文摘

背景。脂质代谢过程与前列腺癌形成。因为亲脂性的几种杀虫剂或通过lipid-related代谢机制,它们可能与脂质代谢通路中的基因变异。方法。在一个嵌套病例对照研究776例病例和1444例对照的农业健康研究(AHS)前瞻性群组研究农药涂抹器,我们检查了39杀虫剂之间的交互(没有,低和高曝光)和220个单核苷酸多态性(snp) 59基因。错误发现率(罗斯福)被用来占多重比较。结果。我们发现17交互显示明显的单调增加患前列腺癌的风险与农药接触另一基因型和无显著关联的基因型。最值得注意的协会ALOXE3rs3027208 terbufos,这样男人携带T等位基因低用户有一个或1.86 (95% CI -2.99 = 1.16)和高用户OR为2.00 (95% CI -3.15 = 1.28)相比,那些没有使用terbufos,而男性携带CC基因型没有表现出显著的关联。结论。在脂质代谢基因遗传变异可能与前列腺癌修改农药协会;然而我们的结果需要复制。

1。背景

以前的研究显示前列腺癌率升高农业和农药生产数量(1,2]。在农业健康研究(AHS),一个重要的观察前列腺癌在私人和商业农药涂抹器与一般人群相比,(3,4]。同样,使用的杀虫剂,如甲拌磷(5),地虫磷(6丁醇],[7],蝇毒磷(8),已与前列腺癌的风险增加之间已经有前列腺癌家族史的参与者。我们进行了一个内嵌套病例对照研究前列腺癌检查预定的基因通路和农药接触之间的相互作用。最近发现这个研究已经确定了重要的农药交互数的遗传变异(8抓起地区9),异型生物质代谢途径(10),和DNA修复途径11,12]。这些研究有助于阐明接触效应协会通过识别潜在的易感人群。这使我们能够更好地理解潜在致癌危险,促进公共卫生研究农药对人类健康的影响。

在这个分析中,我们评估单核苷酸多态性(snp)在脂类代谢相关基因有证据表明脂肪生成的酶和血清脂质可能发挥作用在前列腺癌形成通过炎症、氧化应激和胰岛素抵抗机制(13,14]。细胞和分子研究报道一个过度的脂肪生成的酶,如脂肪酸合酶和乙酰辅酶a羧化酶和增加脂肪生成在前列腺癌细胞15,16]。参与脂肪酸和脂质代谢的遗传变异,已与改变脂肪生成的酶的表达和血清血脂水平(16- - - - - -18),也一直在与过量的风险前列腺癌(19- - - - - -21]。此外,一些农药是亲脂性的或通过lipid-related代谢机制(22,23),这表明变异的基因参与脂类代谢可能与某些农药增加患前列腺癌的风险。我们检查潜在的基因-环境之间的相互作用在脂质代谢基因单核苷酸多态性和农药暴露在一个内嵌套病例对照研究。

2。方法

2.1。研究对象

详细描述的观众群体已经发表(24]。短暂,57 310或82%,农药涂抹器寻找农药许可在爱荷华州和北卡罗来纳州参加12月13日之间的研究,1993年和1997年12月31日。参与者被许可私人农药涂抹器(主要是农民)驻留在爱荷华州和北卡罗莱纳和商业涂抹器驻留在爱荷华州。有资格获得这个嵌套病例对照研究中,参与者提供一个漱口水冲洗颊细胞样本,并可能没有先前的癌症诊断除了non-melanoma皮肤癌。癌症诊断被确定通过链接以人群为基础的癌症登记状态。例男性被诊断出患有前列腺癌事件在1993年和2004年之间,和对照组雄性活着的时候案例诊断没有癌症的诊断,除了nonmelanoma皮肤癌的选择。合格控制随机选择和频率匹配2:1例由出生日期(±1年)。所有与会者都认同欧洲血统的白人和确认使用人口子结构评价和主成分分析(如前所述)(9]。

