PLoS ONE: genetiske polymorfier i IGF-I og IGFBP-3 er associeret med prostatakræft i den kinesiske Population

Abstrakt

Insulin-lignende vækstfaktor-I

(

IGF -Jeg

) og

IGF binding protein-3

(

IGFBP-3

) er medlemmer af insulin-lignende vækstfaktor (IGF) familie, der spiller en vigtig rolle i carcinogenese. Vi antager, at de funktionelle polymorfier i

IGF-I

og

IGFBP-3

kan være forbundet med risiko for prostatakræft (PCA) i den kinesiske befolkning. Dette hospital-baseret case-kontrol undersøgelse omfattede 664 PCA patienter og 702 cancer-fri kontrol. Ni SNPs i

IGF-I

og

IGFBP-3

blev genotypebestemmes hjælp af TaqMan assay. De genetiske associationer mellem patogenesen og progression af PCa blev bedømt ved logistisk regression. Vi fandt, at genotypen og allel frekvens fordeling af rs6218, rs35767 og rs5742612 var signifikant forskellige, når man sammenligner PCA sager til kontrol (

P

= 0,005, 0,005 og 0,020 henholdsvis). I den kombinerede analyse, personer med 2-6 risiko alleler havde en forhøjet risiko for PCa sammenlignet med dem med 0-1 risiko alleler. Vi fandt også, at sammenhængen mellem de risikofaktorer alleler kombineret og risikoen for PCa dukkede stærkere i følgende undergrupper: individer ældre end 71 år (OR = 1,41, 95% CI = 1,05-1,91,

P

= 0,020), ikke-rygere (OR = 1,68, 95% CI = 1,21-2,32,

P

= 0,002), nondrinkers (OR = 1,32, 95% CI = 1,02-1,61,

P

= 0,002), og dem med en negativ familiehistorie med PCa (OR = 1,28, 95% CI = 1,02-1,71,

P

= 0,022). Vores resultater viser, at de tre SNPs (rs6218, rs35767 og rs5742612) og de fælles genotyper med 2-6 risiko alleler, kan bidrage til modtagelighed for PCa, men ikke progressionen, i den kinesiske befolkning.

Henvisning : Qian J, Zhou H, Chen J, Ding Q, Cao Q, Qin C, et al. (2014) genetiske polymorfier i

IGF-I

og

IGFBP-3

er forbundet med prostatakræft i den kinesiske Befolkning. PLoS ONE 9 (2): e85609. doi: 10,1371 /journal.pone.0085609

Redaktør: Hari K. Koul, Louisiana State University Health Sciences Center, USA

Modtaget: Januar 2, 2013; Accepteret: December 5, 2013; Udgivet: 21 februar 2014

Copyright: © 2014 Qian 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:. Dette arbejde blev støttet af projekt finansieret af Priority Academic Program Udvikling af Jiangsu højere uddannelsesinstitutioner (PapD), ved Jiangsu Provincial Special Program of Medical Science (BL2012027), som programmet for udvikling af Innovative Research Team i First Affiliated Hospital i Nanjing Medical University, af National Natural Science Foundation of China [tilskud nummer 81171963, 81201998, 81201571]. 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

Prostatakræft (PCA) er den mest almindeligt diagnosticeret ondartet svulst og den anden hyppigste årsag til kræft dødelighed i vestlige mænd. I 2012, 28170 mennesker døde af denne malignitet og forventedes en anslået 241740 nye tilfælde af PCa at blive diagnosticeret i USA [1]. Epidemiologiske undersøgelser har fastslået, at PCa morbiditet i asiater er meget lavere [2]. Men i Kina, som den vestligt livsstil bliver mere almindelige, forekomsten af ​​PCa er steget betydeligt i de senere år [3]. Alder, race /etnicitet, genetiske baggrund, miljømæssige faktorer og sex steroid hormon niveauer menes at være forbundet med risiko for PCa [4]. Selv om mange mennesker er udsat for disse risikofaktorer, kun nogle få individer udvikler PCa i deres levetid, hvilket tyder på, at genetisk variation kan bidrage til prostata carcinogenese [5]. Forbedring resultater med kandidat gen tilgang har ført til voksende accept som en potentielt nyttig metode til undersøgelse af genetiske risikofaktorer for PCa blandt kinesisk.

