中华流行病学杂志  2016, Vol. 37 Issue (6): 858-862   PDF    
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2016.06.023
中华医学会主办。
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刘学智, 南晶, 李娟, 李颖, 丁玲, 王金桃.
Liu Xuezhi, Nan Jing, Li Juan, Li Ying, Ding Ling, Wang Jintao.
FHIT基因甲基化及蛋白表达与HPV16感染在宫颈癌变中的交互效应
Interaction between fragile histidine triad methylation, protein expression and human papillomavirus 16 infection in cervical carcinogenesis
中华流行病学杂志, 2016, 37(6): 858-862
Chinese Journal of Epidemiology, 2016, 37(6): 858-862
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2016.06.023

文章历史

投稿日期: 2016-1-13
FHIT基因甲基化及蛋白表达与HPV16感染在宫颈癌变中的交互效应
刘学智, 南晶, 李娟, 李颖, 丁玲, 王金桃     
030001 太原, 山西医科大学公共卫生学院流行病学教研室
摘要: 目的 探讨脆性组氨酸三联体(FHIT)基因甲基化及蛋白表达异常与HPV16感染在宫颈癌变中的作用及其交互效应。方法 选择2009年9月至2011年3月在山西省肿瘤医院、山西医科大学第二医院妇科、太原市妇幼保健院和介休市妇幼保健院就诊的宫颈鳞状细胞癌(SCC)新发患者100例,宫颈上皮内瘤样变(CIN)患者142例(72例CIN1,70例CIN2+)和正常宫颈(NC)妇女108例为研究对象。采用多重PCR法检测HPV16感染状况,应用甲基化特异性PCR(MSP)和Western Blot法分别检测FHIT基因甲基化状态和蛋白的表达水平。利用SPSS 20.0软件进行相关资料的t检验、方差分析、χ2检验、因素与疾病关联效应分析(OR值及其95%CI),应用相加效应模型进行交互作用评价。结果 HPV16感染率在CIN1组(45.8%)、CIN2+组(68.6%)和SCC组(73.0%)均高于NC组(28.7%),差异均有统计学意义(P<0.001);在NC、CIN1、CIN2+和SCC组,FHIT基因甲基化率分别为3.7%、13.9%、21.4%和38.0%,蛋白表达水平分别为1.255±0.130、1.184±0.172、1.133±0.126和1.099±0.148,各组的差异均有统计学意义(P<0.001);随宫颈病变程度的加重,HPV16感染率逐渐升高(趋势检验χ2=47.623,P<0.001),FHIT基因甲基化率逐渐升高(趋势检验χ2=40.147,P<0.001),FHIT蛋白低表达率也逐渐升高(趋势检验χ2=65.098,P<0.001);FHIT基因高甲基化、FHIT蛋白低表达与HPV16感染在不同宫颈病变组均存在正相加交互效应。结论 FHIT基因高甲基化和FHIT蛋白低表达与HPV16感染均可增加宫颈癌及其癌前病变的发生风险,FHIT基因高甲基化和FHIT蛋白低表达与HPV16感染在宫颈癌变中均具有协同作用。
关键词: 宫颈癌变    人乳头瘤病毒16型    FHIT基因    交互效应    
Interaction between fragile histidine triad methylation, protein expression and human papillomavirus 16 infection in cervical carcinogenesis
Liu Xuezhi, Nan Jing, Li Juan, Li Ying, Ding Ling, Wang Jintao     
Department of Epidemiology, School of Public Health, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China
Fund programs: National Natural Science Foundation of China (30872166,81273157,81473060); Natural Science Foundation of Shanxi Province (2008011075-1)
Corresponding author: Wang Jintao,Email:wangjt59@163.com
Abstract: Objective To investigate the association between fragile histidine triad (FHIT) gene methylation, abnormal protein expression and HPV16 infection as well as their interactions in cervical carcinogenesis. Methods A total of 108 patients with normal cervical (NC), 142 cases of cervical intraepithelial neoplasia (CIN1, n=72; CIN2+, n=70), and 100 new cases of cervical squamous cell carcinoma (SCC) were chosen from the Shanxi Tumor Hospital, Second Hospital of Shanxi Medical University, Maternal and Child Health Center in Taiyuan and Jiexiu during September 2009 and March 2011. HPV16 was detected by multiple PCR. FHIT methylation and protein expression levels were detected by methylation specific PCR (MSP) and Western Blot, respectively. All the data were performed with SPSS 20.0 statistical software. Differences among groups were assessed by Chi-square and Kruskal-Wallis tests. The interaction effects were evaluated by additive model. Results The prevalence rates of HPV16 infection in CIN1 (45.8%), CIN2+ (68.6%) and SCC (73.0%) were significantly higher than that in NC (28.7%, P<0.001). In NC, CIN1, CIN2+ and SCC groups, the FHIT gene methylation rates were 3.7%, 13.9%, 21.4% and 38.0% while the protein expression levels were 1.255±0.130, 1.184±0.172, 1.133±0.126 and 1.099±0.148, respectively. Differences among the groups were statistical significant (P<0.001). With increasing degrees of cervical lesions, the HPV16 infection rate (χ2=47.623, P<0.001), FHIT methylation rate (χ2=40.147, P<0.001) and the rate of FHIT protein low expression (χ2=65.098, P<0.001) were all gradually increasing. There appeared positive additive interaction between FHIT methylation, FHIT protein low expression and infection of HPV16. Conclusion Hypermethylation of FHIT gene, low expression of FHIT protein and HPV16 infection could increase the risk of cervical cancer and precancerous lesions. These results suggested that there might be synergistic action between FHIT gene hypermethylation and HPV16 infection in the progression of cervical cancer and the same was true between the low expression of FHIT protein and HPV 16 infection.
Key words: Cervical carcinogenesis    Human papillomavirus 16    Fragile histidine triad gene    Interaction    

