Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1
5-Year Impact Factor – 2.2
Scopus CiteScore – 3.4 (CiteScore Tracker 3.6)
Index Copernicus  – 161.11; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2009, vol. 18, nr 5, September-October, p. 461–471

Publication type: original article

Language: English

CYP1A1, GSTT1, and GSTM1 Polymorphisms and Lung Cancer in Eastern Poland

Polimorfizm genów CYP1A1, GSTT1 i GSTM1 a występowanie raka płuca w populacji mieszkańców wschodniej Polski

Kamilawojas−krawczy Kamilawojas−Krawczyk1,, Paweł Krawczyk1,, Sylwia Chocholska1,2,, Anna Góra3,, Barbara Mackiewicz1,, Marzanna Ciesielka4,, Piotr Kozioł4,, Janusz Milanowski1,3,

1 Department of Pulmonology, Oncology, and Allergology, Medical University of Lublin, Poland

2 Department of Hematooncology and Bone Marrow Transplantation, Medical University of Lublin, Poland

3 Institute of Agricultural Medicine, Lublin, Poland

4 Forensic Medicine Department, Medical University of Lublin, Poland

Abstract

Background. Tobacco smoke is an established major cause of lung cancer, resulting in a 15− to 20−fold increased risk among smoking individuals. Genetically determined differences in the activities of CYP1A1−related and GSTs enzymes could modulate individual susceptibility to cancer development.
Objectives. The aim of the study was to determine the importance of polymorphisms of the CYP1A1, GSTT1 and GSTM1 genes in the predisposition to lung cancer in the population of Eastern Poland.
Material and Methods. The study population comprised of 134 cancer patients and 239 unrelated healthy individuals. Multiplex polymerase chain reaction (PCR) was used to analyze polymorphisms of GSTM1 and GSTT1. CYP1A1 (m1 and m2 variant alleles) was examined by the PCR−based restriction fragment length polymorphism method (PCR−RFLP).
Results. The presence of polymorphic forms of the examined alleles insignificantly increased the risk of lung cancer; in particular, GSTM1*0 increased the risk of GC, CYP1A1 w1/m1 of SCC, and CYP1A1 w2/m2 of NSCLC and AC. In contrast, the frequency of the GSTT1*0 genotype was slightly higher in the control group. The CYP1A1 m2 variant allele was closely linked to the CYP1A1 m1 variant allele in control group. Gene−gene interaction of CYP1A1 w2/m2 and CYP1A1 w1/m1 was not observed in the lung cancer group. The lung cancer patients with both the CYP1A1 w1/w1 and CYP1A1 w2/m2 genotype were at increased risk of lung cancer (OR = 4.336, p = 0.023). Both GSTM1*0/CYP1A1 w2/m2 and GSTT1*0/CYP1A1 w2/m2 genotype significantly increased the risk of lung cancer (OR = 2.946, p < 0.05 and OR = 5.752, p < 0.05, respectively). Additionally, the GSTM1*0/GSTT1*0/ /CYP1A1 w2/m2 genotype was observed only in lung cancer patients.
Conclusion. Collective analysis of polymorphic forms could be more substantial in determining lung cancer predisposition than single analyses of the particular genes.

Streszczenie

Wprowadzenie. Palenie papierosów to jeden z najważniejszych czynników ryzyka wystąpienia raka płuca. Szacuje się, że ryzyko zachorowania na raka płuca jest 15–20−krotnie większe w grupie osób palących. Aktywność enzymów CYP1A1 i GST, zależna od występowania różnych form polimorficznych genów kodujących te enzymy, może zmieniać indywidualną skłonność do występowania raka płuca.
Cel pracy. Ocena częstości występowania form polimorficznych genów CYP1A1, GSTT1 i GSTM1 w populacji osób chorych na raka płuca i osób zdrowych wschodniej Polski oraz wykazanie związku między występowaniem pewnych form polimorficznych tych genów a ryzykiem rozwoju tej choroby.
Materiał i metody. Badaniami objęto 134 pacjentów z rakiem płuca oraz 239 niespokrewnionych zdrowych osób. Do wykrycia różnych form polimorficznych genów GSTT1 i GSTM1 zastosowano metodę multiplex PCR. Polimorfizm genu CYP1A1 został zbadany z użyciem metody PCR−RFLP.
Wyniki. Następujące formy polimorficzne badanych genów występowały częściej u chorych na raka płuca niż w grupie kontrolnej: GSTM1*0 (tylko w raku wielokomórkowym); CYP1A1 w1/m1 (tylko w raku płaskonabłonkowym) oraz CYP1A1 w2/m2 (w całej grupie chorych na niedrobnokomórkowego raka płuca i w raku gruczołowym). Częstotliwość występowania formy polimorficznej GSTT1*0 była nieznacznie większa w grupie osób zdrowych niż chorych na raka płuca. Autorzy wykazali, że allel CYP1A1 m2 występuje często łącznie z allelem CYP1A1 m1 u osób zdrowych. Nie zaobserwowano takiej interakcji w grupie chorych na raka płuca. Występowanie genotypów CYP1A1 w1/w1 and CYP1A1 w2/m2 wiązało się ze zwiększeniem ryzyka wystąpienia raka płuca (OR = 4,336; p = 0,023). Równoczesna obecność obu genotypów GSTM1*0/CYP1A1 w2/m2 lub GSTT1*0/ /CYP1A1 w2/m2 także zwiększała ryzyko rozwoju tej choroby (odpowiednio OR = 2,946; p < 0,05 i OR = 5,752; p < 0,05). Genotyp GSTM1*0/GSTT1*0/CYP1A1 w2/m2 występował jedynie u osób chorych.
Wnioski. Wocenie genetycznej predyspozycji do rozwoju raka płuca przydatna może się okazać analiza występowania różnych form polimorficznych CYP1A1 i GST. Łączne występowanie rzadkich alleli tych genów u badanych osób wydaje się, że zwiększa ryzyko rozwoju tej choroby.