Insulin-lignende vækstfaktorer (IGF’er) er en stor familie af insulin-relaterede peptider, der omfatter

IGF-I

og

IGF-II

samt deres celleoverfladereceptorer (

IGF-IR

IGF-IIR)

, insulin-lignende vækstfaktorer bindingsproteiner (

IGFBP-1-6

), IGFBP-proteaser og flere andre IGFBP-interagerende molekyler [6], der alle regulerer celleproliferation, differentiering og apoptose [7]. De IGF er bundet til flere proteiner, der er involveret i forskellige veje, der styrer celledeling og overlevelse, herunder Ras /Raf /mitogenactivated protein kinase (MAPK) [8], phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) /Akt [9] og nuklear factor KB (NF-KB) [10].

IGF-I

er placeret på kromosom 12 og er en 70 aminosyre peptid.

IGFBP-3

er placeret på kromosom 7 og er et 264 aminosyrer langt peptid. Begge

IGF-1

og

IGFBP-3

primært produceret af leveren [11]. Størstedelen af ​​cirkulerende

IGF-I

binder til de vigtigste IGF bindende protein (

IGFBP-3

); samtidig

IGFBP-3

regulerer den biologiske aktivitet af

IGF-I

.

Undersøgelser har vist, at

IGF-I

spiller en vigtig rolle i mitogenese og antiapoptosis [7], mens

IGFBP-3

kan være antiproliferativ og proapoptotiske gennem væksthæmning [12]. Epidemiologiske undersøgelser har bekræftet, at genetiske variationer af

IGF-I

og

IGFBP-3

er forbundet med en øget risiko for almindelige kræftformer, herunder PCa, kolorektal cancer, lungecancer og brystcancer [13 ], [14], [15], [16].

i betragtning af den vigtige rolle, som

IGF-i

og

IGFBP-3

i tumorer, vi hypotese, at genetiske varianter af disse to gener kan have en effekt på risikoen for PSA. I den foreliggende undersøgelse, fem single nukleotid polymorfier (SNP) i

IGF-I

(rs6214, rs6218, rs35767, rs5742612, rs5742714) og fire SNPs i

IGFBP-3

(rs2132572, rs2854744 , rs2854746, rs9282734) blev udvalgt og deres tilknytning til PCa risiko i den kinesiske befolkning blev evalueret.

Materialer og metoder

Undersøgelse befolkning

Mellem december 2003 og marts 2010 664 ubehandlede PCA patienter og 702 kontrolpersoner blev rekrutteret fra First Affiliated Hospital i Nanjing Medical University, Nanjing, Kina. Alle patienter blev diagnosticeret via histopatologi; kontrolpersoner blev rekrutteret blandt dem, der søger rutinemæssig ambulant behandling og blev screenet via digital rektal eksamen (DRE), og formodes at være kræft-fri. Alle emner var ubeslægtede, etnisk, sydlige han-kinesere. Hver deltager blev interviewet, personligt, ved uddannede interviewere. Detaljeret information og epidemiologiske risikofaktorer blev indsamlet herunder alder, rygning, alkoholforbrug, og arvelig kræft. I den foreliggende undersøgelse blev personer, som havde røget dagligt i mere end et år defineret som rygere; alle andre blev defineret som ikke-rygere. Kumulativ rygning dosis angivet med Pakke-års rygning (cigaretter om dagen /20) × år røget. Personer, der havde brugt alkohol mindst tre gange om ugen i mere end seks måneder blev defineret som drikkende og andre blev defineret som ikke-drikkende. Familie historie af kræft blev defineret som enhver kræft i førstegradsslægtninge (forældre, søskende eller børn). Sygdom fase blev bestemt ved patologiske fund, underlivsbetændelse computertomografi, magnetisk resonans og radio nukleotid knogle scanninger. Tumoren fase blev bestemt ved anvendelse af internationale tumor-node-metastaser (TNM) klassifikation og karakter efter WHO-retningslinjerne. Sygdommen fase blev delt i lokaliseret og fremskreden kræft baseret på klassifikationssystemet TNM bekendtgjort af amerikanske Blandede kræft. Lokaliseret PCa er dem, der kan påvises klinisk eller følt (palperes) efter en undersøgelse, men som ikke har spredt sig uden for prostata (T

