Метилентетрагідрофолат-редуктаза, дієта та ризик епідеміології раку товстої кишки,
Анотація
Вступ
Харчові фолієва кислота, метіонін, вітамін В6, вітамін В12 та алкоголь були пов'язані з раком товстої кишки в деяких, але не у всіх епідеміологічних дослідженнях (1, 2, 3, 4). Основні механізми, за допомогою яких ці дієтичні фактори пов'язані з раком товстої кишки, невідомі. Одним із припущених об’єднавчих механізмів є те, що ці фактори діють разом, беручи участь у процесах метилювання ДНК (1, 2). Метилювання ДНК відіграє важливу роль у регуляції генів (5, 6). У новоутвореннях товстої кишки часто можна зустріти генералізоване гіпометилювання поряд з гіперметилюванням деяких неметильованих областей, багатих цитозином (7, 8, 9). Вважається, що цей дисбаланс у метилюванні ДНК призводить до аномальної експресії онкогенів та генів супресорів пухлини (10). Процес метилювання включає кілька етапів, і кілька дієтичних факторів, таких як фолат, метіонін, вітамін В12 та вітамін В6, потенційно беруть участь у цих процесах. Фолієвий шлях також важливий для визначення доступності нуклеотидів для синтезу ДНК.
MTHFR3 каталізує відновлення 5,10-метилентетрагідролату до 5-метилтетрагідрофолату, основної форми циркуляції фолату та донора вуглецю для реметилювання гомоцистеїну до метіоніну. Фолат у формі метилтетрагідрофолату та трансметилази вітаміну В12 бере участь у цих шляхах (11, 12), як і вітамін В6, кофактор серин-гідроксиметилтрансферази, що може вплинути на доступність 5,10-метилентетрагідрофолату. Метіонін є попередником S-аденозилметионіну, донором метилу для більшості реакцій біологічного трансметилювання в організмі, включаючи ДНК (11, 12). Зміни плазмового гомоцистеїну можуть бути результатом генетичних або пов’язаних з поживними речовинами порушень шляхів транссульфурації або реметилювання метаболізму гомоцистеїну (13). Таким чином, MTHFR бере участь у регулюванні концентрації гомоцистеїну в плазмі та підтримці адекватного пулу метіоніну.
Варіант людського гена MTHFR, в результаті якого відбувається заміщення аланіну на валін, описаний на bp 677. Ця мутація кодує термолабільний фермент із зниженою активністю MTHFR, що призводить до підвищеного рівня гомоцистеїну в плазмі. Повідомлялося, що особи, які є гомозиготними за цим варіантом (ТТ), мають 30% нормальної активності ферментів, а гетерозиготи (КТ) мають 65% нормальної активності ферментів (13). Як дієтичні фактори взаємодіють із варіаціями MTHFR щодо раку товстої кишки, загалом невідомо. Використовуючи дані великого дослідження випадків контролю випадків раку товстої кишки, ми дослідили ці асоціації.
Матеріали і методи
Дослідження населення.
Повідомлялося про методи, що використовуються для встановлення контролю (14). Суб'єкти контролю з KPMCP були випадковим чином обрані зі списків членів. В штаті Юта контрольних суб’єктів віком до 65 років визначали за випадковим розрядом набору номера та за списками осіб, які мають чинне посвідчення водія чи штатну посвідчення штату Юта; Суб'єкти контролю віком від 65 років випадково визначалися зі списків Управління фінансування охорони здоров'я (соціального забезпечення). У Міннесоті суб’єкти контролю були визначені зі списків осіб, які мають посвідчення водія або штат Міннесота. Контроль відповідав випадкам за віковими групами 5 років та статтю. З усіх контрольних органів, яких просили взяти участь, 64% співпрацювали. Описані причини неучасті (15). Основною причиною неучасті було те, що ми не змогли знайти обстежуваних (752 вибраних контрольних). З них 663 - це органи управління, відібрані з Міннесоти, куди регулярно додавали власників нових водійських прав, але людей, які загинули або переїхали, не вилучали. Це призвело до загальної різниці у частоті відповіді на 10%, залежно від того, чи було збережено ці 663 контролю в знаменнику чи не вказано під час розрахунків.
Збір даних.