Key words

CYP1A1, GSTM1, GSTT1, polymorphism, lung cancer

Słowa kluczowe

CYP1A1, GSTM1, GSTT1, polimorfizm, rak płuca

References (34)

  1. Houlston RS: CYP1A1 polymorphisms and lung cancer risk: a meta−analysis. Pharmacogenetics 2000, 10, 105–114.
  2. Oyama T, Sugio K, Uramoto H, Kawamoto T, Kagawa N, Nadaf S, Carbone D, Yasumoto K: Cytochrome P450 expression (CYP) in non−small cell lung cancer. Front Biosci 2007, 12, 2299–2308.
  3. Bartsch H, Nair U, Risch A, Rojas M, Wikman H, Alexandrov K: Genetic polymorphism of CYP genes, alone or in combination, as a risk modifier of tobacco−related cancers. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2000, 9, 3–28.
  4. Cote ML, Wenzlaff AS, Bock CH, Land SJ, Santer SK, Schwartz DR, Schwartz AG: Combination of cytochrome P−450 genotypes and risk of early−onset lung cancer in Caucasians and African Americans: A populations−based study. Lung Cancer 2007, 55, 255–262.
  5. Cascorbi I, Brockmoller J, Roots I: A C4887A polymorphism in exon 7 of human CYP1A1: population frequency, mutation linkages’, and impact on lung cancer susceptibility. Cancer Res 1996, 56, 4965–4969.
  6. Garte S, Gaspari L, Alexandrie AK: Metabolic gene polymorphism frequencies in control populations. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2001, 10, 1239–1248.
  7. Song N, Tan W, Xing D, Lin D: CYP 1A1 polymorphism and risk of lung cancer in relation to tobacco smoking: a case−control study in China. Carcinogenesis 2001, 22, 11–16.
  8. Hirvonen A, Husgafvel−Pursiainen K, Karjalainen A, Anttila S, Vainio H: Point−mutational MspI and Ile−Val polymorphisms closely linked in the CYP1A1 gene: lack of association with susceptibility to lung cancer in a Finnish study population. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 1992, 1, 485–489.
  9. Hirvonen A, Husgafvel−Pursiainen K, Anttila S, Vainio H: The GSTM1 null genotype as a potential risk modifier for squamous cell carcinoma of the lung. Carcinogenesis 1993, 14, 1479–1481.
  10. Katoh T, Yamano Y, Tsuji M, Watanabe M: Genetic polymorphisms of human cytosol glutathione S−transferases and prostate cancer. Pharmacogenomics 2008, 9, 93–104.
  11. Malats N, Camus−Radon AM, Nyberg F, Ahrens W, Constantinescu V, Mukeria A, Benhamou S, Batura−Gabryel H, Bruske−Hohlfeld I, Simonato L, Menezes A, Lea S, Lang M, Boffetta P: Lung cancer risk in non −smokers and GSTM1 and GSTT1 genetic polymorphism. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2000, 9, 827–833.
  12. Sreeja L, Syamala V, Hariharan S, Madhavan J, Devan SC, Ankathil R: Possible risk modification by CYP1A1, GSTM1 and GSTT1 gene polymorphisms in lung cancer susceptibility in a South Indian population. J Hum Genet 2005, 50, 618–627.
  13. Sreeja L, Syamala V, Hariharan S, Syamala VS, Raveendran PB, Sivanandan CD, Madhavan J, Ankathil R: Glutathione S−transferase M1, T1 and P1 polymorphisms: susceptibility and outcome in lung cancer patients. J Exp Ther Oncol 2008, 7, 73–85.
  14. Stücker I, Hirvonen A, de Waziers I, Cabelguenne A, Mitrunen K, Cénée S, Koum−Besson E, Hémon D, Beaune P, Loriot MA: Genetic polymorphisms of glutathione S−transferases as modulators of lung cancer susceptibility. Carcinogenesis 2002, 22, 1475–1481.
  15. Vaury C, Laine R, Noguiez P, de Coppet P, Jaulin C, Praz F, Pompon D, Amor−Guéret M: Human glutathione S−transferase M1 null genotype is associated with a high inducibility of cytochrome P450 1A1 gene transcription. Cancer Res 1995, 55, 5520–5523.
  16. Wang J, Deng Y, Li L, Kuriki K, Ding J, Pan X, Zhuge X, Jiang J, Luo C, Lin P, Tokudome S: Association of GSTM1, CYP1A1 and CYP2E1 genetic polymorphisms with susceptibility to lung adenocarcinoma: a casecontrol study in Chinese population. Cancer Sci 2003, 94, 448–452.
