Abstract
mitokondrie-DNA (mtDNA) er spesielt utsatt for oksidativ skade og mutasjon på grunn av den høye frekvensen av reaktive oksygenforbindelser (ROS) produksjon og begrenset DNA-reparasjon kapasitet i mitokondrie. Tidligere studier har vist at den økte mtDNA kopi nummer for erstatning for skade, som ble assosiert med røyking, er funnet å være assosiert med risiko for lungekreft blant storrøykere. Gitt at den felles og «ikke-patologisk» mtDNA variasjoner bestemme forskjeller i oksidativ fosforylering ytelse og ROS produksjon, en viktig faktor for risikoen for lungekreft, hypotese vi at mtDNA variasjoner kan spille roller i risikoen for lungekreft. For å teste denne hypotesen, gjennomførte vi en case-control studie for å sammenligne frekvenser av mtDNA haplogruppene og en 822 bp mtDNA sletting mellom 422 lungekreftpasienter og 504 kontroller. Multivariat logistisk regresjonsanalyse viste at haplogrupper D og F var relatert til kreft motstand enkelte lunge (OR = 0,465, 95% KI = 0,329 til 0,656,
p
0,001; og OR = 0,622, 95% KI = 0,425 til 0,909,
p
= 0,014, henholdsvis), mens haplogrupper G og M7 kan være risikofaktorer for lungekreft (OR = 3,924, 95% KI = 1,757 til 6,689,
p
Godkjent: 05.01.2012; Publisert: 21 februar 2012
Copyright: © 2012 Zheng 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
Finansiering:. Denne forskningen ble finansiert med tilskudd fra Natural Science Foundation National of China (nr. 30772456, 81170044), tilskudd fra Stiftelsen Natural Science of Third Military Medical University (nr. 2007XG57, 2010XLC29), samt tilskudd fra stiftelsen av Chongqing Natural Science (No. 2009BA5055) tildelt Fuyun Ji. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Lungekreft har erstattet leverkreft å bli den ledende årsak til kreft-relaterte dødsfall i Kina, sto for 22,7% av alle kreftdødsfall [1]. Satsene for sykelighet og dødelighet fortsette å stige raskt og lungekreftpasienter vil nå millioner i 2025 hvis tatt ingen effektive kontrolltiltak [2]. Sigarettrøyking og asbest er de to viktigste årsakene til lungekreft, men ikke alle av dem som har vært utsatt for risikofaktorer vil utvikle lungekreft, noe som tyder på at andre årsaker, inkludert genetisk disposisjon, kan bidra til den enkeltes risiko for lungekreft og at gen-miljø interaksjoner kan eksistere [3] – [5]
til nå har mange studier vært fokusert på de genetiske varianter av atom genomiske DNA kodende genene å undersøke gen-miljø interaksjon av genetiske varianter av. gener med lungekreft og funnet at flere polymorfismer av gener som CYP2E1, CYP1A1, XRCC1, og andre er forbundet med risiko for lungekreft [6] – [9]. Imidlertid har svært få studier undersøkt hvilken rolle mitokondrie DNA (mtDNA) variasjoner i individuell mottakelighet for lungekreft. Gjennom Krebs syklus og oksidativ fosforylering (OXPHOS), mitokondrier produsere både ATP for å hjelpe celler overleve og ca 85% av intracellulære reaktive oksygenarter (ROS), som kan fremme cellulær differensiering eller indusere apoptose. Menneskelig mtDNA er et sirkulært molekyl på omtrent 16,5 kb, som koder for 22 overføring av RNA (tRNA), 2 ribosomale RNA (rRNAs) og 13 luftveiskjede subenheter som er avgjørende for åndedrettsfunksjonene til mitokondriene [10], [11]. Tidligere studier har vist at enkelte mtDNA haplogrupper er assosiert med human mottakelighet for metabolske og degenerative sykdommer, og innflytelse lang levetid og karsinogenese under forhold hvor mitokondriell ROS produksjon antas å spille en rolle [12] – [15]. I tillegg har den vanlige og «ikke-patologiske» mtDNA variasjoner som definerer mtDNA haplogruppene er funnet å fastslå forskjeller i OXPHOS ytelse og ROS produksjon hos mus og mennesker [16] -. [19]
Det har vært fastslått at mtDNA er spesielt utsatt for oksydativ skade og mutasjon på grunn av den høye frekvensen av ROS produksjon og begrensede DNA-reparasjon kapasitet i mitokondriene [20], [21]. Sigarettrøyking er en eksponering som induserer oksidativt stress ved å lage ROS i kroppen [22], [23]. Kronisk oksidativt stress kan indusere mtDNA skade, fører til punktmutasjoner, insersjoner eller delesjoner [24], [25]. Akkumulering av oksydativ skade og den resulterende sekvensvariasjoner i mtDNA kan til slutt føre til unormal OXPHOS i påvirkede celler, noe som kan spille en rolle i forekomsten av mitokondrielle-relaterte sykdommer. Nylig har økt mtDNA kopi nummer for erstatning for skade er funnet å være positivt assosiert med påfølgende risiko for lungekreft blant storrøykere [26].
