=1.38，95%CI:1.03～1.85，P=0.030)，IⅢ+Ⅳ期癌症患者结直肠癌风险较高(OR=1.48，95%CI:1.03～2.13)。此外，OGG1 11657g等位基因携带者在0～Ⅱ期患者中的大肠癌风险降低了41%(OR=0.59，95%CI:0.35～0.98)在台湾人群中，OGG1基因多态性与结直肠癌的阶段性和性别特异性风险相关。Jacek Kabzinski[14]等人研究报道：波兰人群OGG 1基因Ser326 Cys多态性增加了大肠癌的发生风险，且与8-氧鸟嘌呤水平显著升高有关，可能通过增加氧化DNA损伤水平来调节结直肠癌的风险。

2.3 XRCC2 XRCC2蛋白位于7q36.1的中国仓鼠细胞2(XRCC2)基因，是同源重组修复HRR修复染色体碎片、缺失和DNA双链断裂(DSB)的核心成分，也是参与肿瘤进展的功能候选者。XRC2和XRC3基因是在结构和功能上与RAD51基因相关的两个蛋白质成员野生型细胞和突变细胞相比，缺乏XRC2和XRC3基因的仓鼠细胞系具有较高的非整倍体频率，并用合适的人类基因进行转染。而且XRC2缺陷仓鼠细胞系也显示出多个中心体和异常纺锤体形成的高频率。Ebrahim Eskandari[15]等研究XRCC2-rs3218536 A/G多态性对结直肠癌(大肠癌)之间的关系，结果显示：XRC2 rs3218536 A/G与总的或亚组的大肠癌风险无关。Lijie Wang[16]等研究XRCC2多态性(rs3218408和rs3218384)与结直肠癌(大肠癌)风险的相关性和XRC2基因多态性与环境因素的相互作用。结果提示：在多态性分析中，rs3218408似乎是大肠癌的独立危险因素(GG:OR=2.048，95%CI=1.032～4.061；G等位基因：OR=1.445，95%CI=1.019～2.049)。rs3218408与结直肠癌风险增加有关，rs3218384与吸烟的相互作用增加了结直肠癌风险。(GG和吸烟：OR=3.250，95%CI=1.235～8.556；GC+CC和吸烟：OR=2.167，95%CI=1.175～3.996)。

3.代谢相关的SNP与大肠癌之间的关系

大肠癌易受周围环境和饮食因素影响,细胞暴露于多种环境因素可增加细胞内源性致突变化合物的形成，而且正常的细胞代谢也可以产生有害的中间体作为副产品，可以破坏DNA。为了将这些化合物的危害降到最低，细胞已经进化出一些代谢机制来清除它们。因此代谢相关基因有着重要的作用,代谢基因多态性就有可能使癌症易感性增加。

3.1 VDR 维生素D是一种人体所需天然的脂溶性维生素，是一种有效的类固醇激素前体，它是在皮肤中产生的，受到阳光中紫外线B(UVB)的影响，或者可以从营养来源和补充中获得。UVB与表皮7-脱氢胆固醇(7DHC)反应后转化为维生素D3前体，随后进行维生素D3羟基化实现其生物活性。在肝脏中，维生素D3通过Cyp2r1、Cyp27a1或Cyp3a4转化为25(OH)D3，25(OH)D3，随后在肾脏中通过Cyp27b1羟基化为1,25-二羟基维生素D3。此外，1,25(OH)2D3是维生素D的活性形式，可以在肠道、骨骼中发挥作用。维生素D3的活性形式是通过与VDR的相互作用发挥的，VDR是由身体中大多数细胞表达的[17]。一旦被1，25-二羟基维生素D 3激活，VDR就会暴露出与许多转录辅助激活因子相互作用的表面。Young Ae Cho[18]等人为了验证vdr-foki多态性与结直肠癌风险之间的关系，选取实验组695名结直肠癌患者和对照组1397名进行了病例对照研究。结论显示在目前的病例对照研究中，与F等位基因相比，F等位基因似乎与结肠癌和晚期结直肠癌的风险较低有关。随后有27项研究进行了荟萃分析，结果表明，在目前的荟萃分析中，F等位基因与炎症性肠病(包括克罗恩病和溃疡性结肠炎)的风险呈正相关。然而，该等位基因与结肠癌呈负相关，与直肠癌或结直肠癌的风险无关。

