Μοριακή μελέτη γονιδίων ιντερλευκινών και μεταλλοπρωτεϊνασών που σχετίζονται με κληρονομική προδιάθεση για καρκίνο του στόματος

Abstract

Aim: Prevention and early diagnosis of many deadly diseases are of great importance for the safeguarding of the health status and lives of people at risk, worldwide. Cancer is a major health problem, which needs further investigation in order to be addressed in a more effective treatment. In particular, oral squamus cell carcinoma (OSCC) is the sixth more common malignancy worldwide. Recent studies have revealed that several factors previously correlated to angiogenesis, thrombosis, and DNA repairing are associated to OSCC. Serum or saliva levels of interleukins IL-1β,-4,-6,-8,-10, tumor necrosis factors TNF-α,-β, matrix metalloproteinases MMP-1,-3, -7, -9, -13 and tissue inhibitor of MMP-2 (TIMP-2) have been associated with increased risk for the development of OSCC. The present case-control study examines possible interactions between functional DNA polymorphisms, that affect gene expression and levels of the above mentioned seven interleukins and six metalloproteinases, as well as their combinatory effect in predicting the occurrence of OSCC in Caucasians. Methods: DNA samples were collected from 162 Greeks and Germans patients of OSCC and 168 healthy controls of comparable age, gender, and ethnicity. Every polymorphism was analysed by molecular and patient-control comparison statistic analysis (Fisher Exact test) for its contribution in development of OSCC. Furthermore, a series of multivariate logistic regression models, adjusted for age and gender, was constructed in order to assess the contribution of homozygous or heterozygous variant genotypes of polymorphisms IL1β (+3953C/T), IL-4 (-590C/T), IL-6 (-174G/C), IL-8 (-251A/T), IL-10 (-1082A/G), TNF-α (-308G/A), TNF-β (+252G/A,) MMP-1 (-1607 2G/1G), MMP-3 (-1171 5A/6A), MMP-7 (-181 G/A), MMP-9 (-1562 T/C), MMP-13 (-77 A/G) and TIMP-2 (-418C/G) upon overall, early and advanced stages of OSCC development. Results: The contribution of TNF-α and IL-6 was consistent and robust in almost all models constructed. The contribution of IL-4, IL-8, MMP-7, MMP-9 was more significant in early stages of OSCC, while of IL-10, and TIMP-2 in late stages. Furthermore, when the mode of inheritance of each variant allele was taken into account in a “biological” multivariate logistic regression model, three polymorphisms emerged as primary predictors for overall stages of OSCC: TNF-α [OR=11.63; 95% CI=5.82-23.27], IL-6 [OR=2.36; 95% CI=1.22-4.56], TIMP-2 [OR=14.33; 95% CI=6.15-33.39]. Finally, IL-1β, IL-4, MMP-3, MMP-13 and TNF-β polymorphisms were not primary predictors of OSCC development in all constructed models. Conclusions: This study revealed the highly significant contributions of three out of fourteen factors (IL-6, TNF-α and TIMP-2) in the occurrence of OSCC. Based on these findings and previous reports, possible stoichiometrical interactions of cytokines and metalloproteinases leading to OSCC development may be inferred.

