Genes do metabolismo de Genotóxicos e mutações TP53 no cancro do pulmão

Abstract

A complexa interação entre o ambiente e os fatores genéticos desafia a compreensão da etiologia do cancro do pulmão. Tal como noutras neoplasias epiteliais, o cancro do pulmão resulta de uma série de lesões pré-neoplásicas progressivas, consequência da interacção entre as exposições ocupacionais ou ambientais e uma susceptibilidade individual que pode conferir uma fragilidade intrínseca ao indivíduo. O consumo do tabaco foi considerado como um factor de risco para o cancro do pulmão, embora apenas 20% dos fumadores desenvolvam esta doença. O fumo do tabaco contém diversos carcinogénios incluindo hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), N-nitrosaminas e aminas heterocíclicas que, após biotransformação, podem formar aductos de ADN e participarem na iniciação da carcinogénese. Entre os genes envolvidos na biotransformação, foram estudados os genes CYP1A1 e CYP2D6,pertencentes à família do citocromo P450. As enzimas codificadas por estes genes atuam na biotransformação oxidativa de substratos, na fase I do metabolismo de xenobióticos. Da fase II do metabolismo foram estudas os genes que codificam a glutationa S-transferase (GSTs) envolvida na conjugação e a N-acetiltransferase (NAT2) envolvida na acetilação. As múltiplas alterações genéticas encontradas em tecidos de cancro do pulmão envolvem genes supressores tumorais, de que se salientam as mutações do gene TP53. O aumento de proteína mutada, avaliado por imunohistoquímica, foi usado como biomarcador para identificar a presença de mutações em TP53 e estabelecer associações com factores de risco. O estudo teve a aprovação das Comissões de ética do Hospital e da Faculdade de Medicina, da Universidade de Coimbra. Utilizando as técnicas de PCR-RFLP, “real time” PCR e PCR multiplex, foram avaliadas três variantes alélicas de CYP450 (CYP1A1*2A, CYP1A1*2C e CYP2D6*4), bem como de NAT2 e GSTP1(Ile105Val), GSTT1 e GSTM1 (alelos nulos), em duas populações da Região Centro de Portugal, uma constituída por doentes com cancro do pulmão (n=200) e outra usada como população controlo (n=247). A análise combinada de todos os alelos estudados por regressão logística, evidenciou associações estatisticamente significativas entre GSTT1 e o fenótipo acetilador lento, de NAT2, na subpopulação masculina e CYP2D6*4 e GSTP1(Ile105Val), na subpopulação feminina. Duas combinações, CYP1A1*2A(T/T)/CYP1A1*2C(A/A) e CYP1A1*2A(T/T)/ CYP1A1*2C(A/G) revelaram-se prevalentes entre populações. Foi encontrada uma associação significativa entre doentes com a combinação CYP1A1*2A(T/T)/CYP1A1*2C(A/A) e o estadio, quando em associação com os hábitos tabágicos. A combinação das três variantes alélicas dos CYPs apresentou prevalência para CYP1A1*2A(T/T)/CYP1A1*2C(A/A)/CYP2D6*4(G/G) e CYP1A1*2A(T/T)/ CYP1A1*2C(A/A)/CYP2D6*4(G/A). Estas revelaram associações estatisticamente significativas entre metastização, histologia e estadio. As combinações GSTP1(A/G)/GSTT1(neg)/GSTM1(posit) e GSTP1(A/A)/GSTT1 (neg)/GSTM1 (posit) contribuem significativamente para o perfil “ser doente com cancro do pulmão”, quando em associação com sexo masculino e ser fumador. Uma análise individual de GSTP1 demonstrou a sua importância para a caracterização histológica, em indivíduos do sexo masculino fumadores, evidenciando uma prevalência para o adenocarcinoma. Os acetiladores lentos, prevalentes na população de doentes, revelaram associações estatisticamente significativas para histologia do tumor e metastização. Por regressão logística, a contribuição do fenótipo de NAT2 para o perfil “ser ou não doente” revelou um aumento de susceptibilidade deste com o fenótipo “acetilador lento”, quando em associação com o sexo masculino, consumo de álcool e cessação tabágica, por um período inferior a um ano antes do diagnóstico. Esta suscetibilidade é aumentada quando, a este modelo, associamos primeiro a combinação dos três genótipos das glutationas e posteriormente a combinação dos três genótipos dos CYPs. Os três modelos conferem diferentes riscos para cada variável evidenciando diferentes interacções, responsáveis pela modulação da resposta do indivíduo à doença. A proteína TP53 mutada revelou uma associação estatisticamente significativa com a localização do tumor, no lobo superior dos pulmões, a qual foi reforçada por combinação com GSTP1(A/G). Este estudo revela a importância da caraterização da população em estudos para determinação de genótipos que possam contribuir para a variabilidade individual e suscetibilidade para uma determinada condição. Controlar variáveis que caracterizam o indivíduo e avaliar a contribuição dos polimorfismos genéticos e dos tipos de exposição ambiental e ocupacional parecem ser vias relevantes para o sucesso deste tipo de estudos. Este estudo revela a importância do estudo da interacção entre genes. Avaliar genes individualmente seria descurar que cada ser humano é um “todo”. As múltiplas contribuições das partes e interacção determinam o estado de saúde ou o desenvolvimento de doença.

