Abstract
Resultatene fra den multietniske undersøkelsen viste signifikante forskjeller i risikoen for lungekreft hos sigarett røykere fra fem forskjellige etniske /rasegrupper. For samme antall sigaretter røykt, og særlig blant lette røykere, afro-amerikanere og indianere Hawaiians hadde høyest risiko for lungekreft, Whites hadde middels risiko, mens Latinos og japanske amerikanerne hadde lavest risiko. Vi analyserte urinprøver fra 331-709 deltakere fra hver etnisk gruppe i denne studien for metabolitter av fenantren, et surrogat for kreftfremkallende polysykliske aromatiske hydrokarbon eksponering. I samsvar med deres risikoen for lungekreft og våre tidligere studier av flere andre kreftfremkallende og giftstoffer fra sigarettrøyk, afro-amerikanere hadde signifikant (p 0,0001) høyere median nivåer av de to fenantren metabolittene 3-hydroxyphenanthrene (3-PheOH, 0,931 pmol /ml) og fenantren tetraol (PHET, 1,13 pmol /ml) enn hvite (3-PheOH, 0,697 pmol /ml; PHET, 0,853 pmol /ml), mens japansk-amerikanere, gav signifikant (p = 0,002) lavere nivåer av 3-PheOH (0,621 pmol /ml) enn hvite. Phet nivåer (0,838 pmol /ml) i japansk-amerikanere var ikke forskjellig fra Whites. Disse resultatene er i hovedsak i samsvar med lungekreft av disse tre grupper, men resultatene for Native på Hawaii og Latinere var mer komplisert. Vi har også gjennomført et genom bredt forening studie på jakt etter faktorer som kan påvirke Phet og 3-PheOH nivåer. Sletting av
GSTT1
forklarte 2,2% av variasjonen i Phet, mens den sterkeste foreningen, rs5751777 (p = 1.8×10
-62) i
GSTT2
genet, forklarte 7,7% av variasjonen i Phet. Disse GWAS Resultatene antydet en mulig beskyttende effekt av lavere
GSTT1
kopitall varianter på diolen epoksyd veien, noe som var et uventet resultat. Kollektivt, resultatene av denne studien gir ytterligere bevis på at ulike mønstre av sigarettrøyking er ansvarlig for den høyere risikoen for lungekreft for afro-amerikanere enn for hvite og lavere kreftrisiko av japanske amerikanere lunge, mens andre faktorer ser ut til å være involvert i ulike risikoen for Native Hawaiians og Latinos
Citation:. Patel YM, Park SL, Carmella SG, Paiano V, Olvera N, Stram DO, et al. (2016) Metabolitter av Polysykliske aromatiske hydrokarbon fenantren i urinen til sigarett-røykerne fra Five Etniske grupper med ulik risiko for lungekreft. PLoS ONE 11 (6): e0156203. doi: 10,1371 /journal.pone.0156203
Redaktør: Max Costa, New York University School of Medicine, USA
mottatt: 02.03.2016; Godkjent: 10 mai 2016; Publisert: 08.06.2016
Copyright: © 2016 Patel 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 offentlig tilgjengelig via NIH dbGaP database, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gap, Study Tiltredelse nummer~~POS=HEADCOMP: phs000220.v1.p1. Eventuelle andre dataforespørsler bør gjøres for å Loic Le Marchand ([email protected]), rektor etterforsker av multietnisk Cohort studie
Finansiering:. Denne studien ble støttet av tilskuddet no. CA-138338 fra USA National Cancer Institute (https://www.cancer.gov). Massespektrometri ble utført i Analytical Biochemistry Shared Resource av Masonic Cancer Center, støttet delvis av National Cancer Institute Cancer Center Support gi no. CA-77598
Konkurrerende interesser:. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Lungekreft er den ledende årsak til kreft dødsfall i både menn og kvinner. i USA, med mer enn 158000 dødsfall i 2015, om lag 90% av disse er forårsaket av sigarettrøyking [1]. Worldwide i 2012 var det 1,589,800 dødsfall av lungekreft, ca 3 per minutt [2]. Sigarettrøyking står for 80% av den verdensomspennende lungekreft byrden hos menn og minst 50% hos kvinner [3]. Avtagende denne forferdelige dødstallene etter vitenskapsbaserte tobakksforebyggende arbeidet og relaterte tilnærminger til forebygging av lungekreft er et viktig mål for kreftforskning. En forståelse av de mekanismer som røyking forårsaker lungekreft er en tilnærming for å nå dette målet.