2.2。杀虫剂的使用

农药使用的信息可从两个问卷完成注册(http://aghealth.nci.nih.gov/questionnaires.html)。这些调查问卷收集全面的数据在有生之年50杀虫剂的使用。参与者被要求多少年(1年或更少,2 - 5、6 - 10、11日至20日,21 - 30,或超过30年),多少天(小于5,5 - 9、10 - 19热带病,40岁至59岁、60 - 150,或超过150天)平均每年他们每个化学应用。农药使用量化/从未使用,终身暴露天(年使用每年×天),和强度加权一生接触天(终身暴露天×强度得分)。得分是强度计算的算法,考虑了exposure-modifying因素是如何使用杀虫剂,以及应用(25]。

2.3。SNP基因分型结果选择和

生殖系从颊细胞DNA提取使用Autopure(试剂盒)血清治疗,弗雷德里克,MD。进行了基因分型与一个定制的英飞纳姆BeadChip化验(iSelect) Illumina公司公司,NCI核心基因分型机构(http://cgf.nci.nih.gov/operations/multiplex-genotyping.html)。常见的单核苷酸多态性(小等位基因频率≥5%)的从人类基因组单体型图计划选择阈值> 0.80人口使用Tagzilla软件包,实现了一个修改标记SNP选择方法所描述的卡尔森et al。26]。Illumina公司芯片包括26个,85年512个snp,其中1858标记snp基因与脂质代谢途径有关。盲目的复制样品(2%)基因分型;这些样品的一致性从96 - 100%不等。总体脂质代谢snp基因分型率在97%和100%之间。样本的基因分型,108被由于不足或DNA质量差(14例,6控制)或< 90%的完成率(47例,41控制),2220(776例,1444控制)进行统计分析。

2.4。统计分析

我们比较选定的分布特征(年龄(< 50 - 59岁、40、40至49 60 - 69,≥70),住所状态(爱荷华州、北卡罗来纳州)器类型(私人、商业),和一级前列腺癌家族史(不,是的))之间的情况下使用卡方检验和控制。

85年1895年的脂质代谢snp基因之间的关联和前列腺癌风险评估使用叮铃声软件(27]使用log-additive遗传模型来计算比值(或)和95%置信区间(CI)。变异与哈代温伯格平衡值> 0.001,小的等位基因频率≥0.1,趋势每个等位基因的加性效应< 0.2向前进行交互分析,59总计为220个snp基因。成对连锁不平衡(例如,和单核苷酸多态性是评估使用Haploview 4.2(之间)28]。

统计使用杀虫剂和基因变异之间的相互作用是评估使用无条件的逻辑回归模型的似然比检验调整了年龄和状态。我们检查了至少39曾经使用的杀虫剂研究人口的10%。为每个农药被归类为nonexposed曝光,低,高曝光,低收入和政策类别基于中值intensity-weighted一生的日子。遗传变异是编码使用显性遗传模型由于小样本大小的变异等位基因的可能性。我们计算CIs口服补液盐和95%患前列腺癌的风险和农药接触分层的基因型(纯合子的野生型、杂合的和变异纯合子)使用无条件的逻辑回归模型调整了年龄和状态。在本质上,我们采用了两级交互方式(29日),我们首先设定一个snp我们包含在交互上的切割点分析,然后降低点互动价值增加统计力量。

我们使用了错误发现率(罗斯福)30.)占多个比较主要影响关联和互动。主要影响的关联,罗斯福计算考虑每个基因内的所有单核苷酸多态性。我们计算的交互分析,罗斯福在两个方面:(1)占我们评估的220个snp /农药,这是最严格的方法,(2)占snp的数量在每个基因/农药。因为我们的先天的假说与暴露增加患癌的风险,我们集中在统计上显著的单调递增口服补液盐随着农药暴露在一个基因型和无显著关联的其他基因型(定量交互),和一个互动增加农药暴露在一个基因型和减少农药接触其他基因型(定性交互),因为前者被认为是生物合理,减少由于机会31日]。除非另有指示,进行了分析使用SAS, 9.1版本(SAS研究所、卡里、数控),观众P1REL0712.04数据发布版本。

3所示。结果

研究人口的特征(见补充表1在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2012/358076)和之间的关联intensity-weighted一生天的杀虫剂的使用和前列腺癌(补充表2)以前发表的(9- - - - - -12]。短暂,病例和控制相似的年龄、居住和涂布类型,但病例更倾向于有前列腺癌家族史。

