魏雙琴,李迎春,張成,徐繼,金麗雯
(上海市浦東新區(qū)健康醫(yī)學(xué)院附屬周浦醫(yī)院 消化內(nèi)科,上海 201318)
MMP-7、MMP-9基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌發(fā)病的關(guān)系研究*
魏雙琴,李迎春,張成,徐繼,金麗雯
(上海市浦東新區(qū)健康醫(yī)學(xué)院附屬周浦醫(yī)院 消化內(nèi)科,上海 201318)
目的探討癌胚抗原(CEA)、糖類抗原199(CA199)、基質(zhì)金屬蛋白酶-7(MMP-7)-181A/ G、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)P574R基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌發(fā)病的關(guān)系。方法以500例健康體檢志愿者作為研究對象,按血清CEA、CA199水平將其分為高表達(dá)組和正常組,并統(tǒng)計結(jié)直腸癌的發(fā)病率。采用聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長度多態(tài)性方法分析MMP-7基因-181A/G位點(diǎn)、MMP-9基因P574R單核苷酸多態(tài)性分布頻率,分析其與臨床資料關(guān)系。結(jié)果高表達(dá)組結(jié)直腸癌發(fā)病率高于正常組(P<0.05),高表達(dá)組MMP-7 GG+AG基因型比例多于正常組(P<0.05),高表達(dá)組中G等位基因頻率高于正常組(P<0.05),兩組MMP-9 PP、PR+RR基因型表達(dá)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)直腸癌患者M(jìn)MP-7 GG+AG基因型頻率高于健康人群(P<0.05),結(jié)直腸癌患者M(jìn)MP-9 PR+RR、PP基因型頻率與健康人群比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),MMP-7、MMP-9基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)(P<0.05)。結(jié)論CEA、CA199對結(jié)直腸癌的早期診斷有一定臨床價值,MMP-7基因-181 GG+AG、MMP-9 P574R PP基因型可能與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。
基質(zhì)金屬蛋白酶-7;基質(zhì)金屬蛋白酶-9;單核苷酸多態(tài)性;結(jié)直腸癌
結(jié)直腸癌是消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一[1],大量研究證實結(jié),直腸癌的發(fā)生、發(fā)展與多種基因的突變、DNA異常修復(fù)等有關(guān)[2-3]。由于飲食習(xí)慣和生活環(huán)境的改變,結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率逐年上升,有數(shù)據(jù)顯示結(jié)直腸癌死亡人數(shù)占癌癥患者死亡的9%[4],結(jié)直腸癌患者就診時,腫瘤已經(jīng)進(jìn)展至中、晚期,術(shù)后5年生存率差強(qiáng)人意,因此結(jié)直腸的早期診斷對提高患者生存期至關(guān)重要[5]。目前大量研究證實,多種易感基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān),其中單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)是常見的基因多態(tài)性形式之一[6]。癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)、糖類抗原199(carbohydrate antigen 199,CA199)對結(jié)直腸癌的診斷有一定臨床價值。本研究通過體檢篩查發(fā)現(xiàn)CEA、CA199升高的健康人群,檢測結(jié)直腸癌基質(zhì)金屬蛋白酶-7(matrix metalloproteinase-7,MMP-7)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)基因的多態(tài)性,經(jīng)過隨訪后分析基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌發(fā)病的相關(guān)性。
選取2013年1月-2014年12月上海市浦東新區(qū)周康地區(qū)2個社區(qū),年齡18~70歲的500例健康體檢人群。利用全自動化學(xué)發(fā)光免疫分析法檢測血清CEA、CA199水平,CEA>5 ng/ml、CA199>37μ/ml者為高表達(dá)組(103例),低于上述水平者為正常組(397例)。其中,高表達(dá)組男性65例,女性38例;平均年齡(48.1±8.3)歲。正常組男性214例,女性183例;平均年齡(46.5±7.7)歲。
1.2.1 基因組DNA提取收集兩組人群靜脈血2 ml,乙二胺四乙酸抗凝后,使用美國Promega公司W(wǎng)izard GenomicdNAPurification kit試劑盒提取基因組DNA。具體步驟如下:靜脈血標(biāo)本中加入800μl細(xì)胞溶解液,充分混勻后,10 000 r/min離心30 s,棄上清,加入300μl細(xì)胞核溶解液,反復(fù)吹打后加150μl蛋白沉淀劑,10 000 r/min離心3 min,將上清移至裝有200μl異丙醇的EP管中,上下顛倒混勻,10 000 r/min離心1 min,加入無水乙醇1 ml,10 000 r/min離心5 min后即可得DNA。