Resultater fra multietniske Cohort (MEC) studie gir en potensielt viktig leder for å forstå mekanismene for røyking-indusert lungekreft. Denne studien viste at for samme antall sigaretter røykt, og spesielt ved lave nivåer av røyking, afrikansk-amerikanere og indianere Hawaiians hadde en betydelig høyere risiko for lungekreft enn hvite, mens risikoen for Latinos og japansk-amerikanere var betydelig lavere enn de av Whites [4]. Vår hypotese er at det er fenotypiske og genotypiske forskjeller mellom disse gruppene som kunne stå for sine ulik risiko for lungekreft. Derfor har vi analysert urinprøver fra pasienter i hver etnisk gruppe for metabolitter av kreftfremkallende og giftstoffer som finnes i tobakksrøyk, og har også gjennomført genom bredt assosiasjonsstudier (GWAS) på jakt etter vanlige genetiske varianter som kan forutsi forskjeller i nivåene av disse metabolittene [5-8]. Resultatene så langt viser viktige forskjeller i nivåene av metabolitter av nikotin, tobakk-spesifikke lungekreftfremkallende 4- (methylnitrosamino) -1- (3-pyridyl) -1-butanon (NNK), akrolein, krotonaldehyd, og benzen blant etnisk grupper som kan bidra til de observerte forskjellene i kreft mottakelighet lunge i MEC [5-8]. Vi har også observert sterke relasjoner mellom polymorfismer i visse genes-
CYP2A6
,
UGT2B10
, og
GSTT1
-og konsentrasjoner av bestemte metabolitter [5-8].
polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) er en stor gruppe av strukturelt beslektede forbindelser som dannes ved ufullstendig forbrenning og pyrolyse av organisk materiale. Vanlige kilder til eksponering for PAH inkludere forurenset luft, yrkesmessig eksponering som oppstår i aluminium og koks produksjonsindustrien og i tak og rydder med kulltjære, forbruk av stekt mat, og sigarettrøyking [9,10]. De plane PAH-molekyler, hvorav de mest tallrike ha 3-5 aromatiske ringer, forekommer alltid sammen som blandinger. Mange individuelle PAH demonstrere sterk kreftfremkallende aktivitet i lungene og andre vev av forsøksdyr, og visse yrker knyttet til PAH eksponering anses kreftfremkallende for mennesker [9]. Benzo [
en
] pyren, et mye studert prototypic og svært kreftfremkall PAH, er også klassifisert som kreftfremkallende for mennesker [9]. PAH anses å være blant de viktigste årsakene til lungekreft i sigarett-røykerne [11]. Fenantren, med 3 vinkelringer, er et typisk medlem av PAH klasse selv om det mangler signifikant karsinogene [9]. Fenantren metabolitter har blitt mye brukt som dosimetre av PAH eksponering fordi deres nivåer varierer med de av kreftfremkallende PAH metabolitter og, på grunn av den høyere konsentrasjon av fenantren i PAH-blandinger, er fenantren metabolitter lettere kvantifisert [12]. I studien rapportert her, kvantifisert vi 3-hydroxyphenanthrene (3-PheOH) og fenantren tetraol (Phet) (figur 1) i urinen til røykere fra de fem ulike etniske grupper i MEC, og gjennomførte en GWAS å undersøke gener assosiert med 3-PheOH og Phet nivåer i disse røykerne.
