PLoS ONE: genetiske varianter i nikotinafhængighed og alkohol Metabolisme Gener, Oral Cancer Risk og tilbøjeligheden til at ryger og drikker alkohol: En replikering Study in India

Abstrakt

Baggrund

Genetiske varianter i nicotinacetylcholinreceptor og alkoholmetabolisme gener er blevet associeret med tilbøjelighed til at ryge tobak og drikker alkohol, henholdsvis og også impliceret i genetisk modtagelighed til hoved og halscancer. Ud over rygning og alkohol, tobak tygge er en vigtig oral cancer risikofaktor i Indien. Det vides ikke, om disse genetiske varianter indflydelse tilbøjelighed eller kræft i mundhulen modtagelighed i forbindelse med denne særskilte ætiologi.

Metoder

Vi undersøgte 639 mundtlige og svælg kræfttilfælde og 791 kontroller fra to rets- control studier gennemført i Indien. Vi undersøgte seks varianter som vides at påvirke nikotinafhængighed eller alkohol stofskifte, herunder rs16969968 (

CHRNA5)

, rs578776 (

CHRNA3)

, rs1229984 (

ADH1B

), rs698 (

ADH1C

), rs1573496 (

ADH7

), og rs4767364 (

ALDH2

).

Resultater

CHRN

varianter var forbundet med antallet af tygge hændelser per dag, herunder i dem, der tygges tobak, men aldrig røget (P = 0,003, P = 0,01 for rs16969968 og rs578776 henholdsvis). Tilstedeværelse af varianten allel bidraget til ca. 13% forskel i tygge frekvens sammenlignet med ikke-bærere. Mens sås ingen sammenhæng mellem rs16969968 og oral cancer risiko (OR = 1,01, 95% CI = 0.83- 1.22), rs578776 blev beskedent associeret med en 16% nedsat risiko for kræft i mundhulen (OR = 0,84, 95% CI = 0.72- 0,98 ). Der var lidt evidens for sammenhæng mellem polymorfier i gener, der koder alkohol metabolisme og kræft i mundhulen i denne population.

Konklusion

Sammenhængen mellem rs16969968 og antallet af tygge hændelser indebærer, at effekten på rygning tilbøjelighed tillagt af dette gen variant omfatter anvendelsen af ​​røgfri tobak

Henvisning:. Anantharaman D, Chabrier A, Gaborieau V, Franceschi S, Herrero R, Rajkumar T, et al. (2014) genetiske varianter i nikotinafhængighed og alkohol Metabolisme Gener, Oral Cancer Risk og tilbøjeligheden til at ryger og drikker alkohol: En replikering Study i Indien. PLoS ONE 9 (2): e88240. doi: 10,1371 /journal.pone.0088240

Redaktør: Qing-Yi Wei, Duke Cancer Institute, USA

Modtaget: 7. oktober, 2013; Accepteret: 8. januar 2014 Publiceret: 5 feb 2014

Copyright: © 2014 Anantharaman 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

Finansiering:. The International oral cancer undersøgelsen blev finansieret af det Internationale Agentur for kræftforskning. Den Mumbai Undersøgelsen blev støttet af Institut for Bioteknologi, Indiens regering (BT /PR 2277/09/333/2000). Statens Institut for Dental og kraniofaciale Research tilskud finansieret laboratorieanalyser til denne undersøgelse (R03 DE020116). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller tilberedning af dette manuskript

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

Introduktion

kræft i mundhulen og svælget bidrager til næsten 400.000 nye tilfælde hvert år på verdensplan, mere end halvdelen forekommer i Indien. Hvert år over 200.000 dør af sygdommen, og over en tredjedel af disse dødsfald sker i Indien [1]. Rygning og indtagelse af alkohol er de vigtigste etablerede risikofaktorer for kræft i mundhulen, med brug af røgfri tobak er særlig vigtigt i den indiske befolkning [2]. Udsættelse for human papillomavirus bliver stadig vigtigere for kræft i oropharynx [3], [4].