1.2.2 易感基因MMP-7、MMP-9多態(tài)性檢測采用聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長度多態(tài)性(polymerase chain reaction-restriction fragement length polymorphisms,PCRRFLPs)方法,分析MMP-7基因-181A/G位點(diǎn)、MMP-9基因P574R SNPs分布頻率。MMP-7正向引物:5’-TGGTA CCATAATGTCCTGAATG-3’,反向引物:5’-TCGTTATT GGCAGGAAGCACACAATGAATT-3’;MMP-9正向引物:5’-GCTGGACTCGGTCTTTGAGGATC-3’,反向引物:5’-TTGAGCCTCCTTGACTGATGGG-3’。25μl反 應(yīng) 體系:Taq酶0.15μl,引物各0.5μl,DNA模板1.0μl,Mg2+3μl,脫氧核糖核苷三磷酸2μl,ddH2O補(bǔ)充至25μl。擴(kuò)增條件:94℃預(yù)變性10 min,94℃變性30 s,50℃退火30 s,72℃延伸30 s,共30次循環(huán),72℃繼續(xù)延伸5 min,使用限制性內(nèi)切酶BamHⅠ酶切MMP-7、MMP-9聚合酶鏈反應(yīng)產(chǎn)物。
隨訪1次/3個月,問卷調(diào)查收集人群吸煙、飲酒、排便或大便性狀改變、大便隱血、體重下降等癥狀。檢查電子結(jié)腸鏡、超聲內(nèi)鏡或窄帶成像放大內(nèi)鏡等1次/6個月,進(jìn)行結(jié)直腸癌的早期診斷。共隨訪2年,統(tǒng)計結(jié)直腸癌的發(fā)病率和結(jié)直腸癌發(fā)病患者的臨床資料。
數(shù)據(jù)分析采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件,計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,用t檢驗;計數(shù)資料以率表示,用χ2檢驗或Fisher’s確切概率法,P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
根據(jù)瓊脂糖凝膠電泳條帶型,判斷產(chǎn)物基因型:MMP-7基因-181電泳條帶150 bp為AA型,30和120 bp為GG型,30、120和150 bp為AG型;MMP-9 P574R電泳條帶112 bp為RR型,19和93 bp為PP型,19、93和112 bp為PR型。見圖1。
圖1 MMP-7基因-181典型電泳條帶圖
高表達(dá)組與正常組在年齡、性別方面比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。兩組在體重指數(shù)(body mass index,BMI)、飲酒史、吸煙、家族史等方面比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。兩組結(jié)直腸癌發(fā)病率比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。
表1 兩組人口學(xué)分布特征比較
103例高表達(dá)組中MMP-7 GG+AG基因型占62.1%(64/103),AA基因型占27.9%(39/103),A、G等位基因所占比例分別為41.7%(86/206)和58.3%(120/206);正常組中MMP-7基因-181A/G位點(diǎn)GG+AG基因型占41.1%(163/397),AA基因型占59.9%(236/397),A、G等位基因所占比例分別為63.5%(504/794)和36.5%(290/794)。高表達(dá)組中MMP-7 GG+AG基因型比例高于正常組(χ2=14.97,P=0.000),高表達(dá)組中G等位基因頻率高于正常組(χ2=31.92,P=0.000)。高表達(dá)組中MMP-9 PP、PR+RR基因型所占比例分別為57.3%(59/103)和42.7%(44/103),P、R等位基因所占比例分別為81.6%(168/206)和18.4%(38/206);正常組中PP、PR+RR基因型所占比例分別為55.7%(221/397)和44.3%(176/397),P、R等位基因所占比例分別為79.6%(632/794)和20.4%(162/794)。兩組MMP-9 PP、PR+RR基因型表達(dá)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.086,P=0.768),兩組P、R等位基因表達(dá)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.153,P=0.695)。
高表達(dá)組結(jié)直腸癌發(fā)病率為12.6%,高于正常組的5.0%(χ2=12.313,P=0.002),33例結(jié)直腸癌患者M(jìn)MP-7 GG+AG、AA基因型分別占72.7%(24/33)和27.3%(9/33),結(jié)直腸癌患者GG+AG基因型頻率高于健康人群的39.6%(185/467)(χ2=22.670,P=0.000),結(jié)直腸癌患者G等位基因所占比例為66.7%,高于健康人群的34.4%(χ2=13.891,P=0.000);結(jié)直腸癌患者M(jìn)MP-9 PR+RR、PP基因型分別為69.7%(23/33)和30.3%(10/33),PR+RR基因型頻率與健康人群的65.1%(304/467)比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.288,P=0.591),結(jié)直腸癌患者P等位基因所占比例為48.9%,與健康人群P等位基因的47.0%比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.054,P=0.815)。