DNA修復(fù)基因多態(tài)性與胃癌易感性的研究進(jìn)展

于 靖 宋 光

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科(150001)

胃癌是起源于胃黏膜上皮的惡性腫瘤。目前世界各國的胃癌發(fā)病率較高，2012年全球約有100萬例胃癌新發(fā)患者，約723 100例患者死于胃癌。胃癌在全球的分布不同：北美和西歐的發(fā)病率較低，而包括中國在內(nèi)的東亞、東歐、南美地區(qū)的發(fā)病率較高。我國的胃癌發(fā)病率和死亡率在惡性腫瘤中均居第2位，發(fā)病率約為31.28/10萬，其中男性發(fā)病率約為女性的2倍，每年新發(fā)病例約67.9萬，死亡病例約49.8萬，發(fā)病和死亡病例均占全世界的40%[1-2]。胃癌是多因素導(dǎo)致的結(jié)果，影響胃癌發(fā)生的高危因素包括男性、幽門螺桿菌感染、吸煙、萎縮性胃炎、局部胃切除術(shù)、肥大性胃炎等，此外胃癌與精神心理社會(huì)因素、免疫因素等亦有一定聯(lián)系。由遺傳因素導(dǎo)致的胃癌家族聚集現(xiàn)象亦起有一定作用(1%～3%)，遺傳因素包括基因組結(jié)構(gòu)變異和基因突變[1]。單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism, SNP)由基因突變導(dǎo)致，指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸變異引起的DNA序列多態(tài)性，包括單個(gè)堿基的插入、缺失、轉(zhuǎn)化以及替換，是人類可遺傳變異中最常見的一種，占所有已知多態(tài)性的90%以上[3]。基因SNP是胃癌遺傳因素中較常見的一種，DNA修復(fù)基因多態(tài)性是其中關(guān)鍵的類型之一，并成為目前胃癌與基因多態(tài)性關(guān)系研究的重點(diǎn)。基因多態(tài)性研究對(duì)胃癌高危人群篩查、疾病診斷、預(yù)防藥物設(shè)計(jì)和測試以及生物學(xué)基礎(chǔ)有重要作用。本文就DNA修復(fù)基因多態(tài)性與胃癌易感性的研究進(jìn)展作一綜述。

一、DNA損傷和修復(fù)類型

導(dǎo)致DNA損傷的三種常見因素包括外源性化學(xué)因素、物理因素以及內(nèi)源性細(xì)胞代謝產(chǎn)物。堿基類似物在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與堿基團(tuán)非常相似，其在DNA合成時(shí)摻入至DNA中，若與錯(cuò)誤的堿基進(jìn)行配對(duì)則產(chǎn)生DNA突變；紫外線DNA效應(yīng)主要可形成嘧啶二聚體；細(xì)胞代謝產(chǎn)生的活性氧分子使DNA堿基氧化發(fā)生單鏈 DNA斷裂。由于DNA時(shí)刻受到體內(nèi)外誘變劑的攻擊，故DNA損傷時(shí)刻發(fā)生，DNA的復(fù)制過程亦常發(fā)生錯(cuò)誤。為維護(hù)遺傳物質(zhì)的完整性和保真性，人體會(huì)對(duì)復(fù)制過程產(chǎn)生的錯(cuò)誤進(jìn)行修正。因此DNA的修復(fù)系統(tǒng)對(duì)于維護(hù)生物體細(xì)胞的正常生理功能具有至關(guān)重要的作用。目前已知有超過100種修復(fù)酶參與 DNA 修復(fù)過程，細(xì)胞內(nèi)的DNA修復(fù)系統(tǒng)主要包括直接損傷逆轉(zhuǎn)修復(fù)、堿基切除修復(fù)、核苷酸切除修復(fù)、重組修復(fù)以及錯(cuò)配修復(fù)5條途徑[4]。

二、修復(fù)基因多態(tài)性與胃癌的關(guān)系

1. 直接修復(fù)相關(guān)基因：直接損傷逆轉(zhuǎn)修復(fù)無需模板，主要修復(fù)部分無DNA磷酸鍵斷鏈的特定類型的DNA損傷。如移除某些堿基修飾團(tuán)、逆轉(zhuǎn)嘧啶二聚體等。

O6-甲基鳥嘌呤DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(O6-methylguanine-DNA methyltransferase, MGMT)是一種DNA修復(fù)酶。亞硝基化合物對(duì)DNA鳥嘌呤的烷基化作用使基因失活，此酶可特異性去除來自鳥嘌呤O-6位置的甲基，使鳥嘌呤恢復(fù)原始狀態(tài)。MGMT基因多態(tài)性可導(dǎo)致MGMT編碼蛋白功能改變，使鳥嘌呤上的甲基化合物不能被移除，而與胸腺嘧啶錯(cuò)誤配對(duì)[5]。目前，關(guān)于該基因的SNP位點(diǎn)研究較多，但相關(guān)研究結(jié)論尚未統(tǒng)一，可能與研究樣本量相對(duì)較小有關(guān)。

