中国公共卫生  2012, Vol. 28 Issue (5): 652-654   PDF    
引用本文
谭善娟, 王娜, 王威, 吴拥军, 吴逸明. 人外周血基因组DNA端粒长度与肺癌关系[J]. 中国公共卫生, 2012, 28(5): 652-654.
TAN Shan-juan, WANG Na, WANG Wei, et al. Telomere length in peripheral leukocyte DNA and risk of lung cancer[J]. Chinese Journal of Public Health, 2012, 28(5): 652-654.
人外周血基因组DNA端粒长度与肺癌关系
谭善娟, 王娜, 王威, 吴拥军 , 吴逸明    
郑州大学公共卫生学院卫生毒理学教研室, 河南郑州450001
数字出版日期: 2011-07-06.
基金项目: 国家自然科学基金(30972457;81001239)
作者简介: 谭善娟(1986- ),女,山东临沂人,硕士在读,研究方向:分子与遗传毒理.
通讯作者: 吴拥军,E-mail:wuyongjun@zzu.edu.cn
摘要: 目的 观察外周血基因组DNA端粒长度与肺癌危险性的关系.方法 用荧光定量PCR法检测145例肺癌患者、145名正常对照和145名焦炉工人外周血基因组DNA相对端粒长度.结果 肺癌组端粒长度明显短于对照组(P=0.028),职业暴露组端粒长度明显短于肺癌组(P=0.005)和对照组(P<0.001);按对照组端粒长度分4组,随着端粒的缩短,肺癌的危险性增加(Ptrend<0.001);按对照组端粒长度中位数把样本分为2组发现,与长端粒组比较,端粒变短明显增加肺癌的危险性(调整OR=2.337,95%CI为1.413～3.866);对照组中,随着年龄增加,端粒缩短(P<0.001).结论 端粒缩短可增加肺癌的危险性,可能是肺癌发展早期过程中的一项重要的生物标志.
关键词: 端粒长度     肺癌     多环芳烃    
Telomere length in peripheral leukocyte DNA and risk of lung cancer
TAN Shan-juan, WANG Na, WANG Wei, et al    
Department of Health Toxicology, College of Public Health, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
Abstract: Objective To explore the association between telomere length and the risk of lung cancer.Methods Relative telomere length in genomic DNA extracted from peripheral blood leukocytes was measured with quantitative polymerase chain reaction among 145 lung cancer patients,145 healthy controls,and 145 coke-oven workers(exposed group).Results Telomere length in lung cancer patients was significantly shorter than in controls(1.24±0.88 versus 1.47±1.06,P=0.028).The exposed group exhibited a significantly shorter telomere length(0.94±0.72)than lung cancer patients(P=0.005)and healthy controls(P < 0.001).When the subjects were categorized into quartiles based on the telomere length of healthy controls,the risk of lung cancer was found to increase as telomere length shortened(Ptrend < 0.001).Compared to the individuals with long telomere length,individuals with short telomere length had a significantly increased risk of lung cancer(adjusted odds ratio=2.337,95% confidence interval:1.413-3.866).Furthermore,telomere length in the controls was significantly shorter in association with aging(P < 0.001).Conclusion The results suggest that shorter telomere length may be associated with a higher risk of lung cancer and could be used as an early marker for susceptibility to lung cancer.
Key words: telomere length     lung cancer     polycyclic aromatic hydrocarbons    

端粒是真核细胞染色体末端的一段特殊DNA-蛋白质复合体,其作用是维护染色体的完整性和稳定性〔1〕。目前有关端粒长度与肺癌的关系研究存在分歧。Jang等〔2〕报道外周血基因组DNA端粒变短可能是肺癌的一个危险因素,但Shen等〔3〕研究发现肺癌患者的端粒比正常对照变长。多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一类明确的人类致癌物,已有许多研究表明PHAs暴露与外周血基因组DNA相对端粒长度(relative telomere length,RTL)密切相关〔4, 5〕。为进一步证实外周血细胞RTL与肺癌的关系,本研究应用荧光定量PCR法测定了肺癌患者、正常对照和PAHs暴露工人的外周血基因组DNA端粒长度,以探讨端粒长度的变化与肺癌的关系。