在多因素分析中控制其他變量,分析結(jié)直腸癌患者臨床病理參數(shù)與MMP-7、MMP-9基因型的關(guān)系,TNM分期與MMP-7 GG+AG、AA基因型有關(guān)(P<0.05),淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者M(jìn)MP-7 GG+AG基因型比例高于AA基因型(P<0.05);結(jié)直腸癌患者M(jìn)MP-9 PP、PR+RR基因型差異與TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤直徑有關(guān)(P<0.05)。見表2。
表2 結(jié)直腸癌患者M(jìn)MP-7、MMP-9基因型分布 (n =33)
結(jié)直腸癌是胃腸道常見的惡性腫瘤,遺傳異質(zhì)性、環(huán)境因素、飲食習(xí)慣等因素被認(rèn)為與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[7],其中癌基因和抑癌基因失衡、基因突變、錯配修復(fù)基因等遺傳因素的研究對結(jié)直腸癌的診療有很重要的臨床價值[8]。SNP是人類基因突變的普遍形式[9],對SNP與結(jié)直腸癌易感性的研究是結(jié)直腸癌早期診斷、靶向治療的方向。目前,已發(fā)現(xiàn)多種易感基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌的發(fā)病密切相關(guān),為結(jié)直腸癌的早期診斷和靶向治療提供了新的方向[10-11]。CEA、CA199是診斷結(jié)直腸癌常見的腫瘤標(biāo)志物,血液中CEA、CA199水平升高常提示腫瘤可能存在,然而仍有部分健康人群CEA、CA199表達(dá)水平高于醫(yī)學(xué)檢測值,但無腫瘤發(fā)生,對這類人群仍需警惕結(jié)早期直腸癌的可能性。因此,本研究通過統(tǒng)計分析CEA、CA199高表達(dá)人群結(jié)直腸癌發(fā)病率,評價MMP-7、MMP-9基因的多態(tài)性與結(jié)直腸癌的遺傳易感性。
本研究中高表達(dá)組結(jié)直腸癌發(fā)病率為12.6%,高于正常組的5.0%,提示CEA、CA199對結(jié)直腸癌的早期診斷仍有一定的臨床價值,與既往的研究結(jié)果相似[12]?;|(zhì)金屬蛋白酶是降解細(xì)胞外基質(zhì)的主要蛋白之一,與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān),既往研究發(fā)現(xiàn),MMP-7、MMP-9與胃癌、食管癌、結(jié)直腸癌等消化系統(tǒng)腫瘤密切相關(guān)[13-15]。MMP-7基因定位于11q21-q22,其轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游181 bp處是其發(fā)生多態(tài)性位點(diǎn)的位置,MMP-7基因-181A/G處表達(dá)G等位基因時,啟動子的轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng),從而導(dǎo)致腫瘤的早期轉(zhuǎn)移與侵襲[16]。本研究中,高表達(dá)組MMP-7 GG+AG基因型表達(dá)比例高于正常組,高表達(dá)組中G等位基因頻率高于正常組,這可能解釋了CEA、CA199高表達(dá)人群結(jié)直腸癌發(fā)病率高于正常人群的原因,結(jié)直腸癌患者GG+AG基因型頻率多于健康人群,G等位基因所占比例高于健康人群,提示MMP-7基因-181 GG+AG基因型可能增加結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險,與GHILARDI等[17]研究結(jié)果相似。有學(xué)者發(fā)現(xiàn),MMP-7基因-181 G等位基因啟動子活性強(qiáng)于A等位基因,MMP-7基因-181G等位基因通過增強(qiáng)MMP-7 mRNA轉(zhuǎn)錄,使MMP-7蛋白表達(dá)增加[18],而且大量臨床試驗證實MMP-7與結(jié)直腸癌的TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān),本研究也進(jìn)一步證實MMP-7基因型與TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。
MMP-9是含有Ca2+、Ze2+的降解細(xì)胞外基質(zhì)的水解蛋白酶,含有C-1562T、P574R等多個基因多態(tài)性位點(diǎn),C-1562T、P574R分別位于基因啟動子和蛋白編碼區(qū)域,MMP-9 P574R多態(tài)位點(diǎn)位于第10外顯子區(qū)[19]。有研究結(jié)果表明,MMP-9 574P等位基因攜帶者會增加肺癌、胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險[20],但對MMP-9 P574R基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌易感性的相關(guān)性研究,不同學(xué)者得出的結(jié)論迥異[21-22]。本研究結(jié)果表明,高表達(dá)組與正常組MMP-9 P574R等位基因表達(dá)無差異,但在結(jié)直腸癌患者中MMP-9 P574R基因型與腫瘤的TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤直徑有關(guān),攜帶P等位基因結(jié)直腸癌患者腫瘤更容易發(fā)生侵襲、轉(zhuǎn)移。本研究不足之處在于隨訪時間僅2年,結(jié)直腸癌患者的樣本量只有30多例,未對患者術(shù)后生存期、放化療敏感性等臨床資料進(jìn)行分析,以及未對MMP在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展中的具體機(jī)制加以探討,下一步的研究方向?qū)⑨槍@些不足之處予以探討。