1-2N

0M

0). Avancerede PSA er dem, der har spredt sig uden for prostata (T

3-4N

XM

x, T

xN

1M

x eller T

xN

XM

1). Serum PSA værdier blev estimeret ved patologer arbejder på hospitalet og opdelt i to grupper PSA 20 ng /ml og PSA ≤20 ng /ml, baseret på EAU retningslinjer for PCa og på D’Amico Risk-Based forvaltning af PSA. Hvert emne doneret 5 ml blod for genomisk DNA-ekstraktion efter at have givet deres skriftligt informeret samtykke. Den institutionelle gennemgang bestyrelse Nanjing Medical University godkendte forsøgsprotokol.

SNP Selection

Baseret på HapMap data (https://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/) og PubMed data (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP/), valgte vi 4 SNPs i

IGF-i

(rs6214, rs6217, rs6218, rs35767) og 2 SNPs i

IGFBP-3

(rs2132572, rs9282734). Mindre allel frekvens (MAF) af alle disse gener er mere end 5% i Han kinesiske befolkning. Overvejer komplet bindingsuligevægt (r

2 = 1) med rs6217, kun rs6218 blev udvalgt til genotypning. Endelig indgår vi en SNP i

IGF-I

(rs5742714) og to SNPs i

IGFBP-3

(rs2854744, rs2854746), som for nylig blev fundet at være signifikant associeret med nogle maligniteter i kinesiske befolkning [17], [18], [19].

Genotypning

Genomisk DNA blev ekstraheret fra anti-koaguleret perifert blod leukocytter ved proteinase K-fordøjelse og phenol /chloroformekstraktion. Genotypebestemmelse blev udført med TaqMan SNP genotypebestemmelsesassay. PCR-reaktionerne blev udført i et samlet volumen på 5 pi indeholdende TaqMan Universal Master Mix, 80X SNP Genotypebestemmelse AssayMix, Dnase-frit vand og 10 ng genomisk DNA. PCR-betingelserne var 2 minutter ved 50 ° C, 10 min ved 95 ° C efterfulgt af 40 cyklusser ved 95 ° C i 15 sek og 60 ° C i 1 min. Den 384-brønds ABI 7900HT Real Time PCR System (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) blev anvendt til genotypebestemmelsesassay, ifølge producentens instruktioner og Sequence Detection Systems software (SDS 2.3; Applied Biosystems) blev anvendt til automatisk indsamling og analyse af data og til at generere genotype opkald. Fire negative kontroller blev inkluderet i hver plade for at sikre nøjagtigheden af ​​genotypebestemmelse. To mennesker udførte genotype selvstændigt, i et blindet måde, at sikre kvalitetskontrol. Ca. 5% af prøverne blev udvalgt tilfældigt til gentagen genotypebestemmelse og resultaterne var 100% overensstemmende.

Statistisk analyse

Pearsons chi-square (χ

2) test blev anvendt til at analysere forskelle i frekvens fordelinger af demografiske variabler, pack-års rygning, rygning status, alkohol, familie historie af kræft og genotypefrekvenser mellem PCA cases og kontroller. Ved hjælp af en ubetinget logistisk regression, vi estimeret sammenhængen mellem polymorfier og risikoen for PCa af odds ratio (OR) og deres konfidensintervaller 95% (CIS). Alle yderste periferi blev justeret for alder, rygning, drikke status og familiens historie. Alle statistiske analyser var tosidet og udført med Statistik Analyse System-software (version 9.1.3, SAS Institute, Inc., Cary, NC, USA) og

P

. 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant

Resultater

Karakteristik af den undersøgte population

de demografiske karakteristika og kliniske oplysninger om PCA sager og kontroller er skitseret i tabel 1. Der var ingen signifikante forskelle mellem de PCA sager og kontroller i forhold til alder (

