Abstract
Eggstokkreft er den dødeligste av alle gynekologiske kreftformer. Nyere bevis viser en sammenheng mellom enzymatisk aktivitet endrer enkeltnukleotidpolymorfi (SNP) med menneskelig kreft mottakelighet. Vi ønsket å evaluere foreningen av SNPs i nøkkel oxidant og antioksidant enzymer med økt risiko og overlevelse i epitelial eggstokkreft. Enkeltpersoner (n = 143) rekruttert ble delt inn i kontroller, (n = 94): friske frivillige (n = 18), høy-risiko
BRCA1 /2
negativ (n = 53), høy-risiko
BRCA1 /2
positive (n = 23) og eggstokkreft krefttilfeller (n = 49). DNA ble underkastet TaqMan SNP genotype analyse for den valgte oksydasjonsmiddel og antioksidantenzymer. Av de sju valgte SNP undersøkt, ingen forbindelse med kreftrisiko eggstokkene (Pearson Chi-kvadrat) ble funnet. Imidlertid ble en katalase SNP identifisert som en prediktor for eggstokkreft overlevelse av Cox regresjonsmodellen. Tilstedeværelsen av denne SNP var assosiert med en høyere sannsynlighet for død (hasardratio (HR) på 3,68 (95% konfidensintervall (KI): 1,149 til 11,836)) for eggstokkreft pasienter. Kaplan-Meier overlevelsesanalyse viser en signifikant median total overlevelse forskjell (108 versus 60 måneder, p 0,05) for de uten katalase SNP i forhold til de med SNP. I tillegg alder ved diagnose er større enn medianen ble funnet å være en signifikant prediktor for død (HR på 2,78 (95% KI: 1,022 til 7,578)). Denne studien indikerer en sterk sammenheng med katalase SNP og overlevelse av eggstokkreft kreftpasienter, og dermed kan tjene som en prognosticator
Citation. Belotte J, Fletcher NM, Saed MG, Abusamaan MS, Dyson G, Diamond MP , et al. (2015) En enkeltnukleotidpolymorfi i Catalase er sterkt assosiert med eggstokkreft overlevelse. PLoS ONE 10 (8): e0135739. doi: 10,1371 /journal.pone.0135739
Redaktør: Alvaro Galli, CNR, ITALIA
mottatt: 18. mai 2015; Godkjent: 25 juli 2015; Publisert: 24 august 2015
Copyright: © 2015 Belotte et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet: All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
finansiering:.. forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
konkurrerende interesser:. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
ovarialcancer (EOC) står for 85 til 90% av alle krefttilfeller av eggstokkene, egglederne og primær bukhule; og viser ulike histologier som serøs, mucinous, eller endometrioid [1]. Eggstokkreft er den dødeligste av alle gynekologiske krefttyper med anslagsvis 22,980 nye tilfeller og 14,270 dødsfall som forventes i 2014 i USA alene [1,2]. Vanligvis er behandling av eggstokkreft utført med enten cytoreduserende kirurgi (CRS), etterfulgt av platina /taxan kombinasjon kjemoterapi eller neoadjuvant kjemoterapi med intervall CRS [3,4]. Vanligvis kan en 50-80% fullstendig klinisk respons oppnås hos pasienter med avansert sykdom. Dessverre vil de fleste behandlede pasienter tilbakefall innen 18 måneder med kjemoresistent sykdom [5]. Mens sjansene for langsiktig pasient overlevelse er betydelig økt når kreften oppdages på et tidlig stadium, til dags dato, er det ingen pålitelig metode tilgjengelig for tidlig deteksjon av denne sykdommen [5].