Materialer og metoder
fag
Godkjenning for denne studien, herunder samtykke prosedyre, ble hentet fra Institutional Review Boards ved University of Minnesota, University of Hawaii, og University of Southern California. Deltakerne i studien gitt skriftlig samtykke. IRB kodenummer: 0912M75654. Fagene i denne studien er en undergruppe av dagens røykere fra multietniske kohort studie (MEC). MEC er en prospektiv kohort studie som undersøkte sammenslutning av genetiske og livsstilsfaktorer med kroniske sykdommer i en populasjon med ulik etnisk bakgrunn [13]. Kohorten består av 215,251 menn og kvinner i alderen 45-75 ved studiestart, tilhører i hovedsak til en av følgende fem etniske /rasegrupper: afrikanske amerikanere, Native Hawaiians, hvite, Latinos, og japanske amerikanere. Potensielle deltakere ble identifisert og rekruttert mellom 1993 og 1996 i Hawaii og California (hovedsakelig Los Angeles County) gjennom velgerregistreringslister, førerkort filer, og Health Care Finansiering Administration data. Hver deltaker fullført en post-i selvadministrert spørreskjema som inkluderte spørsmål om demografiske, kosttilskudd, livsstil, røyking og andre eksponeringsfaktorer.
Omtrent 10 år etter sin inntreden i MEC, 2,393 nåværende røykere deltok i MEC bio-prøven sub-kohort hvor en blodprøve og en første morgenurin (fag rekruttert i California) eller over natten urinprøve (fag rekruttert i Hawaii) ble samlet. Deltakerne har også gjennomført en epidemiologisk spørreundersøkelse, røyking historie spørreskjema og medisinering posten. Den natten urinprøve ble samlet starter 17:00-21:00 (avhengig av motivet) og inkluderer alle urin passert i løpet av natten, så vel som den første morgenurin. All urin ble holdt på is inntil behandling. Alikvoter ble deretter lagret i en -80 ° C fryser inntil analyse. Godkjenning for denne studien, herunder samtykke prosedyre, er innhentet fra Institutional Review Boards ved University of Minnesota, University of Hawaii, og University of Southern California.
Night eller morgenurin ble brukt til å måle totale nikotinekvivalenter (TNE), som omfatter summen av nikotin og dets metabolitter nikotin glukuronid, kotinin, kotinin glukuronid, 3′-hydroxycotinine, 3′-hydroxycotinine glukuronid, og nikotin
N
oksid [5], total 4- (methylnitrosamino) -1- (3-pyridyl) -1-butanol (NNAL) [7],
S
-phenylmercapturic syre (SPMA) [14], 3-hydroxypropylmercapturic syre (3-HPMA ) [8], 3-hydroksy-1-methylpropylmercapturic syre (HMPMA) [8], så vel som PHET og PheOH, for hvilke fremgangsmåter er beskrevet nedenfor. Kreatinin ble analysert ved hjelp av en kolomikroanalyse (CRE34-K01) kjøpt fra Eagle Biovitenskap (https://stores.eaglebio.com/creatinine-microplate-assay-kit).
Statistiske metoder
For denne analysen, ble 2,310 fagene beholdt. Disse personene hadde TNE 1,27 nmol /ml (4 ganger den kvantifiseringsgrensen) [5] og hadde enten Phet eller 3-PheOH målt. Av de 2,310 fag, 14 fag var mangler tiltak for Phet og 56 pasienter manglet tiltak av 3-PheOH.
I tillegg blant fagene beholdt for denne analysen, deltakere som manglet tiltak av BMI eller sigaretter per dag (CPD) på den tiden av urin samlingen ble tilregnet bruker Markov Chain Monte Carlo-metoden og PROC MI uttalelse fra SAS v9.2 programvare (SAS Institute, Cary, NC). Detaljer om godtgjørelses har blitt publisert [5,7].
For å undersøke sammenhengen mellom Phet, 3-PheOH og tiltak av røyking [sigaretter per dag (CPD) og TNE], Pearsons delvis korrelasjonskoeffisienter (r ) ble justert for alder, kjønn og rase /etnisitet og kreatinin nivåer (naturlig logaritme). Den Wilcoxon Mann-Whitney test ble brukt for å sammenligne rangeringen av Phet og 3-PheOH nivåer på tvers av rase /etnisitet. Også ble de kovarianteffekter justert geometriske middel for Phet og 3-PheOH beregnet for hver etnisk /rasegruppe i mellom kovariat vektor. Vi brukte fire multivariable lineære modeller. Den første justert for følgende prediktorer: alder ved urin (kontinuerlig), kjønn (hvis aktuelt), rase, BMI (naturlig logaritme) og kreatinin nivåer (naturlig logaritme) og andre i tillegg justert for TNE. De resterende to modellene inkluderte ikke kreatinin nivåer. For å bedre møte modellforutsetninger, ble tiltak av Phet og 3-PheOH forvandlet ved å ta den naturlige logaritmen. For enkel tolkning, verdiene som presenteres i tabellene var tilbake-transformert som geometriske middel til deres naturlige skala.
