Abstract
Innledning
Mange faktorer påvirker utviklingen av gastrointestinal (GI) kreft. Insulin-lignende vekstfaktor (IGF) akse spiller en rolle i embryonisk og postnatal vekst og reparasjon av vev. Forhøyede nivåer av IGF, lave nivåer av IGF-bindende proteiner (IGFBP) og over-uttrykk for IGF-reseptor (IGFR-I) ble forbundet med flere stadier av kreft. Her utbredelsen av enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) rs6214 i
IGF type I
(
IGF-I
) genet og rs6898743 i veksthormon reseptor (
GHR
) genet hos pasienter med GI kreft og kontroller ble studert
Materialer og amp.; Metoder
I denne nederlandske case-control studie, DNA isolert fra blodet til 1.457 GI kreftpasienter; 438 pasienter med hode- og halskreft (HNC), 475 med spiserørskreft (EF) og 544 med tykk- og endetarmskreft (CRC) og 1.457 matchede kontroller, ble brukt til å bestemme rs6214 og rs6898743 genotyper av polymerase kjedereaksjon. Sammenhengen mellom disse SNPs og GI kreft, HNC, esophageal adenokarsinom (EAC), esophageal plateepitelkreft (ESCC) og proksimale eller distale CRC ble undersøkt. Odds ratio (ORS) med 95% konfidensintervall (95% KI) ble beregnet via ubetinget logistisk regresjon.
Resultater
Totalt for GI kreft, ORS for SNPs rs6214 og rs6898743 var omtrent 1,0 (p-verdi 0,05), ved hjelp av de mest vanlige genotypene GG som referanse. En OR på 1,54 (95% CI, 01.05 til 02.27) ble funnet for EC for genotype AA av rs6214. ORS for EAC var 1,45 (95% CI, 01.04 til 02.01) og 1,71 (95% KI, 1,10 til 2,68), for genotyper GA og AA, henholdsvis. Genotype GC av rs6898743 viste en OR på 0,47 (95% KI, 0,26 til 0,86) for ESCC.
Konklusjon
Et allel av SNP rs6214 i
IGF-I
genet ble forbundet med EAC, og med HNC hos kvinner. GC genotype av rs6898743 i
GHR
genet var negativt assosiert med ESCC
Citation. Ong J, Salomon J, te Morsche RHM, Roelofs HMJ, Witteman BJM, Dura P, et al . (2014) Polymorfisme i Insulin-like Growth Factor Axis er assosiert med gastrointestinal kreft. PLoS ONE 9 (3): e90916. doi: 10,1371 /journal.pone.0090916
Redaktør: Yousin Suh, Albert Einstein College of medicne, USA
mottatt: 15 november 2013; Godkjent: 06.02.2014; Publisert: 07.03.2014
Copyright: © 2014 Ong 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:. Forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
konkurrerende interesser:.. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
på verdensbasis er en av de mest utbredte årsakene kreft døds~~POS=TRUNC [1]. I 2011 var den totale forekomsten av kreft i Nederland var 100,577 tilfeller, ca 20% gjorde utvikle gastrointestinal (GI) kreft [2]. Antall nye pasienter med GI kreft øker i Nederland i løpet av de siste 20 årene [2].
Ti til tjue prosent av GI kreft er arvelig [3]. Det er flere andre faktorer som spiller en rolle i utviklingen av GI-cancer, inkludert alder, kjønn, røyking, fysisk aktivitet og fedme [4], [5]. Også kostholdsfaktorer, som for eksempel inntak av alkohol, kan forbruket av lave mengder grønnsaker og frukt, overdrevent inntak av rødt kjøtt, og mange andre kostholdsfaktorer har betydning for utvikling av GI kreft [5]. I tillegg risiko moduler genetiske faktorer med lav penetrans, slik som mange enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs), kan være involvert i utviklingen av GI kreft.
I denne sammenheng har insulin-like growth factor (IGF) akse kan være av interesse, ettersom det bevis for at det er involvert i flere stadier av kreft øker [6] – [8]. IGF-aksen spiller en rolle i embryonisk og postnatal vekst i vev reparasjon og mange andre viktige prosesser [6], [9], [10]. Forhøyede nivåer av IGF, lave nivåer av IGF-bindende proteiner (IGFBP) i sirkulasjon og over-ekspresjon av IGF-reseptor type I (IGFR-I) var assosiert med kreft [7], [11].
