喉癌相关单核苷酸多态性的研究进展

孟朝暾，李钦

1青岛大学医学部，山东青岛 266071；2临沂市人民医院

喉癌是头颈部常见的恶性肿瘤之一，占人体所有恶性肿瘤的1%～5%[1]。美国癌症协会的最新统计数据显示，2018年全球喉癌新发177 422例，死亡94 771例[2]。喉癌的病因至今仍不十分明确，流行病学资料证实与吸烟、饮酒、职业因素、放射线、性激素代谢紊乱等因素有关，为多种致癌因素协同作用的结果。其中，吸烟、饮酒是最主要的环境因素，但相同的致癌环境暴露下只有极少部分人会罹患喉癌，提示个体的遗传背景同样也是喉癌发生的重要因素之一。随着全基因组关联分析(GWAS)的发展，遗传因素在喉癌发病中的作用备受关注，特别是多种基因单核苷酸多态性(SNP)与喉癌的发生、发展、转移和预后密切相关。因此，开展喉癌的SNP研究对喉癌易感人群的筛查、预测患者预后具有重要的临床意义。目前国内外研究主要涉及DNA损伤修复基因、代谢相关基因等。现就近年来喉癌相关SNP研究状况予以综述。

1 喉癌相关DNA损伤修复基因

DNA 损伤修复基因泛指那些编码产物在功能上参与DNA损伤识别和修复的基因。这类基因的突变会使损伤的DNA得不到及时有效的修复，或发生错误修复，当积累至一定程度时会导致细胞死亡或癌变，进而引起肿瘤易感性、治疗反应及预后的改变[3,4]。目前已知有超过 100 种修复酶参与人体内DNA修复过程，它们主要受以下4 种基本修复通路调控:核苷酸切除修复(NER)、碱基切除修复(BER)、双链DNA断裂修复(DSBR)及错配修复(MMR)通路[5]。目前，对这几种通路相关基因SNP的研究已成为探究喉癌发病机制和进展的热点领域之一。

1.1 NER通路 NER是一个多功能的系统,可修复由烟草烟雾和紫外线照射等外源性因素引起的大面积病变[6]，主要包括切除修复交叉互补基因(ERCC)家族和着色性干皮病(XP)基因家族。NER基因的多态性可通过影响重要蛋白的功能和表达，从而影响个体对癌症的易感性。Farnebo等[7]发现XPC 499V与瑞典白种人头颈部鳞状细胞癌特别是喉鳞状细胞癌的风险有关，该位点上携带突变等位基因T者比携带等位基因C者患癌风险约提升1.82倍(OR=1.82，95%CI:1.13～2.91,P=0.008)。此外，Farnebo 等虽未发现XPD 751Q位点与喉癌易感性有相关性(P>0.05)，但却通过生存分析发现该位点上携带突变等位基因C的患者总生存率低于携带野生型等位基因A的患者(P=0.04)，表明XPD 751Q多态性可能是喉癌潜在的预后生物标记。Sun等[8]在汉族人群中设计的一项病例对照研究中，研究了7个NER途径的SNP(ERCC1～ERCC5、XPA 、XPC)，通过条件logistic回归分析发现，在ERCC1 rs11615位点上，携带TT基因型的个体与CC型的个体相比罹患喉癌的风险明显上升(OR=1.89，95%CI:1.07～3.37，P=0.02)，ERCC2 rs50871位点上携带GG基因型的个体罹患喉癌的风险约是TT型的2.03倍(OR=2.03，95%CI:1.15～3.63，P=0.01)。该研究还发现，ERCC2 rs50871的多态性与吸烟之间在喉癌风险中存在明显的相互作用(P<0.05)，ERCC1 rs11615和ERCC2 rs50871的多态性可能影响中国人群，特别是吸烟人群喉癌的风险。Li等[9]和Lu等[10]分别通过独立的病例对照研究得出ERCC1 rs11615和ERCC5 rs17655与中国人喉癌的风险相关的结论，且在吸烟和饮酒人群中风险更高。ERCC1 rs11615和ERCC5 rs17655多态性可能是喉癌的潜在生物标记物。然而NER通路的具体作用机制仍不清楚，还需要进一步大规模的基于人群的研究证实。