高危型HPV16感染是宫颈癌的主要病因[1]。但在感染者中,只有20%发展为非典型增生,而这些癌前病变中也只有1/5发展为宫颈癌[2],提示HPV感染并非宫颈癌发生的唯一因素。脆性组氨酸三联体(FHIT)横跨脆性位点FRA3B,该位点包含HPV16 DNA整合的部位,提示FHIT基因可能为HPV感染致癌提供了生物学基础,而HPV的整合也可能导致FHIT基因功能的缺失或失活[3]。已有研究提示,宫颈癌中FHIT蛋白表达降低可能与FHIT基因甲基化有关[4, 5],且FHIT基因异常表达可能是HPV16作用的直接结果[6],但是FHIT基因甲基化和异常表达与HPV16感染在宫颈病变中的相互关系目前尚未阐明。为此本研究分析不同宫颈癌变患者中FHIT基因甲基化和蛋白表达水平,并探讨其与HPV16感染的交互效应,为宫颈癌变分子致癌机制研究提供依据。

对象与方法

1. 研究对象:选择2009年9月至2011年3月在山西省肿瘤医院、山西医科大学第二医院妇科、太原市妇幼保健院和介休市妇幼保健院就诊的新发宫颈鳞状细胞癌(SCC)100例,宫颈上皮内瘤样变(CIN)142例(72例CIN1,70例CIN2+)和正常宫颈(NC)妇女108例为研究对象。均为病理学确诊,未进行放疗、化疗等治疗,并排除其他肿瘤者。采用统一的结构式问卷,由培训合格的调查人员进行面对面调查。主要包括一般人口学特征、生活饮食习惯以及生殖情况。同时采集全部研究对象的手术或活检宫颈组织标本,于-80 ℃冰箱保存待检。研究通过山西医科大学伦理委员会审查并获得研究对象知情同意。

2. 研究方法:

(1)PCR检测宫颈组织HPV16 DNA:采用酚-氯仿法提取宫颈组织DNA,按照本研究前期报道的方法进行HPV16 DNA的扩增,确定高危型HPV16感染状态[7]

(2)甲基化特异性PCR(MSP)法检测FHIT基因甲基化状况:采用酚-氯仿抽提法提取宫颈组织的总DNA。参照本研究前期建立的方法检测FHIT基因甲基化状况[8]。FHIT基因的甲基化引物:上游5′-TTG GGG CGC GGG TTT GGG TTT TTA CGC-3′,下游5′-CGT AAA CGA CGC CGA CCC CAC TA-3′;非甲基化引物:上游5′-TTG GGG TGT GGG TTT GGG TTT TTA TG-3′,下游:5′-CAT AAA CAA CAC CAA CCC CAC TA-3′。对PCR扩增产物行2%琼脂糖凝胶电泳,在VILBER CV-A50C凝胶成像仪下观察,于74 bp处分别获得FHIT基因甲基化和未甲基化条带。