Gitt at vanlig og «ikke-patologiske» mtDNA variasjoner som definerer en mtDNA haplogruppe bidra til forskjeller i ytelse og intracellulær ROS produksjon OXPHOS og at nivået av ROS dag er en viktig faktor for kreftrisiko, hypotese vi at mtDNA variasjoner definerer noen mtDNA haplogruppene kan spille en rolle i mottakelighet for lungekreft. For å teste denne hypotesen, ble en case-control studie gjennomført for å undersøke hvilken rolle mtDNA variasjon i risikoen for lungekreft i en Han kinesisk befolkning fra sørvestlige Kina. I tillegg ble de gen-miljø interaksjoner mellom mtDNA variasjoner og kumulative sigarettrøyking analysert.
Materialer og metoder
Study gruppe
Pasienter (n = 442) med primær lungekreft diagnostisert fra september 2007 til desember 2008 ble rekruttert fra Institute of human Respiratory Disease av Xinqiao Hospital. Alle pasientene ble nylig diagnostisert, histologisk bekreftet og tidligere ubehandlet. 504 alder og kjønn-matchet kontrollprøver ble samlet inn fra enkeltpersoner ved Senter for fysisk undersøkelse av Xinqiao Hospital mellom november 2007 og desember 2008. eksklusjonskriterium for kontrollgruppen var noen historie av kreft. Alle fagene var irrelevant minst innen tre generasjoner. Etter å forklare hensikten og prosedyrer for studien, alle deltakerne undertegnet en skriftlig informert samtykke skjema og gjennomført et detaljert spørreskjema om sine røykevaner. Blodprøver ble trukket inn i Na-EDTA-rør fra alle fag og lagret ved -70 ° C i genomisk DNA-ekstraksjon. Studien ble godkjent av etisk komité Xinqiao Hospital, Third Military Medical University.