Дані були зібрані від учасників дослідження кваліфікованими та сертифікованими інтерв'юерами, що використовують портативні комп'ютери. Референтним періодом для дослідження був рік за 2 роки до дати відбору (дата діагностики випадків або дата відбору для контролю). Інтерв’ю зайняло ≈2 год. Описані методи контролю якості дослідження (16, 17) .
Дієтичне споживання.
Вітамінні та мінеральні добавки.
Учасників дослідження запитали, чи приймають вони полівітаміни регулярно, що визначається як мінімум три рази на тиждень протягом 1 місяця протягом відповідного року. Було отримано частоту прийому полівітамінів, хоча тривалої тривалості вживання не було. Про вживання мультивітамінів повідомляли 27,5% випадків чоловічої статі та 29,4% чоловіків та 36,5% жінок та 37,5% жінок. Учасників також запитували, чи приймали вони інші вітамінні чи мінеральні добавки. Менше 1% учасників повідомляли про прийом індивідуальних добавок фолату, вітаміну В12 або вітаміну В6; ≈1% повідомили, що приймали добавку комплексу B. Для цього дослідження вживання полівітамінів було класифіковано наступним чином: використання добавок, якщо вони повідомляли про прийом будь-яких полівітамінів, фолієвої кислоти, вітаміну В12, вітаміну В6 або комплексу В; або не використовували добавки, якщо вони не повідомляли про прийом цих добавок протягом періоду, про який йдеться.
MTHFR.
З 4403 випадків та контрольних груп з дійсними даними досліджень, 3680 (84%) взяли кров. Геномна ДНК для зразків Університету Міннесоти та KPMCP була вилучена в Університеті Юти за допомогою набору PureGene (Gentra Systems, Inc., Міннеаполіс, Міннесота). Зразки Університету Юти були отримані з увічнених клітин. Ці клітинні лінії вирощували, а ДНК екстрагували за допомогою фенолхлороформу. З 3680 осіб з ДНК 3283 мали дані про генотип MTHFR. Це становить ≈75% опитаних. Дані MTHFR були недоступні для 397 осіб, оскільки або недостатньо ДНК для проведення тесту, або якість ДНК була такою, що було важко чітко визначити індивідуальний генотип. Використовувані методи контролю якості включали запуск трьох контрольних зразків на лоток із 96 лунками.
Геномну ДНК ампліфікували за допомогою ПЛР. Варіантний алель створюється зміною C на T bp в нуклеотиді 677, що створює сайт рестрикції HinfI. Ідентифікація тесту на генотип MTHFR була виявлена за допомогою ПЛР з подальшим дайджестом ферменту HinfI. Цю область геномної ДНК ампліфікували за допомогою ПЛР, як описано раніше (13). Нерозрізаний продукт ПЛР містив 198 основ. Перетравлення ДНК за допомогою HinfI для отримання поліморфізму аланіну до валіну видалило 23 основи з цього продукту, що призвело до продукту 175 б.п. Отже, ДНК від осіб, гомозиготних за цим поліморфізмом, показала лише цю смугу 175 bp; гетерозиготи показали як смуги 175-, так і 198-біт; а гомозиготні особини дикого типу показали лише смугу 198 п.н. Випадки та контролі класифікували як ТТ, якщо вони були гомозиготними за алелем C677T, TC, якщо вони були гетерозиготними за алелем C677T, та CC, якщо вони були гомозиготними за алелем C677 (дикого типу).
Статистичні методи.
Початкові аналізи проводились із використанням моделей сплайн-регресії. Це було зроблено для візуального визначення, чи існують відмінності в асоціаціях з дієтичними факторами за генотипом. Моделі логістичної регресії використовувались двома способами для оцінки асоціацій. (а) Ми оцінили взаємодію, використовуючи як загальну референтну точку ті, що мають найбільший ризик: генотип CC та низький рівень споживання поживних речовин. Проведення аналізів таким чином дозволило визначити, чи існує різниця в асоціації між комбінованими категоріями дієтичного фактора та генотипу. (b) Ми стратифікували дані за генотипом. У цих аналізах ми розглянули питання, який ризик раку товстої кишки з урахуванням певного генотипу при певних рівнях споживання поживних речовин?