Epidemiologiske studier har klart etablert rollen som familiens historie som en viktig risikofaktor for både bryst- og eggstokkreft [6]. Mutasjoner i
BRCA
er nå brukt til å vurdere risiko for brystkreft og eggstokkreft, derimot, er denne metoden ikke ideelt fordi mutasjoner er så sjeldne (1 av 500 personer), som fører til en liten samlet effekt på dødelighet sats [7]. Genomisk variasjoner mellom enkeltpersoner har blitt stadig mer brukt i praksis av medisin [8-12]. En enkeltnukleotidpolymorfi (SNP) oppstår på grunn av punktmutasjoner som er selektivt opprettholdt i populasjoner og er fordelt over hele det humane genom på en estimert samlet frekvens på minst en av 1000 basepar [13]. Ikke-synonyme SNP’er erstatning kodet for aminosyrer i proteiner, og er mer sannsynlig å endre strukturen, funksjonen og interaksjonen av proteinet [14]. Nyere bevis viser en sammenheng mellom enzymatisk aktivitet endrer SNPs i oksidative DNA-reparasjonsgener og antioksidant gener med menneskelige kreft mottakelighet [15]. I tillegg har en pro-oksidant tilstand blitt implisert i patogenesen av flere maligniteter, inkludert kreft i eggstokkene [16,17]. Den aktuelle studien er basert på det faktum at enkelte SNPs stede i viktige oksidanter og antioksidanter enzymer resultere i endret enzymatisk aktivitet, samt vår tidligere publiserte arbeider opptegning rollen som oksidativt stress i eggstokkreft. Målet med denne studien var å finne ut om spesifikk SNP i viktige oxidant og antioksidant enzymer er forbundet med økt risiko samt total overlevelse av eggstokkreft kreftpasienter.
Materialer og metoder
Studiedesign
Vi utførte en case-control studie som sammenligner kvinner med og uten EOC og fastslått om det er en sammenheng med flere utvalgte SNPs i etablerte redox gener. Kvalifiserte kvinner var 19 til 80 år, og ble tidligere rekruttert gjennom Karmanos Cancer Institute Genetisk Registry (KCIGR), Detroit, MI. Forskningsvirksomhet og metode lavalder ble gjennomført med godkjenning av Wayne State University Institutional Review Board (IRB # 024199MP2F (5R)). Informerte skriftlig samtykke skjemaene ble utnyttet og tillatelse ble gitt for innsamling av blodprøver og for innsyn i journal for alle fag.
pasientgruppen.
Rekruttert individer (n = 143) ble delt i kontroller (94), friske frivillige (n = 18), høy-risiko
BRCA1 /2
negativ (n = 53), høy-risiko
BRCA1 /2
positive (n = 23 ) og eggstokkreft krefttilfeller (n = 49). Kontrollene ble valgt først og fremst fra forsøkspersoner, anses som høy-risiko for brystkreft og eggstokkreft, uten eggstokkreft som gjennomgikk genetisk screening for
BRCA1 /2
bærerstatus. Av notatet kriteriene som brukes for screening inkludert personlige historie av brystkreft og eggstokkreft, slektshistorier av brystkreft og eggstokkreft, og
BRCA1 /2
mutasjoner. I tillegg friske frivillige ble også rekruttert som kontroller fra hovedstads Detroit område med ingen slike historier. Tilfeller ble valgt på grunnlag av histopatologiske-bekreftet primærdiagnose av EOC. Alle deltakerne, bortsett fra friske frivillige, hadde tidligere gjennomgått
BRCA1 /2
testing og resultatene ble gjort tilgjengelig for oss.
Prøver som brukes til denne studien ble samlet inn fra deltakere rekruttert mellom 1999 og 2012. DNA-prøver ble brukt for å bestemme tilstedeværelsen av polymorfismer i gener som er beskrevet i tabell 1. SNP ble valgt på grunnlag av tidligere rapporterte forbindelser med flere krefttyper [18-26]. Av de 143 fag, 49 (34,3%) hadde en primær diagnose av kreft i eggstokkene, mens 94 (65,7%) uten kreft fungerte som kontroller. For eggstokkreft kohorten: 13 (26,5%) var
BRCA1 /2
positiv sammenlignet med 34 (69,4%)
BRCA1 /2
negative; 2 (4,1%) tilfeller manglet. Dataene er normalfordelt med en alder av innmelding varierte 18-90 med et gjennomsnitt på 52 ± 15 og en median alder av 52. alder ved diagnose varierte 23-77, med et gjennomsnitt på 52 ± 11 og en median alder av 52. rasefordelingen var 88,8% (kaukasiske), 8,4% (afrikansk-amerikansk) og 2,8% (Annet). Personlige og familiens historie av brystkreft, eggstokkreft, andre kreftformer, og
BRCA1 /2
ble kvantifisert. Frekvensen av tilstedeværelsen av SNP (heterozygot pluss homozygot mutant) sammenlignet med villtype homozygot ble bestemt for hvert gen undersøkt.