1 对象与方法 1.1 对象

145例肺癌患者(鳞状细胞癌55例,腺癌63例,小细胞肺癌20例,大细胞肺癌7例)选自于2009年1月-2010年5月在郑州大学第一附属医院呼吸内科确诊病例;145名正常对照选自郑州大学第一附属医院健康体检人群;145名PAHs暴露者选自某钢铁公司焦炉工人。纳入标准:肺癌患者均经病理学或细胞学证实为原发性肺癌,正常对照和PAHs暴露者体检中均未发现肺部或其他器官肿瘤;暴露组均接触PAHs半年以上。资料和样本的采集均经研究对象知情同意。

1.2 主要试剂和仪器

DNA提取试剂盒(上海莱风生物技术公司),2 × SYBY qPCR Master Mix (美国Promega公司),MX3000P PCR仪(美国STARTAGENE公司)。

1.3 方法 1.3.1 外周血基因组DNA提取与浓度测定

外周血基因组DNA提取按DNA提取试剂盒说明进行操作,-20℃保存DNA。提取的DNA用紫外分光光度计测A值,选取A260/A280介于1.7~2.0之间者的基因组DNA作为试验样品。

1.3.2 端粒相对长度测定

采用实时荧光定量聚合酶链反应(PCR)法〔6〕进行相对端粒长度测定。PCR引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。端粒基因的引物序列为Tel1:5'-CAGCAAGTGGGAAGGTGTAATCC-3',Tel2:5'-CCCATTCTATCATCAACGGGTACAA-3'。内参基因的引物序列为GAPDH1:5'-TACTAGCGGTTTTACGGGCG-3',GAPDH2:5'-GAACAGGAGGAGCAGAGAGCGA-3',扩增产物为166 bp。PCR反应体系如下:2 × SYBY qPCR Master Mix 10 μL,0.5 μL的引物(浓度为10 mmol/L),2 μL模板DNA。端粒和内参基因的PCR反应条件均为:95℃ 10 min,95℃ 15 s,61℃ 1 min,40个循环。PCR仪自带的软件分析数据,根据阴性对照和基线确定Ct值,并根据溶解曲线确定Ct值是否有效。每个样品均做3个平行样并取均值作为该样本的Ct值,每一轮PCR反应均做阴性对照。

1.4 统计分析

采用SPSS 12.0统计软件进行分析,定性资料组间比较用χ2检验;定量资料采用x±s表示,组间比较用方差分析;检验水准α=0.05。

2 结果 2.1 基本情况

肺癌组共145例,其中男性105例,女性40例,吸烟者87例,不吸烟者58例,平均年龄(58.28 ± 9.97)岁;对照组共145名,其中男98名,女47名,吸烟者58名,不吸烟者87名,平均年龄(56.46 ± 9.74)岁;暴露组共145名,其中男113名,女32名,吸烟者91名,不吸烟者54名,平均年龄(43.69 ± 7.44)岁。均衡性检验结果表明3组性别差异无统计学意义;肺癌组与对照组年龄差异无统计学意义,暴露组与对照组、肺癌组年龄差异均具有统计学意义(P < 0.05);肺癌组和暴露组吸烟史差异无统计学意义,对照组与暴露组、肺癌组吸烟史差异均具有统计学意义(P < 0.05)。

2.2 外周血全基因组DNA端粒长度

肺癌组端粒长度为(1.24 ± 0.88),对照组为(1.47 ± 1.06),暴露组为(0.94 ± 0.72),3组差异有统计学意义(F=12.829,P < 0.001),且两两比较差异均有统计学意义(P < 0.001)。

2.3 年龄、性别、吸烟对端粒长度的影响(表 1)

肺癌组和暴露组中,年龄、性别和吸烟史对端粒长度影响差异均无统计学意义;对照组中,年龄对端粒长度影响差异有统计学意义(t=5.489,P < 0.001),性别与吸烟史对端粒长度影响差异无统计学意义。肺癌组与对照组比较,≤50岁年龄组、女性间差异均有统计学意义(P < 0.05);肺癌组与暴露组比较,男性组、有吸烟史组间差异均有统计学意义(P < 0.05);暴露组与对照组比较,年龄、性别和有无吸烟史间差异均有统计学意义(P < 0.05)。