In vitro
studier indikerer at flere komponenter av IGF aksen indusere mitose og hindrer apoptose i kreftceller [12], [13].
IGF er hovedsakelig produsert av leveren og det er mediert av veksthormonet (GH) familien. Den dominerende isoform av dette somatotropin familien er veksthormon 1 (GH1). De veksthormonfrigjørende hormon (GHRH), som utskilles av hypothalamus, regulerer produksjonen av GH i adenohypophysis av hypofysen [14]. GH binder seg til veksthormon-reseptor (GHR) i leveren og andre målet vev. Denne interaksjonen fremmer syntese av IGF-I og IGF-II [15].
IGF er i stand til å binde til medlemmene av familien IGFBP [16]. De fleste IGF som sirkulerer i blodstrømmen blir bundet til IGFBP med en høy bindingsaffinitet, noe som resulterer i en økt halveringstid av IGF. Flertallet av IGF i kretsløpet binder til IGFBP-3, en syrelabil underenhet (ALS) kompleks [17]. Mange faktorer, blant annet hormoner, kosthold, etnisitet, alder og kjønn, påvirker nivåene av IGF og IGFBP-3 i serum og vev [18].
I tillegg til IGFBP familiemedlemmer, IGF-I og IGF -II binder seg til de to typene av IGF-reseptorer, IGFR-i og IGFR-II. IGFR-I, et transmembran tyrosin-kinase-reseptor, er uttrykt i hele menneskekroppen. Begge typer av IGF er i stand til å interagere med denne reseptoren med forskjellige bindingsaffiniteter. Aktivering av IGFR-relatert I reaksjonsvei kan føre til proliferasjon, differensiering, migrering og forebygging av en celle fra å gå inn i apoptose [8].
Funksjonen til IGFR-II, et kation-uavhengig mannose-6- fosfat-reseptoren, er mer uklart. Denne reseptoren reagerer med IGF-I, så vel som med IGF-II. Bindingen av denne reseptoren med IGF-I er svak, mens IGFR-II har en høy bindingsaffinitet for IGF-II. I motsetning til IGFR-I, disse interaksjoner ikke fører til aktivering av cellesignaliseringsreaksjonsveier. Hovedfunksjonen til denne reseptoren er sannsynligvis den sekvestrerende av IGF-II og til slutt degradering av dette protein [9].
Flere genetiske varianter i komponentene av IGF-aksen ble allerede undersøkt i forbindelse med kreftrisiko. McElholm et al. analysert 102 SNPs i IGF aksen [17] og preget tre genetiske varianter som syntes å være assosiert med esophageal adenokarsinom: rs6214 i
IGF-I
genet, rs6898743 i
GHR
gen og en CA-repeat i promoter region (5′-UTR) av
IGF-i
genet, sistnevnte variant imidlertid å være svært sjeldne. Sammenhengen mellom SNPs rs6214 og rs6898743 og andre GI kreft ble ikke undersøkt ennå
SNP rs6214 (c * 2716G . A). Befinner seg på
IGF-I
genet [19] . Dette genet er lokalisert på den lange arm av kromosom 12 i posisjon 23.2 og består av seks eksoner [20]. SNP rs6214 er plassert i tre prime utranslatert region (3′-UTR), som har en viktig rolle i oversettelsen, lokalisering og stabilitet av mRNA [21] – [23]. I Europa allelfrekvensene i G og A alleler er 55% og 45%, henholdsvis [24]
SNP rs6898743 (c.71-26648G C). Er en intronic SNP i
GHR
gen lokalisert på kromosom 5 [17]. I den europeiske befolkningen, ca 75% og 25% er G og C alleler, henholdsvis [25].
I denne studien, utbredelsen av SNPs rs6214 og rs6898743 hos pasienter med GI kreft og kontroller ble undersøkt i en nederlandsk befolkning.