Analyse av tre-PheOH og Phet
Disse analysene ble utført i hovedsak som beskrevet tidligere [15,16]. Visse modifikasjoner ble gjort i tre-PheOH assay for å romme det store antall prøver. Analysen ble utført på 350 ul prøver av urin, ved bruk av 96-brønners plater. Den første fastfase ekstraksjon ble utført på en Isolute (Biotage) 400 mg understøttet væske-væske-ekstraksjon plate med eluering med toluen. Prøvene ble videre renset på 96-brønners plater inneholdende 30 mg per brønn kobber ftalocyanin Rayon, deretter silylert og analysert ved hjelp av GC-elektronstøt-MS som i det vesentlige som tidligere beskrevet. Blant blinde duplikate prøver, var det en inter-batch CV på 12,2% for PHET og 19,7% for 3-PheOH. De intra-sats CV var 5,8% og 9,5% for de respektive metabolitter. Hver sats inneholdt omtrent samme antall fag fra hvert kjønn og etnisk gruppe.
genetiske metoder
Vi genotypede totalt 2,418 nåværende røykere som bruker Illumina Human1M-Duo BeadChip (1199187 SNPs), tidligere beskrevet andre steder [6]. Vi har også tilregnet varianter i 1000 genomer Project (https://www.1000genomes.org/) med SHAPEIT [17] og IMPUTE2 [18] med en kosmopolitisk referansepanel med alle grupper inkludert. Post imputering, SNPs ble filtrert med en IMPUTE2 info poengsum ≥0.30 og mindre allel frekvens (MAF) 1% i alle MEC etnisk gruppe. For Phet og 3-PheOH, totalt 2225 og 2185 henholdsvis deltagerne med komplett genotype og fenotype data, og 11,892,802 SNPs /indels (1131426 genotypet og 10761376 kalkulatoriske) ble inkludert i de endelige analysene. Den GWAS analysene ble justert for alder, kjønn, BMI, TNE, rase og hovedkomponenter, med en p-verdi cut-off av 5×10
-8 for genome-wide betydning. Blant regionene med flere globalt signifikante sammenhenger vi brukte betingede modeller for å bestemme de ledende loci. Vi utførte også etnisk spesifikke analyser for å oppdage befolkning bestemt loci av betydning.
En
GSTT1
sletting polymorfisme ble vellykket genotypede blant 2,111 personer via TaqMan, ved hjelp av en pre-designet TaqMan
GSTT1
kopi nummer analyse (Hs00010004), og kjøre på 7900HT Fast real-Time System (Life Technologies, Foster City, California). Kopier nummer tellinger ble beregnet med Life Technologies CopyCaller v2.0 programvare.
For røyking variabler, minste kvadrats Midler (eller geometrisk gjennomsnitt) ble beregnet og sammenlignet mellom populasjoner, i dette tilfellet, kopier av
GSTT1
. R-squared verdier ble brukt for å vurdere andel av variasjonen av Phet og 3-PheOH utgjorde av variantene undersøkt.
Resultater
Kjennetegn på de pasientene med urin ble analysert for tre-PheOH eller Phet, og informasjon om deres sigarettforbruket og TNE er oppsummert i tabell 1. Det var 331-709 individer per etnisk gruppe, med gjennomsnittlig alder som spenner fra 60-65 år, og BMI fra 24.4-26.9 kg /m
2 . Kreatinin varierte fra et lavt på 54 mg /dL i Whites til høy på 89 mg /dL i afrikansk-amerikanere, og sigaretter per dag fra et lavt på 7,1 i Latinos til en høy av 20 i Whites. TNE var lavest (27,2 nmol /ml) i japanske amerikanere og høyest (44,4 nmol /ml) i afrikanske amerikanere. Alle egenskapene var signifikant forskjellig mellom gruppene (P 0,0001).