MtDNA haplogrouping
Genomisk DNA ble ekstrahert fra fullblod med QIAamp DNA Blood Mini Kit i henhold til produsentens instruksjoner (Qiagen, Maryland, USA). MtDNA haplogrouping ble gjennomført som beskrevet av Li [27]. I korthet, ble hele prøven mtDNA amplifisert i 22 overlappende PCR-fragmenter og deretter spaltet med 14 restriksjonsendonukleaser [28], [29]. En negativ kontroll ble inkludert i hver PCR-rflp (PCR-RFLP) analyse for mtDNA haplogrouping å unngå kunstig forurensning forårsaket av potensialet prøve crossover. PCR-RFLP-analyse ble supplert ved sekvensering av hypervariabel segmentet I (HVS-I, fra posisjonene 16024 til 16383, i forhold til den reviderte Cambridge Referanse Sekvens av mtDNA, rCRS) [30]. I tillegg valgte mtDNAs som representerer de store linjene (inkludert haplogruppene A, B, D, F, G, M7 og M8) ble fullstendig sekvensert. De mtDNA haplotyper, basert på PCR-RFLP og HVSI sekvenser, ble klassifisert i haplogrupper i henhold til de fylogenetiske analyser av mtDNAs og Mitomap-Fylogeni [31] – [36]
Påvisning av en 822 bp sletting i. mtDNA
primere som brukes for påvisning av en 822 bp mtDNA sletting var følgende: mtDNA-en (Forward): 5′-TTCGCCTACACAATTCTCCG-3 «og mtDNA-2 (revers): 5»-ACAGATACTGCGACATAGGG-3 «. PCR-amplifikasjoner ble utført i et totalt volum på 25 ul inneholdende 200 mmol /l av hver dNTP, 0,35 umol /l av hver av forover- og reversprimerne, 50 mmol /L KCI, 10 mmol /liter Tris-HCl (pH 9,0) 1,5 mmol /L MgCl
2, og en U av Taq DNA polymerase (Promega, Shanghai, Kina). Sykkelbetingelser inkludert en enkelt forhånds denatureringstrinn ved 94 ° C i 4 minutter, etterfulgt av 39 sykluser med denaturering ved 94 ° C i 40 s, annealing ved 59 ° C i 30 s, forlengelse ved 72 ° C i 1 min, og en endelig inkubering ved 72 ° C i 10 min. PCR-produktene ble synliggjort ved hjelp av elektroforese på 1,5% agarosegeler farget med etidiumbromid. Fem band som inneholder slettingen valgt tilfeldig ble kuttet fra agarosegeler og DNA ble renset ved hjelp av en DNA-Gel Extraction Kit (GENERAY, Shanghai, Kina). Så det rensede DNA ble klonet inn i pMD®18-T vektor i henhold til produsentens instruksjoner (Takara, Dalian, Kina). Tjue kloner ble tilfeldig valgt for påfølgende sekvensering. Plasseringen av de sletting (s) grenser ble fastslått ved justering av PCR produktet sekvens med rCRS av mtDNA [30]. For å påvise ekstremt lave nivåer av mtDNA delesjon, ble et nestet PCR-metoden anvendes. Primere mtDNA-1 og mtDNA-2 ble benyttet for den primære PCR-reaksjon. 1 pl av de primære PCR-produktene ble deretter anvendt som et templat for den sekundære reaksjon ved anvendelse av primere mtDNA-1 og mtDNA-3 (Revers: 5′- GGCTTTATGACCCTGAAGTAG-3 «). PCR-betingelsene for de sekundære reaksjonene var lik de som er beskrevet for den primære PCR. PCR-produktene ble visualisert ved hjelp av elektroforese på 2,0% agarosegel farget med etidiumbromid.
Dataanalyser
Sigarettrøyking ble stratifisert ved median antall pack-års kombinert saker og kontroller (1 pakke-år = 20 sigaretter per dag for 1 år). Saker og kontroller ble sammenlignet med Student
t
-test for kontinuerlige variabler og Pearsons khikvadrattest eller Fishers eksakte test for kategoriske variabler. For flere sammenligninger av mtDNA haplogruppene ble Bonferronikorreksjon brukes (påkrevd signifikansnivå = 0,05 per antall sammenligninger). For å vurdere selvstendig effekt av hver mtDNA haplogruppe, multivariate logistiske regresjonsanalyser, justert for mulige konfunderende faktorer (alder, kjønn og røykevaner), ble utført for å kalkulere odds ratio (ORS) og 95% konfidensintervall (95% KI) . Vurdering av sammenhengen mellom mtDNA sletting og sigarettrøyking ble utført ved bruk av en lineær-by-lineær assosiasjon test etter stratifisering basert på sigarettforbruket. Alle statistiske analyser ble utført ved hjelp av statistikkprogrammet for Social Science 15 for Windows (SPSS Inc, Chicago, IL, USA).