Materialer og metoder
studie~~POS=TRUNC
for denne populasjonsbasert case-control studie, fullblod eller friskt vev av kaukasiske pasienter med GI kreft og kontroller ble samlet mellom 2002 og 2013 på flere sykehus i Nederland. Innmelding kriteriene var at saker ble inkludert i den rekkefølgen for innreise til sykehusene, og kun pasienter som er diagnosen ble bekreftet av en patolog, ble inkludert i studien. Alle etterfølgende pasienter som var villige til å delta, ga sin skriftlig informert samtykke. Undersøkelsene ble godkjent av medisinske etiske komiteer i Maastricht University Medical Center og Radboud University Nijmegen Medical Center (RUNMC).
Blod og vevsprøver av pasienter med CRC eller EC ble hentet fra RUNMC og Gelderse Vallei Hospital, Ede. Pasienter med EC ble også inkludert på Canisius-Wilhelmina Hospital Nijmegen og Rijnstate Hospital, Arnhem. Blodprøvene av friske kontroller, for sammenligning med CRC og EC pasientgrupper, ble rekruttert fra Nijmegen området, ved annonse i lokalavisene. Blod av pasienter med HNC ble samlet ved Universitetssykehuset Maastricht. Friske kontroller for denne gruppen av pasienter ble rekruttert fra blodbanken, Maastricht-området. Kontrollene ble matchet med pasientene med hensyn til alder og kjønn.
EC ble klassifisert av en patolog som histologiske subtyper esophageal plateepitelkreft (ESCC) eller spiserørs adenokarsinom (EAC). Hos pasienter med CRC, ble plasseringen av svulsten er identifisert som å være i den proksimale (cecum, colon ascendens, colon transversum) eller distale colon (descendens, sigmoid kolon, rektum) del av tykktarmen.
Blood var oppbevares ved -20 ° C ved laboratoriet ved Institutt for gastroenterologi, RUNMC. Kontrollene ble matchet til pasienter etter kjønn, alder, etnisitet og rekruttere området for å skape to sammenlignbare grupper.
DNA Isolation
Hos pasienter, DNA ble isolert fra blod eller friskt vev, oppnådd etter reseksjon av svulsten. I kontrollene ble DNA isolert fra blod. For DNA High Pure PCR mal Preparation Kit (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Tyskland) ble brukt, i henhold til protokollen fra produsenten. DNA-prøver ble lagret ved 4 ° C inntil bruk.
Genotyping
De rs6214 og rs6898743 polymorfismer ble etablert ved hjelp av real-time PCR (RT-PCR) teknikker. Et spesifikt sett av primere som flankerer regionen av SNP, ble anvendt for å amplifisere DNA. I den TaqMan®-analysen, to merkede prober med en fluorofor ved den 5’end og et quencher ved 3′-enden, ble tilsatt til PCR-blandingen. Primere og prober ble utformet for hver SNP, ved hjelp av Beacon Designer 7.0 (PREMIER Biosoft, Palo Alto, California, USA). Primere og TaqMan prober ble utarbeidet av Sigma-Aldrich Chemie BV. (Zwijndrecht, Nederland) og ble sjekket for polymorfismer i sine bindingssteder som bruker SNPCheck versjon 3 (https://ngrl.manchester.ac.uk/SNPCheckV3/snpcheck.htm). Sekvensene til primerne og probene er gitt i tabell 1. Den 6-fluorescein amidite (6-FAM) og Hexachloro-fluorescein amidite (HEX) ble kovalent bundet til probene for de mest vanlige alleler og de mindre vanlige lene, henholdsvis. Svart hull Quencher-1 (BHQ1), ble anvendt som ble bundet til 3′-enden av TaqMan probe. RT-PCR ble utført med CFX96 Real-Time PCR deteksjon system (Bio-Rad Laboratories Inc, Hercules, California, USA), og resultatene ble analysert med dataanalyse programvare Bio-Rad CFX Manager 2.0 (Bio-Rad Laboratories Inc ).