Rensing av DNA og TaqMan SNP genotyping Assay for SNP’er
DNA fra blodprøver, ble isolert ved Applied Genomics Technology Center (AGTC, Detroit, MI). DNA ble ekstrahert med QIAamp DNA mini kit per produsentens protokoll (Qiagen, Valencia, California) [27]. Den TaqMan SNP genotyping Analysesett (Applied Biosystems, Carlsbad, CA) (NCBI dbSNP genom build 37, MAF kilde 1000 genomer) ble brukt til å genotype utvalgte SNP’er beskrevet i tabell 1. Den AGTC som utføres i denne analyse, og analysen ble gjort bruk av den QuantStudio 12K Flex real-Time PCR System (Applied Biosystems).
Statistisk analyse
data ble analysert ved hjelp av SPSS (IBM, Armonk, New York) for Mac V.22. Variablene er valgt for analysen inkluderer genotyper, alder ved diagnose og alder på påmelding, personlige og familiens historie av brystkreft, eggstokkreft, og
BRCA1 /2
mutasjoner, i tillegg til andre kreftformer. Bruke median alder ved diagnose /påmelding som en klippepunktet, dikotomisert vi «alder ved diagnose» variable. Den «rase» variable ble kategorisert som: Caucasian, afrikansk-amerikansk eller annet. Vi konsolidert følgende svulsten og kliniske variabler i binære kategoriske ordninger: International Federation of gynekologi og fødselshjelp (FIGO) iscenesetter inn tidlig (IIA-IIIB) og avansert (IIIC-IV); Figo karakterer (G1 /2) og (G3); histologi (serøs og andre). For alle genene er undersøkt, ble de «genotype» variable dikotomisert ved hjelp av følgende skjema: homozygot versus villtype mutant homozygot pluss heterozygot mutant. Å sammenligne saker til kontroller på utvalgte demografiske, kliniske og genotypiske egenskaper, utførte vi Pearson Chi-kvadrat analyse. Tilbakefallsprosenten ble bestemt som prosentandelen av pasienter som har gått i remisjon, men sykdommen har returnert måneder eller år senere, basert på fysisk undersøkelse, radiologiske undersøkelser og serum CA-125 nivåer.
Cox regresjon og Kaplan -Meier analyser av variabler som en prediktor for total overlevelse.
for å studere virkningen av SNPs på total overlevelse, ble Cox regresjonsanalyser utført ved hjelp av de ovennevnte variabler og klassifiseringsordninger, ved hjelp av likelihood ratio fremover trinnvis metode. Flere metodesimuleringer ble utført for eksempel: innmarsj (ENTER), frem LR (likelihood ratio), etc. frem LR ble valgt for den endelige analysen. Denne metoden er en streng modell som velger de sterkeste predikator for utfallet som skal inkluderes i den endelige modellen. Tabell 2 inneholder de sterkeste prediktorene holdt av modellen samt variabler avvist av modellen. Alle pasientene fikk standardbehandling etter svulst bord diskusjon. Detaljer om behandlingskarakteristika var ikke tilgjengelig. I tillegg ble Kaplan-Meier-overlevelseskurver generert for de utvalgte av modellen variabler. Vi gjennomførte alle analyser på p-verdi 0,05 for statistisk signifikans.
Resultater
Vi utførte side-by-side-sammenligning mellom eggstokkreft tilfeller og kontroller ved hjelp av Pearson chi-kvadrat analyse. Rase distribusjon var statistisk lik mellom gruppene (p 0,05). Som forventet, «personlig eller familiehistorie med eggstokkreft», «personlig eller familiehistorie med andre kreftformer» og «høy alder» var signifikant forskjellig mellom gruppene og er kjent for eggstokkreft risikofaktorer (p 0,05, tabell 3). Sammenlignende analyser for mangan superoksid dismutase (
MnSOD
, rs4880), NAD (P) H oksidase (
CYBA
, rs4673), glutation peroksidase (
GPX1
, rs3448), induserbar nitrogenoksid syntase (
NOS2
, rs2297518), myeloperoksidase (
MPO
, rs2243828), glutation reduktase (
GSR
, rs1002149), og katalase (
CAT
, rs1001179) fant ikke signifikant forskjell mellom sakene og kontroller (Tabell 3). Ut av de 49 eggstokkreft tilfeller, ble 38 (77,5%) videre analysert ved Cox regresjon metode, og 11 (22,5%) ble droppet på grunn av manglende data. Flertallet av tilfellene var serøs histologi, avansert stadium, og høy grad av svulster (tabell 4). Tilbakefallsprosenten ble funnet å være 60,5%.