P

= 0,76). Men hyppigheden af ​​rygere og drikker var højere i PCA sagen gruppen end i kontrolgruppen, (58,0% versus 50,4%,

P

0,01; 29,7% mod 24,5%,

P

= 0,03, henholdsvis). Desuden var der en signifikant højere andel af PCA tilfælde med en positiv familie historie af kræft sammenlignet med kontroller (

P

0,01). Blandt PCA tilfælde, 389 (58,6%) patienter havde en PSA-niveau 20 ng /ml. Antallet og procent af forsøgspersoner viser en Gleason score 7, = 7 og 7 var 225 (33,9%), 220 (33,1%) og 219 (33,0%), henholdsvis. Desuden 393 (59,2%) patienter var i lokaliserede scenen og 271 (40,8%) patienter var i fremskredent stadium.

Fordeling af IGF-I og IGFBP-3 Genotype mellem Cases og Controls

Genotype og allel frekvenser af de ni polymorfier blandt PCA patienter og kontrolpersoner, og deres foreninger med risiko for PCa, er vist i tabel 2. de observerede genotypefrekvenser af polymorfier i kontrolgruppen var i overensstemmelse med Hardy-Weinberg ligevægt (HWE) (

P

0,05). Som vist i tabel 2, observerede vi signifikante forskelle i fordelingen af ​​genotypen og allel frekvenser af rs6218, rs35767 og rs5742612 mellem PCA patienter og kontrolpersoner (

P

0,05). For rs6218 polymorfi, frekvenserne af de TT, TC og CC genotyper var 50,1%, 43,7% og 6,2% blandt PCA sager og 58,3%, 35,0% og 6,7% blandt kontroller, henholdsvis (

P

0,01). Hyppigheden af ​​CC, CT, og TT genotyperne for rs35767 var 36,5%, 48,6% og 14,9% blandt PCA sager og 43,3%, 46,6% og 10,1% blandt kontroller, henholdsvis (

P

0,01) . Tilsvarende frekvenserne af TT, TC og CC genotyper for rs5742612 var 44,1%, 44,0% og 11,9% blandt PCA sager og 51,4%, 39,3% og 9,3%, blandt kontroller, henholdsvis (

P

= 0,02 ). Baseret på logistisk regressionsanalyse, når du bruger rs6218 TT genotypen som reference, blev TC /CC genotype af SNP rs6218 forbundet med en signifikant øget risiko for PCa sammenlignet med TT genotypen (justeret OR = 1,37, 95% CI = 1,10 -1,70). Tilsvarende blev en signifikant øget risiko for PCa findes i den kombinerede genotype rs35767 CT /TT forhold til CC-genotypen (justeret OR = 1,35, 95% CI = 1,08-1,69). For SNP rs5742612, TC (justeret OR = 1,30, 95% CI = 1,03-1,64), CC (justeret OR = 1,44, 95% CI = 0,99-2,09) og TC /CC (justeret OR = 1,33, 95% CI = 1.07-1.66) genotyper blev forbundet med en statistisk forhøjet risiko for PCa sammenlignet med TT genotypen.

kombineret analyse mellem de tre polymorfier og PCa modtagelighed

da alle tre SNPs (rs6218, rs35767 og rs5742612) syntes at være forbundet med en øget risiko for PCa, vi kombineret dem, baseret på antallet af de risikofaktorer alleler, og vurderet de potentielle interaktioner af de polymorfier på risikoen for PSA. Som anført i tabel 3, blev statistisk signifikans observeret i den kombinerede analyse af risikofaktorer alleler (

P

0,01). Desuden har vi klassificeret de risikofaktorer alleler i to grupper i forhold til antallet af risikofaktorer alleler. Vi fandt, at risikoen for PCa var signifikant forøget hos personer, der gennemførte 2-6 risikofaktorer alleler i forhold til dem, der udfører 0-1 risiko allel (er) (OR = 1,30, 95% CI = 1,05-1,62,

P

= 0,01).