Menn røkt betydelig flere sigaretter per dag enn kvinner i alle grupper unntatt afroamerikanere (p = 0,08). TNE var betydelig høyere blant menn enn blant kvinner blant afro-amerikanere, hvite, og japanske amerikanere (p = 0,01).
Korrelasjoner mellom 3-PheOH, Phet, TNE, total NNAL, SPMA, 3-HPMA og HMPMA er oppsummert i tabell 2 for hele gruppen, og separat for menn og kvinner. Alle korrelasjonene var statistisk signifikant (de fleste med P 0,0001)
De sterkeste sammenhengene i det totale gruppen var mellom 3-PheOH og Phet (Pearsons r = 0,49 til 0,59)
på grunn av de store forskjellene i kreatinin nivåer mellom gruppene, ble metabolitter uttrykt per ml urin. Medianer og interkvartilt områder for 3-PheOH og Phet er oppsummert i tabell 3. De høyeste nivåene av 3-PheOH, 0,931 pmol /ml urin, ble funnet i afrikanske amerikanere, og disse var signifikant høyere (P 0,0001) enn de i Whites , 0,697 pmol /ml urin. De laveste nivåene av 3-PheOH, ble 0,621 pmol /ml urin finnes i japansk amerikanere og disse var betydelig lavere enn i Whites (P = 4.50×10
-3). Høye nivåer av Phet, 1,13 pmol /ml urin, ble også funnet i afrikanske amerikanere, og var betydelig høyere enn i Whites (0,853 pmol /ml urin, P = 0,0001). Phet nivåer i japanske amerikanerne var ikke signifikant forskjellig fra de i hvite. Når dikotomisert etter kjønn, afro-amerikanere hadde høyere nivåer av både 3-PheOH og Phet enn hvite og japanske amerikanerne hadde lavere nivåer enn Whites, og de fleste forskjellene var signifikante.
Nivåer av tre-PheOH i urin av Latinos var lik de i Whites mens nivåene i Native Hawaiians var betydelig lavere enn i Whites (P = 0,0107). Nivåer av Phet i urinen til Latinos var betydelig høyere enn i Whites (P 0,0001), mens de av Native Hawaiians lignet hvite. Når dikotomisert etter kjønn, de fleste av disse sammenligningene var ikke-signifikant eller borderline, bortsett Phet i Latino kvinner, som var betydelig høyere enn i Whites (P = 7.00×10
-4).
Geometri hjelp av 3-PheOH og Phet, uttrykt per ml urin, er presentert i Tabell 4. i modell 1, justert for alder, kjønn og BMI, afro-amerikanere hadde de høyeste nivåene av både 3-PheOH og Phet og japanske amerikanere den laveste; disse nivåene var signifikant forskjellig fra de i hvite. I Modell 2, i tillegg justert for TNE, ble tilsvarende resultater oppnådd med unntak av at den japanske amerikanernes 3-PheOH nivåer ikke var signifikant forskjellig fra Whites, og deres Phet nivåene var betydelig høyere enn hvite. Latinos hadde signifikant høyere nivåer av tre-PheOH og Phet enn hvite i begge modellene mens Native Hawaiians hadde lavere nivåer enn Whites, og disse var vesentlig for 3-PheOH i Model 1. Ytterligere justering for kreatinin i modell 1 avskaffet signifikant forskjell mellom afrikansk amerikanere og hvite i nivåene av 3-PheOH og Phet (data ikke vist), på grunn av den relativt høye kreatinin nivåer i afroamerikanere (tabell 1).
i GWAS analyser av tre-PheOH og Phet, observerte vi lite bevis for inflasjon i testen statistikken i den samlede multietniske prøven (λ = 1,0, S1 og S2 figur) eller i en enkelt etnisk gruppe (0,96 ≤ X er ≤ 1,0) for enten fenotype. I den samlede analysen for Phet, var det 408 globalt betydelige varianter som ligger mellom 24.2-24.4 Mb nær regionen
glutation S-transferase T1 Hotell og
T2 product: (
GSTT1
og
GSTT2
) på kromosom 22q11 (S3 figur, S1 tabell). Det var tre andre sjeldne globalt betydelige foreninger på kromosomene 1, 6 og 14. kromosom en variant ligger i intronic regionen i en åpen leseramme av genet
C1orf159
, 109 Mb fra
GSTM1
genet. Kromosomet 6 varianten ligger inne i gen
PPP1R14C
, et protein fosfatase gen som er involvert i proteinsyntesen og metabolisme, og kromosom 14 varianten er nær genet
TTC6 /FOXA1
. Ettersom disse tre variantene er sjeldne, fokuserer vi vår presentasjon på globalt signifikante sammenhenger på kromosom 22 i nærheten gener
GSTT1 Hotell og
GSTT2
.
