PLoS ONE: Kromosom 15q25 (CHRNA3-CHRNB4) Variation Indirekte Påvirkninger Lung Cancer Risk i kinesiske Hanner

Abstrakt

Introduktion

For nylig genom-dækkende forening undersøgelser (GWAS) i den hvide befolkning har identificeret en sammenhæng mellem enkelt nukleotid polymorfier (SNPs) i

CHRNA5-A3 B4

nicotinacetylcholinreceptor subunit gen klynge på kromosom 15q25, risikoen for lungekræft og rygning adfærd. Men disse SNPs er sjældne i asiater, og der er i øjeblikket ikke enighed om, hvorvidt SNPs i

CHRNA5-A3-B4

har en direkte eller indirekte kræftfremkaldende effekt gennem rygning adfærd på risiko lungekræft. Selvom nogle undersøgelser bekræftede rs6495308 polymorfier at være forbundet med rygning adfærd og lungekræft, blev ingen forskning udført i Kina. Ved hjælp af en case-kontrol undersøgelse, besluttede vi at undersøge sammenhængen mellem

CHRNA3

rs6495308,

CHRNB4

rs11072768, rygning adfærd og risikoen for lungekræft, samt undersøge, om de to SNPs har en direkte eller indirekte kræftfremkaldende effekt på lungekræft.

Metoder

i alt 1025 mænd blev interviewet ved hjælp af et struktureret spørgeskema (204 mandlige lungekræftpatienter og 821 raske mænd) at erhverve sociodemografiske status og ryger adfærd. Venøse blodprøver blev indsamlet til at måle rs6495308 og rs11072768 gen-polymorfier. Alle forsøgspersoner blev inddelt i 3 grupper: ikke-rygere, lette rygere (1-15 cigaretter om dagen) og storrygere ( 15 cigaretter om dagen)

Resultater

I forhold til naturen. genotype, rs6495308 og rs11072768 variant genotyper rapporteret ryge flere cigaretter om dagen og en højere pakke-års rygning (P 0,05). Endnu vigtigere, blandt rygere, både rs6495308 CT /TT og rs11072768 GT /GG havde en højere risiko for lungekræft sammenlignet med vild genotype uden at justere for potentielle forstyrrende faktorer (OR = 1,36, 95% CI = 1,09-1,95, OR = 1,11, 95% CI = 1,07-1,58 henholdsvis). Desuden storrygere med rs6495308 eller rs11072768 variant genotyper har en positiv interaktiv effekt på lungekræft efter justering for potentielle forstyrrende faktorer (OR = 1,13, 95% CI = 1,01-3,09, OR = 1,09, 95% CI = 1,01-3,41 henholdsvis) . Der blev imidlertid ikke signifikante associationer fundet mellem lungekræft risiko og både rs6495308 og rs11072768 genotyper blandt ikke-rygere og rygere efter justering for alder, erhverv og uddannelse.

Konklusion

Denne undersøgelse bekræftede begge rs6495308 og rs11072768 gen polymorfier forbindelse med rygning adfærd og havde en indirekte sammenhæng mellem gen-polymorfier og risikoen for lungekræft

Henvisning:. Zhang Y, Jiang M, Li Q, Liang W, han Q, Chen W, et al . (2016) Kromosom 15q25 (

CHRNA3-CHRNB4

) Variation Indirekte Påvirkninger Lung Cancer Risk i kinesiske Hanner. PLoS ONE 11 (3): e0149946. doi: 10,1371 /journal.pone.0149946

Redaktør: Raymond Niaura, Legacy, Schroeder Institut for Tobak Forskning og Politiske Studier, UNITED STATES