CAT
SNP er en prediktor for kortere overlevelse
Samtidig med disse analysene, det var 26 dødsfall (18,2%) og 117 (81,8%) pasienter i live. Blant de SNPs undersøkt, bare
CAT plakater (rs1001179) ble identifisert som en prediktor for kortere overlevelse av Cox regresjonsmodellen med en hazard ratio (HR) på 3,68 (95% KI: 1,149 til 11,836, p = 0,028 ) (tabell 4A). Som forventet, «alder ved diagnose» større enn medianen (52) ble funnet å være en signifikant prediktor for død med en HR på 2,78 (95% KI: 1,022 til 7,578, p = 0,045) (tabell 4). Variablene er valgt for analysen, men avvist av modellen er oppført i Tabell 4. Kaplan-Meier (KM) overlevelsesanalyse tatt av
CAT
genotype, som brukte 84,6% av dødsfallene, viste en statistisk signifikant median total overlevelse forskjell (108 [95% CI: 79-137] versus 60 [95% CI: 40-80] måneder, p 0,05) og en gjennomsnittlig total overlevelse forskjell (182 [95% KI: 75,5 til 288] versus 47 måneder [95% CI: 31-60]., p 0,05) for pasienter med normal genotype sammenlignet med
CAT
SNP genotype (fig 1)
den faste kurven representerer tilfeller med (CC) homozygot villtypegenotype sammenlignet med den stiplede kurve, som representerer tilfeller med homozygot mutant pluss heterozygot mutant (CT + TT) genotyper. X-aksen representerer pasientens overlevelse i måneder; Y-aksen representerer den kumulative prosentandel overlevelse. Chi-kvadrat p-verdi 0 0,05 regnes som statistisk signifikant
Diskusjoner
En stor mengde bevis tyder på at kreftpasienter på eggstokkene har redusert nivå av sirkulerende antioksidanter og høyere nivåer av. oksidativt stress [16,17,28-32]. Vi har rapportert at det foreligger en vedvarende pro-oksidant tilstand i EOC som følger med økt ekspresjon av nøkkel pro-oksiderende enzymer så som induserbar nitrogenoksid syntase (iNOS), NAD (P) H-oksydase, og MPO [16,32,33] . Interessant, ekspresjonen av MPO i EOC celler og vev kom overraskende som det er en oksidant-genererende enzym som vanligvis finnes i celler av myeloid opprinnelse [34]. Vi har også fastslått at MPO kan produsere nitrosonium-kationet (NO
+) ved anvendelse av NO produsert av iNOS. Dette er viktig fordi NEI
+ årsaker s-nitrosylation av caspase-3, og inhibering av dets aktivitet, noe som resulterer i en reduksjon i apoptose [32]. Denne mekanismen forklarer videre observasjon at EOC celler manifest betydelig redusert apoptose og økt overlevelse [32,33,35,36]. Interessant, er evalueringen av mutasjoner i de ulike Redox enzymer i form av SNPs et aktivt område av vitenskapelig forskning [37-45]. Genetisk polymorfisme er kjent for å være assosiert med kreft følsomhet og kan bestemmes ved å studere funksjonelle polymorfismer i gener som kontrollerer nivået av cellulære reaktive oksygenarter og oksydativ skade, herunder SNP’er for gener som er involvert i kreftfremkallende metabolisme (avgiftning og /eller aktivering), antioksidanter , og DNA-reparasjon trasé [46]. For eksempel germline mutasjoner i
BRCA1
eller
BRCA2
er forbundet med eggstokkreft med en hastighet på bare 20-40%, noe som tyder på tilstedeværelsen av andre uidentifiserte mutasjoner i andre gener som etiologi [ ,,,0],14,47,48]. Andre genetiske variasjoner, og mange av disse er identifisert i de senere genom-wide assosiasjonsstudier (GWAS), er antatt å fungere som lav til moderat penetrant alleler, som bidrar til kreftrisiko eggstokkene, samt andre sykdommer [14,49] . Til støtte for dette, har nyere studier også forbundet genetiske polymorfismer i gener som er involvert i undertrykkelse av tumorigenitet samt de som er involvert i cellesyklus med eggstokkreft [50,51].
