Полиморфные варианты генов фолатного цикла у больных раком легкого

Рак легкого (РЛ) – распространенное онкологическое заболевание и ведущая причина смертности от рака во всем мире [1]. Несмотря на то, что курение является ведущей причиной РЛ, только у 20 % курильщиков развивается данное онкологическое заболевание [2], некурящие с семейной историей рака также имеют повышенный риск РЛ [3].

Широко распространенный полногеномный анализ ассоциаций (GWAS) представляет собой мощный инструмент для исследования генетических особенностей онкологических заболеваний. В течение последних десяти лет GWAS определил общие локусы восприимчивости к РЛ, такие как, например, 5p15,33 ( TERT / CLPTM1L ), 6p21.33 ( BAT3 / MSH5 ), 15q25.1 ( CHRNA5 / CHRNA3 / CHRNB4 ) [4–9].

Кроме того, по-прежнему активно используется «ген-кандидатный» подход для оценки вклада известных однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в формирование риска РЛ. Исследования довольно многочисленны, противоречивы, своеобразны для каждой популяции. Обобщенные метаанализы подтверждают большое значение полиморфных вариантов генов, участвующих в системах репарации ДНК (APEX1 rs1130409 , rs1760944 , ATM rs664677, ERCC1 rs11615 , ERCC2 rs13181, hOGG1 rs1052133), биотрансформации ксенобиотиков (CYP1A1 rs4646903 , CYP2E1 rs6413432), осуществляющих контроль клеточного цикла и апоптоза (FGFR4 rs351855 , TERT rs2736098 , TP53 rs1042522) [10].

В настоящее время активно ведется поиск новых значимых генетических маркеров, потенциально способных (исходя из их биологических функций) модифицировать индивидуальный риск рака легкого. Ряд авторов полагают перспективным проведение изучения генов фолатного цикла [11–19].

Многие эпидемиологические исследования свидетельствуют, что высокое потребление овощей и фруктов связано со снижением риска РЛ [20–23]. Фолат – один из элементов этих продуктов, особенности метаболизма которого в организме могут влиять на процессы репарации ДНК [24] и тем самым способствовать канцерогенезу легкого [25].

Ключевую роль в метаболизме фолатов играет ген метилентетрагидрофолатредуктазы ( MTHFR ), локализованный на хромосоме 1p36.3. Хорошо изученный полиморфный вариант MTHFR С677Т (rs1801133 ) вызывает замену аланина на валин ( Ala222Val ) и снижает активность фермента на 65 % в гомозиготном варианте гена ( Т/Т ) и на 30 % в гетерозиготном ( С/Т ) [26].

Вовлеченность MTHFR в процессы канцерогенеза может быть вызвана его участием в двух путях клеточного метаболизма. Один связан с многочисленными процессами метилирования, зависящими от S-аденозилметионина (SAM), а другой – через тимидилатсинтазу (thymidylate synthase (TS)), осуществляя синтез ДНК (рис. 1).

Низкая ферментативная активность MTHFR С677Т может приводить к снижению метилирования гомоцистеина в метионин и, в свою очередь, уровня SAM, вызывая гипометилирование ДНК [26]. Избыточное накопление гомоцистеина нарушает деятельность клетки [28], а аберрантное метилирование ДНК является важным эпигенетическим механизмом подавления экспрессии генов в широком спектре опухолей человека [29]. Другой путь влияния MTHFR на онкогенез осуществляется через нарушение процесса синтеза ДНК. Низкий уровень субстрата MTHFR снижает уровень TS, приводя к ошибочной встройки dUMP вместо dTMP. Этот процесс может приводить к разрывам ДНК, снижает процессы репарации и повышает частоту хромосомных аберраций. В литературе имеются работы по оценке уровня хромосомных повреждений у здоровых индивидуумов, имеющих низкоактивные генотипы MTHFR С677Т . Зафиксировано статистически значимое превышение уровня дицентрических хромосом, хроматидных разрывов в клетках крови индивидуумов с вариантом MTHFR 677Т [30–31].

