肝癌为常见恶性肿瘤。据世界卫生组织2007年数据显示, 癌症总死亡人数为790万, 其中肝癌死亡人数就达到65万。中国年发病人数约35万, 每年约有32万人死于此病, 发病率和死亡率均占癌症中第2位^〔1〕。肝癌的发生是环境与基因共同作用结果, 在人类正常细胞中存在一整套十分有效的DNA修复系统, 可使受损伤DNA分子迅速恢复正常, 以保持细胞正常功能和遗传稳定。在参与人类DNA修复的130余种基因中, 已经发现45种基因存在单核苷酸多态性(SNP)。研究表明, 个体间DNA修复能力差异主要取决于DNA修复基因SNP。现就DNA修复基因SNP与肝癌易感性关系的研究进展作一综述。

1 碱基切除修复(BER)

BER主要修复各种小分子包括活性氧、烷化剂等引起的DNA损伤以及脱氨, 自发水解等原因引起的DNA单链断裂。BER修复过程可分为:损伤探查、形成无嘌呤和无嘧啶位点(AP), 修复复合体形成、修复后连接。

1.1 X线修复交叉互补组1基因(XRCCl)

XRCCl位于人19q13.2, 其编码的蛋白质通过多聚ADP核糖聚合酶(PARP)、DNA连接酶Ⅲ(LigⅢ)及DNA多聚酶β(Polβ)的相互作用参与DNA碱基修复及DNA单断裂修复。目前已经发现XRCCl基因编码区有3个SNP位点导致其蛋白质相应氨基酸改变, 可能改变XRCCl功能, 从而影响个体肿瘤易感性。Long XD等^〔2〕对我国广西地区黄曲霉毒素(AFBl)暴露的257例肝细胞癌患者和649名健康人群对照进行基因多态性分析, 发现399Gln基因明显增加AFB1暴露人群发生肝细胞癌的危险性(OR=2147, 95%CI=1172~3154)。

1.2 人类8-羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶基因(hOGGI)

该基因位于人染色体3p25~26区域内, 整个基因由7个外显子和6个内含子组成。hOGGI基因第7外显子的第1 245位碱基具有C/G多态性, 结果使第326位密码子编码丝氨酸或半胱氨酸。此外, 在第98位密码子处及非编码区内, 也存在多态位点hOGGI基因编码的蛋白产物具有DNA糖苷酶和AP裂解酶活性, 可以特异切除8-羟基鸟嘌呤(oh8Gua), 从而避免在DNA复制过程中导致G: C-T:A颠换突变。研究表明, 致癌物2-硝基丙烷在引起肝癌过程中靶细胞DNA的oh8Gua含量明显升高。由于hOGGI-326Cys等位基因编码蛋白活性降低, 所以携带Cys/Cys基因型个体修复氧化损伤能力降低, 特异性识别并切除oh8Gua能力减弱, 使发生肝癌的危险性增加。刘志明等^〔3〕对96例肝细胞癌(HCC)患者和96名正常人外周血DNA测序分析显示, 携带等位基因Cys频率为HCC组高于正常对照组, Ser/Cys杂合子个体和Cys/Cys纯合子个体的OR值分别为115和119, 表明DNA修复基因hOGGI的Cys等位基因可能会增加肝细胞癌遗传易感性。

1.3 甲基化CpG结合结构域蛋白4(MBD4)

MBD4基因编码DNA糖苷酶, 全长13 059 bp, 包含8个外显子。该基因具有一个糖苷酶结构域和CpG结合结构域, 可以切除CpG区与G错配的T, 从而避免因错配而造成突变^〔4〕。小鼠模型实验表明, 该基因缺失会明显增加多种癌症风险。张昊等^〔5〕对MBD4基因在汉族人群中重新测序发现, 第3外显子存在Glu346Lys高频多态, 导致其编码346位谷氨酸(Glu)变为赖氨酸(Lys)。研究发现, 正常人群Glu /Glu、Glu /Lys、Lys/Lys基因型频率分别为4014%, 4618%和1218%, HCC组为4117%, 4818%和915%。等位基因Lys频率在病例和对照分别为3319%和3612%, 显示DNA修复基因MBD4的Lys等位基因可能与HCC的遗传易感性无关。

1.4 环境应答基因(JWA)

JWA定位于人染色体3p14, 有3个外显子和2个内含子。JWA与多种化学物质介导的白血病细胞分化和凋亡有关^〔6〕, 对环境刺激应答活跃。最近研究显示:作为全新应答基因, JWA积极参与苯并芘和H₂O₂诱导的细胞DNA损伤和修复过程调节^〔7〕。汤唯艳等^〔8〕通过对JWA基因启动子(-76G/C)和外显子(723T/G)的2个多态性位点频率分析发现, -76G/C与消化道肿瘤(包含肝癌病例)易感性相关; 存在-76G/C这种基因变异个体明显增加消化道肿瘤(包含肝癌)发生易感性。