Resultater
emne egenskaper
Totalt 442 urelaterte pasienter og 504 ubeslektede kontroller ble rekruttert fra sørvestlige Kina for studien. Ingen kvinnelige sigarett-røykerne var samlet. De beskrivende karakteristikker av studiepopulasjonen ble gitt i Tabell 1. Median antall pack-års kombinert saker og kontroller ble benyttet som skjæringspunkt til stratify sigarettrøyking fag. Som vist i tabell 1, fordelingen av tumortyper blant pasientene var som følger: adenokarsinom, 37,33%; plateepitelkarsinom, 26,02%; andre ikke-småcellet karsinom, 22,4%; og småcellet karsinom, 14,25%. Som forventet tilfeller røkt flere sigaretter (
p
0,001).
MtDNA haplogrouping
mtDNA haplogrouping ble gjennomført for alle tilfeller og kontroller. Alle forsøkspersonene ble klassifisert i 17 vanlige asiatiske mtDNA haplogruppene av PCR-RFLP analyser og HVS jeg sekvensering. Fordelingen av mtDNA haplogruppene i begge tilfeller og kontroller ble vist i tabell 2. Pearsons khikvadrattest eller Fishers eksakte test avslørte at, sammenlignet med kontroller, mtDNA haplogruppene G, M7 og M8 (M8A + C + Z) var betydelig høyere og haplogrupper D og F betydelig lavere blant tilfeller (
p
0,001,
p
= 0,001,
p
= 0,003,
p
0,001 og
p
= 0,001, henholdsvis). Når Bonferronikorreksjon ble brukt (påkrevd signifikansnivå = 0,05 per antall sammenligninger), haplogruppe M8 kunne ikke nå justert
p
verdi cutoff av 0,0029. Multivariate logistiske regresjonsanalyser med justering for alder, kjønn og røyking avslørte at, på bakgrunn av en
p
verdien av 0,05, haplogroups D og F var assosiert med enkeltpersoner «lungekreft motstand (OR = 0,465 , 95% CI = 0,329 til 0,656,
p
0,001; og OR = 0,622, 95% KI = 0,425 til 0,909,
p
= 0,014, henholdsvis), mens haplogroups G og M7 kan være risikofaktorer for lungekreft (OR = 3,924, 95% KI = 1,757 til 6,689,
p
0,001; og OR = 2,037, 95% KI = 1,253 til 3,312,
p
= 0,004, henholdsvis).
Påvisning av tynn sletting i mtDNA
Grunning mtDNA-en og mtDNA-2 ble først og fremst brukes til å oppdage sletting av mtDNA. På det brede typen mtDNA, primerne bare ga et produkt med 1129 bp. Hos personer med mtDNA slettingen, prime forsterket produkter med 1129 bp og en avvikende produkt omtrent 300 bp (Fig. 1a). DNA-fragmentene renset fra fem tilfeldig valgte bånd inneholdende delesjonen ble klonet inn i pMD®18-T-vektor og sekvensert. Sekvense data viste at den slettede delen av mtDNA fragment var omtrent 822 bp, som starter mellom 15587-15591 nucleotide posisjoner (NPS) og slutter mellom 16408-16412 NPS (Fig. 1C). Fordi begge ender av slettet regionen har de fem bp samme nukleotider (CTCCG, 5 bp korte direkte gjentar), de nøyaktige start- og sluttpunkt av slettingen ikke kunne fastslås. For å påvise ekstremt lave nivåer av mtDNA delesjon, ble et nestet PCR-metode anvendes for alle de tilfeller og kontrollene. I den brede typen mtDNA, prim mtDNA-en og mtDNA-3 bare ga et produkt med 956 bp. Hos personer med mtDNA slettingen, prime amplifiserte produkter med 956 bp og en avvikende produkt med 134 bp (Fig. 1B).