(3)Western Blot法检测FHIT蛋白的表达水平:取冻存宫颈组织50 mg,加适量WIP裂解液和PMSF的混合液,冰浴中匀浆,充分裂解。12 000 r/min离心,取上清,参照本研究前期建立方法检测FHIT蛋白表达水平[9]。一抗为1:800 兔抗人FHIT单克隆抗体,在相对分子质量43 KD和16.8 KD处分别获得内参照蛋白β-actin和FHIT蛋白条带。利用Quantity One软件分析条带的吸光度值(A值),以目的条带与内参β-actin条带的A值之比作为FHIT蛋白的相对表达量。

3. 统计学分析:利用SPSS 20.0软件进行相关资料的t检验、方差分析、Kruskal-Wallis检验、 χ2检验,计算因素与宫颈癌变之间关联强度指标(OR值及其95%CI)。应用相加效应模型进行交互作用评价,并计算交互作用相对超额危险度(RERI)、交互作用归因比(AP)和交互作用指数(SI)进行交互作用的定量分析。以P<0.05判断为差异有统计学意义。

结 果

1. 人口学特征及相关因素:NC、CIN1、CIN2+和SCC组年龄M值分别为47.81(30~69)、48.75(33~67)、45.62(34~75)和49.11(34~75)岁。各组间在民族、出生地、婚姻状况等方面的差异均无统计学意义(P>0.05),而在年龄、职业、首次生育年龄、个人卫生习惯、文化程度、孕产次、人工流产史、妇科病史等方面的差异均有统计学意义(P<0.05),见表 1

表 1 研究对象人口学特征及相关因素

2. HPV16感染与宫颈癌变的关系:将HPV16 E6/E7 DNA任一阳性界定为HPV16阳性,对不同宫颈病变组HPV16感染状况分析。结果显示,HPV16感染率在CIN1(45.8%)、CIN2+(68.6%)和SCC(73.0%)组均高于NC组(28.7%),差异均有统计学意义,且随着宫颈病变的进展,HPV16感染率及OR值逐渐升高(趋势检验 χ2=47.623,P<0.001),见表 2

表 2 HPV16感染与宫颈癌变的关系

3. FHIT基因甲基化与宫颈癌变的关系:对不同宫颈病变组FHIT基因甲基化状态分析显示,FHIT基因甲基化率在CIN1(13.9%)、CIN2+(21.4%)和SCC(38.0%)组均高于NC组(3.7%),差异均有统计学意义,且随着宫颈病变程度加重,FHIT基因甲基化率及OR值呈升高趋势(趋势检验 χ2=40.147,P<0.001),见表 3

表 3 FHIT基因甲基化与宫颈癌变的关系

4. FHIT蛋白表达与宫颈癌变的关系:FHIT蛋白表达在CIN1、CIN2+和SCC组均低于NC组,差异均有统计学意义。进一步以NC组FHIT蛋白表达量的50%点值(1.255)为界,将≤1.255作为低蛋白表达进行分析。结果显示,随着宫颈病变程度的加重,FHIT蛋白低表达率及OR值逐渐升高(趋势检验 χ2=65.098,P<0.001),见表 4

表 4 FHIT蛋白表达与宫颈癌变的关系

5. FHIT基因甲基化与FHIT蛋白表达在不同宫颈病变组中的变化趋势:随着宫颈病变程度的加重,FHIT基因甲基化率逐渐升高,而FHIT蛋白表达量逐渐降低(图 1)。

图 1 FHIT基因甲基化与FHIT蛋白表达在不同宫颈病变组中的变化趋势

6. FHIT基因甲基化、蛋白表达与HPV16感染的交互效应:考虑到HPV16感染为宫颈癌的主要致病因素,进一步应用相加效应模型分析FHIT基因甲基化与HPV16感染,以及FHIT蛋白低表达与HPV16感染在不同宫颈病变组中的交互作用。结果显示,FHIT基因甲基化与HPV16感染以及FHIT蛋白低表达与HPV16感染在CIN1、CIN2+和SCC组中均显示有相加交互作用,当以上两因素同时存在时,发生宫颈癌及癌前病变的风险均高于单独某因素存在时的效应。定量分析显示,随着宫颈病变程度的加重,FHIT基因甲基化与HPV16感染以及FHIT蛋白低表达与HPV16感染之间交互效应指标RERI、AP以及SI值均逐渐升高(表 5)。