  17. Wenzlaff AS, Cote ML, Bock CH, Land SJ, Schwartz AG: GSTM1, GSTT1 and GSTP1 polymorphisms, environmental tobacco smoke exposure and risk of lung cancer among never smokers: a population−based study. Carcinogenesis 2005, 26, 395–401.
  18. Mooney LV, Bell DA, Santella RM, Van Bennekum AM, Ottman R, Paik M, Blaner WS, LucierGW, Covey L, Young TL, Cooper TB, Glassman AH, Perera FP:: Contribution of genetic and nutritional factors to DNA damage in heavy smokers. Carcinogenesis 1997, 18, 503–509.
  19. Alexandrov K, Cascorbi I, Rojas M, Bouvier G, Kriek E, Bartsch A: CYP1A1 and GSTM1 genotypes affect benzo[a]pyrene DNA adducts in smokers’ lung: comparison with aromatic/hydrophobic adduct formation. Carcinogenesis 2002, 23, 1969–1977.
  20. Butkiewicz D, Cole KJ, Phillips DH, Harris CC, Chorazy M: GSTM1, GSTP1, CYP1A1 and CYP2D6 polymorphisms in lung cancer patients from an environmentally polluted region of Poland: correlation with lung DNA adduct levels. Eur J Cancer Prev 1999, 8, 315–323.
  21. Garte S, Taioli E, Popov T, Kalina I, Sram R, Farmer P: Role of GSTT1 deletion in DNA oxidative damage by exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons in humans. Int J Cancer 2007, 120, 2499–2503.
  22. Benhamou S, Lee WJ, Alexandrie AK: Metaand pooled analyses of the effects of glutathione S−transferase M1 polymorphisms and smoking on lung cancer risk. Carcinogenesis 2002, 23, 1343–1350.
  23. Landi S: Mammalian class θ GST and differential susceptibility to carcinogens; a review. Mutat Res Rev 2000, 463, 247–248.
  24. Taioli E, Gaspari L, Benhamou S: Polymorphisms in CYP1A1, GSTM1, GSTT1 and lung cancer below the age of 45 years. Int J Epidemiol 2003, 32, 60–63.
  25. Schneider J, Bernges U, Philipp M, Woitowitz HJ: GSTM1, GSTT1, and GSTP1 polymorphism and lung cancer risk in relation to tobacco smoking. Cancer Lett 2004, 208, 65–74.
  26. Seremak−Mrozikiewicz A, Drews K, Semczuk A, Jakowicki JA, Mrozikiewicz PM: CYP1A1 alleles in female genital cancers in the Polish population. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2005, 118, 246–250.
  27. Salagovic J, Kalina I, Stubna J, Habalová V, Hrivnák M, Valanský L, Kohút A, Biros E: Genetic polymorphism of glutathione S−transferases M1 and T1 as a risk factor in lung and bladder cancers. Neoplasma 1998, 45, 312–317.
  28. Alexandrie AK, Nyberg F, Warholm M, Rannug A: Influence of CYP1A1, GSTM1 GSTT1 and NQO1 genotypes and cumulative smoking dose on lung cancer risk in a Swedish population. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2004, 13, 908–914.
  29. Dresler CM, Fratelli C, Babb J, Everley L, Evans AA, Clapper ML: Gender differences in genetic susceptibility for lung cancer. Lung Cancer 2000, 30, 153–160.
  30. Risch A, Wikman H, Thiel S, Schmezer P, Edler L, Drings P, Dienemann H, Kayser K, Schulz V, Spiegelhalder B, Bartsch H: Glutathione−S−transferase M1, M3, T1 and P1 polymorphisms and susceptibility to non−small−cell lung cancer subtypes and hamartomas. Pharmacogenetics 2001, 11, 757–764.
  31. Sørensen M, Autrup H, Tjønneland A, Overvad K, Raaschou-Nielsen O: Glutathione S-transferase T1 nullgenotype is associated with an increased risk of lung cancer. Int J Cancer 2004, 110, 219–224.
  32. Hung RJ, Boffetta P, Brockmöller J: CYP1A1 and GSTM1 genetic polymorphisms and lung cancer risk in Caucasian non−smokers: a pooled analysis. Carcinogenesis 2003, 24, 875–882.
  33. Vineis P, Anttila S, Benhamou S, Spinola M, Hirvonen A, Kiyohara C, Garte SJ, Puntoni R, Rannug A, Strange RC, Taioli E: Evidence of gene gene interactions in lung carcinogenesis in a large pooled analysis. Carcinogenesis 2007, 28, 1902–1905.
  34. Raimondi S, Boffetta, P, Anttila S: Metabolic gene polymorphisms and lung cancer risk in non−smokers. An update of the GSEC study. Mutat Res 2005, 592, 45–57.