85年1895年的脂质代谢snp基因检查,20个snp 8基因(ABCG5,ALOXE3,AMACR,FOXA3,LRP2,PPARA,TBXAS1,UCP3使用基于基因的罗斯福< 0.05)显著(表1)。这两个最重要的SNP-cancer关联是两个高度相关的变量ABCG5,rs1835815和rs2278356 (,富兰克林·德兰诺·罗斯福主要影响= 0.01)。

在220年59个snp基因和39杀虫剂进行交互分析,我们发现16在罗斯福交互作用显著交互< 0.2占所有220个snp /农药。所有这些相互作用有重要的杀虫剂的使用和前列腺癌之间的联系在至少一个基因型组(趋势< 0.05),9也有前列腺癌的风险增加(或趋势> 1.0);和三个单调关联(即。,increasing cancer risk with increasing pesticide use) and quantitative interactions (Table2)。这些协会涉及农药、terbufos和三个三个基因的单核苷酸多态性(ADIPOR1,ALOXE3,SEC14L2)。

使用更少的严格的方法占多重比较,我们发现139年使用基于基因的交互作用显著罗斯福的39农药检查(罗斯福交互< 0.05)。其中,116年重要的杀虫剂的使用和前列腺癌之间的关联在至少一个基因型组(趋势< 0.05);31日导致患前列腺癌的风险增加(或趋势> 1.0)(补充表4),和17单调关联和定量(表的交互3)。这些17协会参与七杀虫剂(莠去津、呋喃丹、EPTC,地虫磷,草甘膦,石油/馏分油,和terbufos)和15 11个基因的单核苷酸多态性(ABCG8,ACSL5,ADIPOR1,ALOX5,ALOX5AP,ALOX15,ALOXE3,A4GALT,LDLR,LRP1恰巧,SEC14L2)。这种方法的结果是包括那些使用更严格的方法。

我们观察到显著的相互作用三种杀虫剂,terbufos,地虫磷和卡巴呋喃。总体而言,最值得注意的协会(即。最小的罗斯福交互和农药pip coburn terbufos和ALOXE3rs3027208(表3)。人携带的基因变异T等位基因较低的用户terbufos的或高1.86 (95% CI = 1.16 - -2.99)和用户OR为2.00 (95% CI -3.15 = 1.28)相比,没有使用terbufos (趋势= 0.001),而男性携带CC基因型没有表现出一个重要协会(罗斯福互动= 0.01)。本协会坚持调整后ALOXE3rs6503086,一个重要的主要作用与前列腺癌(罗斯福趋势= 0.02),但不是与rs3027208 ()。Terbufos也相互作用显著SEC14L2rs2072159(罗斯福= 0.01)和交互ADIPOR1rs12733285(罗斯福互动= 0.02)。地虫磷显著与互动ABCG8rs4953028,这样男人携带GG基因型较低的用户地虫磷的或高1.73 (95% CI = 0.99 - -3.00)和用户OR为1.94 (95% CI -3.20 = 1.17)相比,没有使用地虫磷(趋势= 0.004),而男性携带的基因变异等位基因并没有表现出一个重要协会(罗斯福互动= 0.02)。呋喃丹明显与互动A4GALTrs8136914(罗斯福= 0.03)和交互LDLRrs8110695(罗斯福互动= 0.04)。