На этапе метилирования гомоцистеина в метионин большую роль играют ферменты генов метионин-синтазы ( MTR) и метионин-синтазы-редуктазы ( MTRR ) . Полиморфные варианты данных генов также потенциально способны вносить свой вклад в риск формирования рака. Полиморфный вариант гена MTR A2756G (rs1805087 ), локализованного в хромосоме 1q43, вызывает замену

Рис. 1. Схематическое изображение одноуглеродного метаболизма [27]

аспарагиновой кислоты на глицин в 919 кодоне ( Asp919Gly ) . Установлено, что аллель 2756G повышает уровень метилирования ДНК и связан со снижением концентрации гомоцистеина в плазме [32]. Причем повышение уровня метилирования было установлено и для комбинации MTR 2756GG/ MTHFR 677СC против MTR 2756AA/MTHFR 677TT (р=0,0026) [32]. Были обнаружены статистически значимые ассоциации между вариантами MTR 2756A> G и повышением риска колоректального рака [33], рака мочевого пузыря [34] и неходжкин-ской лимфомы [35]. Генетический полиморфизм гена MTRR А66G (rs1801394), расположенного на хромосоме 5p15.2-15.3, связан с заменой изолейцина на метионин в 22 кодоне ( Ile22Met ). MTRR 66G способствует менее эффективному восстановлению активности MTR в процессах реметиляции гомоцистеина [36].

Таким образом, установлена значимая роль генов MTRR, MTR и MTHFR в процессах метилирования и синтеза ДНК, доказано их влияние на эффективность репарации ДНК и накопление повреждений хромосом, в связи с чем они потенциально способны модифицировать индивидуальную чувствительность организма человека к действию канцерогенов и увеличивать риск рака.

В связи с этим целью исследования явился анализ данных литературы, посвященных изучению роли генов фолатного цикла MTHFR, MTRR и MTR в формировании и риске РЛ.

Материал и методы

В обзор включали оригинальные, рандомизированные исследования за период с 2003 по 2018 г., работы, в которых объектом исследования стали мужчины и женщины, больные РЛ различных форм, принадлежащие к различным популяциям и этносам мира, а также статьи, посвященные анализу следующих полиморфных маркеров: С677Т – гена MTHFR, A2756G – гена MTR , А66G – гена MTRR .

Поиск исследований проводился в базе данных PubMed с использованием стратегии поиска, принятой в организации Кокрановского Сотрудничества с использованием запросов по темам: lung cancer, MTHFR and lung cancer, MTR and lung cancer, MTRR and lung cancer, polymorphism in folate metabolic genes and lung cancer. Кроме того, проводился поиск с использованием данных научной электронной библиотеки elibrary.ru.

В результате поиска по ключевым словам в базе данных было найдено 131 исследование, в базе данных научной электронной библиотеки elibrary. ru было найдено 153 исследования. Работы, которые не соответствовали критериям включения в обзор, исключались. Из обзора были также исключены зарубежные работы, полный текст которых был опубликован не на английском языке. После проведенного отбора в обзор были включены 35 работ: 24 экспериментальных (в том числе 22 зарубежных и 2 отечественных) и проанализировано 11 зарубежных обзоров.

Результаты и обсуждение

Взаимосвязь полиморфизма гена MTHFR С677Т и риска РЛ широко изучается. Исследователи выявляют повышенный [11–12, 14–18] или пониженный [26, 37–40] риск развития РЛ у носителей минорных вариантов гена MTHFR С677Т , есть работы, где ассоциации не обнаруживаются [41–47]. Проведенные метаанализы обобщили полученные ранее результаты и установили риски РЛ для низкоактивных генотипов независимо от популяции (таблица) [48–51]. Ряд авторов, отмечают риск для азиатов, но не для европеоидов [52–55]. В то же время X. Wang et al. не обнаружили ассоциации MTHFR 677ТТ и РЛ у жителей Северного Китая [57].