1.2 BER通路 BER通路可切除和替换由内源性化学物质作用产生的DNA碱基损伤[11],主要包括X 线修复交叉互补基因1(XRCC1)、人8-羟基鸟嘌呤糖苷酶l基因(hOGG1)等。王松等[12]对国内汉、维、哈3个民族的XRCC1 基因的SNP位点研究发现，Gln632Gln、Arg399Gln、Arg194Trp位点的突变将导致喉癌的发病风险升高，而Arg280His位点突变与喉癌发病的差异无统计学意义，表明该位点的突变可能与喉癌发病无关。Vijay等[13]为研究吸烟饮酒者与XRCC1 Arg194Trp的相关性，进行了一项单中心病例对照研究，通过多因素logsitic回归分析调整了抽烟、饮酒、年龄及烟草咀嚼习惯等因素后，发现与野生型基因CC相比，突变纯合子TT型与突变杂合子CT型喉癌风险升高，证实XRCC1的多态性与喉癌风险可能相关。李大鹏等[14]采用DNA直接测序法发现，中国汉族人群中携带hOGG1杂合型(Ser/Cys)和突变型(Cys/Cys)基因型的个体较野生型(Ser/Ser)的个体患喉癌的风险分别升高2.97倍和8.09倍。该研究按吸烟与否进行分层分析后，发现上述基因型喉癌易感性的差异同样具有统计学意义。Pawlowska等[15]对506例波兰人hOGG1 SNP的研究同样发现，携带杂合型和突变型的个体喉癌风险升高， 进一步对吸烟的严重程度分级后发现，仅重度吸烟人群中携带这两种基因型的人喉癌风险上升有统计学意义。这与李大鹏等[14]的结论稍有不同，可能与人种及样本量的不同有关。

1.3 DSBR通路 DSBR通路可利用另一条序列相同或几乎相同的DNA链作为模板修复DNA双链的损伤，主要包括DNA拓扑异构酶Ⅱβ 结合蛋白1基因(TopBP1)、乳腺癌易感基因1 (BRCA1)、X 线修复交叉互补基因 3(XRCC3)、NBS1等。Starska等[16]对波兰人的一项研究发现，TopBP1 基因3′UTR rs115160714位点上风险等位基因T与淋巴结转移的高发生率(OR=7.98，P=0.001)和较高的肿瘤分化等级(OR=6.48，P=0.03)明显相关，且在突变杂合子中，肿瘤呈弥漫性肿瘤生长、浸润深度增加的几率升高。上述结果表明，TopBP1 rs115160714可能是喉癌病因和进展的双重遗传标记物。数据还表明，虽然BRCA1杂合性缺失不是喉癌的常见现象，但单个BRCA1基因功能的缺失可能会影响喉癌的进展。Hu等[17]对另一个重要的DSB途径基因NBS1研究发现，rs2735383位点上突变纯合子CC型喉癌风险明显升高(OR=1.884)，且携带突变等位基因C的喉癌患者的癌组织样本中NBS1 mRNA表达明显降低(P=0.003)，表明NBS1可能在喉癌中有分子标记的作用。尼力帕尔等[18]采用SNaPshot(单碱基延伸反应)技术对XRCC3 Thr241Met位点研究发现，与Thr/Thr基因型相比，至少携带一个Met等位基因的个体罹患喉癌的风险升高了约3倍。而Mutlu等[19]对土耳其人的研究发现，虽然个体的烟酒史与喉癌风险相关,但XRCC3 Thr241Met多态性与喉癌发病风险及进展无关,这可能与研究对象的选择标准、种族差异和人口规模这些因素有关，该结果与Li等[20]通过meta分析得出的结论一致。