Når 408 globalt signifikant sammenheng var under forutsetning av
GSTT1
sletting polymorfisme, der forble 262 globalt betydelige varianter;
GSTT1
sletting ikke fullt ut forklare sammenhengen med Phet (S2 tabell).
GSTT1
sletting forklarer bare 2,2% av variasjonen i Phet, sammenlignet med den sterkeste foreningen, rs5751777 (p = 1.8×10
-62), som på egen hånd, forklarer 7.7% av variasjonen i Phet . Slettingen allelet, som er forbundet med betydelig lavere Phet nivåer i den samlede gruppen (p = 3,4 x 10
-16), og i Native Hawaiians, hvite og Latinos, varierer i frekvens over populasjoner fra 0,40 i Latinos til 0,66 på japansk (tabell 5). De signifikante assosiasjoner observert ved 22q11 er delvis forklares med
GSTT1
sletting (n = 2097; tabell 5). Gjennom fremover utvalg regresjonsanalyse (på en terskel på 1×10
-3) av de 262 variantene som forble signifikant assosiert med Phet etter justering for
GSTT1
sletting polymorfisme, vi identifisert 5 uavhengige varianter, inkludert vår topp forening rs5751777 (Tabell 6). Sammen utgjør disse 5 varianter forklart 9,33% av variasjonen i Phet.
I etnisk spesifikke GWAS analyser for afroamerikanere det var 16 globalt betydelige varianter på kromosom 22 nær
GSTT2
genet, for Latinos var det 141 globalt betydelige varianter, for japanske amerikanerne var det 206 globalt betydelige varianter, både for de innfødte på Hawaii og hvite var det 59 globalt betydelige varianter nær
GSTT2 Hotell og
GSTTP1
gener (S4-S8 figurene).
GSTT1
sletting polymorfisme forklart fra 0,1% av variasjonen i Phet blant afro-amerikanere til 5,7% av variasjonen i Phet blant Latinos (tabell 5). Økende
GSTT1
kopiantall var signifikant assosiert med høyere Phet nivåer (p = 3,4 x 10
-16) i den totale gruppen, og i Native Hawaiians, hvite og Latinos (tabell 5).
det var ingen globalt betydelige varianter for enten generelle eller etnisk spesifikke analyser for tre-PheOH bruke vår genomisk terskelen til p. 5×10
-8 (S2 figur)
Diskusjoner
i tidligere analyser av tobakksrøyk kreftfremkallende og toxicant metabolitter i urinprøver fra MEC, har vi observert at afro-amerikanere hadde høyest tNE nivåer og japanske amerikanere den laveste, begge er vesentlig forskjellig fra de mellomliggende nivåene i Whites [ ,,,0],5]. I samsvar med disse observasjonene, afro-amerikanere hadde også de høyeste nivåene av NNAL og dets glukuronider, metabolitter av tobakksspesifikke lunge kreftfremkallende NNK, mens japanske amerikanerne hadde lavest, og disse var signifikant forskjellig fra de i Whites [7]. Videre studier viste helt analoge resultater for
S
-phenylmercapturic syre, en metabolitt av flyktige giftstoffet og kreftfremkallende benzen [14]. I studien rapportert her, har vi utvidet disse analysene til 3-PheOH og Phet, metabolitter av fenantren, en representant PAH. I samsvar med tidligere studier, finner vi høye nivåer av tre-PheOH og Phet i afrikanske amerikanere, og det laveste nivået av 3-PheOH i japanske amerikanere, og disse var signifikant forskjellig fra de i hvite. Samlet er disse resultatene gir overbevisende bevis for at eksponering for representative tobakksrøyk karsinogener-NNK, benzen og PAH-er høyest i afrikanske amerikanere, som er høyest risiko for lungekreft i MEC, og lavest i japanske amerikanere, til lavest risiko for lungekreft. Således forskjeller i kreftfremkallende eksponering fra sigarettrøyk mellom disse tre gruppene kan i det minste delvis forklare deres forskjellige risikoen for lungekreft. Afro-amerikanere røyker sigaretter forskjellig fra Whites, trekke mer nikotin og flere kreftfremkallende per sigarett (Tabell 1 og [5,7]). Dette er også i overensstemmelse med den observasjon at blant afro-amerikanere, er det tid til første sigarett på å våkne om morgenen vesentlig kortere enn i Whites [19]. Japanske amerikanere har et høyere antall
CYP2A6
polymorfismer forbundet med lavere nikotin metabolisme enn hvite, og dermed trenger å få mindre nikotin per sigarett, og er derfor utsatt til lavere mengder av andre miljøgifter og kreftfremkallende enn hvite [20], selv om den effekt var ikke så sterk i denne studien, kanskje på grunn av andre PAH eksponerings ruter i japansk amerikanere.