For denne studien, søkte vi å evaluere foreningen av spesifikke SNPs i nøkkelen oksidanter og antioksidant enzymer med økt risiko og total overlevelse av eggstokkreft. Analysen av pasientpopulasjonen viste at gjennomsnittsalderen ved diagnose og rasemessig fordeling av dem diagnostisert med kreft i eggstokkene var i samsvar med kjente risikofaktorer for eggstokkreft, spesielt kvinner i nordamerikanske anstendig og de over 50 år gamle. Foreløpig har vi vist at det ikke er noen sammenheng mellom de valgte SNP’er og risiko for å utvikle kreft i eggstokkene (tabell 2). Det er viktig å understreke det faktum at selv om de valgte SNP’er for denne studien ikke ble funnet å være assosiert med kreftrisiko eggstokkreft, ytterligere endring av funksjons SNP for disse enzymene eksisterer og bør undersøkes nærmere. Av SNPs studert da undersøke overlevelse, vi fant
CAT
SNP (rs1001179) for å være en signifikant prediktor for død når den er tilstede i eggstokkene kreftpasienter som illustrert ved Cox regresjon og KM overlevelse analyser (Tabell 3 og figur 1). Spesielt eggstokkreft pasienter med
CAT
SNP døde betydelig raskere enn de uten den (fig 1).
CAT
SNP (rs1001179) er funnet i promoter-regionen i
CAT
genet, erstatte allel C med T i posisjon -262 i 5 «regionen av kromosom 11 og er korrelert med nedsatt enzymaktivitetsnivå [52]. Katalase er et meget viktig og allestedsnærværende enzym som er involvert i nedbrytningen av to molekyler av hydrogenperoksyd (H
2o
2) til vann og oksygen. De aktuelle funnene er i tråd med flere andre studier, som knyttet denne spesifikke SNP med risiko, respons på adjuvant behandling og overlevelse av kreftpasienter [18,19,24,53]. Spesielt ble lave serum CAT nivåer forbundet med negativ prognose for eggstokkreft [21]. Våre data gir en mulig forklaring for lav serum CAT nivåer, som kan være et resultat av en
CAT
SNP som senker enzymatisk aktivitet. Dessuten har mekanistiske studier identifisert H
2o
2, et resultat av oksidativt stress, forbedre angiogenese og tumor invasivitet gjennom flere veier inkludert: hypoksi induserbar faktor-1 alfa, p38 MAPK og snegl [54,55]. Det ser ut til at den endelige felles vei kulminerer til epidermal vekstfaktor (EGF) -indusert nedregulering av epitelial cadherin uttrykk som kan bli inhibert av eksogent CAT [54]. Epitelial-cadherin er en celle-celle adhesjon glykoprotein som kodes av
CDH1
genet hos mennesker, som har blitt karakterisert som en tumor suppressor [56,57]. Dens tap av funksjon er korrelert med flere solide tumorer inkludert eggstokkreft og antas å bidra til tumorprogresjon og metastase [58].
Det er viktig å understreke at den manglende sammenhengen mellom de valgte SNPs i denne studien med eggstokkreft kreftrisiko ikke definitivt svar på dette viktige spørsmålet fordi flere endring-av-funksjon SNPs for disse enzymene finnes og bør undersøkes nærmere. Nyere genetiske studier har knyttet MPO til lunge og eggstokkreft ved å demonstrere en slående korrelasjon mellom den relative risikoen for utvikling av sykdom og forekomst av funksjonelt distinkte
MPO
polymorfismer [59]. I tillegg har en SNP i NAD (P) H oksidase (rs4673) vært forbundet med økt risiko for eggstokkreft [60]. I brystkreft, til tilstedeværelsen av
CAT
SNP (rs1001179), ble vist jf øket risiko [24]. Vi har valgt mange flere SNPs basert på deres effekt på enzymaktivitet eller tilknytning til kreft. Flere SNPs i
NOS2
har vært forbundet med mage, esophageal, hud og urogenitale kreft [20,22]. Også SNPs i
MnSOD
,
GPX1
,
GPX4
,
CAT
ble funnet å være assosiert med prostatakreft [24].