Modtaget: April 29, 2015; Accepteret: 7 februar 2016; Udgivet: 4 marts 2016

Copyright: © 2016 Zhang et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed:. Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af Videnskab og Teknologi Planlægning Projekt i Guangdong-provinsen, PR China (nr 2011B061300111). https://www.gdstc.gov.cn/. Finansieringen institution er Guangdong Provincial Institut for Videnskab og Teknologi, Mei Jiang modtaget finansiering. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Lungekræft er den mest almindelige cancer verdensplan og tegner sig for ca. 23% af de samlede cancer-relaterede dødsfald [1]. I 2012 alene, omkring 0.420.000 kinesiske mænd døde af lungekræft [2]. Røgtobak er en stor risikofaktor for lungekræft; af rygning befolkning, mere end 80% er i risiko for lungekræft [3, 4]. Cigaretrøg indeholder mindst 250 skadelige kemikalier, mere end 50 af dem er kræftfremkaldende, herunder polycykliske aromatiske carbonhydrider og nicotinmetabolitter såsom 4- (methylnitrosamino) -1 (3-pyridyl) -1-butanon (NNK) og N-nitrosonornicotin ( NNN) [5]. Disse nitrosaminer danner DNA-addukter, der forårsager mutationer, der resulterer i lungekræft [6]. Men under de samme miljømæssige forhold, kun en lille brøkdel af rygere (normalt 20%) at udvikle lungekræft; Inter-individuel modtagelighed for lungekræft kan forklare dette resultat [7].

nicotinacetylcholinreceptor underenheder (nAChRs) hører til superfamilien af ​​ligandstyrede ionkanaler, og kan aktiveres ved nikotin og dets metabolitter, som NNK og NNN. Nikotin-medieret aktivering af nAChR’er udtrykt i de centrale områder af hjernen kan initiere nikotinafhængighed, og dermed gøre individer er modtagelige for lungekræft [8,9]. Desuden nAChRs udtrykt i de alveolære epitelceller kan aktiveres af nikotin eller dets metabolitter til at forårsage cellers tab af kontakt inhabitation og resistens over for apoptose [10-13]. Desuden kan de varianter i nAChR’er øge individers sårbarhed over for nikotin og de skadelige virkninger af tobaksrøg [14-16]. Ovenstående biologiske mekanismer synes en plausibel forklaring på de associationer mellem SNPs i

CHRNA5-A3-B4

gen klynger, rygning adfærd og risikoen for lungekræft.

I 2008, tre genom-dækkende forening undersøgelser (GWAS) i kaukasiske populationer fundet tre single nucleotide (SNP’er) (rs1051730, rs8034191 og rs16969968) i nicotinacetylcholinreceptor subunit genklynge (CHRN5-A3-B4) på ​​kromosom 15q25 at være forbundet med rygning adfærd [14,17, 18]. Efterfølgende er et hav af case-kontrol studier og metaanalyser verificerede SNPs i

CHRNA5-A3-B4

spille en vigtig rolle i modtagelighed for lungekræft og rygning adfærd i europæiske, amerikanske og asiatiske befolkninger [17, 19-21]. Men nogle SNPs, såsom rs16969968, er ekstremt sjældne i asiater, og ingen sammenhæng blev fundet i forhold til rygning adfærd og lungekræft i kinesisk [19], disse resultater gentog understregede forskellene i genetiske markører blandt forskellige etniske befolkningsgrupper [22, 23]. Desuden er der i øjeblikket ikke enighed om, hvorvidt SNPs i CHRN5-A3-B4 har en direkte eller indirekte kræftfremkaldende effekt gennem rygning adfærd på risikoen for lungekræft [17,19-21,24].

Disse tidligere undersøgelser opfordrede os til at undersøge sammenhængen mellem andre SNPs i

CHRNA5-A3-B4

, rygning adfærd, og risiko for lungekræft i den kinesiske befolkning. Selv om nogle tidligere undersøgelser bekræftet en sammenhæng mellem rs6495308 polymorfier, rygning adfærd og risikoen for lungekræft, blev der ikke forskning i Kina. Vi har derfor undersøgt 10 SNP’er herunder rs6495308 (MAF (Minor Allel Frequency) 0,1 i asiater) i

CHRNA5-A3-B4

gen klynger Ifølge HapMap data og tidligere undersøgelser [14,17,20 , 25-27], og efter vores første resultater, foretaget en detaljeret analyse af rs6495308 og rs11072768 polymorfier, og udforskes, om de to SNPs har en direkte eller indirekte virkning gennem rygning adfærd på lungekræft ved hjælp af en case-kontrol undersøgelse af 1025 patienter : 204 med lungekræft og 821 raske kontrolpersoner