1.5 脱嘌呤脱嘧啶核酸内切酶(APE)

APE基因定位于人染色体14q1112~12, 含5个外显子、4个内含子和1个单一开放阅读框架。它是人体内一种重要的多功能蛋白, 具有氧化还原作用, 可调节多种转录因子DNA连接酶活性, 又名氧化还原因子1 (Ref-1), 常用APE /Ref-1表示其双功能特点。APE /Ref-1是人类细胞中唯一修复DNA上无嘌呤/嘧啶(Ap)位点的双功能酶。APE在BER中起重要作用, 属于限速酶。在APE基因DNA修复功能区存在7个导致氨基酸改变的SNP, 其中最常见多态性是D148E, 携带变异基因型APE148Asp者可加重黄曲霉毒素B1诱导后淋巴细胞DNA损伤。苏智雄^〔9〕研究表明随着AFB1浓度增加, APE mRNA表达逐渐升高, 呈浓度依赖性。肝癌组的外周血淋巴细胞, AFB1作用2 h后, AFB1浓度为20μg/mL时, APE mRNA水平与对照组比较, 差异有统计学意义(P < 0101), 表明氧化损伤可以激活APE表达; 随着损伤加重, APE mRNA表达逐渐升高。

1.6 聚腺苷酸二磷酸核糖聚合酶-1 (PARP-1)

PARP-1是存在于真核细胞中催化聚ADP核糖化的细胞核酶。研究表明: PARP-1是一种催化以NAD为底物, 将聚ADP核糖多聚体共价连接到受体蛋白上的翻译后修饰酶, 它参与体内DNA修复、染色质结构与功能调节、细胞程序化死亡等多种重要生命活动。PAPR-1缺失使细胞对DNA损伤因子易感, 可能参与肿瘤发生。王志强等^〔10〕研究表明, PARP-1在人肝癌中表达明显高于其在癌旁肝组织, 表明PARP-1可能参与了肝癌的恶性转化。

2 核苷酸切除修复(NER)

NER系统可识别并修复多种结构不相关DNA损伤。NER修复过程为:损伤探查、解旋、内切和外切损伤DNA片段、寡核苷酸片段重新合成和连接。

2.1 着色性干皮病基因C (XPC)

XPC基因定位于染色体3p25, 包括16个外显子和15个内含子, 其第8外显子和第15外显子均存在SNP位点, XPC第8外显子第499位密码子C→T多态可引起丙氨酸(Ala) →缬氨酸(Val)替代, XPC第15外显子第939位密码子A→C多态可引起Lys→Gln, 可能导致个体间DNA修复能力差异, XPC蛋白是XPC基因编码产物, 可与损伤DNA结合, 从而启动核苷酸切除修复作用。蔡旭玲等^〔11〕研究证实, 广东省顺德市人群DNA修复基因XPC第8外显子Ala499Val、第15外显子Lys939Gln的基因多态与饮酒、丙型肝炎病毒(HCV)感染对原发性肝癌影响, 存在交互作用。

2.2 着色性干皮病基因D (XPD)

XPD基因位于19q13.3, 含有23个外显子, 已经发现XPD基因编码区有6个SNP位点。研究结果显示, XPD基因密码子156, 312和751位点的多态性与肿瘤易感性密切相关。XPD基因第751位点的A→ C碱基突变会导致对应Lys→Gln氨基酸改变。XPD-751杂合子及突变纯合子型(Lys/Gln和Gln /Gln基因型)会导致NER能力明显下降。许丽等^〔12〕对肝癌病例对照研究显示: XPD-751位点的Lys/Gln或Gln /Gln基因型频率在病例组明显高于对照组(OR=3113, 95% CI=1116~8147), 并且乙型肝炎病毒(HBV)感染患者伴有XPD-751位点为Lys/Gln或Gln /Gln基因型的个体, 其发生肝癌危险性是HBV阴性及XPD-75 1位点为Lys/Lvs野生型基因型个体的6168倍(OR=6168, 95% CI=3143~13101)。

2.3 切除修复交叉互补基因1(ERCCl)

ERCCI基因位于19q1312~1313, ERCCI在NER中作为结构高度保守的核酸内切酶, 主要是对核苷酸进行切除和修复, ERCCI编码一种含有297个氨基酸的蛋白质, 这种蛋白质与XPF等基因编码产物可以形成稳定复合物, 是NER系统切开受损DNA链5′端的关键分子, 并且能与修复基因家族其他成员协同作用, 清除体内多种DNA损伤。在对ERCCI基因缺陷大鼠研究中发现, 细胞染色体不稳定和修复缺失型表型均明显增加。郑霄雁^〔13〕对福州市肝癌高发区病例对照研究显示, ERCCI基因4 533位点和8 092位点发生突变可能是福州市肝癌高发危险因素之一, 并且其8 092位点突变与吸烟存在交互作用。谢伟敏^〔14〕的研究显示:在HBV (+)人群中, ERCCIC8092A的CA +AA基因型状况与吸烟状况和HCC家族史存在明显交互作用。