Hydroksylerte PAH slik som urin 3-PheOH og de nært beslektede forbindelse 1-hydroxypyrene er akseptert biomarkører for PAH eksponering [21]. Disse enkle hydroksylert PAH er metabolsk dannet av en cytokrom P450-katalysert epoksydering av PAH-ring, etterfulgt av omleiring av epoksidet ( «NIH shift»), eller ved direkte oksydasjon av PAH-ring [9,10]. Disse enkle metabolske prosesser favoriserer en direkte sammenheng mellom PAH eksponering og graden av den hydroksylerte metabolitter i urin. Videre, i tilfelle av fenantren, er omtrent 90% av dets metabolitter utskilles som finnes i urinen, basert på studier i rotter [22]. Dermed urin 3-PheOH er en utmerket biomarkør for eksponering for fenantren, en representant PAH nært knyttet til kreftfremkallende PAH som benz [
en
] antracen, chrysen, benzofluoranthenes, og benzo [
en
] pyren som samtidig dannes under røyking ved forbrenning av tobakk. Den nhanes studie av tre-PheOH rapporterte nivåer av dette urin metabolitten hos røykere som ligner på de i vår studie [12]. Metabolismen vei som fører til Phet er mer kompleks, og tolkning av de resulterende data kan ikke være så enkelt [23]. Den opprinnelig dannet epoksid er hydrert til en dihydrodiol, katalysert av epoksid hydrolase. Dette dihydrodiol blir så videre oksyderes til et dihydrodiol epoksyd, som deretter gjennomgår hydrolyse under dannelse av PHET. Som diskutert nedenfor, er epoksyder potensielt kan avgiftes ved glutathione-
S
-transferases, noe som kan påvirke PHET nivåer. For høyere PAH som benzo [
en
] pyren, det samme sekvens av reaksjoner som medfører Phet fører til en stor ultimate kreftfremkallende, benzo [
en
] pyren-7,8-dihydrodiol- 9,10-epoksid (BPDE) [10,24,25]. Således kan PHET betraktes som et surrogat for PAH eksponering
pluss
metabolsk aktivering, og nivåene av PHET i human urin korrelerer med de av tetraol avledet fra BPDE [26]. På tross av denne kompleksiteten, eksponering til fenantren er en viktig drivkraft for PHET formasjon, som angitt ved korrelasjon mellom 3-PheOH og PHET (Pearsons r = 0,49 til 0,59).
betydelig bevis favoriserer en viktig rolle for PAH som årsak til lungekreft i sigarett-røykerne [27]. Flere PAH har blitt identifisert i sigarettrøyk, og noen av disse er kraftige kreftfremkallende, lett å fremkalle svulster på stedet av søknaden, inkludert lungene, samt på fjerne områder [11,28,29]. Subfractions av sigarettrøyk kondensat beriket i PAH er kreft initiativtakerne på mus hud, og kombinasjonen av sigarettrøyk PAH og tumorpromotere eller co-kreftfremkallende delvis rekapitulerer den kreftfremkallende aktivitet av sigarettrøyk kondensat i mus hud eksperimenter [28]. Totalt nivåer av etablert lunge kreftfremkallende PAH i sigarettrøyk er ca 50-60 ng /sigarett, ligner nivåer av lunge kreftfremkallende NNK [27]. DNA-addukter av BPDE har blitt identifisert i lungevev fra noen røykere, og reaksjoner av BPDE og andre PAH-diol epoksydforlengede metabolitter med
p53
tumorsuppressorgenet produsere addukter på de samme områder som er kjent for å være mutasjons hot spots i menneskelig lungekreft (selv om det samme mønsteret er også dannet av akrolein) [30-33].