Metoder

undersøgelse emner

Et samfund baseret case-kontrol undersøgelse, der består af 204 mandlige patienter med lungecancer og 821 raske mænd. blev udført. Patienter, der nyligt blev diagnosticeret med cytologisk eller histologisk bekræftet lungekræft blev rekrutteret fra The First Affiliated Hospital i Guangzhou Medical University i Kina fra maj til oktober 2013. Controls bestod af raske, mandlige forsøgspersoner af en kronisk sygdom epidemiologi undersøgelse foretaget i Guangzhou og Zhuhai Kina fra juli 2006 til juni 2007. Alle kvalificerede emner var af den kinesiske Han-befolkning. I den foreliggende undersøgelse, alle individer har andre cancere eller erhvervsmæssig kræftfremkaldende eksponering historie. Etiske komité af The First Affiliated Hospital i Guangzhou Medical University godkendt denne undersøgelse.

Dataindsamling

Uddannet medicinstuderende brugte en struktureret spørgeskema at erhverve sociodemografiske kendetegn (f.eks alder, indkomst, ægteskab og erhverv), komplet klinisk information såsom familie historie af lungekræft og rygning adfærd via ansigt til ansigt interview. Data for histologiske klassifikation og kliniske fase af Lungekræft blev opnået ved vores hospital sagsstyringssystem. 2 ml venøst ​​blod blev opsamlet fra alle fag til DNA-ekstraktion og genotypebestemmelse, og opbevaret ved -80 ° C indtil anvendelse. Skriftligt informeret samtykke blev opnået fra alle patienter og kontroller for brugen af ​​deres DNA og kliniske oplysninger.

Foranstaltninger af cigaretrygning

En patient, der har røget mere end 100 cigaretter i ens levetid eller røget mindst én cigaret per dag for mere end et år blev omtalt som en “ryger” [4]. ‘Cigaretter om dagen (CPD) «blev defineret som det gennemsnitlige antal cigaretter røget per dag [4]. “Pack-års rygning« blev talt ved at dividere 20 fra daglige forbrug cigaret og ganget varighed rygning blandt rygere [4]. Alle forsøgspersoner blev kategoriseret i tre grupper efter deres rygning mængde: aldrig rygere (0 cigaretter /dag), lettere rygere (1-15 cigaretter /dag), og tungere rygere ( 15 cigaretter /dag)

DNA-ekstraktion og genotype

Genomisk DNA blev ekstraheret fra venøst ​​blod ved hjælp af et kommercielt blod DNA kit ifølge producentens anvisninger (Takara, Dalian, CA, Kina) .De udvalgte SNP’er blev genotypede hjælp af snapshot SNP afsked teknologi (Life teknologi, Carlsbad, CA, USA). Primere til polymerasekædereaktion (PCR) og enkelt-base-forlængelse blev designet ved hjælp Assay Designere software version 3.1 (Sequenom, San Diego, CA, USA). For det første SNP’er blev amplificeret ved Multiple PCR reaktion under anvendelse HotStarTaq DNA polymerase (TIANGEN, Beijing, CA, Kina). Derefter blev genomiske amplifikationsprodukter amplificeret igen under anvendelse snapshot Multiplex forlængelsesreaktioner kit (ABI, Carlsbad, CA, USA) efter oprensning ved hjælp rejer alkali enzym (Promega, Beijing, CA, Kina) og ekstern enzym (Epicentre, Beijing, CA, Kina) . Endelig genomiske amplifikationsprodukter blev vurderet ved 3730xl genetisk analysator (ABI, Carlsbad, CA, USA). SNP Genotyper blev afsluttet ved GeneMapper4.1 (ABI, Carlsbad, CA, USA). Genotypebestemmelse blev udført af Commercial genetisk test selskab (Genesky, Shanghai, CA, Kina).