The complex interaction between environmental exposures and genetic factors challenges the understanding of the etiology of lung cancer. As with other epithelial malignancies, lung cancers are believed to arise after a series of progressive preneoplastic lesions, as a consequence of the interaction between occupational or environmental exposures and individual susceptibility that might confers an intrinsic fragility. Tobacco smoking has long been established as a risk factor for lung cancer, even though only around 20% of smokers develop the disease. Tobacco smoke contains several carcinogens including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), N-nitrosamines and heterocyclic amines which, after undergoing biotransformation, can originate DNA adducts involved in the initiation of carcinogenesis. CYP1A1and CYP2D6 genes, as genes belonging to cytochrome P450 family envolved in xenobiotics biotransformation, were studied. They codify enzymes acting in phase I of the biotransformation of carcinogens. Phase II enzymes, glutathione S-transferases (GSTs) and N-acetiltransferases 2 (NAT2) envolved in conjugation and acetylation, respectively, were also studied. Multiple genetic changes found in lung cancer tissues involve tumour suppressor genes, from which TP53 mutations have a central role. The high levels of TP53, detected by an immunohistochemical assay, were used as a biomarker to assess the presence of TP53 mutations and establish some associations with risk factors for lung cancer. Ethical approvals were obtained from Ethical Committees of Coimbra University Hospitals and Faculty of Medicine. Using PCR-RFLP and PCR multiplex, three allelic variants of CYP450 (CYP1A1*2A, CYP1A1*2C and CYP2D6*4), as well as NAT2 and GSTP1 (Ile105Val), GSTT1 e GSTM1(null alleles) were evaluated in two populations of Center Region of Portugal, one including patients with lung cancer (n=200) and another used as control population (n=247). The combined analysis of all the alleles by logistic regression presented significative associations for GSTT1 and slow acetylator phenotype from NAT2 in male sub-population and for CYP2D6*4 and GSTP1 (Ile105Val) in female sub-population. Two combinations, CYP1A1*2A(T/T)/CYP1A1*2C(A/A) and CYP1A1*2A(T/T)/CYP1A1*2C(A/G) were prevalent between populations. A statistical significant association was found between CYP1A1*2A (T/T) /CYP1A1*2C (A/A) and tumor stage (IV), when smoking habits were considered. Three combination for CYPs, CYP1A1*2A(T/T)/CYP1A1*2C(A/A)/CYP2D6*4(G/G) and CYP1A1*2A(T/T)/CYP1A1*2C(A/A)/CYP2D6*4 (G/A) were prevalent among patients. They revealed statistically significant associations with metastases, histology and the stage of tumor. The combinations GSTP1(A/G)/GSTT1(neg)/GSTM1(posit) and GSTP1(A/A)/GSTT1(neg)/GSTM1 (posit) contribute significantly for “lung cancer patient” profile when associated with male sex and smoking habits. An individual analysis for GSTP1 reveals its importance for the histological characterization, in male smokers, revealing prevalence for adenocarcinoma. Slow acetylators are prevalent in patient population and revealed a statistically significant association for tumor histology and metastization. By logistic regression, the contribution of NAT2 phenotype for the profile “being a patient” revealed higher susceptibility for patients with this phenotype, when associated with male sex, alcohol consumption and tobacco cessation for a period less than one year before the diagnosis. This susceptibility is increased when we associated to this model the three glutathione genotypes and later combined the three CYPs genotypes. The three models confer different risks for each variable, showing different interactions, responsible for modulation of individual response to disease. TP53 mutated protein revealed a statistically significant association with tumour localization in the superior lobe of lungs, which was reinforced when combined with GSTP1(A/G). This study reveals the importance of the characterization of a population in studies designed to evaluate genotypes that might contribute to individual variability and consequent susceptibility to a specific condition. Controlling individual variables and evaluating the contribution of genetic polymorphisms and types of environmental and occupational exposures, seems to be relevant approaches for the success of this kind of analysis. This study emphasizes the importance of gene interactions. Evaluate genes in an individual manner would despise each human being as a whole. The state of illness and the disease development are determined by the multiple contributions of the body parts and their interactions.