Genom-dækkende forening undersøgelser (GWAS) har med succes identificeret sygdom modtagelighed loci til forskellige komplekse sygdomme [5]. Lungekræft GWAS og nikotinafhængighed studier har identificeret den 15q25 locus huser nikotinacetylcholinreceptoren (

CHRN)

genklynge [6] – [8]. Disse gener koder for receptorer udtrykt i neuronal og andre epitelceller, der binder til nikotin og nikotin derivater [9], [10]. To

CHRN

receptor subunit varianter, rs16969968 og rs578776 er konsekvent forbundet med risikoen for lungekræft og rygning adfærd i flere populationer [11] – [15]. Homozygote bærere af rs1669968 sjældne allel er blevet rapporteret til at ryge ca. 1,2 cigaretter mere pr dag [13]. Endvidere har denne variant også været forbundet med forøget risiko for Upper Aero-fordøjelseskanalen (UADT) kræft. UADT kræft GWAS og kandidatlande gen associationsstudier har identificeret genetiske varianter i 4q (rs1229984, rs698, rs1573496) og 12q (rs4767364) loci indeholder gener involveret i alkohol stofskifte [16], [17]. Balancen mellem alkohol dehydrogenase og aldehyd dehydrogenase aktiviteter er blevet foreslået at regulere blod acetaldehyd koncentrationer, der bestemmer de ubehagelige symptomer forbundet med alkoholforbrug, hvilket påvirker evnen til at indtage alkohol og potentielt kræft risiko [18], [19]. De alkohol og aldehyd dehydrogenase gener (

ADH og ALDH,

henholdsvis) har været forbundet med hoved- og halscancer risiko [16], [17], [20]. Selvom alkohol er en vigtig og etableret risikofaktor for kræft i mundhulen i Indien [21] – [24], er der for få data om associering af

ADH

og

ALDH2

varianter i denne befolkning.

i dette studie vi havde til formål at (i) bestemme, om sammenhængen mellem

CHRN

varianter og tilbøjelighed til røg strækker sig til røgfri former for brug af tobak (ii) hvis undersøge

CHRN

genetiske varianter indflydelse modtagelighed for oral kræftrisiko i Indien, (iii) klarlægge sammenhængen mellem de potentielle kausale varianter i 4q23 (

ADH)

og 12q (

ALDH2)

locus og risikoen for kræft i mundhulen i Indien.

Materialer og metoder

Etik erklæring

skriftligt informeret samtykke blev opnået fra alle deltagere. IARC multicenter studie blev godkendt centralt af Cancer Institute Etisk udvalg på Chennai, Indien og den samlede undersøgelse blev godkendt af IARC Etisk Review Committee på International Agency for Research on Cancer (IARC), Lyon, Frankrig. Den Mumbai Undersøgelsen blev godkendt af Hospital etiske komité for Tata Memorial Hospital Cancer Research Institute i Mumbai, Indien

Study beskrivelse

De nuværende analyse udnyttet sager og kontroller fra to tidligere gennemførte studier i Indien:. Den Internationale multicenter kræft i mundhulen undersøgelse (IARC undersøgelse), og den Mumbai undersøgelse. IARC Undersøgelsen blev koordineret af Det Internationale Agentur for Kræftforskning (IARC) over ni lande i løbet af 1996 til 1999. Undersøgelsen rekrutteret tilfælde og kontroller fra tre centre i Indien, herunder Bangalore, Chennai og Trivandrum. Sager blev histologisk eller patologisk bekræftet primære kræft i mundhulen og oropharynx. Hospital baserede kontroller, en for hvert enkelt tilfælde frekvens matchet for alder (5 år periode), blev sex og center ansat. Den samlede undersøgelse erhvervsfrekvens var 93%, er blevet beskrevet andetsteds [25] – [27]. Den Mumbai Undersøgelsen blev foretaget af Cancer Research Institute, Advanced Center for behandling, forskning og uddannelse i Krebsen ved Tata Memorial Center, i løbet af 2001 til 2004. Sager blev histologisk bekræftet diagnose af mundhulen kræft og passende kontroller, frekvens matchet for alder ( 5 års intervaller), blev køn og tobak vaner rekrutteret fra Tata Memorial hospitalet blodbank og nærliggende tandlægeklinikker [28]. Livsstil og demografiske data blev indsamlet ved personlig samtale i begge undersøgelser.