Stratificering Analyse mellem den kombinerede genotyper og risiko for PCa

effekten på PCa risiko for de kombinerede alleler af de tre polymorfier blev derefter evalueret af alder, rygning status, pack-års rygning, alkohol status og familie historie af kræft. Som det fremgår af tabel 4, fandt vi, at foreningen optrådte stærkere i følgende undergrupper: dem, der var mere end 71 år (OR = 1,41, 95% CI = 1,05-1,91,

P

= 0,02) , ikke-rygere (OR = 1,68, 95% CI = 1,21-2,32,

P

0,01), nondrinkers (OR = 1,32, 95% CI = 1,02-1,71,

P

0,01) og dem med en negativ for arvelig kræft (OR = 1,28, 95% CI = 1,02-1,61,

P

= 0,02). Vi yderligere undersøgt sammenhængen mellem risikoen alleler kombineres og klinisk-patologiske karakteristika PCa (tabel 5). Der blev ikke fundet statistisk evidens for interaktion mellem de kombinerede genotyper og progression af PSA.

Diskussion

Væsentlig epidemiologiske og eksperimentelle beviser, både

in vivo

og

in vitro, har

impliceret IGF-vejen som spillende en rolle i prostata carcinogenese og progression, herunder cellulær metabolisme, differentiering, proliferation, transformation, anti-apoptose, angiogenese, knoglemetastaser og androgen-uafhængige progression [ ,,,0],7], [20], [21].

IGF-I

kan syntetiseres og eksporteres af næsten alle humane celler, herunder prostata væv [22]. Som en potent mitogen,

IGF-I

udøver den mitogene virkning af både normale og cancerceller ved at hæve DNA-syntese, stimulere cellecyklusprogression og inhibere apoptose [23].

IGFBP-3,

den mest rigelige form af IGFBP, binder 90% af

IGF-I

og bestemmer således biotilgængeligheden af ​​

IGF-I

[24] .

IGF-I

og

Der er rapporteret IGFBP-3

polymorfier at være forbundet med risiko for PCa i mange befolkningsgrupper, herunder kaukasiske, afroamerikanere og Japansk [25]. Endvidere har mange undersøgelser vist en øget risiko for PCa med højere cirkulerende koncentrationer af

IGF-I

eller lavere cirkulerende koncentrationer af

IGFBP-3

[26], [27]. Derfor har vi undersøgt, om

IGF-I

og

IGFBP-3

SNPs ville påvirke risikoen for PCa i den kinesiske befolkning.

I den foreliggende undersøgelse, vi vurderede association mellem ni

IGF-I

og

IGFBP-3

polymorfier og PCa modtagelighed og progression. Vi fandt, at tre SNPs i

IGF-I

(rs6218, rs35767 og rs5742612) var forbundet med en forhøjet risiko for PCa og at den øgede risiko var signifikant blandt PCA patienter, der bar rs6218 TC /CC, den rs35767 CT /TT eller rs5742612 TC /CC genotype. Tilstedeværelsen af ​​disse risikofaktorer alleler udgjorde en betydelig trussel for PCa udvikling i ældre forsøgspersoner ( 71 år), ikke-rygere, ikke-drikkende og dem uden en familie historie af PSA. Men vi ikke observere nogen statistiske associationer mellem de resterende SNPs og PCa risiko.

For nylig sammenhængen mellem

IGF-I

og

IGFBP-3

polymorfier og risikoen for forskellige kræftformer, herunder PCa, er blevet tydeliggjort af mange genetiske metoder bruger enkelte aminosyre mutationer og molekylære epidemiologiske undersøgelser [17], [18], [28], [29], [30], [31]. Konklusionen vedrørende

IGF-I

SNPs i vores undersøgelse understøttes af resultaterne af tidligere undersøgelser. Derudover vores resultater viste nogen uoverensstemmelse i genotypen fordelingen af ​​

IGFBP-3 fotos polymorfier, når man sammenligner PCA sager til kontrol. Fredrick et al. rapporterede, at variationen af ​​

IGFBP-3

polymorfi (rs2854744) havde ingen sammenhæng med risiko for PCa blandt kaukasiere [32]. Tilsvarende Mattias et al. foreslog, at rs2854744 ikke var forbundet med forekomsten af ​​PCa og overlevelse i den svenske befolkning [33]. Disse resultater er i overensstemmelse med konklusionen af ​​den foreliggende undersøgelse. Til vores viden, er dette den første undersøgelse for at vurdere den genetiske sammenhæng mellem

IGF-I

og

IGFBP-3

polymorfier og risikoen for PCa i den kinesiske befolkning.