2. 堿基切除修復(fù)相關(guān)基因：主要修復(fù)被氧化、烷化、水解以及脫氨的堿基，并且僅在DNA雙鏈中一條鏈?zhǔn)軗p傷時(shí)發(fā)揮作用。其利用未損傷的DNA鏈為模板修復(fù)損傷鏈。修復(fù)過程需多個(gè)酶參與完成，大致分為三步，首先由DNA糖苷酶去除受損堿基，缺失堿基的DNA鏈由無嘌呤/無嘧啶核酸內(nèi)切酶(apurinic/apyrimidinic endonuclease, APE)切除，然后由DNA聚合酶重新合成切除部分，最后由DNA連接酶完成缺失鏈接工作。

①X線修復(fù)交叉互補(bǔ)蛋白1(X-ray repair cross-complementing 1, XRCC1)基因多態(tài)性與胃癌：XRCC1是堿基切除修復(fù)途徑的重要組成部分，其蛋白充當(dāng)支架蛋白，可識(shí)別、結(jié)合DNA斷裂部位，招募?jí)A基切除修復(fù)途徑中其他因子參與基因修復(fù)，為堿基切除修復(fù)途徑提供修復(fù)平臺(tái)，發(fā)揮協(xié)調(diào)作用。XRCC1基因位于染色體19q 13.2～13.3上，該基因最常見的3個(gè)SNP分別為Arg194Trp、Arg280His以及Arg399Gln。Chen等[6]對(duì)214例胃癌患者的基因多態(tài)性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示與CC基因型相比，XRCC1 Arg194Trg TT基因型增加了胃癌易感性，但XRCC1 Arg399Gln和Arg280His多態(tài)性對(duì)胃癌的發(fā)展無明顯影響。Engin等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，XRCC1 Arg399Gln多態(tài)性可使胃癌風(fēng)險(xiǎn)明顯增高。Zhao等[8]的meta分析顯示，Arg399Gln多態(tài)性與胃癌的易感性無關(guān)，但在亞洲人群中，與野生型(Arg/Arg)相比，突變型(Trp/Trp+Arg/Arg)的胃癌風(fēng)險(xiǎn)更高。閆斌等[9]亦發(fā)現(xiàn)XRCC1 Arg194Trp基因多態(tài)性中攜帶Trg等位基因的個(gè)體發(fā)生胃癌的風(fēng)險(xiǎn)增加。上述研究表明XRCC1基因多態(tài)性與胃癌具有相關(guān)性，有望作為新型腫瘤標(biāo)記物。

②人8-羥基鳥嘌呤DNA糖苷酶1(human 8-oxoguanine DNA glycosylase 1，hOGG1)基因多態(tài)性與胃癌：hOGG1基因位于染色體3p25～26上，編碼DNA糖苷酶，參與堿基切除修復(fù)途徑中對(duì)DNA氧化損傷的特異性修復(fù)。用于去除DNA氧化損傷和誘變產(chǎn)生的主要物質(zhì)8-羥基-2’-脫氧鳥嘌呤。研究[10]表明與野生型hOGG1蛋白相比，hOGG1突變體對(duì)氧化反應(yīng)具有更高的易感性，減弱了堿基切除修復(fù)途徑的修復(fù)能力。目前，hOGG1基因多態(tài)性 rs1052133在不同種族間已被廣泛研究。其中，Cys等位基因型被認(rèn)為有較弱的DNA修復(fù)能力并與腫瘤發(fā)生相關(guān)。Lu等[11]對(duì)1 275例胃癌患者和1 436名健康對(duì)照者進(jìn)行基因分型發(fā)現(xiàn)，rs125701 A等位基因是胃癌的潛在危險(xiǎn)基因。于兆亞等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，攜帶Cys326Cys基因型者患胃癌的危險(xiǎn)性增加了1.8倍，攜帶Cys326Cys等位基因且飲酒的胃癌人群中，38%是由于兩種因素交互作用所致。然而Hu等[13]通過病例對(duì)照研究和meta分析未能證實(shí)hOGG1的Ser326Cys多態(tài)性與胃癌易感性相關(guān)。