Laboratorium metoder

Genomisk DNA blev ekstraheret fra blodprøver ved hjælp af QIAamp 96 DNA Blood Kit (Qiagen, Hilden, Tyskland), eller med Puregene kemi (Gentra Systems, Minneapolis, MN, USA) på et Autopure instrument (Gentra Systems) i IARC undersøgelsen. I Mumbai undersøgelse blev DNA ekstraheret følgende standard protokol af Sambrook et al [29]. DNA-koncentrationer blev målt ved hjælp Picogreen dobbeltstrenget DNA kvantificering kits (Molecular Probes, Leiden, Holland). Alle polymorfier blev analyseret centralt på IARC anvendelse af 5 ‘exonuklease assay. PCR-primere og TaqMan prober blev syntetiseret af Applied Biosystems (Foster City, CA). For at sikre kvalitetskontrol, blev DNA-prøver fra case-patienter og kontrolpersoner tilfældigt fordelt på hver PCR-plade, og alle genotypning blev gennemført af personel blindede til case-kontrol status. Ti procent af forsøgspersonerne (dvs. begge tilfælde patienter og kontrolpersoner), blev tilfældigt udvalgt til re-genotypning af hver polymorfi at undersøge pålideligheden af ​​de genotypebestemmelse analyser, alle analyser havde konkordans af 99%. De endelige analyser omfattede prøver, der passerede strenge kvalitetskontrol (QC) kriterier. Forsøgspersonerne blev udelukket, hvis de undlod to eller flere af de seks genotypebestemmelse analyser udført. Endvidere eneste tilfælde med blev 95% genotype succesrate inkluderet. Den oprindelige IARC undersøgelse rekrutteret 582 tilfælde og 582 kontroller fra Indien. Af disse blev 935 forsøgspersoner genotype, hvoraf 872 passerede de beskrevne QC kriterier og blev inkluderet i nærværende analyse. I Mumbai undersøgelse af de 576 personer med genotype, 226 tilfælde og 332 kontroller ryddet den beskrevne QC og blev inkluderet i denne analyse. I alt 639 tilfælde og 791 kontroller blev inkluderet i denne analyse efter undtagelser er beskrevet ovenfor.

Statistiske metoder

Data om alkoholforbrug, rygning, tygning og rygning blev indsamlet i både de deltagende studier . Definitionen af ​​drinker, ryger og chewer var konsistent på tværs af begge undersøgelser og omfattede personer, der svarede bekræfter nogensinde brug af alkohol, nogensinde ryge enhver tobaksvare (cigaret, cigar, pibe, hooka, cigaretter og /eller bidi), nogensinde brug af enhver røgfri tobaksvare med eller uden betel quid. Adskillige former for røgfri tobak forbruges i Indien, mens

khaini, Mawa, mishri, zarda, gudakhu

gutkha

er alle formuleringer med indhold af tobak med forskellige aromastof

s, pan masala

er et arecanødder møtrik produkt, der ikke indeholder tobak, hvor tobakken kan tilsættes eksternt. Varighed og hyppighed af eksponeringen for tobak og alkohol blev beregnet i hver undersøgelse som beskrevet tidligere [25] – [28]. Kort fortalt var rygning varighed beregnet som forskellen mellem alder ved start og alder ved stop af rygning, medregning af sammenfaldende perioder med forskellige former for rygning (undtagen i Mumbai undersøgelse, hvor kun cigaret og bidi brug blev indspillet, og meget få overlappende eksponeringer blev observeret). Rygning frekvens blev beregnet som antallet af cigaretter ækvivalenter røget per dag, med en cigar = 4 cigaretter, 1 rør = 5 cigaretter og en bidi = 0,5 cigaretter. Skrå inkluderet brug af røgfri tobak, herunder betel quid, arecanødder møtrik med /eller uden tobak og