綜上所述,CEA、CA199對結(jié)直腸癌的早期診斷有一定的臨床價值,MMP-7-181A/G、MMP-9 P574R位點(diǎn)基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌易感性有關(guān),MMP-7基因-181 GG+AG、MMP-9 P574RPP基因型可能與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。
[1]CHEAL S M, XU H, GUO H F, et al. Theranostic pretargeted radioimmunotherapy of colorectal cancer xenografts in mice using picomolar affinity 86 Y- or 177 Lu-DOTA-Bn binding scFv C825/ GPA33 IgG bispecific immunoconjugates[J]. European Journal of Nuclear Medicine Molecular Imaging, 2016, 43(5): 925-937.
[2]HAHN M M, VOER R Md, HOOGERBRUGGE N, et al. The genetic heterogeneity of colorectal cancer predisposition-guidelines for genediscovery[J]. Cellular Oncology, 2016: 1-20.
[3]CATARINELLA M, MONESTIROLI A, ESCOBAR G, et al. IFN gene/cell therapy curbs colorectal cancer colonization of the liver by acting on the hepatic microenvironment[J]. Embo Molecular Medicine, 2016, 31(2): 651-652.
[4]ZAUBER A G, WINAWER S J, O'BRIEN M J, et al. Colonoscopic polypectomy and long-term prevention of colorectal cancerdeaths[J]. New England Journal of Medicine, 2012, 366(6): 687-696.
[5]dU M, LIU S, GUd, et al. Clinical potential role of circulating microRNAs in earlydiagnosis of colorectal cancer patients[J]. Carcinogenesis, 2014, 35(12): 2723-2730.
[6]KAIDONIS G, GILLIES M C, ABHARY S, et al. A singlenucleotide polymorphism in the microRNA-146a, gene is associated withdiabetic nephropathy and sight-threateningdiabetic retinopathy in Caucasian patients[J]. Actadiabetologica, 2016: 1-8.
[7]PONCE C G, BLANCH R S, HERAS B Sd L, et al. Clinical guideline seom : hereditary colorectal cancer[J]. Clinical Translational Oncology, 2015, 17(12): 962-971.
[8]BAENA R, SALINAS P.diet and colorectal cancer[J]. International Journal of Cancer, 2015, 71(Supplement 10): 10-12.
[9]WEISS L A. Autism genetics: emergingdata from genome-wide copy-number and single nucleotide polymorphism scans[J]. Expert Review of Moleculardiagnostics, 2014, 9(8): 795-803.
[10]阮玉鳳, 孫璟, 吳方, 等. COX-2基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系研究[J]. 國際消化病雜志, 2013, 33(4): 260-263.
[11]沈宏, 趙冬雨, 張寧. 修復(fù)基因XRCC1 Arg194Trp位點(diǎn)多態(tài)性與結(jié)直腸癌易感性的相關(guān)性分析[J]. 中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志, 2014(4): 476-478.
[12]鐘武, 張磊昌, 鐘世彪, 等. 結(jié)直腸癌患者術(shù)前CEA、CA199濃度與臨床病理特征及預(yù)后的關(guān)系[J]. 中國普通外科雜志, 2015, 24(4): 499-504.