(A) PCR produktene forsterket med primere mtDNA-en og mtDNA-2. Høyre felt er molekylær markør DL 2000. W1, W2 og W3 viser PCR produktene med 1129 bp fra brede typen mtDNA, M1, M2, M3 og M4 indikerer PCR-produkter med 1129 bp og 307 bp fra mutant mtDNA. (B) PCR produktene forsterket med primere mtDNA-en og mtDNA-3. Høyre felt er molekylær markør DL 2000. W1 og W2 viser PCR produktene med 956 bp fra brede typen mtDNA, M1, M2, M3 og M4 indikerer PCR-produkter med 956 bp og 134 bp fra mutant mtDNA. (C) Et 822 bp mtDNA delesjon i den skjematiske representasjon av en linearisert mitokondriegenomet. Mitokondrie nukleotider ble nummerert i henhold til rCRS av mtDNA [30]. Nukleotid repetisjoner på eller i nærheten av områder av cleavage er i parentes. Plasseringen av ▾ over braketten indikerer at den eksakte cleavage området innenfor nucleotide gjenta var ukjent. Den slettede mtDNA fragment dekket fra 15587-15591 NPS til 16408-16412 NPS. CTCCG viste de 5 bp korte direkte gjentagelser ved begge ender av delesjons regionene. Slettingen ble dannet ved spalting i løpet av de fem bp direkte repetisjoner.
Distribusjon av 822 bp mtDNA sletting blant sakene og kontroller
Når fag fra begge tilfellene og kontroller ble slått sammen og stratifisert etter median antall pack-års kombinert saker og kontroller, en påfølgende lineær-by-lineær assosiasjon test avslørte en økende trend for mtDNA sletting fra røykfrie tunge røykere grupper (både
p
verdi og
p
trend 0,001) (figur 2A).. Frekvensen av mtDNA sletting mellom lys-røyking og heavy-røykere fag sammenslåtte fra saker og kontroller og stratifisert etter røykevaner ble sammenlignet og gitt i fig. 2B. Pearsons khikvadrattest eller Fishers eksakte test avslørte at slettingen skjedde betydelig oftere i tunge røykere (
p
0,001). Multivariate logistisk regresjonsanalyse justert for alder og kjønn viser at røyking kan være en risikofaktor for mtDNA sletting (OR = 6,540, 95% KI = 3,247 til 13,174, justert
p
0,001). I tillegg sammenlignet med kontroller, mtDNA slettingen ble betydelig anriket i tilfeller av lungekreft (
p
0,001) (Fig. 2C). Multivariate logistiske regresjonsanalyser med justering for alder, kjønn og røykevaner viste at risikoen for lungekreft saker for mtDNA sletting var 3,8 ganger høyere enn for kontroller (OR = 3,776, 95% KI = 2,662 til 5,355, justert
p
0,001). Interessant, forekomsten av mtDNA sletting var signifikant høyere hos kvinnelige ikke-røykere fag enn at mannlige ikke-røykere fagene kombinert saker og kontroller (
p
0,001) (Fig. 2D). Multivariate logistiske regresjonsanalyser justert for alder viste at risikoen for kvinnelige ikke-røykere fag for mtDNA sletting var 5,8 ganger høyere enn for mannlige ikke-røykere (OR = 5,814, 95% KI = 3,279 til 10,309, justert
p
. 0,001)
Del, sletting. Median antall pack-års kombinert saker og kontroller ble benyttet som skjæringspunkt til stratify sigarettrøyking fag. Singelen bar som viser andelen av personer som hadde sletting eller ikke. * Indikerer
p
0,001. (A) Fordeling av mtDNA sletting blant fagene sammenslåtte fra saker og kontroller og stratifisert etter pack-års røyking. Ikke-røykere som ikke hadde noen noen historie med røyking; Light-røykere som røykte 1-30 stk-års røyking; Heavy-røykere som røykte 30 stk-års røyking;
p
trend ble beregnet ved chi-kvadrat test for lineær-by-lineær assosiasjon (begge
p
verdi og
p
trend 0,001). (B) Fordeling av mtDNA sletting blant light-sigarett og heavy-sigarettrøyking fagene kombinert saker og kontroller. Light-røykere som røykte 0-30 stk-års røyking; Heavy-røykere som røykte 30 stk-års røyking. ORS (95% CIS) og
p
verdien bestemmes av multivariate logistisk regresjonsanalyse, korrigert for alder og kjønn (OR = 6,540, 95% KI = 3,247 til 13,174, justert
p
verdi 0,001). (C) Fordeling av mtDNA sletting blant sakene og kontroller. Sammenlignet med kontroller, ble mtDNA sletting betydelig anriket i tilfeller av lungekreft (
p
0,001). ORS (95% CIS) og
p
verdien bestemmes av multivariate logistisk regresjonsanalyse med justering for alder, kjønn og røykevaner (OR = 3,776, 95% KI = 2,662 til 5,355, justert
p
0,001). (D) Fordeling av mtDNA sletting blant ikke-sigarettrøyking fag sammenslåtte fra saker og kontroller og stratifisert etter kjønn. Ikke-røykere som ikke hadde noen noen historie med sigarettrøyking. ORS (95% CIS) og
p
verdien bestemmes av multivariate logistisk regresjonsanalyse justert for alder (OR = 5,814, 95% KI = 3,279 til 10,309, justert
p
0,001).