pan masala

i IARC undersøgelsen, og tobak med kalk,

pan masala, khaini, Mawa, mishri, zarda, gudakhu, snus

og

gutkha

i Mumbai undersøgelsen. Chewing frekvens blev beregnet som den kumulative antal tygge begivenheder pr dag, idet der tages hensyn overlappende perioder af eksponering. Ved beregning af levetid alkoholforbrug blev procentdel ethanol estimeret som 40% for spiritus (whisky, gin, rom, cognac, arrak og land spiritus), 3% for øl og 5% for toddy (undtagen i Mumbai undersøgelsen) . Rygning, tygge og alkoholrelaterede oral kræftrisiko blev beregnet ved hjælp logistiske regressionsmodeller korrigeret for alder, køn, uddannelsesniveau og centrum. De tilsvarende henførbare fraktioner blev beregnet ud fra formlen: p (EF) x (OR-1) /OR; hvor p (EF) er andelen af ​​udsatte blandt sager [30], [31]. Chi-square tests blev udført for at sammenligne allel frekvenser observeret i den foreliggende undersøgelse med vores tidligere offentliggjorte resultater [16], [17]. Foreningerne mellem de genetiske varianter og kræft i mundhulen blev estimeret ved logistisk regression justeret for alder, køn og center og brug af tobak, hvor det er relevant. Associationen mellem

CHRN

varianter og tilbøjelighed til at bruge tobak blev vurderet ved hjælp af lineære regressionsmodeller med log transformeret antal cigaretter ækvivalenter røget per dag, eller antallet af tygge hændelser per dag som resultatet variabel. Resultaterne repræsenterer fold-ændring i antallet af cigaretter røget per dag eller antallet af tygge hændelser pr dag for hver kopi af den sjældne alleler. Disse analyser blev justeret for alder, køn, center og case-kontrol status. Tilsvarende analyser blev udført for at undersøge sammenhængen mellem ADH /ALDH2 varianter og tilbøjeligheden til at drikke alkohol, målt som antallet af drikkevarer ethanol forbruges per dag. Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af STATA version 11 (STATA Corp, College Station, TX), og de rapporterede p-værdier er tosidet.

Resultater

Tabel 1 beskriver de særlige kendetegn ved undersøgelsen befolkning. Af de 639 sager og 791 kontroller, der indgår i nærværende analyse, IARC international undersøgelse bidrog den største andel af forsøgspersoner (61%). Flertal af tilfældene var mænd (65%) og havde fuldført lavere uddannelsesniveau og var kræft i mundhulen (96%). Tobaksrygning og tygges var forbundet med øget risiko for kræft i mundhulen (OR = 5,23, 95% CI = 3.39- 8.07 og OR = 8,30, 95% CI = 5.78- 11.93, henholdsvis), og den kombinerede brug af rygning og røgfri tobaksvarer tillagt en 12-fold øget risiko for kræft i mundhulen (OR = 12,40, 95% CI = 7.80- 19.70). Nogensinde brug af alkohol var forbundet med en 1,67 gange øget risiko for kræft i mundhulen (OR = 1,67, 95% CI = 1,25- 2,22).

Fordelingen af ​​alle seks undersøgte i nærværende analyse varianter var i overensstemmelse med forventningerne til genotype distributioner baseret på Hardy-Weinberg princippet. De allelfrekvenserne var ens på tværs af de deltagende studier (data ikke vist). Vi fandt, at varianter i alkoholdehydrogenase gener- rs1229984 (

ADH1B)

, rs698 (

ADH1C)

rs1573496 (

ADH7)

og nikotinafhængighed gen variant rs16969968 var mindre udbredt blandt indianere i forhold til tidligere studier i overvejende vestlige befolkninger. På den anden side, rs578776 var mere udbredt blandt indianere (TABEL2)