Интересно также то, что повышенный риск для генотипа Т/Т отмечен у больных РЛ из Центральной Европы моложе 50 лет (OR=1,92, 95 % CI=1,12–3,29) [14] и пониженный риск у больных жителей Китая моложе 60 лет (OR=0,53, 95 %

Таблица

Показатели риска (oR) РЛ для гомозиготной модели гена MTHFR Ñ677Ò ( Ò/ Т против Ñ/Ñ ) в различных популяциях по результатам проведенных метаанализов

Автор, год	Популяция	Кол-во человек		OR (95 % CI), р
		РЛ	Контроль
Mao, 2008	Все Asian	5 111	6 415	1,16 (1,03–1,31), р=0,0009 1,27 (1,02–1,58), р=0,005
Boccia et al., 2009	European Все Asian	5 274	7 435	1,12 (0,96–1,29), р=0,01 1,22 (0,95–1,55), р=0,003 1,26 (0,70–2,50), р=0,005
Hou et al., 2012	European Все Asian	10 453	10 843	1,15 (0,88–1,52), р=0,03 1,12 (0,93–1,35), р=0,000 1,10 (0,85–1,43), р=0,000
Zhang et al., 2012	European Все Asian	10 753	11 275	1,16 (0,86–1,57), р=0,021 1,17 (0,97–1,42), р=0,000 1,20 (0,92–1,57), р=0,000
Zhang et al., 2013	European East Asian	7 409	6 331	1,13 (0,83–1,55), р=0,030 1,44 (0,86–2,39), р=0,00001
Liu et al., 2013	Все Asian	11 653	12 032	1,26 (1,05–1,50), р=0,011 1,31 (1,01–1,71), р=0,045
Liu et al., 2014	European North China	2 487	3 228	1,16 (0,91–1,49), р=0,224 1,67 (1,33–2,10), p=0,000
Rai et al., 2014	Asian	9 468	9 078	1,25 (1,01–1,30), р=0,03
Wang et al., 2015	Все Han China South China	2 487	3 228	1,35 (0,99–1,83), p=0,002 1,43 (0,77–2,67), p=0,004 1,20 (0,77–1,89), p=0.007
Xie et al., 2015	North China Все Asian	150 086	200 699	1,67 (1,33–2,10), p=0,615 1,20 (1,04–1,39), p<0,001
Yang et al., 2016	European Все Asian	12 324	12 522	1,14 (0,95–1,38), p=0,053 1,518 (1,220–1,890), p<0,001 1,722 (1,271–2,334), p<0,001
	European			1,170 (0,859–1,593), p=0,319

CI=0,28–1,00) [40]. При анализе РЛ с учетом гистологического типа опухоли легкого была найдена положительная ассоциация генотипа Т/Т с немелкоклеточным РЛ (НМРЛ) у обследованных из Турции (OR=3,00, 95 % CI=0,31–70,96; χ²=4,001) [17]; в метаанализе европеоидов и азиатов (OR=1,24, 95 % CI=1,09–1,41) [50], а в восточноазиатской популяции установлен риск генотипа Т/Т против С/С+С/Т для плоскоклеточного РЛ (OR=1,53, 95 % CI=1,09–2,14, р=0,01) [58].

В литературе имеются несколько исследований, оценивающих связь MTHFR С677Т и РЛ с учетом полового диморфизма. Выявили отрицательную ассоциацию Т/Т генотипа с риском РЛ у белых нелатиноамериканских (non-Hispanic Whites) женщин США (OR=0,60, 95 % CI=0,40–0,92) [59], у китайских женщин (OR=0,53, 95 % CI=0,30–0,94) [40]. S. Arslan et al. установили OR=3,05, 95 % CI=0,52–10,68 для этого же генотипа у турецких больных РЛ мужчин [17]. Y. Zhang et al., обобщив результаты, получили OR=0,63, 95 % CI=0,41–0,95; р=0,03 для Т/Т у европейских женщин, а у европейских мужчин значимых ассоциаций получено не было [51].