Distribusjon av 822 bp mtDNA sletting i store mtDNA haplogruppene av kombinerte saker og kontroller
Frekvensen av mtDNA sletting i store mtDNA haplogruppene av kombinerte saker og kontroller ble gitt i tabell 3 . som vist i tabell 3, Pearsons khikvadrattest eller Fishers eksakte test avslørte at slettingen skjedde signifikant hyppigere hos personer med mtDNA haplogruppene D (
p
0,001). Multivariate logistisk regresjonsanalyse justert for alder, kjønn og røykevaner viste at haplogruppe D kan være en risikofaktor for 822 bp mtDNA sletting (OR = 1,906, 95% KI = 1,359 til 2,738, justert
p
0,001). Frekvensen av mtDNA sletting i store mtDNA haplogruppene blant mannlige sigarettrøyking fag og mannlige ikke-sigarettrøyking fagene kombinert saker og kontroller ble presentert i tabell 4 og 5, henholdsvis. Som vist i tabell 4, ble haplogruppe D funnet å være en risikofaktor for mtDNA sletting blant mannlige sigarett røykere (OR = 2,752, 95% KI = 1,699 til 4,456, justert
p
0,001). Som vist i tabell 5, ble slettingen beriket hos personer med mtDNA haplogruppene G blant mannlige ikke-sigarett røyking fag (
p
= 0,036). Multivariate logistiske regresjonsanalyser justert for alder viste at på grunnlag av en
p
verdien av 0,05, haplogroups G kan være en risikofaktor for mtDNA sletting i mannlige ikke-sigarettrøyking fagene kombinert saker og kontroller (OR = 3,906, 95% KI = 1,381 til 12,255, justert
p
= 0,017).
Diskusjoner
i den foreliggende studien, haplogroups mtDNA D og F ble funnet å være gunstig for personer motstand mot lungekreft, mens haplogrupper G og M7 var assosiert med økt risiko for lungekreft i en Han kinesisk befolkning fra sørvestlige Kina. I tillegg sigarettrøyking var en risikofaktor for 822 bp mtDNA sletting og mtDNA haplogruppene D var utsatt for skade fra eksterne ROS forårsaket av sigarettrøyking. Funnene gitt bevis fra det punktet av mtDNA at genet-miljø interaksjon eksisterer i den enkelte mottakelighet for lungekreft. Så vidt vi vet, er dette den første studien for å rapportere sammenslutning av risikoen for lungekreft med mtDNA variasjoner og av sigarettrøyking med 822 bp mtDNA sletting som begynner mellom 15587-15591 NPS og ender mellom 16408-16412 NPS.