Statistiske analyser
resultatene fra RT-PCR, genotype og allel frekvensfordelinger, ble analysert ved hjelp av IBM SPSS statistikk programvare versjon 20 (International Business Machines Corp., Armonk, New York, USA).
likestilling mellom gjennomsnittsalderen ble testet ved hjelp av uavhengige prøver t-test. I analysen ble alder og kjønn regnes som confoundere. Odds ratio (ORS) med sine 95% konfidensintervall (95% CIS) ble beregnet for genotypene og for lene frekvenser ved å utføre ubetinget samt betinget logistiske regresjonsanalyser. Homozygosity for de vanligste allelet ble tatt som referanse.
Når gjennomsnittsalder mellom pasient (sub) gruppen og kontrollgruppen var signifikant forskjellig, ORS beregnet med ubetinget logistisk regresjon ble korrigert for denne variabelen. Resultater med en
p
-verdi 0,05 ble ansett som statistisk signifikant
Resultater
Det som kjennetegner studiepopulasjonen og antall fag per GI kreft subtype er oppsummert. i tabell 2. i denne studien ble 1.457 pasienter med GI kreft og 1.457 kontroller inkludert, i alderen mellom 16 og 95 år. Gjennomsnittsalderen på GI kreft pasient og kontrollgruppene var 63,8 ± 11,5 og 62,4 ± 11,3 år, henholdsvis (
p
verdi = 0.001).
I under analysene , der foreningen mellom SNPs og utvikling av hver kreft subtype ble undersøkt, var gjennomsnittlig alder mellom HNC pasienter og den tilsvarende kontrollgruppe var signifikant forskjellig (p-verdi = 0,0001).
genotypefordeling for SNP’er rs6214 og rs6898743 hos pasienter med gastrointestinal kreft og kontroller er presentert i tabell 3. for de SNPs rs6214 og rs6898743, fordelingen av genotyper i den totale GI kreftpasientgruppe, i GI kreft sub-grupper så vel som i kontrollgrupper som ikke avviker fra den Hardy-Weinberg likevekt (alle p-verdier 0,05), med unntak av ESCC pasientundergruppen, som viste en
p
-verdi på 0,003 for SNP rs6898743
for både SNPs, ingen assosiasjoner med GI kreft ble sett (ORS mellom 1,01 og 1,20,
p
-verdier 0,05), med unntak for en betydelig overuttrykk av GA genotype av rs6214 i kvinnelige pasienter (OR 1,38, 95% KI 1,01 til 1,87).
Tabell 4 oppsummerer genotype distribusjon og ORS (95% KI) for SNPs rs6214 og rs6898743 per kreft subtype. I dette sub-analysen, ble en signifikant sammenheng med EF (OR 1,54, 95% CI, 01.05 til 02.27) funnet for genotype AA av rs6214 (
p
verdi = 0,029), mens GA genotype viste en ikke-signifikant OR på 1,27 (95% KI 0,96 til 1,69). A-allelet var betydelig mer til stede i pasientgruppen (p-verdi = 0,021). Analysert i forhold til kjønn, genotype AA av rs6214 i menn viste en enda høyere OR på 1,68 (95% KI, 1,09 til 2,59) med en p-verdi på 0,019.
Ingen signifikante sammenhenger ble funnet mellom pasienter med HNC eller CRC og kontroller for genotyper av begge SNPs. Men for HNC hos kvinner en OR på 2,19 (95% KI, 1,09 til 4,39) ble funnet for GA genotype av rs6214, mens en OR på 0,08, 95% KI, 0,01 til 0,65 ble funnet for CC genotype av SNP rs6898743 . ORS beregnet for rs6214 og rs6898743 genotyper, per histologisk subtype av EC er vist i tabell 5. En OR på 1,45 (95% CI, 01.04 til 02.01) ble funnet for GA heterozygoter av rs6214 i EAC (p-verdi = 0,028) , mens homozygote for den varianten allelet AA viste en OR på 1,71 (95% KI, 1,10 til 2,68, p-verdi = 0,018). Hos menn med genotype AA av rs6214, foreningen var enda sterkere (OR 1,87, 95% CI, 1.14 til 3.7;
p =
0,013). A-allelet var betydelig mer til stede i EAC pasientgruppen så vel som i den mannlige sub-gruppen (p-verdier 0,008 og 0,009, henholdsvis).
