PLoS ONE: telomerlængde i perifert blod Leukocytter er forbundet med risiko for kolorektal cancer i kinesisk Population

Abstrakt

Baggrund

Menneskelige telomerer, tandemgentagelser af TTAGGG nukleotider i enderne af kromosomer, er afgørende for at opretholde genomisk integritet og stabilitet. Resultater af tidligere epidemiologiske undersøgelser om sammenslutningen af ​​telomer længde med risiko for colorectal cancer (CRC) har været modstridende.

Metoder

En case-kontrol undersøgelse blev gennemført i et Han befolkning i Wuhan, centrale Kina. Den relative telomerlængde (RTL) blev målt i perifere blodleukocytter (PBL’er) ved anvendelse kvantitativ real-time polymerasekædereaktion (PCR) i 628 CRC tilfælde og 1.256 alder og køn frekvens matchede kræft-fri kontrol. Odds ratio (OR) og 95% konfidensintervaller (95% CI) blev beregnet ved hjælp af ubetingede logistiske regressionsmodeller til at vurdere sammenhængen mellem RTL og CRC risiko.

Resultater

Brug median RTL i kontroller som cutoff, personer med kortere RTL var forbundet med en signifikant øget risiko for CRC (justeret OR = 1,27, 95% CI: 1,05-1,55). Når deltagerne blev yderligere kategoriseret i 3 og 4 grupper efter tertil og kvartil RTL værdier kontroller blev signifikante relationer stadig observeret mellem kortere RTL og øget CRC risiko (OR pr tertil = 1,13, 95% CI: 1,00-1,28,

P

trend = 0,045, OR pr kvartil = 1,12, 95% CI: 1,03-1,23,

P

trend = 0,012). I stratificerede analyser, signifikant sammenhæng mellem kortere RTL og øget CRC risiko blev fundet hos kvinder, personer yngre end 60 år, aldrig rygere og aldrig drikker.

Konklusioner

Denne undersøgelse antydede, at kort telomer længde i PBL’er var signifikant associeret med en øget risiko for CRC på kinesisk Han population. Yderligere validering i store prospektive undersøgelser og efterforskning af de biologiske mekanismer berettiget

Henvisning:. Qin Q, Sun J, Yin J, Liu L, Chen J, Zhang Y, et al. (2014) telomer længde i perifert blod Leukocytter er forbundet med risiko for kolorektal cancer i kinesisk Befolkning. PLoS ONE 9 (2): e88135. doi: 10,1371 /journal.pone.0088135

Redaktør: Valli De Re, Centro di riferimento Oncologico, IRCCS National Cancer Institute, Italien

Modtaget: 20. november 2013; Accepteret: 5 januar 2014; Publiceret: 3 feb 2014

Copyright: © 2014 Qin et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af National Natural Science Foundation of China (NSFC-81.172.752, og NSFC-81.172.754). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Menneskelige telomerer er tandemgentagelser af TTAGGG nukleotider der cap enderne af eukaryote kromosom armene [1], [2]. Telomerer er foldet i loop strukturer og spille vigtig rolle i opretholdelsen genomisk strukturelle integritet og stabilitet ved at forhindre fatale hændelser såsom nucleolytisk nedbrydning, kromosom end-to-end fusion og uregelmæssig rekombination [3], [4]. I normale somatiske celler, humane telomerer er cirka 10-15 kb og progressivt forkortet med 30 til 200 basepar efter hver cyklus af mitotisk deling, på grund af “enden replikation problem” og fraværet af en mekanisme til forlængelse af telomerer [5] – [7]. Tidligere rapporter har indikeret, at der ud over den mitotiske replikation sats, kan mange endogene og eksogene risikofaktorer som oxidativ stress, rygning, fedme og lav socioøkonomisk status også bidrage til en sats på telomer nedslidning [8] – [12].

Når telomerer forkorte til en kritisk længde, de bliver dysfunktionel, og

Rb

og /eller

p53

signalveje vil blive udløst at initiere cellulær aldring eller apoptose [13], [14]. Hvis apoptose ikke sker og celledeling fortsætter, vil den resulterende genomisk ustabilitet føre til kromosomafvigelser. Somatiske kræftceller, mangel på normale DNA-skader reaktionsmekanismer, fortsætter med at dele sig selv kritisk korte telomerer ved at udnytte alternative telomerer forlængelse mekanisme eller opregulering af telomerase [15], [16]. Genom ustabilitet er kendetegnende for tumorigenese og er en vildt accepteret visning som et væsentligt bidrag til udviklingen af ​​kræft [17], [18].