③APE1基因多態(tài)性與胃癌：APE1位于染色體14q11.2～q12上，是由5個(gè)外顯子組成的大小為2.21 kb的片段。APE1將5’末端磷酸二酯骨架水解成AP位點(diǎn)，為單鏈或雙鏈斷鏈處的結(jié)合和鏈接提供必要條件。此外，APE1還可招募DNA聚合酶β和DNA連接酶Ⅲ，在堿基切除修復(fù)的啟動(dòng)過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[14]。Li等[15]的meta分析發(fā)現(xiàn)Asp148Glu(rs1130409)突變并非為胃、結(jié)腸和肝臟等消化道癌癥的危險(xiǎn)因素。但Elingarami等[16]對(duì)中國蘇北地區(qū)人群APE1 rs2275008多態(tài)性的研究發(fā)現(xiàn)，與GA基因型相比，AA基因型個(gè)體更易發(fā)生胃癌。因此該基因多態(tài)性可能與地域分布有關(guān)，但仍需更多研究證實(shí)。

3. 核苷酸切除修復(fù)相關(guān)基因：與針對(duì)單核苷酸或小范圍堿基損傷的堿基切除修復(fù)不同，核苷酸切除修復(fù)主要負(fù)責(zé)大范圍的DNA雙螺旋形變的損傷，包括 DNA受紫外線照射形成大量胸腺嘧啶二聚體和6,4-光產(chǎn)物、大體積加和物、交聯(lián)以及氧化損傷等。核苷酸切除修復(fù)途徑的步驟與堿基切除修復(fù)類似。

①著色性干皮病D(xeroderma pigmentosum group D, XPD)基因多態(tài)性與胃癌：XPD具有單鏈DNA依賴性ATP酶和DNA解旋酶活性，參與核甘酸切除修復(fù)中的解螺旋步驟以及轉(zhuǎn)錄。XPD基因位于染色體19q13.3，包括23個(gè)外顯子。Du等[17]對(duì)包括胃癌在內(nèi)的多種消化道腫瘤與XPD Lys751Gln多態(tài)性關(guān)系進(jìn)行meta分析顯示，攜帶變異純合Gln/Gln個(gè)體的消化道癌癥易感性增加。Ji等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，與GG型人群相比，XPD rs1799793位點(diǎn)GA型或AA型人群患胃癌的風(fēng)險(xiǎn)分別增加了1.83倍和1.87倍，推測XPD rs1799793密碼子A等位基因可能參與胃癌的發(fā)生。Li等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，無論是XPD rs13181或rs1799793，變異純合子在日本胃癌患者中均少見。由此可見，該基因多態(tài)性的研究結(jié)論存在地區(qū)差異。

②切除修復(fù)交叉互補(bǔ)基因1(excision repair cross-complimentation group 1，ERCC1)基因多態(tài)性與胃癌：ERCC1位于染色體19q13.32，由10個(gè)外顯子組成，編碼297個(gè)氨基酸的蛋白產(chǎn)物，該蛋白與著色性干皮病 F(XPF)內(nèi)切核酸酶組成異質(zhì)二聚體，催化DNA損傷切除過程中5’端的切割作用。He等[20]的研究結(jié)果顯示，中國東部人群中ERCC1 rs2298881基因多態(tài)性中AC/CC基因型和rs11615基因多態(tài)性中AG/AA基因型與胃癌易感性有關(guān)，其相關(guān)性在無飲酒史、非賁門性胃癌以及早期胃癌患者中尤為顯著。

③著色素干皮病G(XPG)基因多態(tài)性與胃癌：XPG基因又稱ERCC5，位于染色體13q33，由15個(gè)外顯子組成。目前至少已發(fā)現(xiàn)2 430個(gè)SNP。XPG是一種結(jié)構(gòu)特異性內(nèi)切核酸酶，參與轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)和核甘酸切除修復(fù)步驟，對(duì)于糾正切除修復(fù)缺陷至關(guān)重要[21]。XPG可通過在核甘酸切除修復(fù)過程中切割3’端受損位點(diǎn)來切除受損寡核苷酸。Zhang等[22]對(duì)386例胃癌患者和439名健康對(duì)照者的研究發(fā)現(xiàn)，rs2094258多態(tài)性與中國人群胃癌風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。由于樣本量較小等因素，行meta分析的地理位置亞組分析顯示，XPG基因rs2094258多態(tài)性與華南地區(qū)胃癌顯著相關(guān)。此外，Liang等[23]行meta分析顯示，中國人群XPG rs751402多態(tài)性中，與C等位基因相比，T等位基因有明顯的患癌風(fēng)險(xiǎn)，而吸煙、飲酒以及幽門螺桿菌感染等因素可增加rs751402突變體的患癌風(fēng)險(xiǎn)。然而Hua等[24]研究了中國南部人群XPG多態(tài)性(rs2094258 C>T、rs751402 C>T、rs2296147 T>C、rs1047768 T>C以及rs873601 G>A)與胃癌易感性的關(guān)系，結(jié)果顯示以上任何一個(gè)單獨(dú)的基因多態(tài)性與胃癌易感性無關(guān)。上述研究對(duì)基因多態(tài)性與胃癌易感性的結(jié)果不一致，需更多分層分析進(jìn)一步研究。