CHRNA3

rs6495308 genotyper blev kategoriseret i homozygot vildtype (CC), hybrid variant type (CT) og homozygot variant (TT). rs11072768 i

CHRNB4

blev klassificeret i homozygot vildtype (TT), hybrid variant type (GT) og homozygot variant (GG). For kvalitetskontrol, blev 5% af prøverne tilfældigt udvalgt og re-genotype for alle de udvalgte gener, og resultaterne var 100% overensstemmende.

Statistisk analyse

I denne undersøgelse, enten chi i test (X2 forsøg) eller den Fishers eksakte test, alt efter hvad der er hensigtsmæssigt, blev anvendt til at analysere forskellene i fordelingen af ​​generelle demografiske karakteristika og CPD mellem tilfælde og kontroller, Efterfølgende Kruskal-Wallis test blev udført for at vurdere sammenslutning af rs6495308 og rs11072768 polymorfier med rygning adfærd. Vi justeret betydningen for multiple sammenligninger ved hjælp af Bonferroni-metode. Endelig blev en række ubetingede logistisk regression binære logistiske regressionsanalyser foretaget for at vurdere sammenhængen mellem rs514743 genotyper, rs11072768 genotyper, rygning adfærd og lungekræft. Hardy-Weinberg distributionen testing blev udført for rs6495308 og rs11072768 blandt kontroller. For alle prøver, en tosidet

P

0,05 blev betragtet som statistisk signifikant, og alle statistiske analyser blev udført på SPSS-version 19.0 softwarepakke (SPSS, Chicago, IL, USA)

. Resultater

Sammenligning af demografiske karakteristika mellem case og kontrolgrupper

Der var statistisk forskellige fordelinger af alder, daglig cigaretforbrug, besættelse, uddannelse, ægteskab og allelen fordelingen af ​​disse to SNPs mellem tilfælde og kontroller. Flere detaljer er vist i tabel 1.

Samtidig undersøgte vi bindingsuligevægt (LD) mellem rs6495308 og rs11072768 i vores data. LD struktur (rs6495308 /rs11072768) viste lav korrelation (

r

2

= 0,251) (figur 1).

Tal inde kasserne repræsenterer

r

2 værdier for LD. Farver angiver styrken af ​​LD mellem parvise kombinationer af SNP’er (hvid, lav LD, rød, høj LD).

associering mellem gen-polymorfier og rygning adfærd blandt rygere af lungekræft tilfælde og kontroller

Alle forsøgspersoner blev genotype for to SNP’er (rs6495308 C /T, rs11072768 T /G) i 15q25. De SNPs var i Hardy-Weinberg ligevægt (HWE) både i kontrol og i tilfælde (p 0,05). De sammenslutninger af rs6495308 og rs11072768 polymorfier med rygning adfærd blev analyseret i 159 rygere med lungekræft og 519 rygere i kontrolgruppen. Værdierne for cigaretter om dagen og pakke-år blev regelmæssigt brugt som målingerne af rygning adfærd til denne analyse og kan ses i tabel 2. Sammenlignet med de vilde genotype, rs6495308 og rs11072768 variant genotyper rapporteret ryge flere cigaretter om dagen og havde en højere pack-års rygning blandt rygere i begge grupper (P 0,05).

data blev udtrykt som gennemsnit ± standardafvigelse

associering mellem gen-polymorfier og risiko for lungekræft i. ikke-rygere

tabel 3. præsenterer resultaterne af sammenhængen mellem rs6495308 og rs11072768 genotyper og lungekræft risici i ikke-rygere. Ingen signifikante associationer blev fundet mellem rs6495308 og rs11072768 genotyper og risiko for lungekræft efter justering for alder, erhverv og uddannelse.

associering mellem gen-polymorfier og risiko for lungekræft hos rygere

Foreninger mellem gen-polymorfier og risiko for lungekræft hos rygere er vist i tabel 4. Blandt rygere både rs6495308 CT /TT og rs11072768 GT /GG havde en højere risiko for lungekræft sammenlignet med vild genotype uden at justere for potentielle forstyrrende faktorer (OR = 1,36, 95 % CI = 1,09-1,95, OR = 1,11, 95% CI = 1,07-1,58 henholdsvis). Imidlertid blev ingen signifikante associationer bekræftet mellem rs6495308 og rs11072768 genotyper, og risiko for lungekræft efter justering for CPD, alder, erhverv og uddannelse.