For SNP rs6898743, en invers assosiasjon med ESCC ble lagt merke til for genotyper GC (OR 0,47, 95% KI, 0,26 til 0,86) med en
p
-verdi av 0,014. I kontrast, avslørte homozygot variant CC genotype en OR på 2,54 (95% KI, 0,66 til 9,81). Men i disse CC undergrupper antall individer er svært liten. På samme måte ble en signifikant invers assosiasjon med ESCC funnet hos menn med genotype GC (OR 0,31, 95% KI, 0,15 til 0,66;
p
= 0,002). Ingen signifikante sammenhenger ble funnet når CRC pasienter ble analysert i henhold til tumorlokalisering, enten proksimale eller distal (tabell 5).
De viktigste resultatene av denne studien er visualisert i Figur 1.
Bare betydelig foreninger er visualisert. Foreninger er gitt som følger: rs antall SNP, genotype, odds-ratio med tilsvarende 95% konfidensintervall. Homozygot vanligste genotype er tatt som referanse. EAC, esophageal adenokarsinom; ESCC, esophageal plateepitelkarsinom.
Diskusjoner
Dette populasjonsbasert case-control studie ble utført for å undersøke hvilken rolle IGF forbundet SNPs rs6214 og rs6898743 i utvikling av gastrointestinal kreft. De SNPs rs6214 og rs6898743 ble ikke funnet assosiert med GI kreft, men i GI kreft undergrupper, ble noen interessante assosiasjoner lagt merke til.
Genotype AA av rs6214 i
IGF-I
genet ble forbundet med EC, men denne risikoen endrer effekten av rs6214 et allel var i hovedsak et resultat av et samarbeid med den histologiske undergruppe av EAC; enkeltpersoner som bærer GA eller AA genotyper viste relativ risiko på 1,45 og 1,71, henholdsvis. SNP rs6214 har blitt undersøkt i flere tidligere studier om GI kreftrisiko. Feik et al. rapportert en betydelig høyere risiko for CRC for bærere av genotype AA [26]. En lignende trend ble sett i vår studie, men ingen betydning ble nådd. Denne forskjell kan forklares ved det faktum at studiepopulasjonen av Feik et al. bare inneholdt 178 CRC pasienter. Videre ble deres ORS justert for kjønn, alder og kroppsmasseindeks (BMI), mens BMI ikke var involvert i vår studie.
McElholm et al. rapportert en betydelig redusert risiko for Barretts øsofagus (BE) for AA genotype av rs6214 i en irsk studiepopulasjonen (OR = 0,43, 95% KI 0,24 til 0,75) [17]. BE er en unormal erstatning i spiserøret av plateepitel av spesialiserte søyle-lined epitel, og er en av de viktigste risikofaktorer for EAC [27]. Derfor er det overraskende at vi fant en signifikant invers assosiasjon med EAC for rs6214 GA og AA genotyper
To hoved forklaringer kan gis. Først, pasientgruppen med BE og kontrollgruppen i studien av McElholm et al. var forholdsvis små (n = 207 og n = 244, henholdsvis). Mer viktig er imidlertid den store forskjell i allel frekvenser, å være 48% og 52% for rs6214 G og A-alleler som rapportert av McElholm et al. på sine kontroller, mens verdier på 57% og 43% ble rapportert for europeere i HAPMAP databasen [24]. Sistnevnte verdier er i god overensstemmelse med våre kontroll allel frekvensdata (60,5% G og 39,5% A allel).
Rollen til genetisk variant av rs6214 i bukspyttkjertelkreft i en japansk befolkningen ble vurdert av Nakao et al. [28]. Bruke AA som referanse genotype, ble ingen sammenheng finnes mellom rs6214 og kreft i bukspyttkjertelen i den samlede analysen, mens 20 år gamle bærere av GA og GG genotyper med en BMI ≥ 25 kg /m
2 viste en økt risiko for bukspyttkjertel kreft. Men antallet pasienter inkludert i denne underkategorien var svært lav, og dermed pålitelighet er begrenset.