我们观察到显著的相互作用四个除草剂,EPTC,石油/馏分油,草甘膦和阿特拉津。其中,最值得注意的协会(即。最小的罗斯福交互和农药)是EPTC和趋势ALOX15rs916055。男人携带G等位基因较低的用户EPTC的或高1.47 (95% CI = 0.98 - -2.22)和用户OR为1.63 (95% CI -2.50 = 1.06)相比,没有使用EPTC (趋势= 0.01),而男人带着一个等位基因并没有表现出一个重要协会(罗斯福互动= 0.01)。石油与变异三个基因(ALOX5,LRP1恰巧,ACSL5)。最重要的石油与互动ALOX5rs7099684,这样男人携带的TT基因型低石油有一个用户或1.19 (95% CI -1.86 = 0.76)和高用户OR为1.56 (95% CI = 1.03 - -2.38),而不使用石油(趋势= 0.03),而男人带着一个等位基因并没有表现出一个重要协会(罗斯福互动= 0.02)。石油与四个LRP1恰巧snp (rs1800159 rs6581128、rs795957 rs7978567),中度到高度相关()。最重要的协会(即。最小的罗斯福交互和pip coburn)是LRP1恰巧rs1800159,这样的男人带着一个等位基因的人低石油有一个用户或1.26 (95% CI -2.00 = 0.80)和高用户OR为1.76 (95% CI = 1.12 - -2.77),而不使用石油(趋势= 0.01),而男性携带G等位基因并没有表现出一个重要协会(罗斯福互动= 0.03)。石油还与两个相互作用显著ACSL5单核苷酸多态性(rs876873 rs120985760)高度相关()。其他值得注意的关联包括草甘膦和之间的交互ALOX5APrs9579645(罗斯福阿特拉津和之间的交互= 0.02)和LDLRrs8110695(罗斯福= 0.03)以及相互作用LRP1恰巧rs1800159(罗斯福互动= 0.04),正如上面提到的,也与石油。

4所示。讨论

在这个嵌套病例对照研究中,我们评估了杀虫剂的使用和snp基因之间的相互作用与脂质代谢有关。我们发现17交互,健壮的多重比较调整并显示明显的单调增加患前列腺癌的风险增加农药的使用在一个基因型组和其他基因型组中无显著关联。这些标准,分析了七种杀虫剂(阿特拉津、呋喃丹、EPTC,地虫磷,草甘膦,石油/馏分油,和terbufos)和15 11个基因的单核苷酸多态性(ABCG8,ACSL5,ADIPOR1,ALOX5,ALOX5AP,ALOX15,ALOXE3,A4GALT,LDLR,LRP1恰巧,SEC14L2)的主要兴趣。

患前列腺癌的风险增加有关联的杀虫剂(terbufos,地虫磷,呋喃丹),我们发现与脂质代谢基因AHS的先前的研究。Terbufos是联想到与前列腺癌(32),但明显与侵略性前列腺癌(4],显示与变异的证据[8抓起地区9)和异型生物质代谢基因(10]。地虫磷与前列腺癌(3,6)和侵略性前列腺癌(4),和相互作用显著变异8抓起地区和核苷酸基础切除修复基因(11,12]。同样,呋喃丹与前列腺癌(3),与变异的核苷酸切除修复途径(12]。在杀虫剂相比,没有四个除草剂我们确定与主要影响患前列腺癌的风险研究观众(石油[3,4],EPTC [3,4,33,阿特拉津34,35],草甘膦[36])。然而,在之前的分析在前列腺嵌套病例对照研究中,石油与异型生物质代谢基因(10]。

我们的研究结果支持假设在脂质代谢基因遗传变异可能修改杀虫剂和前列腺癌之间的关联;然而,生物机制尚不清楚。有机氯是亲脂性的和积累在动物和人类脂肪组织(37,38];然而,没有一个六有机氯我们检查评估相互作用显著的snp。这可能是由于有机氯的市场大约30年,有一个非常小的数量的参与者接触到这些杀虫剂。一些农药在其他类具有亲脂性的属性或通过lipid-related代谢机制(37,38]。例如,organosphosphates已被证明抑制甘油三酯和脂蛋白脂酶在实验室老鼠(22,39,40]。两个(terbufos和地虫磷)的九organophophates我们检查明显脂质代谢基因变异和互动与前列腺癌的风险增加有关。Terbufos与之交互的一个变体ALOXE3(花生四烯酸脂氧合酶3)参与脂肪酸的脂氧合酶反应转化为分子参与脂质膜的扩散和专业化的表皮41]。Terbufos也与ADIPOR1(脂联素受体1)编码脂联素受体和配体提供中介活动,脂肪酸氧化,和葡萄糖摄取脂联素(42];和SEC14L2(SEC14-like蛋白质2)参与lipid-binding和胆固醇生物合成(43]。地虫磷与之交互的一个变体ABCG8(腺苷磁带,sub-family G成员8),编码一个蛋白质的一员磷酸腺苷盒式固醇转运蛋白,促进胆汁排泄(44]。氨基甲酸盐杀虫剂呋喃丹属于另一类,抑制胆碱酯酶和已被证明产生活性氧和诱导脂质过氧化反应45]。呋喃丹与A4GALT(α1,4-galactosyltransferase)是参与醣脂类的形成,提供了细胞能量(46]。