1.4 MMR通路 当机体细胞复制、转录和翻译出现碱基的错配时,MMR通路可识别错配的碱基,通过转化使之恢复正常。错配修复蛋白包括MutS和MutL两大家族,前者主要包括MSH2、MSH3和MSH6，后者主要包括MLH1、MLH3。Nogueira等[21]通过病例对照的方法研究了MMR通路中3个SNP：MLH1 c.293G>A、MSH2 c.21119C>G和MSH3 c.3133G>A，发现喉癌组中同时具有MSH2 GG型和 MSH3 GG 型的比例明显高于对照组(31.7% vs. 18.7%,P=0.003)，且携带此组基因的人喉癌风险升高了3.69 倍。在进行了为期60个月的随访后，多因素Cox回归分析发现MSH3 GG型总生存率、无复发生存率均低于其他基因型，以上结果证实MMR 通路是喉癌中重要的决定因子，且对预后有预测作用。但目前喉癌相关MMR通路国内外研究较少，仍需大量大样本及多中心研究来证实MMR通路的作用。

2 喉癌相关代谢酶类基因

代谢酶是生物体内物质代谢的重要组成部分，参与各种生命活动及过程。有研究报道，代谢酶基因多态性可影响基因、蛋白表达以及酶的活性，改变生物体的暴露，最终影响物质代谢的过程以及多种肿瘤的发病、治疗和预后[22]。代谢酶类基因主要包括细胞色素P450(CYP)基因、谷胱甘肽 S-转移酶(GST)基因、酒精代谢相关基因等。

2.1 CYP CYP是一类亚铁血红素,属于硫醇盐蛋白的超家族，主要存在于肝细胞光面内质网内。CYP催化体内多种物质，与疾病发生、机体耐药性的产生以及肿瘤易感性有密切联系[23]。Wang等[24]观察到，在CYP1A1 Ile462Val位点上，与Ile/Ile基因型相比，Ile/Val+Val/Val基因型的喉癌风险增加。Zeng等[25]对748例喉癌患者和1 558例对照者进行meta分析，发现亚洲人群中CYPA1 rs1048943和rs4646903多态性位点上等位基因A突变为G时将明显提升喉癌发生的风险。然而，在白种人中，所有遗传模型却均未发现显著相关性，表明CYPA1多态性可能与人种有关。Maurya等[26]研究了印度人群中3个CYP (1A1、1B1和2E1)多态性位点与环境因素的相互作用，发现与具有野生型基因且无烟草咀嚼习惯的人相比，这3个位点都会升高喉癌的风险，从而证实了CYP基因与环境的相互作用会提升喉癌的风险。而Xu等[27]的meta分析却显示，CYP2E1 Rsa Ⅰ/Pst Ⅰ多态性与喉癌风险无关。Yu等[28]采用RT-PCR及TaqMan技术研究了300例中国汉族喉癌患者及相同数量的健康对照者发现，在CYP1B1 rs1056827位点上，携带等位基因T的喉癌风险明显高于等位基因G(OR=1.433 9,P=0.003 4)，进行性别、年龄、抽烟饮酒等相关因素校正后，差异依旧明显(OR=1.743，P<0.001)。而rs1056836位点上等位基因G喉癌风险明显低于C(OR=0.555 7,P=0.002 7)。单倍型分析发现C-T-C单倍型者喉癌风险明显上升，证实吸烟、饮酒和CYP1B1基因多态性对喉癌的风险有协同作用。Jin等[29]发现汉族人群中吸烟饮酒与两个高危位点CYP1B1*2 G355T、CYP1B1*3 C4326G在提升喉癌风险上有协同效应，这与Yu等[28]的结果一致。