表 1 年龄、性别和吸烟对端粒长度的影响
2.4 端粒长度和肺癌的危险性的关系(表 2)

按对照组相对端粒长度的百分位数25%、50%、75%为分界点分别将肺癌组和对照组分为4层后,肺癌组与对照组频数分布差异有统计学意义(χ2=19.509,P < 0.001),OR值趋势性检验差异有统计学意义(χ2趋势=17.006,P < 0.001);按对照组的中位数将2组分成2层分析端粒长度与肺癌的危险性关系,肺癌组与对照组的频数分布差异有统计学意义(χ2=13.008,P < 0.001)。

表 2 端粒长度与肺癌危险性的关系
3 讨论

本研究表明,肺癌组RTL短于对照组,对性别、年龄和吸烟史分析,结果表明随着端粒缩短患肺癌危险性增加,提示端粒缩短引起端粒功能紊乱是肺癌危险因素,检测外周血基因组RTL变化可作为预测肺癌的肿瘤标志。通过对性别、年龄、吸烟史等端粒长度的影响因素分析,发现对照组中年龄增大可使RTL变短,与Shen等〔7〕的研究结果一致。

对PAHs暴露组年龄、性别和吸烟史分层分析,RTL短于对照组,表明暴露于PAHs导致外周血RTL缩短。PAHs可能通过形成DNA加合物或DNA氧化损伤引起端粒缩短,而外周血RTL与p53基因启动子区甲基化密切相关,均可以解释多环芳烃暴露通过破坏端粒的稳定性而增加肺癌的危险性〔8〕。

本研究表明,暴露组的RTL短于肺癌组,可能原因是当端粒缩短到一定程度时细胞会停止分裂开始衰老和凋亡,而当机体受外界理化因素刺激或基因发生突变或修饰时,会使细胞逃过衰老和死亡的监测点继续分裂。端粒继续缩短会激活端粒酶以补偿细胞分裂过程中端粒的丢失,使细胞得以无限分裂,获得永生化和恶变〔9〕。这支持了端粒缩短可能是恶性肿瘤多步发展过程中早期的获得性遗传性状改变指标之一的假设〔10〕。

综上,端粒缩短可增加肺癌的危险性,可能是肺癌发生发展过程中的早期效应生物标志。

参考文献
〔1〕 Zheng YL,Ambrosone C,Byrne C,et al.Telomere length in blood cells and breast cancer risk:investigations in two case-control studies[J].Breast Cancer Res Treat,2010,120:769-775.
〔2〕 Jang JS,Choi YY,Lee WK,et al.Telomere length and the risk of lung cancer.[J].Cancer Sci,2008,99(7):1385-1389.
〔3〕 Shen M,Cawthon R,Rothman N,et al.A prospective study of telomere length measured by monochrome multiplex quantitative PCR and risk of lung cancer[J].Lung Cancer,2011,73(2):133-137.
〔4〕 聂继盛,张红梅,孙建娅,等.焦炉作业多环芳烃暴露工人诱发电位检测[J].中国公共卫生,2009,25(6):738-739.
〔5〕 Pavanello S,Pesatori AC,Dioni L,et al.Shorter telomere length in peripheral blood lymphocytes of workers exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons[J].Carcinogenesis,2010,31(2):216-221.
〔6〕 Cawthon RM.Telomere measurement by quantitative PCR[J].Nucleic Acids Res,2002,30(10):e47.
〔7〕 Shen J,Terry MB,Gurvich I,et al.Short telomere length and breast cancer risk:a study in sister sets[J].Cancer Res,2007,67:5538-44.
〔8〕 袭著革,晁福寰,孙咏梅,等.室内生源性多环芳烃对DNA的氧化损伤[J].中国公共卫生,2004,20(9):1034-1036.
〔9〕 张蕾,田力,李伟伟,等.端粒酶上调与甲状腺鳞癌细胞增殖关系[J].中国公共卫生,2010,26(11):1411-1413.
〔10〕 Meeker AK,Hicks JL,Iacobuzio-Donahue CA,et al.Telomere length abnormalities occur early in the initiation of epithelial carcinogenesis[J].Clin Cancer Res,2004,10(10):3317-3326.