在除草剂、EPTC归类为硫代氨基甲酸酯,据报道,破坏脂质代谢在植物的生物合成47]。EPTC与ALOX15,另一个基因在脂肪氧合酶家族参与花生四烯酸和亚油酸的新陈代谢。石油,其中包含碳氢化合物的混合物,也亲脂性的,是独一无二的,因为它被用作除草剂,但也作为添加剂与其他农药,所以它可能有一个宽的变化在使用48]。它在三个基因与变体:ALOX5(花生四烯酸5-lipoxygenase),它将必需脂肪酸转化为白细胞三烯(49];LRP1恰巧(低密度脂蛋白受体相关蛋白1),负责管理一个大的内吞作用的受体功能在脂蛋白运输(50];ACSL5(酰coa合成酶长链5)把脂肪酰coa免费长链脂肪酸酯,从而起着关键作用在脂质合成和脂肪酸降解[51]。三嗪类除草剂阿特拉津,据报道是一个动物的内分泌干扰物,同样可以影响肝脏和肌肉的脂质鱼(52]。它与两个基因属于低密度脂蛋白受体(LDLR和LRP1恰巧)家庭。低密度脂蛋白受体(LDLR)是参与胆固醇体内平衡的调节受体介导内吞作用[53]。

虽然有生物合理性我们观察到的相互作用,这些相互作用的特定生物机制尚不清楚。没有一个snp我们在分析识别已知功能或已确定为前列腺癌(GWAS研究成果发表http://www.genome.gov/gwastudies/)[54];然而,他们可能在连锁不平衡与其他功能变体。研究在前列腺癌形成脂质代谢的作用表明,机制是复杂的,涉及一系列的中间化合物,可通过其他途径以及各种遗传、人体测量,饮食和生活方式因素55]。也有可能机制以外的脂质代谢可能扮演一个角色在我们观察到,因为大多数的基因的相互作用确定有多个功能。例如,基因在花生四烯酸家庭扮演着重要的角色在免疫和炎症(56]。此外,考虑到从先前的嵌套病例对照研究的分析发现前列腺癌在观众,我们看到一些相同的杀虫剂,如terbufos,地虫磷、呋喃丹、EPTC,石油,snp在多个基因相互作用途径,表明农药和前列腺癌之间的关系可能涉及多个生物过程。

与未成年人在这个分析中,我们检查了snp等位基因频率(加)> 10%因为有限的电力下面加阈值和限制分析snp的主要作用与前列腺癌关注snp可能更与前列腺癌有关。然而,通过这样做,我们可能会排除重要的单核苷酸多态性,修改风险。交互进行了分析使用显性遗传模型由于变异纯合子组的参与者的数量往往是小;然而,这可能会导致损失的统计力量如果另一个遗传模型更合适。尽管我们的一些研究结果可能是假阳性,我们采用了一种两阶段交互的方法和利用罗斯福限制这种可能性。此外,我们集中我们的解释与积极的互动单调杀虫剂的使用和前列腺癌之间的关联在一个基因型和无显著关联的其他基因型,比定性交互具有更大的生物合理性,但可能导致排除相关的交互。由于小样本大小我们无法评估前列腺癌阶段或年级的交互。

总之,我们观察到一些杀虫剂的使用之间的积极互动,在脂质代谢基因变异。这些发现表明,脂质代谢可能参与农药和前列腺癌之间的关系;然而,对这些相互作用的生物学机制。此外,由于这是第一个研究探索特定的杀虫剂的使用之间的交互和脂质代谢通路中的基因变异,我们的结果需要复制。

确认

本文得到了校内的NCI的研究项目,癌症流行病学和遗传学部门(Z01CP010119)和NIEHS (Z01ES049030)、国家卫生研究院。作者没有任何实际或潜在的经济利益竞争。

补充材料