尼古丁乙酰胆碱受体基因多态性与焦炉工DNA损伤的关联性研究

论文摘要

焦炉作业工人长期暴露于含有复杂成分的焦炉逸散物（coke oven emission,COE）中,其肺癌的超额危险度会有所增加。焦炉逸散物包含多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）、苯系物、胺类化合物、环类化合物、CO等多种化学物质,这些化合物中,多环芳烃致癌危险性最大,有致癌危险的多环芳烃化合物多达十几种。国际癌症研究署（International Agency for Research on Cancer,IARC）将多环芳烃列入“I类致癌物”。吸烟已被公认为肺癌最重要的危险因素,吸烟烟雾的成分与COE相似,其中也含有大量致癌性的PAHs。但并不是所有接触致癌性PAHs者最终都发生肺癌,不同的个体在相似的PAHs暴露条件下,肺癌的发病风险存在着明显差异,这提示遗传因素在疾病的发生和发展方面起着重要作用。SNPs是目前遗传变异研究中应用最广的标记物,被称为“第三代遗传标记”。2005年在《Science》杂志上刊登了第一篇全基因组关联研究（genome wide association studies,GWAS）,研究的是与年龄相关的视网膜黄斑变性。GWAS是一种针对全基因组所有SNPs进行的研究,在多基因疾病的研究中已经取得了巨大成功,发现了很多可以被稳定重复的基因位点。近两年GWAS研究发现,15q25区域上编码尼古丁乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs）的CHRNA3-CHRNB4-CHRNA5（cholinergic receptor,nicotinic,α3,α5 andβ4）基因簇SNPs与吸烟和肺癌发病高度相关。但是,关于这个基因簇多态性是直接与肺癌易感性相关还是通过吸烟间接作用与肺癌发病相关,至今没有定论。PAHs是吸烟烟雾和焦炉逸散物中的主要致癌成分,PAHs作用于人体,造成机体遗传损伤,累积的遗传损伤可以启动癌症的发生,癌症的启动过程是不可逆的。因此,研究该基因簇上的单核苷酸多态性与焦炉工的DNA损伤的关联,构建长期高浓度PAHs暴露导致DNA损伤的模型,对了解职业人群的遗传易感性具有重要意义,并且为焦炉工肺癌的发生提供一定的证据。本研究以GWAS研究报道的基因为基础,结合HapMap中国人群的数据和针对中国人群的大样本肺癌病例对照研究结果,探讨位于15q25上的CHRNA3-CHRNB4 -CHRNA5基因簇多态性与PAHs暴露引起DNA损伤的关联。由于目前GWAS报道的CHRNA3-CHRNB4-CHRNA5基因簇上的rs8034191,rs1051730,rs16969968都是白种人（尤其是北欧人种）结果,在中国汉族人群中的最小等位基因频率（minor allele frequency,MAF）很小,而且该区域的LD结构在中国汉族人群和白种人也相差甚远,这提示我们这几个SNPs在中国人群中的作用可能不如在欧洲人群中作用明显。因此,如果该基因簇与中国人群PAHs引起的DNA损伤有关,那么在该基因簇上应该存在有其他的遗传变异位点。结合文献和HapMap中国人群的数据,选取了CHRNA3-CHRNB4-CHRNA5基因簇上的另外三个SNPs : rs2036534 , rs667282和rs12910984（三个SNPs位点在中国汉族人群中的MAF均大于5%）,探讨其多态性与PAHs引起DNA损伤的关联。选取北方某焦化厂309名工人,其中低暴露组155人,高暴露组154人,采用美国SEQUENOM公司MassARRAY时间飞行质谱技术完成对样品SNPs的基因分型（样本送华大基因公司检测）。校正了BPDE-白蛋白加合物水平、年龄、工龄、吸烟和饮酒状况后,分析高暴露组和低暴露组焦炉工外周血淋巴细胞DNA的损伤情况,结果显示高暴露组外周血淋巴细胞Olive尾矩为1.23±1.05（对数转换值）,高于低暴露组外周血淋巴细胞Olive尾矩（0.80±1.07）,差异有显著性。高暴露组中,rs667282 CT和CT+TT基因型携带者外周血淋巴细胞的OTM分别为0.95±0.13和1.09±0.11,低于CC基因型携带者（1.64±0.17）,差异有显著性（P<0.05）;rs12910984 AG和AG+AA基因型携带者外周血淋巴细胞的OTM分别为0.92±0.13和0.47±0.12,低于GG基因型携带者（1.60±0.17）,差异有显著性（P<0.05）。低暴露组中,未发现CHRNA3-CHRNB4-CHRNA5基因簇多态性对焦炉工人外周血淋巴细胞DNA损伤有显著性影响。单体型对分析结果显示,在高暴露组中,人群中分布最广的TA/CG单体型对OTM值最低,为0.89±0.13,CG/CG单体型对OTM值最高,为1.64±0.17,与TA/CG单体型对的OTM值相比,差异有显著性（P<0.05）,其次为TA/TA单体型对,其OTM值为1.35±0.17,显著高于TA/CG单体型对的OTM值（P<0.05）。低暴露组中,未显示单体型对与焦炉工人外周血淋巴细胞DNA损伤之间有关联。本研究结果显示,高浓度的PAHs暴露可引起焦炉工人DNA损伤显著增加,CHRNA3-CHRNB4-CHRNA5基因簇的多态性与高暴露于PAHs工人的外周血淋巴细胞DNA损伤有显著性关联。本研究的创新之处在于:（1）本研究首次对CHRNA3-CHRNB4-CHRNA5基因簇多态性与DNA损伤进行关联性研究;（2）直接从GWAS研究中选取有意义SNPs;（3）本研究选取BPDE-白蛋白加合物作为内暴露指标,反映了长期PAHs暴露量。本研究有待深入的地方:本研究人群样本量有限,结果需要在更大的人群中进一步验证;对CHRNA3-CHRNB4-CHRNA5基因簇的细胞功能学研究不足,如可采用细胞染毒的方法研究该基因簇的生物学功能;也可将SNPs与其它遗传标记如拷贝数变异、微小RNA等结合起来研究它们与职业人群易感性的关联,为职业人群筛检提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 全文缩写词
• 引言
• 1 研究对象及方法
• 1.1 研究对象
• 1.2 环境中PAHs浓度的监测
• 1.3 外周血淋巴细胞的采集和处理
• 1.4 基因组DNA提取
• 1.5 高效液相色谱法检测人血浆BPDE-白蛋白加合物水平
• 1.6 单细胞凝胶电泳检测外周血淋巴细胞DNA损伤水平
• 1.7 基因多态性的检测
• 1.8 质量控制
• 1.9 统计分析
• 2 结果
• 2.1 研究对象的基本特征及DNA损伤情况
• 2.2 环境PAHs测定结果
• 2.3 CHRNA3-CHRN84-CHRNA5 基因簇的多态性对外周血淋巴细胞OTM的影响
• 3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 致谢