2.2 GST基因 GST是体内重要的Ⅱ类代谢酶，主要代谢苯并芘和烟草烟雾中的致癌物质，主要包括GSTM1、GSTT1、GSTP1等成员。研究表明，GST家族基因多态性与喉癌的发生关系较为密切。关于GST的相关研究国内外开展较早，且结论表现出差异性。雷大鹏等[30]应用PCR法对45例喉鳞状细胞癌患者和64例非肿瘤患者的GSTT1基因型进行了检测，并按吸烟指数(SI)的不同分析患癌风险。结果发现喉癌组GSTT1空白基因型频率为72.58%,对照组为50%,两组GSTT1基因型频率分布的差异有统计学意义(χ2=6.36,P=0.012),另外，在高吸烟剂量组(SI>400)中,具有GSTM1空白基因型的个体患喉癌风险上升了约3.68倍(OR=4.68,95%CI:1.51～14.51)。田慎之等[31]采用病例对照研究的方法，运用PCR-RFLP技术检测了233例广东地区汉族人群喉癌患者和102例健康对照者GSTM1、GSTT1的多态性，最终发现喉癌组GSTM1、GSTT1空白基因型频率显著高于对照组(OR=2.61、3.05,P均<0.01)。重度吸烟与GSTT1空白基因型在喉癌致病中有协同作用，从而增加了患癌风险。英信江等[32]的meta分析纳入2 535例喉癌患者和3 233例对照样本，发现GSTM1空白基因型与喉癌易感性有统计学关联，种族类别亚组分析显示GSTM1空白基因型与喉癌易感性在亚洲人中有统计学关联,但在白种人中则无关联，证实GSTM1基因多态性是喉癌发生的危险因素且与人群种族类别有关。这与Zhang等[33]得出GSTM1空白型基因型同时提升了喉癌在亚洲人和白种人的风险的结论不完全一致。而高昂等[34]的meta分析则认为 GSTT1空白基因型与喉癌发生风险无关。

2.3 酒精代谢相关基因 乙醇脱氢酶(ADH)是人体肝脏内乙醇代谢的氧化酶之一，是乙醇参与三羧酸循环和脂肪酸的合成的重要媒介。目前已经发现的ADH基因家族包括:ADH1A、ADH1B、ADH1C、ADH4、ADH5、ADH6和ADH7共7个基因,位于4号染色体长臂(4q21-23)上。既往研究表明，ADH基因的多态性可通过增加乙醇转化为乙醛的比率或使乙醛氧化功能失活而影响乙醇代谢[35],这可能导致体内乙醛这一公认的致癌物质的蓄积，进而导致DNA损伤并影响肿瘤的进展。Huang等[36]研究了ADH1B 和ALDH2的SNP及饮酒习惯与喉癌关系，发现饮酒与喉癌风险有关，尤其是在乙醇代谢慢的人群中。联合基因型分析发现，具有Fast ADH1B(*2/*2)+Slow ALDH2(*1/*2+*2/*2)基因型者患病风险最高，该文章同时研究了酒精度与风险的相关性，发现饮用烈酒的风险高于普通啤酒。有趣的是，在戒酒10年或者10年以上后，与从不或者偶尔喝酒的人相比，罹患喉癌的风险相当。An等[37]选取了5个SNP (ADH4 rs3805322、ADH1B rs1042026、ADH1B rs1229984、ADH1C rs1789924和ADH7 rs971074)在汉族人群中进行研究，发现ADH1B rs1789924与喉癌发病风险显著降低(OR=0.311，P<0.001)有关，基因型模型分析发现显性模型下rs1789924的“C/T-T/T”基因型与喉癌风险降低相关(P=0.013)。Li等[38]选取170例汉族男性喉癌患者，采用Kaplan-Meier曲线和Cox比例风险回归分析模型评价37个候选基因SNP对喉癌患者预后的影响，发现ADH1B rs1042026位点A/G基因型和rs1229984位点 G/A基因型与喉癌总生存率升高有关，HR分别为0.538和0.659，在调整了多种临床因素后rs1229984位点G/A基因型依然具有相关性(HR=0.537，P= 0.008)，该研究表明ADH1B多态性可能是喉癌潜在的预后指标。

多基因的SNP 改变在喉癌的发生、发展以及预后等方面起关键作用，并且还可与一些特定的环境易感因素(吸烟、饮酒等)存在某种协同或拮抗作用，其作用方式可能与部分核苷酸突变所引起的遗传信息的改变有关。从基因水平研究喉癌易感性、发现新的肿瘤分子标志物有助于喉癌的早期预防、诊断，将来SNP位点或许可成为分子治疗的新靶点。但我们必须认识到喉癌的发生与进展毕竟是多因素的复杂过程，是遗传与环境因素相互作用的结果，仅分析单个基因多态性与该疾病的相关性是不全面的。探索更多喉癌相关基因 SNP仍需进行多地域、多民族和大样本的研究。