尼古丁受体3（CHRNA3）基因启动子的遗传变异与中国南方人群肺癌易感性研究

论文摘要

研究背景:吸烟是导致肺癌发生的重要环境危险因素之一,迄今发现吸烟过程中可产生60多种致癌物质,其中与肺癌关系密切的主要有多环芳烃类化合物、苯、砷、丙烯、烟碱（尼古丁）、一氧化碳、和烟焦油等,这些致癌物质可通过不同的机制,导致支气管上皮细胞DNA的损害,某些癌基因的激活,抑癌基因的突变和失活,导致细胞遗传信息转化癌变。研究表明80%以上肺癌的发生都与烟草暴露有关,然而仅有不到20%的吸烟者发生肺癌,提示遗传易感性在个体肺癌发生中起着重要作用。尼古丁是烟草主要的成瘾源,其直接致癌作用仍存在争议,但其可使吸烟者对烟草成瘾而加剧烟草危害。研究还发现尼古丁可通过作用于机体特有的尼古丁受体（nicotinic acetylcholine receptor）激活“Akt”分子通道,而保护癌细胞等异常细胞逃避“细胞程序性死亡”,促进肿瘤或者癌症的发生。尼古丁受体基因家族（CHRNA3, CHRNA5, and CHRNB4）依次位于人类染色体15q23上,其表达于大脑核心区域的受体主要与尼古丁的成瘾行为密切相关,而分布于肺上皮细胞的受体则参与尼古丁及烟草致癌物NNK的体内信号传导,促进细胞增殖和癌细胞转移。2008年Nature系列杂志报道在欧洲人群中发现尼古丁受体基因家族存在多个遗传变异位点与吸烟行为及肺癌发生密切相关。此后,美国、日本人群的研究也报道了尼古丁受体基因家族的遗传变异与吸烟人群肺癌易感有关。作为尼古丁与致癌物NNK在体内的直接效应底物,上述遗传变异与肺癌发病的关联是通过影响吸烟行为还是调控致癌信号的传导,或是两者的综合效应,目前仍不知晓。多项研究表明尼古丁受体基因家族遗传变异能显著影响个体每日吸烟量,从而猜测这些遗传变异是通过影响烟草成瘾行为而与肺癌发病产生关联。虽然美国、英国的人群研究报道不吸烟者上述遗传变异与肺癌发病无关进一步佐证了上述猜测,但是欧洲及日本的人群研究却在不吸烟者中报道了相反的结论,表明该基因家族遗传变异与肺癌发病的关联仍需在其他种族中验证,并进一步探讨影响该基因功能的环境危险因素或其生物学机制。我们通过生物信息学分析比较中国人群、日本人群、欧洲人群和非洲人群尼古丁受体家族基因簇上SNP位点频率及单体型模块（haplotype block）时发现中国人群与日本人群较一致,但亚洲人与欧洲人、非洲人之间存在很大差异,且Nature杂志报道的尼古丁受体上三个高关联强度的多态位点（rs8034191, rs1051730与rs16969968）在我国人群频率却很低（MAF依次为0.022,0.026,0.026）,表明我国人群尼古丁受体家族基因上可能存在特有的多态位点影响肺癌的发病。最近,Chen Wu等人用精细定位（fine mapping）的方法在我国江苏和北京人群的肺癌病例-对照研究中证实了上述猜测,他们在15q23区域尼古丁受体基因家族成员--尼古丁受体3（CHRNA3）基因的启动子,发现一个具有功能性的多态位点（rs6495309 T>C）,可能是反映中国人群与肺癌发病关联的特有位点。Chen Wu等报道,携带rs6495309C变异者发生肺癌的危险性显著增加了0.43倍,该效应在现吸烟者和不吸烟群体皆显著,但在曾经吸烟者中结果却不显著。而最近的meta分析报道尼古丁该家族常见的两个多态位点与不吸烟者的肺癌发病无关,提示我国人群研究结论仍需进一步在我国其他地区的人群中进行验证。不吸烟者也会被动吸入环境烟草烟雾的而受到危害。被动吸烟（ ETS）指生活和工作在吸烟者周闱的人们不自觉地吸进烟雾尘粒和各种有毒的物质,其同样是肺癌环境危险因素之一。既往研究将被动吸烟者归入不吸烟者中,但其却同样遭受吸烟的危害且无烟草成瘾行为,从而在研究不吸烟群体时忽视了烟草暴露的危害导致结果产生偏倚。研究被动吸烟者尼古丁受体的遗传变异可能有助于解释各研究结果间的差异且弥补研究间的空白。因此,本研究拟通过大样本肺癌病例-对照研究验证CHRNA3基因启动子的遗传变异与中国南方人群肺癌发病的关联,进一步分层分析该遗传变异在吸烟者、被动吸烟者和不吸烟者中与肺癌发病的关联,并通过meta分析,总结国内外最新的研究结果,以阐述CHRNA3基因的遗传变异与吸烟群体、不吸烟群体肺癌发病的关联。研究目的:为了分析CHRNA3基因启动子区遗传变异位点（rs6495309 T>C）与我国南方人群肺癌发病的关联,揭示该遗传变异在吸烟群体、被动吸烟群体和不吸烟群体中的关联;探讨基因及基因-环境交互作用在肺癌发病中的作用;阐述尼古丁受体3遗传变异与吸烟者、被动吸烟者肺癌发病的关联。