Flere epidemiologiske undersøgelser har vurderet forholdet mellem telomer længde og risikoen for kræft , men resultaterne er inkonsekvent. Nogle undersøgelser har vist, at kortere telomerlængde i PBL’er er forbundet med øget risiko for flere kræftformer, herunder lunge, blære, mave, esophageal, ovarie-, hoved- og halscancer og renal cancer [10], [19] – [25]. I modsætning hertil har nogle rapporter foreslået, at længere telomerlængde kan være forbundet med øget risiko for melanom og brystcancer, non-Hodgkin lymfom og bløddelssarkom [26] – [29]. Mus modeller og funktionelle undersøgelser støtter, at telomer afkortning er involveret i initiering, udvikling og progression af maligniteter [30], [31]. For eksempel korte telomerer føre til en øget risiko for at udvikle epiteliale cancere ved dannelse af komplekse ikke-gensidige translokationer [32], og telomerer i tumorvæv og deres precursor-læsioner er betydeligt kortere end den tilstødende ikke-tumorvæv [33] , [34].

Om CRC, resultater fra tidligere undersøgelser har været modstridende. Tre undersøgelser [35] – [37] viste null sammenhænge mellem telomer længde og CRC risiko. En undersøgelse [36] rapporterede kortere telomerer forbundet med øget CRC risiko. En nylig undersøgelse [38] fundet længere telomerer forbundet med øget CRC risiko blandt bærere af den fælles allel ved en SNP nær

tert

. Undersøgelser ovenfor blev alle begrænset til europæerne. Cui og kolleger [39] observeret en U-formet sammenhæng mellem telomer længde og CRC risiko blandt kinesiske kvinder, som foreslået, at både meget korte og meget lange telomerer var forbundet med øget risiko for CRC. Imidlertid har en sådan konstatering ikke blevet verificeret af senere undersøgelser. For yderligere at undersøge sammenhængen mellem telomer længde og CRC risiko, vi gennemført en case-kontrol undersøgelse i en kinesisk Han befolkning.

Materialer og metoder

studiepopulation

Undersøgelsen population bestod af 628 nydiagnosticerede CRC tilfælde og 1256 kræft-fri kontrol. Emne rekruttering og data og modellen indsamlingsmetoder har tidligere [40] blevet beskrevet. Kort fortalt mellem den 1. januar, 2007 til 31. december, 2010, blev patienterne konsekutivt rekrutteret på ottende Hospital i Wuhan, Wuhan, centrale Kina. Controls var kræft-fri individer, der bor i Wuhan byen og de omkringliggende områder, tilfældigt udvalgt fra sundhedsundersøgelsen befolkning i samme hospital i samme periode som sagerne blev inkluderet. Inklusionskriterierne for patienter inkluderet histopatologisk bekræftet CRC, uden forudgående strålebehandling eller kemoterapi og ingen begrænsning i forhold til alder, køn eller sygdom scenen. Tilfælde med patologi rapport betegnet Lynch syndrom, kolorektal adenom, inflammatorisk tarmsygdom, familiær adenomatøs polypose, schistosomiasis og intestinal tuberkulose blev udelukket. Kriterierne for kontrol udvælgelse inkluderet kræft-fri individer og frekvens afstemt sager efter køn og alder (± 5 år). Alle emner var ubeslægtede etniske han-kinesere. Demografiske og livsstil oplysninger og medicinske data blev indsamlet af uddannede interviewere via direkte interview hjælp spørgeskemaer. Kliniske data blev der indvindes fra hospitalets medicinske journaler. 5-ml perifert veneblod blev trukket fra hver deltager. Alle deltagere forudsat skriftligt informeret samtykke ved tilmelding. Undersøgelsen blev godkendt af den institutionelle gennemgang bestyrelse School of Public Health i Tongji Medical College of Huazhong Universitet for Videnskab og Teknologi.