Samspil mellem gen-polymorfier og rygning adfærd på risiko lungekræft

efter justering for potentielle forstyrrende faktorer, fandt vi, at samspillet mellem CPD og både rs6495308 og rs11072768 genotyper var statistisk signifikante: storrygere med rs6495308 eller rs11072768 variant genotyper var mere tilbøjelige til at have lungekræft end respektive lys rygere med vilde genotyper (OR = 1,08, 95% CI = 1,02-3,26, OR = 1,05, 95% CI = 1,01-3,68 henholdsvis), er Flere detaljer præsenteres i tabel 5.

diskussion

til vores viden, det er første gang en undersøgelse af sammenhængen mellem rs6495308, rs11072768 genotyper, rygning adfærd og risiko for lungekræft i en kinesisk mandlige befolkning er blevet udført. Vi fandt rs6495308 og rs11072768 variant genotyper rapporteret ryge flere cigaretter over en lang periode. Vigtigere, rs6495308 og rs11072768 variant genotyper har en højere risiko for lungekræft uden justering for eventuelle forstyrrende faktorer, og tunge rygning har en positiv interaktiv effekt med rs6495308 og rs11072768 variant genotyper på lungekræft blandt rygere. Der blev imidlertid ikke signifikante associationer fundet mellem rs6495308, rs11072768 genotyper og risiko for lungekræft blandt ikke-rygere og rygere efter justering for CPD og andre potentielle forstyrrende faktorer. I denne undersøgelse har en række resultater forudsat stærke beviser for, at rs6495308 og rs11072768 gen polymorfier har en indirekte virkning på lungekræft gennem rygning adfærd, og der er en sammenhæng mellem varianter 15q25 og rygning på lungekræft.

En hel del forskning støtter de ovenstående resultater. En GWAS meta-analyse i en samlet stikprøve på 41,150 personer identificerede rs6495308 varianter i

CHRNA3

øget rygning mængde [28], efterfølgende en kohorte undersøgelse bekræftede bærere af rs6495308 TT genotyper har cirka to gange større odds for ND defineret ved hjælp af CPD i europæiske-amerikanske rygere [29], disse resultater tyder på, at rs6495308 varianter fører indirekte til lungekræft via rygeadfærd. Desuden store GWAS metaanalyser bekræftede, at den stærkeste genetiske bidrag til ryge-relaterede træk kommer fra variation i

CHRNA5-A3-B4

[10,15,17,30,31], som først afsløret på en hele genomet betydeligt niveau af Thorgeirsson et al. i en undersøgelse af over 13.000 rygere fra Island [15]. Hertil kommer en GWAS studie i den kinesiske befolkning spekuleret på, at en ikke-synonym mutation i rs6495308c risiko allel resulterer i en højere

CHRNA3

receptor produktion, som kan gøre individer mere følsomme over for nikotin og dermed mere modtagelige for nikotin afhængighed , en veletableret ætiologisk faktor for lungekræft [19]. Li et al fandt, at G allel af rs11072768 i

blev CHRNB4

signifikant associeret med rygning indledning (SI) (P = 0,001, OR = 1,22; 95% CI: 1,08, 1,37), rygning mængde (SQ) (P = 0,016, OR = 1,16; 95% CI: 1,03, 1,31), og rygestop (SC) (P = 0,01, OR = 1,18; 95% CI: 1,04, 1,34) i en prøve af koreanske mænd [32] . Andre undersøgelser har bekræftet nogle SNPs (rs12914385, rs8042374 og rs588765) at være forbundet med rygning adfærd og er helt enige med en indirekte sammenhæng mellem genotyper og lungekræft [24,27] .Nevertheless, der er meget påstand om, frem for at være et middel til at ryge,

CHRNA5-A3-B4

varianter har en direkte indvirkning på risikoen lungekræft. Lips et al. beregnet en 1,2 forskel i CPD på grund af det faktum, at rs16969968 homozygote i