Vi undersøgte sammenhængen mellem

CHRN

varianter og tilbøjeligheden til at bruge tobak.; resultaterne er opsummeret i tabel 3. De bærere af rs16969968 sjældne allel (A) viste en vis tendens til at ryge mere, men ikke var statistisk signifikante. Vi har også observeret en stigning i tilbøjeligheden til at tygge tobak med rs16969968 variant (p = 0,03). Tilstedeværelse af hver kopi af A-allelen svarer til en stigning på 13% flere tygge hændelser per dag (fold-ændring = 1,13, 95% CI = 1.01- 1.25) sammenlignet med ikke-bærere. Foreningen med tygge fortsat robust ved yderligere justering for rygning frekvens (fold-ændring = 1,13, 95% CI = 1.01- 1.26) og foreningen var konsistent blandt aldrig rygere, der tyggede tobak (p = 0,003) (fold-ændring = 1,19, 95% CI = 1.06- 1.34). Vi observerede en lignende fald i tilbøjeligheden til at tygge blandt bærere af rs578776 sjældne variant (fold-ændring = 0,91, 95% CI = 0.84- 0.99), foreningen bliver stærkere blandt chewers der aldrig har røget.

Ingen forening blev observeret for rs16969968 og oral cancer risiko i denne undersøgelse generelt (OR = 1,01, 95% CI = 0.83- 1.22), efter køn (p-heterogenitet = 0,33). Selvom der ikke blev observeret nogen ændring effekt ved rygning eller tygge status blev en statiscally ikke-signifikant oddds ratio på 1,22 (95% CI = 0.69- 2.13) observeret i tyggere og rygere (figur 1). Vi observerer lidt bevis for en statistisk samspil mellem rs16969968 variant og tobak i risikoen for kræft i mundhulen (OR: 1,18, 95% CI: 0.68- 2,07). På den anden side blev rs578776 forbundet med nedsat risiko for oral cancer i denne undersøgelse (OR = 0,84, 95% CI = 0.72- 0,98). Et gen-dosis effekt blev observeret for bærere af den sjældne allel (p-trend = 0,02). Selvom der ikke blev observeret nogen heterogenitet baseret på tobak vaner, blev en nedsat risiko også observeret blandt aldrig rygere og aldrig tyggere (OR = 0,64, 95% CI = 0,43-0,96) (figur 1).

Panel A viser associering mellem rs16969968 og cancer oral; Panel B viser sammenhængen mellem rs578776 og kræft i mundhulen. Forest plot repræsenterer odds nøgletal stammer fra loggen additive multivariate model justeret for alder, køn, uddannelsesniveau og center, som er relevant.

Vi undersøgte varianter i gener relateret til alkohol stofskifte, da de var stærkt forbundet med hoved- og halscancer i tidligere undersøgelser. Ingen af ​​de fire varianter (rs1229984, rs698, rs1573496 og rs4767364) undersøgt, viste nogen sammenhæng med oral cancer risiko (tabel 4). Vi udførte også begrænset analyser blandt nogensinde drikker givet vigtig effekt modifikation af alkoholforbrug. Selv om manglen på foreningen forblev konsekvent, de observerede skøn fulgte retningen forventede baseret på forventninger fra tidligere GWAS og kandidat gen studier. Stratificerede analyser baseret på køn afspejlede ikke nogen heterogenitet i den observerede mangel på foreninger (tabel 4). Endvidere er ingen af ​​de genetiske varianter i alkohol metabolisme gener syntes at påvirke niveauet alkoholforbrug (tabel S1).

Diskussion

CHRN

varianter, rs16969968 og rs578776, har været forbundet med nikotinafhængighed og risiko for lungekræft og disse foreninger synes at være uafhængig [15], [32]. Her vil vi vise, at sammenhængen mellem

CHRN

varianter også strækker sig til tilbøjelighed til at tygge tobak, en relevant oral cancer risikofaktor i den indiske befolkning.