telomer længde beslutsomhed

Genomisk DNA blev isoleret fra deltagernes PBL’er hjælp Relax Gene Blood DNA System DP319-02 (Tiangen, Beijing, Kina) ifølge fabrikantens protokol. RTL af hver DNA-prøve blev målt ved anvendelse oprindeligt beskrevet af Cawthon [41] med mindre modifikationer en samlet real-time kvantitativ PCR-protokol. Kort fortalt blev to master blandinger af PCR-reagenser fremstillet: én for telomer reaktion og en for en human single-kopigen reaktion (

36B4

på kromosom 12). Real-time PCR blev udført på en ABI 7900HT Sequence Detection System (Applied Biosystems). PCR reaktionsblandingen (10 pi) for telomer eller

36B4

amplifikation bestod af 1 X SYBR Green Master Mix (Toyobo), 300 nmol /l hver telomer eller

36B4

specifikke primere, og 5 ng genomisk DNA. De termiske forhold for både telomer og

36B4

var 95 ° C i 10 minutter for at aktivere Taq-polymerase efterfulgt af 40 cykler af denaturering ved 95 ° C i 15 sekunder og annealing-forlængelse ved 60 ° C i 1 cykling minut. Primersekvenserne for begge PCR-reaktioner er tidligere blevet publiceret [41]. Alle prøver til både telomer og enkeltstrenget kopigen amplifikationer blev udført in duplo på den samme plade med 384 brønde. Melting (dissociation) kurve analyse blev udført på hver kørsel for at kontrollere specificiteten og identitet af PCR-produkterne. Standard kurve for RTL måling blev bygget på hver plade med en reference DNA-prøve. Henvisningen DNA var den pooled genomisk DNA af 50 tilfældigt udvalgte kontroller. For hver standardkurve blev referenceværdien DNA-prøve fortyndes ved anvendelse af en 2-fold seriefortynding til at generere en 6-punkts standardkurve, mellem 20 og 0,625 ng DNA i hver reaktion. Hver standardkurve punkt blev kørt tredobbelt. Alle plader i denne undersøgelse anvendte den samme reference-dna. Formålet med standardkurven var at vurdere og kompensere for inter-plade variationer i PCR effektivitet. Forholdet mellem telomer repeat kopi nummer til enkelt-kopi genkopitallet (T /S), der karakteriserer RTL, blev bestemt for hver prøve baseret på standardkurven. Laboratorie arbejdere blev blindet til hver prøve praksis kontrol status. Den acceptable standardafvigelse blev fastsat til 0,3 for tærsklen cyklus (

C

t) værdier og R

2 korrelation for hver standardkurve var ≥0.98. Hvis resultatet var ude af det acceptable område, så kørslen blev gentaget for den samme prøve. For intra- test og inter-plade variation, blev variationskoefficienterne (CV’er) til T /S-forhold på reference-DNA ved 5 ng point beregnet. Og de intra- og inter-plade CV’er var 4,6% og 8,9%, henholdsvis.

Statistisk analyse

Forskellene i fordelingen af ​​baseline-karakteristika mellem cases og kontroller blev sammenlignet ved hjælp af chi- square test for kategoriske variabler, og den studerendes

t

-test for kontinuerlige variabler. RTL data blev naturlig log-transformeret, således at disse data blev omtrent normalfordelt. RTL blev analyseret som kategorisk variabel baseret på cut-off points på medianen, tertil, og kvartil værdi blandt kontroller. Yderste periferi og 95% CIs blev beregnet ved hjælp af ubetingede logistiske regressionsmodeller til at estimere sammenhængen mellem RTL og CRC risiko. Ved at behandle niveauet af telomer længde som en kontinuert variabel, blev test for trend beregnet. Justeret analyser omfattede vilkår for alder, køn, rygning status og alkoholbrug. Stratificerede analyser blev udført for at vurdere potentielle interaktioner mellem demografiske faktorer og RTL på CRC risiko. Effekten af ​​vores stikprøvestørrelse blev beregnet til 0,87 for at detektere en trend i yderste periferi med faldende kvartiler af RTL forudsat en OR på 1,4 sammenligne de laveste og højeste kvartiler, på en alfa på 0,05. Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af SPSS software 12,0 (SPSS, Inc., Chicago, III) og alle

P

værdier blev testet tosidede med et betydeligt niveau på 0,05.