研究方法:用病例-对照的研究方法,于广州市区及周边共六所医院收集2007年3月～2009年3月新诊断的经病理证实的原发性肺癌病例1056例,按性别1:1、年龄±1岁配比从同期参加社区健康体检项目10000名体检者中选取1056例正常健康对照,采用PCR-RFLP技术检测CHRNA3基因启动子单核苷酸多态位点rs6495309（T>C）的基因型,用SAS 9.13软件进行非条件Logistic回归,校正混杂因素的影响,分析基因变异与肺癌发病的关联。此外,根据系统评价的原理和规范,检索PubMed数据库,纳入所有CHRNA3基因遗传变异与与肺癌的例对照研究,按吸烟、不吸烟分组,采用stata10.0进行Meta分析评估CHRNA3基因遗传变异与肺癌的关联性,同时评估发表偏倚。研究结果:本研究包括1056例原发性肺癌病例与1056例正常对照。肺癌病例按病理类型分类,其中腺癌384例,鳞癌369例,大细胞肺癌43例,小细胞肺癌128例,混合型或未分化癌等计132例;按病理分期有I期154例,II期94例,III期333例,IV期475例。1056例正常健康对照的性别、年龄与病例之间无差异,皆无癌症疾病史。单因素分析几个常见的肺癌危险因素,发现吸烟、被动吸烟是肺癌的危险因素,但癌症家族史、肺癌家族史、饮酒与肺癌发病无关。通过PCR-RFLP检测CHRNA3 rs6495309（T>C）基因型（genotype）,TT、TC、CC基因型在病例对照中频率依次为:17.1%、47.1%、35.8%,22.8%、48.1%、29.1%。经分析发现CHRNA3 rs6495309（T>C）基因型在对照人群中的频率符合Hardy -Weinberg平衡（p=0.2677）;CHRNA3 rs6495309（T>C）位点基因型在肺癌与对照中的分布差异有显著性（P=0.0003）;我们以携带TT基因型的个体为参照,TC基因型携带者发生肺癌的危险性是TT基因型者的1.27倍（adjusted OR=1.27;95%CI=1.01-1.62;P=0.046）;携带CC基因型个体发生肺癌的危险性是TT基因型携带者的1.64倍（adjusted OR=1.64;95%CI=1.67- 2.12;P=0.001）。肺癌的发病风险与rs6495309 C等位基因（allele）个数存在显著的剂量反应关系（P=0.0001）。将三种基因型进行二分类处理,以TT基因型为参照,携带rs6495309 C变异基因型（rs6495309TC和rs6495309CC）者罹患肺癌的危险性显著上升（adjusted OR=1.41; 95%CI=1.13-1.76;P=0.003）。经分层分析显示,年龄>60岁、男性、吸烟、被动吸烟的亚组人群中,携带rs6495309C变异基因型的个体发生肺癌的危险性显著增加。进一步分析被动吸烟的来源对肺癌发病的影响,发现被动吸烟来自于父母的人,如果同时携带rs6495309C变异基因型,其发生肺癌的危险性显著提高到2.76倍（adjusted OR=2.76,95%CI=1.34-5.69,P=0.0061）。通过meta分析,发现已报道的CHRNA3基因遗传变异位点（rs6495309、rs1051730、rs3743043）在吸烟群体中与肺癌密切相关（合并OR=1.42, 95%CI=1.34-1.51;P<0.0001）。但在不吸烟群体中,由于各发表结果间存在异质性,因此以欧美白人与亚洲人进行分组进行meta分析,结果显示在亚洲不吸烟人群中肺癌的发生与CHRNA3基因遗传变异位点与有关（合并OR=1.40, 95%CI=1.21-1.62;P<0.0001）,而在欧美人群未见类似的结果（合并OR=0.89, 95%CI=0.76-1.04;P=0.082）。研究结论:CHRNA3基因启动子rs6495309C变异基因型可显著增加中国南方人群罹患肺癌的危险性,尤其在在年龄>60岁、男性、吸烟、被动吸烟亚组中更为显著。本课题创新性发现青少年时期有被动吸烟的人（即被动吸烟来自于父母）,如同时携带rs6495309C危险基因型其患肺癌危险性显著增加。CHRNA3基因遗传变异在吸烟群体中与肺癌发病密切相关,但在不吸烟群体中,它与亚洲人群肺癌发病有关,而与欧美人群肺癌发病无关。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 技术路线图
• 材料与方法
• 实验结果
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 英文缩略词表
• 附录
• 致谢