Σκοπός: Η πρόληψη και η έγκαιρη διάγνωση ασθενειών οι οποίες αποτελούν μάστιγα για την ανθρώπινη υγεία έχουν συμβάλει στην αποτελεσματική αντιμετώπιση και εξάλοιψη πολλών από αυτές. Εντούτοις ο καρκίνος παραμένει ένα μεγάλο παγκόσμιο πρόβλημα υγείας και απαιτείται η περαιτέρω διερεύνησή του για να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικότερα. Ειδικότερα, το ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του στόματος (ΑΚΣ) είναι η έκτη πιο συχνή κακοήθεια παγκοσμίως. Σύμφωνα με πρόσφατες έρευνες, υπεύθυνοι για την ανάπτυξη καρκίνου του στόματος θεωρούνται παράγοντες οι οποίοι σχετίζονται με την αγγειογένεση, τη θρόμβωση και τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA. Επιπλέον, γνωστοί λειτουργικοί πολυμορφισμοί του DNA οι οποίοι επηρεάζουν την γονιδιακή έκφραση και τα επίπεδα τέτοιων παραγόντων, όπως των ιντερλευκινών IL-1β,-4,-6,-8,-10, των παραγόντων νέκρωσης του όγκου TNF-α,-β, των μεταλλοπρωτεϊνασών MMP-1,-3, -7, -9, -13 και του ιστικού αναστολέα της MMP-2: TIMP-2 στον ορό ή στο σάλιο έχουν συσχετιστεί με αυξημένο κίνδυνο για την ανάπτυξη του ΑΚΣ Η παρούσα μελέτη υγιών-μαρτύρων εξετάζει τις πιθανές αλληλεπιδράσεις μεταξύ επτά γονοτυπικών πολυμορφισμών που παρατηρούνται σε κυτοκίνες και έξι γονοτυπικών πολυμορφισμών που εμφανίζονται σε μεταλλοπρωτεϊνάσες σε μία προσπάθεια εκτίμησης της πιθανότητας εμφάνισης του ΑΚΣ σε Ευρωπαίους. Μεθοδολογία: Τα δείγματα DNA που εξετάστηκαν προέρχονται από Έλληνες και Γερμανούς ασθενείς με ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του στόματος, αντίστοιχης εθνικότητας, ηλικίας και φύλου με την ομάδα των υγιών μαρτύρων. Κάθε πολυμορφισμός μελετήθηκε αρχικά με την εφαρμογή του Fisher’s Exact Test για τη συμμετοχή του στην ανάπτυξη του ΑΚΣ. Επίσης, ακολούθησε η διαδικασία της πολυπαραγοντικής λογιστικής παλινδρόμησης για να εκτιμήσουμε τη συνδυασμένη επίδραση των ομόζυγων ή ετερόζυγων γονοτύπων των πολυμορφισμών IL1β (+3953C/T), IL-4 (-590C/T), IL-6 (-174G/C), IL-8 (-251A/T), IL-10 (-1082A/G), TNF-α (-308G/A), TNF-β (+252G/A,) MMP-1 (-1607 2G/1G), MMP-3 (-1171 5A/6A), MMP-7 (-181 G/A), MMP-9 (-1562 T/C), MMP-13 (-77 A/G) και TIMP-2 (-418C/G) στα συνολικά, στα αρχικά και στα προχωρημένα στάδια ανάπτυξης του ΑΚΣ. Αποτελέσματα: Η συνεισφορά των TNF-α και IL-6 ήταν σταθερή και ισχυρή σε όλα τα βιολογικά μοντέλα που κατασκευάστηκαν, όπως και στη μονοπαραγοντική ανάλυση με την εφαρμοφή του Fisher’s Exact Test. H συνεισφορά των IL-4, IL-8, MMP-7, MMP-9 ήταν σημαντική στα αρχικά στάδια του ΑΚΣ, ενώ των IL-10 και TIMP-2 στα προχωρημένα στάδια, αντίστοιχα. Στην πολυπαραγοντική ανάλυση παλινδρόμησης στο μοντέλο Γ, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί ευχερέστερα στον γενικό πληθυσμό, τρεις πολυμορφισμοί βρέθηκαν να έχουν πρωταρχική σημασία στα συνολικά στάδια του ΑΚΣ: TNF-α [OR=11.63; 95% CI=5.82-23.27], IL-6 [OR=2.36; 95% CI=1.22-4.56] και TIMP-2 [OR=14.33; 95% CI=6.15-33.39]. Τελικά, οι πολυμορφισμοί IL-1β, IL-4, MMP-3, MMP-13 and TNF-β δεν ήταν σημαντικοί στην ανάπτυξη του ΑΚΣ σε κανένα από τα μοντέλα. Συμπεράσματα: Η παρούσα μελέτη δείχνει την σημαντική συνειφορεά τριών από τους 14 πολυμορφισμoύς που εξετάστηκαν στην ανάπτυξη ΑΚΣ (συγκεκριμένα των IL-6, TNF-α και του TIMP-2). Βασιζόμενοι στα ευρήματα της παρούσας, αλλά και προηγούμενων μελετών εξετάζονται οι πιθανές στοιχειομετρικές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στις κυτοκίνες και τις μεταλλοπρωτεϊνάσες οι οποίες οδηγούν στην ανάπτυξη του ΑΚΣ.