[13]YANG B, SU K, GAO J, et al. Expression and prognostic value of matrix metalloproteinase-7 in colorectal cancer[J]. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention Apjcp, 2012, 13(3): 1049-1052.
[14]LI C Y, YUAN P, LIN S S, et al. Matrix metalloproteinase 9 expression and prognosis in colorectal cancer: a meta-analysis[J]. Tumour Biology the Journal of the International Society for Oncodevelopmental Biology Medicine, 2013, 34(2): 735-741.
[15]LIU Y, LIU H, LUO X, et al. Overexpression of SMYD3 and matrix metalloproteinase-9 are associated with poor prognosis of patients with gastric cancer[J]. Tumour Biology the Journal of the International Society for Oncodevelopmental Biology Medicine, 2015, 36(6): 4377-4386.
[16]莊建新. MMP-7基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌相關(guān)性研究[D]. 南昌:南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院, 2014.
[17]GHILARDI G, BIONDI M L, ERARIO M, et al. Colorectal carcinoma susceptibility and metastases are associated with matrix metalloproteinase-7 promoter polymorphisms[J]. Clinical Chemistry, 2003, 49(11): 1940-1942.
[18]MORENO-ORTIZ J M, GUTIéRREZ-ANGULO M, PARTIDAPéREZ M, et al. Association of MMP7-181A/G and MMP13-77A/G polymorphisms with colorectal cancer in a Mexican population[J]. Genetics Molecular Research Gmr, 2014, 13(AOP): 3537-3544.
[19]XIN L, HOU Q, XIONG Q I, et al. Association between matrix metalloproteinase-2 and matrix metalloproteinase-9 polymorphisms and endometriosis: a systematic review and metaanalysis[J]. Biomedical Reports, 2015, 3(4): 559-565.
[20]陳健. MMP-9基因多態(tài)性與胃癌關(guān)系的研究[D]. 石家莊: 河北醫(yī)科大學(xué), 2011.
[21]YANG Z H, LI S N, LIU J X, et al. MMP-9 polymorphisms are related to serum lipids levels but not associated with colorectal cancer susceptibility in Chinese population[J]. Molecular Biology Reports, 2012, 39(10): 9399-9404.
[22]劉金星. MMP-9基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌相關(guān)性研究[D]. 瀘州:瀘州醫(yī)學(xué)院, 2011.
Correlations ofMMP7andMMP9gene polymorphisms with incidence of colorectal cancer*
Shuang-qin Wei, Ying-chun Li, Cheng Zhang, Ji Xu, Li-wen Jin
(Department of Gastroenterology, Zhoupu Hospital of Pudong New Area, Shanghai 201318, China)
ObjectiveTo investigate the associations of CEA, CA199,MMP7gene -181A/G polymorphism,MMP9gene P574R polymorphism with the incidence of colorectal cancer. Methods A total of 500 cases of healthy physical examination were raised anddivided into high-expression group and normal group according to the serum levels of CEA and CA199, and the incidence of colorectal cancer was statisticallydetected. Polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism was used to analyze the frequency ofMMP7gene -181A/G andMMP9gene P574R single nucleotide polymorphisms (SNPs). And the correlations of the SNPs with clinical indexes were analyzed.ResultsThe incidence of colorectal cancer in the high-expression group was higher than that in the normal group (P< 0.05) and the patients withMMP7GG +AG genotype were more in the high-expression group than in the normal group (P< 0.05). G allele frequency in the high-expression group was higher than that in the normal group (P< 0.05). There was no obvious difference in theMMP9PP or PR+RR genotype expression between the two groups (P> 0.05). The frequency ofMMP7GG+AG genotype in colorectal cancer patients was higher than that in the healthy people (P< 0.05), while the frequency ofMMP9PR+RR or PP genotype was not significantly different between the patients and the healthy people (P> 0.05).MMP7andMMP9gene polymorphisms were associated with TNM staging and lymphatic metastasis (P< 0.05).ConclusionsCA199 and CEA have some clinical value in earlydiagnosis of colorectal cancer.MMP7-181 GG+AG andMMP9P574R PP genotypes may be related to the occurrence anddevelopment of colorectal cancer.
matrix metalloproteinase 7; matrix metalloproteinase 9; single nucleotide polymorphism; colorectal cancer
10.3969/j.issn.1005-8982.2018.02.008
1005-8982(2018)02-0042-05
R574
A
2016-08-08
上海市浦東新區(qū)科技發(fā)展基金(No:PKJ2015-Y31)
(童穎丹 編輯)