4. 重組修復(fù)相關(guān)基因：重組修復(fù)機(jī)制負(fù)責(zé)修復(fù)DNA雙鏈的損傷。其利用另一條序列相同或幾乎相同的DNA鏈作為模板，一般是DNA復(fù)制后的姊妹染色體或同源染色體。在修復(fù)過程中形成DNA交叉，產(chǎn)生重組，與減數(shù)分裂中染色體交叉類似。

XRCC3位于染色體14q32.3上，是重要的DNA同源重組修復(fù)基因之一，其編碼的蛋白參與DNA交聯(lián)、正常代謝以及電離輻射導(dǎo)致DNA雙鏈斷鏈的同源重組修復(fù)途徑[25]。同源重組修復(fù)利用同源染色體第2個(gè)完整的拷貝作為DNA雙鏈斷鏈位置丟失的信息復(fù)制模板來修復(fù)損傷基因，以確保基因復(fù)制的高保真性。Gok等[26]的研究發(fā)現(xiàn)土耳其人群中XRCC3 Thr241Met的多態(tài)性增加了胃癌患病風(fēng)險(xiǎn)，其中胃癌患者T等位基因頻率是正常對(duì)照組的5倍。Qin等[27]的meta分析發(fā)現(xiàn)，亞洲人群中攜帶Thr241Met基因多態(tài)性Met/Met基因型的個(gè)體有較高的患癌風(fēng)險(xiǎn)，高加索人群卻無類似現(xiàn)象。

5. 錯(cuò)配修復(fù)相關(guān)基因：錯(cuò)配修復(fù)主要負(fù)責(zé)修復(fù)DNA復(fù)制和重組過程中發(fā)生的堿基錯(cuò)誤插入、刪除以及錯(cuò)誤摻入。錯(cuò)配修復(fù)一般針對(duì)DNA雙鏈中特定的一條鏈，尤其新合成的DNA鏈。錯(cuò)配修復(fù)主要步驟依次是識(shí)別錯(cuò)配、區(qū)分模板鏈與非模板鏈、切除錯(cuò)配堿基、替換正確堿基。在修復(fù)過程中，不僅切除錯(cuò)配的核苷酸，亦可能切除包含錯(cuò)配核苷酸上下游數(shù)千個(gè)堿基對(duì)，由此造成的缺口由DNA聚合酶利用母鏈作為模板進(jìn)行修補(bǔ)，最后由DNA連接酶填補(bǔ)缺口，完成修復(fù)過程。

MSH2基因?qū)儆贛uts家族，位于染色體2p21，對(duì)識(shí)別DNA復(fù)制過程中的堿基錯(cuò)配具有重要作用。Wang等[28]發(fā)現(xiàn)中國人群中MSH2 的IVS10+12G>A和IVS12-6T>C多態(tài)性與胃癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。行相關(guān)基因分層分析發(fā)現(xiàn)，飲酒、攝油炸食品等因素會(huì)增加胃癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)該基因進(jìn)一步研究有望篩選易感人群，通過改變其飲食習(xí)慣避免胃癌的發(fā)生。MLH1基因位于染色體3p21，在DNA復(fù)制過程中識(shí)別和修復(fù)錯(cuò)配堿基，并在錯(cuò)配位點(diǎn)招募其他錯(cuò)配修復(fù)蛋白，以糾正DNA復(fù)制錯(cuò)誤，在錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)中起有關(guān)鍵作用[29-30]。Zhu等[31]對(duì)中國漢族人群的研究表明，與A等位基因相比，MLH1 rs1800734 G等位基因與胃癌的患病風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)，因此該等位基因有望作為保護(hù)基因?yàn)槲赴┑陌邢蛑委熖峁┮罁?jù)。

三、結(jié)語

胃癌的發(fā)病是多種因素導(dǎo)致的結(jié)果，近年來關(guān)于胃癌與基因多態(tài)性的研究受到越來越多的關(guān)注。修復(fù)基因的多態(tài)性導(dǎo)致編碼的相關(guān)蛋白修復(fù)能力改變，攜帶危險(xiǎn)基因型的患者更易患胃癌。基因多態(tài)性研究可作為預(yù)防胃癌、評(píng)估胃癌預(yù)后、復(fù)發(fā)以及治療效果的分子指標(biāo)。進(jìn)一步深入研究胃癌與修復(fù)基因多態(tài)性的關(guān)系，可為胃癌的預(yù)防、治療提供更多科學(xué)依據(jù)。