Høye plasmanivået av IGF-I ble foreslått til å være en risiko for ulike kreftformer, inkludert CRC [29], [30]. Derfor Canzian et al., Al-Zahrani et al. og D’Aloisio et al. undersøkt rollen til rs6214 SNP på de sirkulerende IGF-I nivåer i kaukasiske [20], [31], [32]. Imidlertid ble inkonsekvente resultater oppnådd. I studiet av D’Aloisio et al., AA genotype syntes å være forbundet med store midlere IGF-I-plasmanivåer, mens de to andre studier fant en sammenheng mellom denne SNP og sirkulerende IGF-I-nivåer.
De SNP rs6898743 ikke har blitt grundig undersøkt så langt. Bærere av CC genotypene ble funnet omvendt assosiert med EAC av McElholm et al. [17], mens resultatene viste en tendens for det motsatte. Det var også bemerkelsesverdig at allelfrekvenser i den irske studiepopulasjonen som rapportert av McElholm et al. [17] (19% G og 81% C for kontrollene) var helt forskjellig fra de HAPMAP frekvenser i den europeiske befolkningen [25] (77,9% G og 22,1% C). Våre data på 76,9% G-allel og 23,1% C-allelet i kontrollene helt passer med de rapporterte HAPMAP data for europeere [25]
Noen interessant kjønnsrelaterte forskjeller ble funnet.; hos kvinner, ble genotype GA av SNP rs6214 signifikant assosiert med GI- og HNC, mens homozygosity for varianten C-allelet av rs6898743 ble omvendt assosiert med HNC. I menn, nøyaktig motsatt effekt ble lagt merke til, men resultatene her er ikke signifikante. Det skal bemerkes imidlertid at antall kvinnelige pasienter i undergruppen av HNC pasienter var liten (n = 93), som gjorde betydningen diskutabel.
Styrken med denne studien er at pasientene og kontroller ble vellykket matchet av kjønn, rase, rekruttering området og også i stor grad av alder. Dette muliggjorde en vurdering av sammenhengen mellom de SNPs og utfall, uten å bli påvirket av disse confoundere. Videre den totale studiepopulasjonen var stor.
Denne studien har også sine begrensninger. Først av alt, var den tilsvarende alders ikke lyktes helt, da gjennomsnitts aldre mellom GI- og HNC pasient og kontrollgrupper signifikant forskjellig. Derfor ble ubetinget logistisk regresjon benyttet som teoretisk skaper en lavere strøm sammenlignet med betinget logistisk regresjon. Dernest ORS beregnet i under analysene ble ikke justert for multiple testing. Dette kan være lurt siden multippel testing kan øke endrings å finne en signifikant sammenheng og dermed skaper skjevhet. For det tredje, i denne studien ingen informasjon om røykevaner, alkoholbruk, kosthold og andre livsstilsfaktorer er tilgjengelig. Videre fedme hvorav BMI og hofte-til-midje-forholdet er egnede indikatorer, er en viktig feilkilden for GI-kreft [33]. Fedme kan påvirke risikoen for tykktarmskreft, og overskudd av kroppsfett og fettfordeling også ut til å være relatert til EAC [33]. Komorbiditet, spesielt tidlig diagnostisert diabetes mellitus, er assosiert med ulike kreftformer, inkludert kreft i colorectum [34]. Videre, i å analysere forholdet mellom polymorfismer i komponentene av IGF-aksen og kreft hos kvinner, må bruken av piller som skal tas i betraktning, siden kjønnshormonet østradiol har en direkte, så vel som en indirekte innvirkning på produksjon av IGF-i i østrogen-responsive vev og lever [35]. Annen begrensning av denne studien er at studiepopulasjoner i under analysene var relativt små, og at bare en kontroll ble matchet med en pasient.
I konklusjonen, A-allelet av SNP rs6214 av
IGF-I
genet er assosiert med spiserørskreft. Denne foreningen kan være i hovedsak et resultat av effekter på histologisk subtype esophageal adenokarsinom i menn. Videre kan kvinner med A-allelet av SNP rs6214 har en økt risiko for å utvikle GI kreft, nærmere bestemt HNC. Disse SNP’er kan brukes som markører for å vurdere kreftrisiko for disse (histologiske) subtyper.