Курение является важным фактором риска РЛ, и некоторые работы по изучению взаимосвязи

MTHFR С677Т и РЛ учитывают статус курения. Не было выявлено влияния курения на ассоциацию между вариантами MTHFR С677Т и РЛ в метаанализе восточноазиатской популяции [58], у больных РЛ жителей Турции [43], Иордании [44]. Метаанализ, объединивший исследования больных РЛ Турции, Тайваня, Китая, белых США (nonHispanic Whites), установил снижение риска РЛ для генотипа Т/Т у когда-либо куривших (OR=0,74, 95 % CI=0,55–0,99; р=0,04) [51]. Исследование C. Kiyohara et al. показало существование высоких рисков для генотипа Т/Т у курящих японцев, больных РЛ (OR=6,16, 95 % CI=3,48–10,9) [18].

Наиболее точно оценить взаимосвязь между активным курением у больных РЛ и MTHFR С677Т поможет такой показатель, как индекс курения. Уже есть работы, где влияния MTHFR С677Т у курящих оценивается с учетом индекса курения. Так, значительное снижение риска пло-скоклеточной/мелкоклеточной карциномы легкого было обнаружено у курящих с индексом курения 40≥pack-years для аллеля MTHFR 677T (р=0,035), а у носителей Т/Т генотипа гена MTHFR (OR=0,50 95 % CI=0,20–1,29, р=0,179) [38].

Употребление алкоголя – другая привычка, которая может оказывать влияние на риск РЛ. Об- наружены ассоциации между MTHFR 677ТТ и РЛ у чрезмерно употребляющих алкоголь (OR=3,09, 95 % CI=1,64–5,81) [18]. По данным T. Suzuki et al., MTHFR 677TT был связан с уменьшением риска плоскоклеточной/мелкоклеточной карциномы легкого среди чрезмерно употребляющих алкоголь (OR=0,17, 95 % CI=0,03–0,98, р=0,041) [38].

Известна возможность влияния нарушений фолатного цикла на структурную целостность хромосом и возрастание частоты аберраций хромосом в условиях канцерогенных воздействий среды [30]. Нашими пилотными исследованиями было установлено, что у больных РЛ, обладающих MTHFR Т/Т и MTHFR С/Т вариантами гена, регистрировалась наиболее высокая частота аберраций хромосомного типа [31].

Исследования, проведённые ранее о связи между геном MTR A2756G и РЛ, немногочисленны и пока не показали статистически значимых ассоциаций [13, 14, 19, 26, 27, 38, 42, 45, 46, 47]. Исследования полиморфных вариантов генов MTHFR 677C>T ( Ala222Val ); MTR: 2756 A>G ( Asp919Glu ); MTRR: 66 A>G ( Ile22Met ) у больных РЛ из России не выявили различий в частоте встречаемости всех изученных генетических полиморфизмов [45]. Очень мало информации и о влиянии MTRR A66G на риск РЛ [13, 19, 38, 45, 46, 60]. Повышенный риск для GG генотипа против AA генотипа был установлен у больных РЛ белых США (OR=1,39, 95 % CI=1,08–1,78) [13] и у жителей Турции (OR=2,284, 95 % CI=1,013–5,151, p=0,042) [19]. Кроме того, риск РЛ выше среди бывших курильщиков с MTRR66AG/GG, чем с MTRR66AA генотип [13], и у курильщиков, несущих аллель MTRR 66G [17].

Поскольку гены MTR и MTRR участвуют в реметилировании гомоцистеина в тандеме, то можно предположить значимость совместного действия этих двух генов в злокачественной трансформации