CHRNA5

kun bidrage med en stigning på 9% i risiko lungekræft, som ikke kan redegøre for sammenhængen mellem de varianter, rygning adfærd og lungekræft [31] . Hung et al. også indikeret en øget risiko for lungekræft, selv blandt ikke-rygere, på grund af rs16969968 varianter, i tillæg til andre beviser tyder på, at rs16969968 variant genotyper er ikke direkte forbundet med en stigning i risikoen for andre ryge-relaterede kræftformer, såsom hoved og halscancer [33]. Desuden andre undersøgelser bekræftede en overrepræsentation af

CHRNA5-A3-B4

varianter i familiære tilfælde lungekræft indikerer en direkte effekt af varianter på lungekræft [34]. Disse forskelle i de tidligere undersøgelser kan sandsynligvis tilskrives genetiske, racemæssige og miljømæssige forskelle [14,18,24].

De specifikke mekanismer i de genetiske variationer i

CHRNA5-A3-B4

der påvirkede ryger adfærd var uklare, men der var en potentielt plausibel biologisk hypotese bag de observerede resultater. Varianterne i

CHRNA5-A3-B4

give anledning til overekspression af nAChR’er i de centrale områder af hjernen, som kan gøre individer følsomme over for nikotin, som omfatter de farmakologiske virkninger af nikotin sammen med højere aktivering af den mediale habenula og reduceret aktivering af dopaminerge neuroner efter akut nikotinindgivelse [35,36], og således føre til rygning flere cigaretter over en lang periode, en veletableret ætiologisk faktor for lungekræft. Mekanismen indikerer tilstedeværelse af en ryger-by-variant interaktion, og en sådan virkning er kun observeret hos rygere.

flere begrænsninger af denne undersøgelse bør nævnes. For det første kan selvrapporterede ryger adfærd være tilbøjelige til at huske skævhed, der påvirker ægtheden af ​​associationer mellem SNPs, rygning adfærd og lungekræft. For det andet kunne det relativt lille stikprøve lejlighedsvis påvirke resultaterne af denne undersøgelse. Dernæst gennemsnitsalderen for behandlingsgruppen var højere end for kontrolgruppen. I tilfældet gruppe, den største andel var pensionister, kan pensionister være større risiko for lungekræft på grund af deres ældre alder; derudover, dem med en videregående uddannelse i sagen gruppen var lavere end for kontrolgruppen, dem med en højere grad kan være mere opmærksomme på og være mere vidende i forhold til deres egen sundhedstilstand og som et resultat, har relativt færre sundhedsskadelige adfærd. Endelig den funktionelle undersøgelse furtherly ikke kan gennemføres, fordi rs6495308 og rs11072768 er placeret på intron i 15q25, så der kan være andre kausale SNPs i højt koblingsuligevægt (LD) med de to SNPs inden 15q25 region at påvirke funktionen af ​​nAChR’er. Derfor er en stor populationsbaseret studie stadig forpligtet til at bekræfte de nuværende resultater.

Som konklusion resultaterne af vores undersøgelse bekræftede to SNP’er (rs6495308 og rs11072768) i

CHRNA5-A3-B4

har en indirekte effekt på lungekræft gennem rygning adfærd, og en positiv sammenhæng mellem CPD og både rs6495308 og rs11072768 på lungekræft blandt rygere. Disse resultater udvide vores forståelse af mulig mekanisme af cigaretrygning på lungekræft og kan have anvendelser i sundhedspleje for at skræddersy strategier rygestop

Støtte oplysninger

S1 Information. Originale data for manuskriptet

doi:. 10,1371 /journal.pone.0149946.s001

(XLS)

S2 Information. Annotation af de oprindelige data

doi:. 10,1371 /journal.pone.0149946.s002

(DOCX)

S1 data.

doi: 10,1371 /journal.pone.0149946.s003

(SAV)

Tak

Dette arbejde blev støttet af Videnskab og Teknologi Planlægning Projekt i Guangdong-provinsen, PRChina ( Nej 2011B061300111).