Andre studier har funnet en SNP i
MnSOD plakater (rs4880) og en SNP i
MPO plakater (rs2333227) å være assosiert med økt risiko for eggstokkreft [34].
MPO
SNP vi har analysert i denne studien er i 100% samstemmighet med SNP rs2333227 [61]. Således, i tillegg til å undersøke andre endringer i funksjonelle SNP, øker størrelsen på vår kullet kan være tilstrekkelig for å oppnå statistisk signifikans i flere av SNP er valgt for dette studiet. Styrken i vår studie omfatter omfattende karakter redoks gener studert og translasjonsforskning aspekter av vår tilnærming ved å vurdere samtidig kliniske og genotypiske karakteristikker av befolkningen. Vi mener at vår kontroll kohorten er heterogen representerer styrke, fordi det inkluderer pasienter behandles på høy risiko for
BRCA1 /2
mutasjon og de uten noen etablerte risikofaktorer for eggstokkreft, reflekterer baseline risikogruppe (general befolkning). Interessant, pasienter som testet negativt for
BRCA1 /2
mutasjoner, samt de med familiehistorie med
BRCA1 /2
mutasjoner, men også testet negativt for
BRCA1 /2
bør vurderes på et høyere risikoprofil enn den generelle befolkningen. Enda viktigere, til vår kunnskap, er vi de første til å rapportere en sammenheng mellom tilstedeværelsen av denne spesifikke
CAT
SNP og eggstokkreft overlevelse. Studien har flere begrensninger, for eksempel små utvalgsstørrelsen, den retrospektive natur iboende til case-kontrollstudier, og den geografiske begrensning av befolkningen. I vår pasientpopulasjon, ble tilbakefall funnet å være 60,5%; men den eksakte datoen for tilbakefall ble ikke etablert noe som gjør beregningen av progresjonsfri overlevelse (PFS) umulig. Vi erkjenner at fastsettelsen av PFS ville ha styrket våre funn som PFS har ofte blitt brukt som et primært endepunkt eller en surrogat for total overlevelse i kliniske studier [62-67].
Det er nå klart at oksidativt stress spiller en viktig rolle i patogenesen av kreft, inkludert kreft i eggstokkene, men de eksakte mekanismene gjenstår å avklare. I denne foreløpige studien var vi i stand til å vise at en bestemt
CAT
SNP er assosiert med dårlig overlevelse i eggstokkreft pasienter. Videre studier som undersøker andre SNPs i viktige oksidanter og antioksidant enzymer med høyere antall pasienter vil være nødvendig for å etablere denne linken. SNPs i disse enzymene kan tjene som potensielle markører for eggstokkreft, som er sterkt behov. Vår studie indikerer en sterk sammenheng med
CAT
SNP og overlevelse av eggstokkreft kreftpasienter, og dermed kan tjene som en prognosticator.
Hjelpemiddel Informasjon
S1 fil. Pasientdata og informasjon
doi:. 10,1371 /journal.pone.0135739.s001 product: (PDF)
Takk
Vi ønsker å takke Dr. Michael S. Simon, Karmanos Cancer Institute, Detroit, MI for hans uvurderlige innsats og genetiske Rådgivere i klinisk genetikk. Pasienter blir screenet for valgbarhet på en ukentlig klinisk konferanse og Dr. Simon eller de genetiske Rådgivere innføre /forklare studien til kvalifiserte pasienter aksepterer dem, og sørge for blodprøvetaking. Vi ønsker også å takke Dr. Michael A. Tainsky og Nancy Levin, Karmanos Cancer Institute, Detroit, MI, for deres støtte og for å gi DNA-prøvene for denne studien.