IGF-i

, produceret af både lever og lokalt på prostata væv, har virkning på prostata carcinogenese. Epidemiologiske undersøgelser har antydet, at et højt niveau af

IGF-I

kan øge risikoen for PCa i mange løb [33], [34]. Vi bemærkede, at

IGF-I

niveauer har vist sig at være signifikant forskellig mellem etniske grupper, og et lignende resultat blev fundet blandt de kinesiske [35]. Selv om

IGF-I

niveau reguleres af mange faktorer, omkring halvdelen af ​​den inter-individuel variation i serum

IGF-I

kan genetisk bestemt [36]. I betragtning af forholdet mellem de tre

IGF-I

SNPs og PCa risiko, vi overvejet, om disse genetiske variationer kan være relateret til reguleringen af ​​

IGF-I

. Mere dokumentation og forskning er nødvendig for at klarlægge sammenhængen mellem de tre polymorfier og

IGF-I

niveau.

I denne undersøgelse har vi observeret, at rs6218C allel (1,28 gange), rs35767T allelen (1,33 gange) og rs5742612C allelen (1,34 gange) var forbundet med en signifikant øget risiko for PSA. Vores resultater viste, at rs6218C allel, rs35767T allel og rs5742612C allel var de risikofaktorer alleler for PCa i den kinesiske befolkning. Analyse af de kombinerede alleler blev derefter gjort for at opnå en samlet vurdering af genetisk modtagelighed for kandidatgener. Vi fandt, at personer med fælles genotyper indeholdende 2-6 risikofaktorer alleler havde en markant højere risiko for at udvikle PCa end dem, hvis fælles genotyper indeholdt 0-1 risiko allel (er). Vores resultater viste en stærkere virkning af allelerne på PCa blandt personer, som var ældre end 71. Denne observation understøttes af en retrospektiv undersøgelse, der fandt, at link DNA beskadigelse akkumuleres med stigende alder [37]. Desuden fandt vi, at risikoen for PCa var mere udtalt hos ikke-rygere og nondrinkers. Vi ved, at højere cirkulerende koncentrationer af

IGF-I

kan bidrage til en højere risiko for PCa og en tidligere undersøgelse af Libby M

et al.

Rapporterede, at cirkulerende

IGF-I

var påvirket af livsstilsfaktorer [38]. En forklaring på højere risiko for PCa i rygere og nondrinkers kan være, at miljøeffekter overvælde virkningerne af genetik.

Nogle begrænsninger af denne undersøgelse bør bemærkes. Først stikprøvestørrelsen var moderat, som begrænsede den statistiske styrke af kombineret analyse og lagdeling. For det andet, at manglen på detaljerede oplysninger om kræft risikofaktorer såsom kost, fysisk aktivitet og erhvervsmæssig eksponering yderligere begrænset evaluering af sammenhænge mellem miljøfaktorer og PCa risiko. For det tredje, vores undersøgelse var en retrospektiv hospital-baseret undersøgelse, så den iboende selektionsbias kunne ikke helt udelukkes. Desuden overvejer de begrænsninger af DRE, vi kunne have haft en vis misklassifikation af sygdom blandt kontrolpersoner. Men alle genotypefrekvenserne af de ni polymorfier, der fandt sted i PCA patienterne og i kontrol emner i dette studie var i overensstemmelse med HWE, hvilket tyder på, at selektionsbias var usandsynligt at være væsentlig.

Som konklusion nærværende undersøgelse giver beviser til at belyse de genetiske virkninger af

IGF-i

og

IGFBP-3

SNPs på patogenese og progression af PSA. Vi fandt tre polymorfier i

IGF-I

(rs6218, rs35767 og rs5742612), og deres samlede alleler, der kan ophøje risikoen for PCa i den kinesiske befolkning. er behov for yderligere epidemiologiske undersøgelser med større stikprøve og flere miljø- og overlevelse faktorer for at bekræfte vores resultater.