Resultater

de grundlæggende karakteristika for undersøgelsens deltagere blev vist i tabel 1. Der var ingen signifikante forskelle i fordelingen af ​​alder, køn og body mass index (BMI) mellem cases og kontroller. Gennemsnitsalderen [± standardafvigelse (SD)] var 58,8 (± 11,8) år for sager og 58,8 (± 11,4) år for kontrol (

P

= 0,952). Flere rygere og drikker blev observeret i tilfælde end i kontrollerne (

P

0,001).

Vi estimeret sammenhængen mellem RTL og risikoen for CRC ved ubetinget logistisk regressionsanalyse, gennem behandling af RTL som en kategorisk variabel baseret på en afskåret værdi median, tertil og kvartil distribution i kontrol. Som vist i tabel 2, personer med kortere RTL ved median cut-off havde en signifikant øget risiko for CRC (justeret OR = 1,27, 95% CI: 1,05-1,55). Når deltagerne blev kategoriseret i 3 grupper efter tertil værdier af RTL i kontrol, observerede vi en borderline signifikant sammenhæng mellem kortere RTL og øget CRC risiko (OR pr tertil = 1,13, 95% CI: 1,00-1,28,

P

trend = 0,045). Når den tredje (længste) tertil blev anvendt som referencegruppe, den justeres eller for den anden og første gruppe var 1,66 (95% CI: 1,30-2,11) og 1,32 (95% CI: 1,03-1,69), hhv. Samme måde, når deltagerne blev yderligere inddelt i 4 grupper efter kvartil værdier af RTL i kontrol, vi også observeret en signifikant sammenhæng (OR pr kvartil = 1,12, 95% CI: 1,03-1,23,

P

trend = 0,012). Når den fjerde (længste) kvartil blev anvendt som referencegruppe, de justerede yderste periferi for tredje, anden og første kvartil var 1,77 (95% CI: 1,32-2,38), 2,05 (95% CI: 1,54-2,74), og 1,47 (95% CI: 1,09-1,99), henholdsvis

Stratificerede analyser blev udført for at vurdere den potentielle modulerende effekt af hver vært variabler.. Vi fandt en signifikant sammenhæng mellem kortere RTL og øget CRC risiko hos kvinder (OR = 1,72, 95% CI: 1,28-2,31) og enkeltpersoner yngre end 60 år (OR = 1,39, 95% CI: 1,06-1,83), men ikke hos mænd og deltagere ældre end 60 år (tabel 3). Væsentlige foreninger blev også observeret i aldrig rygere (OR = 1,52, 95% CI: 1,19-1,93) og aldrig drikker (OR = 1,40, 95% CI: 1,12-1,75).

Diskussion

i den aktuelle undersøgelse undersøgte vi sammenhængen mellem telomer længde i PBL’er og risikoen for CRC. Vi fandt, at korte telomerlængde var signifikant associeret med en øget risiko for CRC på kinesisk Han population. Yderligere stratificerede analyser viste, at foreningen var signifikant hos kvinder, personer yngre end 60 år, aldrig rygere og aldrig drikker.

Blandet resultater er blevet identificeret fra de mange undersøgelser, der i udstrakt grad undersøgte sammenhængen mellem ændret telomer længde og kræftrisiko, og foreningen synes at være kræft type afhængige [10], [19] – [23], [26] – [29]. Vores nuværende undersøgelse, som viser, at korte telomer længde i PBL’er var forbundet med en øget risiko for CRC, er i overensstemmelse med de fleste tidligere rapporter, som blev kombineret i to meta-analyser [24], [42]. Den første [42] rapporterede en pooled OR på 1,69 (95% CI: 1,53-1,87) for kræft i fordøjelsessystemet. Den anden meta-analyse [24] rapporterede samlet yderste periferi for kræft for personer med de korteste telomerer vs den længste af 1,16 (95% CI: 0.87-1.54) i prospektive studier og 2,90 (95% CI: 1.75-4.80) i retrospektive undersøgelser.