3 错配修复(MMR)

MMR主要修复错配碱基和插入/缺失环, 这些错误主要来自重组过程或重复序列复制过程中的滑动。研究表明, 这些微卫星不稳定表型是由MMR缺陷引起, MMR修复过程为:错配识别、聚集MMR修复因子、找寻错配信号(即新合成链的错误信号), 降解始于错配位点的新合成DNA片段、切除片段重新合成。目前发现参与错配修复功能的基因有6个, 即hMSH2、hMSH6、hMSH3、hMLH1、hPMS1和hPMS2。该系统中任一基因突变, 都会导致细胞错配修复功能缺陷, 结果产生遗传不稳定, 表现为复制错误或微卫星不稳定, 以hMSH2和hMLHl的突变率最高。张翠娟等^〔15〕研究证明, hMSH2基因启动子高甲基化在HCC发生发展中是常见的早期基因改变。

4 双链断裂修复(DSBR)

DSBR可分为同源重组与非同源末端连接。同源重组过程为:同源序列搜寻, 断端结合入另一完整的DNA分子, DNA合成, DNA连接, 同源基因重组联合点分开。非同源末端连接则直接将两断端相连。这一过程主要由末端结合复合体Ku70 /80和DNA-PKcs来完成, 前者负责断端保护, 后者负责损伤信号传导。参与断端连接的连接酶复合体是XRCC4 -ligase4。XRCC3位于人14q3213, 其编码的蛋白质产物是参与同源重组修复(HRR)的重要酶, 与RAD51蛋白共同作用参与DNA双链和单链断裂修复。有关该基因多态性与癌症易感性研究主要集中在第7外显子第241密码子发生的C →T转换致Thr→Met氨基酸替换反应。

5 其他 5.1 甲基鸟嘌呤脱氧核糖核酸甲基转移酶(MGMT)

MG-MT是人体中保护DNA免受环境致癌物影响的重要蛋白, 其在致癌物诱导DNA损伤的直接修复中发挥重要作用。DNA异常甲基化可使相关抑癌基因活性降低或缺失, 从而使肝癌易感性增加。袁丁等^〔16〕研究显示, 在肝癌组织中, MGMT表达水平明显低于正常肝组织, 提示MGMT水平下降导致细胞DNA修复功能降低可能是肝细胞发生病变的重要因素。

5.2 p53基因

p53基因定位于人染色体17p1311, 其编码产物是含有393个氨基酸的核磷蛋白, 主要功能是抑制某些促使细胞进入有丝分裂的酶活性, 阻止细胞进入DNA合成期, 并使DNA损伤有充分时间修复, 其编码产物还能启动细胞程序性死亡过程, 防止细胞恶性转化。p53基因突变可解除对细胞异常分裂和增殖的抑制, 影响DNA修复机制活性导致细胞恶性转化。DNA遭受各种损害均可激活p53, 后者能与双链及单链DNA以非序列特异性结合于双链DNA断裂处的端点等。陈益存等^〔17〕研究表明, 肝癌中p53基因第7外显子转录水平上存在表达差异, 且其异常表达与肝癌的临床病理特征有关。

5.3 p21基因

p21即WAF1/CIp1基因, 定位于6p21.2, 全长约2.1 kb。作为p53下游基因, p21是细胞周期重要调控因子, 依赖周期素的蛋白激酶抑制因子(CKI)之一。在正常细胞DNA受损伤时, 被p53诱导产生, 随之抑制DNA复制, 增强DNA修复, 以消除由于DNA损伤的积累而引起肿瘤隐患。p21表达减弱或消失可能使抑制细胞增殖作用减弱, 或细胞正常增生转变为增生分化不良, 导致肿瘤发生。张浩等^〔18〕研究表明, p21WAF1蛋白缺失与HCC的发生发展有关。

5.4 p16基因

p16基因定位于人染色体, 9p21区域, 全长8.5 kb, 由2个内含子及3个外显子构成。有研究显示, HCC组织中p16蛋白缺失率高达40%, 在HCC的致病机制中发挥重要作用。Jin D等^〔19〕用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测了20例HCC组织, p16基因的外显子1, 2和3的纯合性缺失(2个等位基因全部缺失)率分别为25%, 15%及15%, 提示p16基因外显子纯合性缺失是HCC发生发展的重要机制。

6 小结

综上所述, 基因多态性可通过影响DNA损伤修复能力而影响人的肝癌易感性。国内外对这些基因进行了大量研究, 但研究结果尚不一致, 其原因可能与研究样本量、人群所接触的致病因素不同及种族、地区差异等因素有关, 也有可能与多基因多态性的交互作用有关, 有待进一步研究。