Nivåer av 3-PheOH var signifikant lavere i Native Hawaii enn hvite, noe som er i overensstemmelse med tidligere observasjoner på TNE og total NNAL. Disse resultatene tyder på at inntak av røykbestanddeler i Native Hawaii er mindre enn i hvite, til tross for det faktum at de har høyere risiko for lungekreft. Vi har rapportert imidlertid at urinnivåer av akrolein biomarkør 3-HPMA var høyest i Native Hawaii forhold til de andre MEC gruppene, noe som tyder på at endogene prosesser relatert til lipidperoksidasjon kanskje spille en rolle i den relativt høy risiko for Native Hawaii for lungekreft. Nivåene av Phet var signifikant høyere i Latinos enn i hvite, og denne effekten var begrenset til kvinner. Dette er forskjellig fra våre observasjoner med TNE og total NNAL, og krever videre studier. Sammen er disse observasjonene tyder på at det er faktorer som påvirker lungekreft mottakelighet Native Hawaiians og Latinos som ikke er anerkjent i vår metabolske og genetiske studier til dags dato.
GWAS demonstrert et signal forbundet med Phet på kromosom 22 nær
GSTT1 Hotell og
GSTT2
. Mens glutation S-transferaser M1 (GSTM1), GSTP1, og GSTA1 er kjent for å katalysere avgiftning av diol epoksider dannet fra ulike PAH, er det snaut bevis for at GSTT1 eller GSTT2 ha aktivitet i avgiftning av PAH epoksider eller diol epoksider, inkludert de dannet fra fenantren [34-39]. I den grad slik aktivitet eksisterer, ville vi ha forventet
lavere
nivåer av Phet i personer med begge kopier av
GSTT1
genet fordi diol epoksid forløperen til Phet ville bli mottatt (fig 1 ), men i stedet vi observert betydelig
høyere
nivåer av Phet hos personer med både kopier av genet (tabell 5). Det er bevis fra noen tidligere studier at
GSTT1
sletting er beskyttende, som ville være i tråd med vår overraskende observasjon av lavere Phet nivåer i null enkeltpersoner, men dette krever videre studier [40]. Angivelig, kan forholdet mellom GSTT1 og GSTT2 aktivitet for å Phet nivåer være mer komplisert enn tidligere antatt.
I sammendraget, resultatene av denne studien viser høyere opptak av kreftfremkallende PAH, som demonstrert av urin 3-PheOH og Phet nivåer, i African American røykere enn hos hvite og lavere nivåer i japanske amerikanske røykere. Disse observasjonene stemmer overens med våre tidligere studier som viser mønstre av nikotin, tobakk spesifikke nitrosamin, og benzen opptak i disse gruppene, i samsvar med sine ulik risiko for lungekreft. Relasjoner av PAH opptak til lungekreft i Native Hawaiians og Latinos ser ut til å være mer komplisert. Vi har også observert sterke effekter av
GSTT1
sletting og en
GSTT2
polymorfisme på Phet nivåer, noe som tyder på tidligere ukjente faktorer som påvirker PAH diol epoksid metabolsk aktivering veien.
Hjelpemiddel Informasjon
S1 fig. Quantile-kvantil tomt på observerte og forventede -log
10 transformerte p-verdier fra tilknytning mellom Phet nivåer og genotypet eller kalkulatoriske alleler fra multietniske GWAS analyse
doi:. 10,1371 /journal.pone.0156203.s001
(JPG)
S2 fig. Quantile-kvantil tomt på observerte og forventede -log
10 transformerte p-verdier fra foreningen mellom 3-PheOH nivåer og genotypet eller kalkulatoriske alleler fra multietniske GWAS analyse
doi:. 10,1371 /journal.pone.0156203.s002