Om sammenhængen mellem leukocyt telomer længde og CRC risiko, resultater af tidligere undersøgelser blev modstridende. Pooley og kolleger [36] fundet en stærk sammenhæng mellem kort telomer længde og CRC risiko i retrospektiv undersøgelse ved hjælp af data fra SØG colorectal cancer case-kontrol undersøgelse, men ikke i den prospektive undersøgelse med data fra EPIC-Norfolk kohorte. Endnu to relativt små undersøgelser [35], [37] om forholdet mellem telomer længde og CRC risiko viste ingen sammenhæng. Begge undersøgelser var henholdsvis begrænset til europæiske mænd og kvinder fra store årgange (Kvinders Health Study og Lægens Health Study). Men en nylig stor undersøgelse [38] med europæiske prøver, fandt, at bærere af almindelige allel ved en SNP nær tert havde signifikant længere telomerer i leukocytter og fundet den samme allel at være forbundet med øget CRC risiko. Blandt kinesiske kvinder, Cui og kolleger [39] fandt en U-formet sammenhæng mellem telomer længde og CRC risiko, hvilket indikerer både meget korte og meget lange telomerer at være forbundet med øget risiko for CRC. Vores konklusion var i overensstemmelse med resultatet af Pooley og kollegers ‘retrospektiv undersøgelse. I denne undersøgelse har vi ikke finde den U-formede sammenhæng mellem telomer længde og CRC risiko, hverken blandt kvinder eller mænd. Flere potentielle årsager kan forklare disse forskelle, for eksempel den undersøgte population (etnicitet, køn, alder, livsstilsfaktorer), stikprøvestørrelse, studiedesign, telomer længde måling og anvendte analysemetode. Pooley og kolleger mente, at telomer længde forskel observeret kunne være en effekt af kræftbehandlingen, og det var muligt, at telomer nedslidning var et svar på et særligt aspekt af behandling eller behandling regime. Men i vores undersøgelse sagerne var nyligt diagnosticeret uden forudgående kemoterapi eller strålebehandling. Alternativt kan der forekomme ændringer i telomer længde systemisk under udviklingen sygdom.

signifikant sammenhæng mellem kort telomer længde og øget CRC risiko observeret i vores undersøgelse er biologisk plausibelt. Forskellige eksperimenter og genetiske undersøgelser støtter en sådan hypotese, at telomer nedslidning fører til manifestation og formidling af maligniteter [43]. Selv fuldt funktionelle telomerer beskytte genomet, forkortede telomerer forårsage kromosomal ustabilitet [5]. Gennem den resterende del af celleproliferation, senescens og apoptose, opnås optimal telomerlængde [44]. I en musemodel, manglen på telomerase RNA komponent forårsagede en markant forøget hyppighed af kromosomafvigelser og sporadisk cancer [45], navnlig i tilfælde af samtidig inaktivering af tumorsuppressorgen

p53

[32]. Det er rimeligt at antage, at celler med kritisk kort telomer længde kan i nogle tilfælde genaktivere enzymet telomerase at omgå celle ældning og derved fremme malign transformation. T-lymfocytter opregulere

TERT

om aktivering af inflammatoriske stimuli potentielt forbundet med kort telomer længde [46].

Nogle begrænsninger i denne undersøgelse skal behandles. For det første stikprøvestørrelse på vores undersøgelse for nogle stratificerede analyser fortsat forholdsvis lille, hvilket resulterer i den relativt utilstrækkelige statistiske styrke. For det andet, selv om vi kun inkluderet nydiagnosticerede CRC patienter før enhver form for behandling, som kan reducere den mulige påvirkning af sygdomsstatus og behandling på telomer længde, vi kunne ikke helt komme over den nedarvede begrænsning af “omvendt årsagssammenhæng” i en retrospektiv case-control undersøgelse . Tredje, telomer længde blev kun målt i leukocytter fra perifert blod og ikke i colorektale tumorvæv; imidlertid har leukocyt telomerlængde blevet påvist at være korrelerende stærkt med det i celler fra andre væv [47] – [49]

Som konklusion denne undersøgelse antydede, at korte telomer længde i PBL’er var signifikant associeret med en. øget risiko for CRC på kinesisk Han population. Yderligere validering i store prospektive undersøgelser og efterforskning af de biologiske mekanismer er berettiget.