Flere formuleringer af røgfri tobak er kommercielt tilgængelige og almindeligt anvendt i Indien; disse blev samlet i denne undersøgelse. Antallet af tygge hændelser per dag blev indspillet i begge undersøgelser, der indgår i denne analyse; men det er vigtigt at bemærke, at dette ikke afspejler mængden af ​​produkt tygges hver gang og dermed udgør en potentiel kilde til misklassifikation af eksponering. I betragtning af, at vi iagttager en målbar forening med sådan en rå skøn indebærer, at den sande effekt af

CHRN

varianter og tygge afhængighed vil kunne være potentielt højere end hos den foreliggende undersøgelse. Tidligere undersøgelser har vist, at UADT kræftrisiko forbundet med rs16969968 er højere blandt kvinder, og for kræft i mundhulen og strubehovedet [13], [33]. I denne undersøgelse havde den forøgede tilbøjelighed til at tygge tobak ikke oversætte til en øget risiko for oral cancer for rs16969968; selvom rs578776 var forbundet med både faldt tygge tilbøjelighed og et beskedent fald i oral kræftrisiko. Interessant rs578776 blev også forbundet med nedsat oral cancer risiko hos ikke tobak brugere, omend baseret på små tal. Denne forening kan være påvirket af misklassifikation af eksponering eller potentielt gennem en tobak uafhængig effekt. Større fokuserede undersøgelser vil være forpligtet til at løse dette problem.

ADH

gener, korrelerede som en konsekvens af bindingsuligevægt, er placeret i 4q23 locus. Tre alleler, rs1229984, rs698 og rs1573496 i

ADH

locus har været forbundet med UADT kræftrisiko i europæere og andre asiatiske befolkningsgrupper [17], [34] – [36]. Mens der har været nogle beviser, der tyder på

ADH

varianter kan påvirke oral og halscancer risiko i Indien, især rs698 [37], observerede vi ingen sammenhæng mellem rs1229984, rs698 og oral cancer risiko. Tilsvarende

ALDH2

variant rs4767364, identificeret ved en nylig UADT GWAS [17], var ikke forbundet med oral cancer i denne undersøgelse. Fraktionen af ​​alkohol forbrugere i denne undersøgelse var sammenlignelig med andre rapporter fra denne population, men er især lavere end rapporteret blandt europæerne [38], [39]. Endvidere sjældenhed af de risikofaktorer alleler i den indiske befolkning tyder på, at det bidrag, alkohol og alkoholrelaterede varianter til oral cancer modtagelighed i Indien vil sandsynligvis være begrænset.

Så vidt vi ved, vi rapporterer til første gang, at sammenhængen mellem 15q25 locus og tilbøjelighed til at ryge omfatter tobak tygge. Vi tilbyder også suggestive beviser for, at 15q25 region, der indeholder

CHRN

genklynge kan bidrage til oral cancer modtagelighed i Indien. I denne undersøgelse blev rs16969968 variant forbundet med øget tilbøjelighed til at tygge tobak, og rs578776 blev forbundet med nedsat tygning tilbøjelighed og oral cancer risiko. Større undersøgelser vil være forpligtet til at præcisere omfanget af risikoen modifikation medieret af tilbøjelighed til at bruge tobak. Denne undersøgelse viser også, at varianter i alkohol metaboliserende gener synes at være mindre vigtig for oral cancer modtagelighed i Indien. Disse data gentager vigtigheden af ​​sygdommens ætiologi, relative bidrag risikofaktorer og deres virkninger i replikation af GWAS identificeret risiko loci tværs befolkninger.

Støtte oplysninger

tabel S1.

Varianter i alkohol metabolizing gener og alkoholforbrug niveauer. Fold-ændring blev afledt fra lineære regressionsmodeller korrigeret for alder, køn, center og case-kontrol status. Log forvandlet antal alkoholiske drikke om dagen blev behandlet som resultatet variabel for hver af de respektive genetisk variant som forklarende

doi:. 10,1371 /journal.pone.0088240.s001

(DOCX)

tak

forfatterne takker alle deltagerne, der deltog i denne forskning.