822 bp mtDNA sletting ble tilfeldigvis funnet å være til stede i mange eksempler når prim mtDNA-en og mtDNA-2 ble brukt til å forsterke mtDNA fragment for påfølgende sekvensering av HVS jeg i studien. I prinsippet, ved å bruke den nestede PCR-protokollen, er det mulig å konsentrere slettede molekyler ved den første PCR-trinnet og detektere enkle molekyler. Dermed er alle prøver (saker og kontroller) ble deretter på nytt amplifisert ved å bruke mer følsomme nestet PCR-metoden for å påvise ekstremt lave nivåer av mtDNA slettingen. For å undersøke rollen til mtDNA sletting i studiepopulasjonen, ble frekvenser av mtDNA sletting forhold mellom lys sigarettrøyking fag og tunge sigarettrøyking fagene kombinert saker og kontroller. Sammenligningen viste at mtDNA slettingen var signifikant hyppigere i tunge røykere personer sammenlignet med lys røyking fag. Multivariat logistisk regresjonsanalyse viste at røyking var en risikofaktor for mtDNA sletting. Mange av stoffene i sigarettrøyk er kjemikalier som kan skape ROS i menneskekroppen for å innføre oksidativt stress, som ble antatt å være involvert i lunge karsinogenese [37], [38] og mtDNA mutasjoner [39] – [41]. Nylig har det blitt rapportert at den økte mtDNA kopi nummer ble knyttet til fremtidig utvikling av lungekreft blant storrøykere for erstatning for skade på grunn av begrenset DNA-reparasjon kapasitet på mitokondrie [26]. Dermed tidligere funn som tunge sigarett røykere vil ha høyere interne doser av ROS [42], [43] og økt mtDNA kopiere nummer [26] enn lettere sigarett røykere støttet våre funn at storrøykere ville ha økt frekvenser av mtDNA sletting sammen med lys sigarett røykere.
mtDNA slettinger er generelt antatt å være resultatet av oksyradikal-indusert DNA-skader, men mekanismen for sletting er dårlig forstått. De fleste mtDNA slettinger er overveiende (-85%) flankert av korte direkte gjentar [44], [45]. For tiden er det to forslag om dannelsen av mtDNA slettinger. Et forslag er at mtDNA sletting kan genereres gjennom en glidd-stativ replikering mekanisme [46]. Men forslaget ble utfordret av den siste modifikasjon av tråden fortrengningsmodell som hevder at store områder av enkelt-trådet DNA som ikke finnes, i stedet, lagging-tråd malen er i stor grad beskyttet av RNA [47], [48]. Et annet forslag er at mtDNA slettinger kan genereres under reparasjon av skadet DNA forårsaket av økt oksidativt stress fra hva som forårsaker [49]. Den senere Forslaget ble støttet av mange bevis fra
E. coli
, mus til humane celler [50] – [53]. Den 822 bp mtDNA sletting oppdaget i studien er også flankert av 5 bp kort direkte repetisjoner (CTCCG) (Fig. 1C). Våre funn gitt indirekte bevis for å støtte den senere forslaget om at mtDNA slettinger kan lages under reparasjon av skadet DNA generert av sigarettrøyking. Forstå mekanismen involvert i produksjon og påfølgende klonal ekspansjon er verdt å undersøke nærmere.
Sammenlignet med kontroller, ble mtDNA sletting funnet å bli beriket i tilfeller. For å undersøke om mtDNA sletting var forbundet med noen mtDNA haplogruppene, ble frekvenser av mtDNA sletting i store mtDNA haplogruppene av kombinerte saker og kontroller analysert og dataene viste at slettingen skjedde betydelig oftere i mtDNA haplogrupper D og multivariate logis regresjonsanalyser viste at haplogruppe D kan være en risikofaktor for mtDNA sletting. Siden røyking var en risikofaktor for mtDNA sletting og ingen kvinnelig sigarettrøyking fagene var samlet i studien, de mannlige fagene samlet fra saker og kontroller ble fordelt etter sigarettrøyking i mannlige sigarettrøyking fag og mannlige ikke-sigarettrøyking emner til analysere videre foreningen av mtDNA sletting med mtDNA haplogrupper. Analysen av frekvensene i mtDNA sletting i store mtDNA haplogruppene blant mannlige sigarettrøyking fag også avdekket at haplogruppe D kan være risikofaktorer for mtDNA sletting. Ingen tilsvarende signifikant forskjell ble funnet blant mannlige ikke-sigarettrøyking fag. Imidlertid ble mtDNA haplogruppe G funnet å være en risikofaktor for sletting blant mannlige ikke-sigarettrøyking fag. Interessant nok var slettingen anriket på kvinnelige ikke-sigarettrøyking personer sammenlignet med mannlige ikke-sigarettrøyking fagene kombinert saker og kontroll. En grunn til at vi hypotese for å forklare denne forskjellen er at matolje røyk kan være en større risikofaktor for mtDNA sletting for kvinner som koker langt oftere enn menn i sørvestlige Kina.