表 5 FHIT基因甲基化、FHIT蛋白表达与HPV16感染的交互效应
讨 论

宫颈癌的致病机制复杂,HPV感染,特别是高危型HPV持续感染与宫颈癌的发病密切相关,而HPV16是最常见的高危型亚型[10],全球超过一半的宫颈癌病例是由HPV16感染引起[11]。本研究显示,HPV16在宫颈癌组中感染率为73%,且随宫颈病变程度加重,HPV16感染率逐渐升高。

研究发现,高危型HPV感染者只有15%~20%发生宫颈癌,提示在宫颈癌的发生中可能还存在HPV的协同因素或其他致癌因素。FHIT基因是近年新发现的抑癌基因,其异常表达与宫颈癌的发生发展密切相关,而FHIT基因甲基化是导致自身功能失活的重要机制之一[12, 13]。目前DNA甲基化检测方法主要有MSP等[14]。本研究采用MSP法检测不同宫颈病变组FHIT基因甲基化状态,结果显示FHIT基因甲基化与蛋白表达之间呈负相关关系,随着宫颈病变的进展,FHIT基因甲基化率逐渐升高,但蛋白表达水平逐渐降低。提示FHIT基因的高甲基化和蛋白低表达均可增加宫颈癌变的风险,FHIT基因甲基化可能是FHIT蛋白表达降低的重要机制之一,特别是FHIT蛋白这一代表基因功能状态的指标,在宫颈癌前病变的早期阶段即发生了下调,提示FHIT基因甲基化与FHIT蛋白的检测对宫颈癌变的早期发现具有重要的预警意义。

FHIT基因定位于染色体3p14.2,覆盖染色体脆性位点FRA3B及HPV16 DNA整合点,提示FHIT基因可为HPV16感染并致癌提供整合位点,FHIT基因异常表达与HPV16感染可能在宫颈癌的发生发展中起协同作用。本研究前期结果显示,FHIT基因甲基化及蛋白表达异常可增加宫颈癌和癌前病变的发生风险[15],但与HPV16之间的关系尚未阐明。基于此本次研究结果显示,FHIT基因甲基化与HPV16感染以及FHIT蛋白低表达与HPV16感染在宫颈癌及癌前病变中均存在相加交互效应,在以上两因素同时存在时,宫颈癌及癌前病变的发生风险均高于单独因素存在时的效应。定量分析结果显示,随着宫颈病变程度的加重,FHIT基因甲基化及蛋白低表达与HPV16感染之间交互效应指标(RERI、AP、SI)均逐渐升高,提示FHIT基因甲基化及蛋白低表达与HPV16感染在宫颈癌及癌前病变的发生发展中具有协同作用。在HPV16感染的同时,如果出现FHIT基因甲基化或者FHIT蛋白低表达,则宫颈病变加重的风险将大大增加。因此在育龄妇女中开展TCT筛查和HPV分型检查的同时,更应该检测FHIT基因甲基化与FHIT蛋白表达水平。由于DNA的甲基化是可逆的,特别是在癌变的早期,因此在积极预防和控制HPV16感染的同时,逆转FHIT基因的甲基化状态可能是治疗宫颈癌的有效途径。Giarnieri等[16]研究也发现,在58例宫颈癌组织中HPV16感染与FHIT基因的表达呈负相关,显示FHIT基因表达异常与HPV16感染相互作用共同参与宫颈癌的发病。但也有学者认为,FHIT基因异常表达和HPV感染是参与宫颈癌发生的两个独立致病因素,HPV的整合和表达与FHIT基因表达异常无关[17]。鉴于宫颈癌发病机制的复杂性,FHIT基因异常表达与HPV16感染在宫颈癌变中协同作用的具体机制还有待深入研究。

利益冲突    无
参考文献
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