3.2 谷胱甘肽S-转移酶 谷胱甘肽S-转移酶是一个多基因酶家族，它至少被分成了七类，谷胱甘肽S-转移酶T1(GSTT1)和谷胱甘肽S-转移酶M1(GSTM1)分别是θ类和μ类的成员，并且被证明是多态的。谷胱甘肽S-转移酶在生物转化的第二阶段中起到关键性作用。它可以对环境污染物、致癌物、化学疗法、活性氧(ROS)和广泛的异种生物进行细胞解毒。根据它们的解毒特性，GSTM1和GSTT1的缺乏，无论是单独的还是联合的都大大增加了不同器官(包括肝、肺和结肠)发生癌症的易感性。Justyna Klusek[19]等研究波兰非吸烟人群中GSTM1、GSTT1和GSTP1多态性与结直肠癌(大肠癌)风险之间的潜在关系。结果为：在大肠癌患者和对照组中GSTM1无效和GSTT1无效基因型的频率相似(GSTM1无效：46.7%VS 45.2%；GSTT1无效：15.7%VS 20.2%)。GSTP1-Ile/Ile、Ile/Val和Val/Val基因型频率在患者中分别为42.1%,48.2%和9.6%，在对照组分别为48.1%,42.3%和9.6%。GSTT1多态性与结直肠癌患者较高的肿瘤分级相关，GSTM1无效/无效基因型与更频繁的淋巴结转移相关。我们的结果表明GST基因多态性可能影响大肠癌肿瘤的分级和分期。Gabriela[20]等研究谷胱甘肽S转移酶(GSTS)多态性与散发性结直肠癌(S大肠癌)风险、肿瘤进展和患者生存率之间的关系。结果显示：年龄等于或大于62岁(OR=8.79；95%CI:5.90～13.09，P<0.01)和女性(OR=2.91；95%CI:1.74～4.37；P<0.01)与散发性结直肠癌的风险增加相关。GSTT1和GSTM1无效基因型的多态性调节了研究人群对散发性结肠癌的易感性。

4.细胞生长控制基因

转化生长因子β(TGF-β)是一种多功能的细胞因子，可以调节细胞生长分化、凋亡、细胞运动、细胞外基质生成、血管生成和细胞免疫反应等。有趣的是，TGF-β在肿瘤发生早期表现出肿瘤抑制活性，而晚期它促进肿瘤生长，为肿瘤的侵袭和转移提供了一个好环境。在许多结肠癌细胞系中，TGF-β主要通过3种机制在促进肿瘤进展中发挥关键作用：促进上皮-间充质转换、刺激血管生成和诱导免疫抑制[21]。Jianhui Cai[22]等人对TGF-β通过Smad2,3-4/蜗牛信号通路诱导大肠癌细胞的上皮-间充质转化，研究结果提示：肿瘤相关巨噬细胞通过TGF-β/Smad2,3-4/蜗牛信号通路促进了结直肠癌细胞上皮-间充质转化中的作用进展，用TGF-β受体抑制剂阻断该通路可抑制肿瘤的转移，调整TAMS与肿瘤转移的关系。Jo-Anne de la Mare[23]等在研究hsp90和tgfβ在结肠癌细胞中的关系中发现：TGF-β1和hsp90β在通过αvβ6整合素而不是典型的TGF-β1途径发送信号时，对结肠癌细胞迁移行为的刺激具有明显的协同作用。

5.总结和未来的方向

识别对癌症相关的基因多态性具有许多潜在的诊断意义。例如，它可能使早期识别高风险个体成为可能，从而使采取各种降低风险的措施来预防癌症的发生。虽然只有很少的基因变异达到了这种效用水平，但是这一领域研究数据的不断积累可能会增加遗传多态性在临床环境中的相关性和有用性，并改变癌症筛查的未来。而且随着基因检测的发展，基因检测既可以比一般检查特异性强，采集的方法又可以比结肠镜给人带来的侵入感温和，说明了该方法在结直肠癌诊断与筛查中的优越性。然而就目前来看，基因多态性有许多的局限性。癌症的发生与发展是复杂多样的而不是只有单一因素决定的，而且与周围的生活环境和饮食都有着密切相关。随着人们对基因多态性的深入研究，也发现了其地域、人群等相关特性，全基因组关联研究(GWAS)的引入，这一策略近年来变得越来越普遍。而且荟萃分析也给人们带来了对基因多态性地域性的认识，让人们对于基因多态性有着更好的研究。可能由于以前的设备和对于知识方面的浅薄造成数据不准确，笔者希望能进行更多的Meta分析，研究不同群体中的基因和疾病之间的关联。以解决多重多态性在结直肠癌风险中的联合作用，也可以给抗癌药物提供许多通道和靶点来延长人类寿命。我们还需要大量的临床研究来证实基因多态性的可行性。所以，基因多态性对于大肠癌发病和控制有着重要意义。