Flere mtDNA haplogruppene ble funnet å spille roller i menneskelig levetid, kreftutvikling, Leber er arvelig optikusnevropati (LHON), og andre metabolske og degenerative sykdommer. MtDNA haplogruppe D er en av disse mtDNA haplogruppene. Haplogroup D er definert av den spesifikke variasjon i C5178A mitokondrielle NADH dehydrogenase-underenhet 2 (ND2). Tidligere undersøkelser viste at den beskyttende virkning av en substitusjons Leu Met → ved aminosyre 237 (L237M) av ND2 (C5178A) mot oksidativ skade på mitokondriene ikke bare bidrar til menneskelig levetid [13], [16], men gir også sterk anti aterosklerotiske effekter hos diabetespasienter og beskytter mot hjerteinfarkt [14]. Dermed kan den beskyttende virkning av haplogroup D mot oksidativ skade også redusere risikoen for lungekreft. Hyppigheten av haplogroup J, som ble funnet å være korrelert med lavere effektivitet av elektrontransportkjeden (ETC), redusert ATP, redusert ROS produksjon og akkumulering i eldre mennesker, ble øket i pasienter med LHON og multippel sklerose på grunn av sin begrensede strøm for å kompensere den mitokondrielle energisk mangel [18], [19]. På samme måte kan haplogruppe D står for den økte frekvensen av den C5178A variant hos eldre mennesker, som er forårsaket av redusert oksydativ skade [13], [16]. Men når de eksterne ROS skapt av sigarettrøyking øker, hyppigheten av mtDNA sletting økning i sigarett-røykere med haplogruppe D. En grunn vi en hypotese for å forklare fenomener som mtDNA haplogruppe D ble funnet å være beskyttende i lungekreft mens mtDNA slettingen ble beriket i mannlige sigarett-røykere med mtDNA haplogruppe D av kombinerte saker og kontroller er at personer med haplogruppe D kan være utsatt for skade fra eksterne ROS forårsaket av sigarettrøyking. Metioninrestene er blitt foreslått for å utgjøre en viktig antioksydant forsvarsmekanisme [54]. I henhold til den forutsagte modell for menneskelig ND2 molekyl [55], den Leu → Met substitusjon ved aminosyre 237 (L237M) av ND2 (C5178A) er eksponert ved overflaten av komplekset I og kan spille viktige roller i beskyttende virkning mot oksidativ skade mitokondrier som en effektiv oksydasjonsmiddel scavenger [13]. Lokalisering av metioninresten (Leu → Met) på overflaten av den komplekse jeg kan også være et mål for skade av økt ROS uansett årsak. Den skadede rester eller overflatestrukturen av komplekset I kan forårsake eller forsterke sletting av mtDNA. Den andre grunnen til at vi skal forklare fenomener er at risikoen for lungekreft og mtDNA sletting ikke var påvirket utelukkende av mtDNA variasjoner. Atom bakgrunn der mtDNA haplogruppene er klassifisert og mtDNA sletting ble funnet kan også bidra til den enkeltes mottakelighet for risikoen for lungekreft og mtDNA sletting. Gransker generering av endogen ROS og den beskyttende effekt mot oksidativ skade mitokondriene under forskjellige forhold i ulike mtDNA haplogrupper med samme kjernefysiske bakgrunnen, eller undersøke de forskjellige atom bakgrunn med samme mtDNA haplogruppene, kan hjelpe oss, i alle fall delvis, til utforske de grunnleggende mekanismene.
haplogroup F ble også identifisert sjeldnere i lunge krefttilfeller som haplogruppe D, men ingen signifikant forskjell ble funnet i frekvenser av mtDNA sletting blant mannlige sigarett-røykere med haplogruppe F. haplogroup
