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谷胱甘肽转硫酶(GST)T1及其与疾病的关系
谷胱甘肽转硫酶(GST)T1及其与疾病的关系
作者:佚名 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2007-8-10 9:09:52
GSTs可以催化还原型谷胱甘肽(GSH)结合不同的亲电子化合物。GSTs是细胞解毒系统的重要部分,并保护细胞免受活性氧自由基(reactive oxygen metabolites, ROM)的损害。此类蛋白可以在所有的真核及原核系统存在,包括细胞浆,微粒体,线粒体。可溶性GSTs以二聚体蛋白形式存在,分子量大约25kDa,在哺乳动物肝脏内表达量较高,可占全部可溶性GSTs的4%。尽管GSTs超家族的进化细节尚未明了,但根据其序列及三维空间结构,可以推断它们具有同一祖先基因,按照特异性底物,化学亲和性,结构,氨基酸序列和酶的动力学特征的不同,目前已分出八种亚型,包括:α,μ,π,σ,θ,κ,ζ和ω。
与其他几种亚型比较,T亚型是最近才被发现,由于其演化特性,生化活性,人类姐妹染色体多态性,种族差异性和对人类癌症风险的影响,T亚型成为最受关注的GSTs之一。从暴露于突变原到诱导DNA损伤导致突变和癌症,GSTs家族在这一过程中所发挥的作用,T亚型是目前人们研究的最透彻的亚型之一。
 
在人类,卤代甲烷——如DCM——的依赖GSH结合反应是二态的,有“结合子”和“非结合子”两种表型。这些表型的产生是由于人GSTT1基因的基因多态性。多态性包括基因的完全或部分缺失,可以导致GSTT1-1蛋白的酶活性丢失。GSTT1基因的纯合缺失型称为“GSTT1空白”基因型,而缺失一个基因拷贝的基因型称“GSTT1阳性”基因型。
空白基因的分布频率已在全球某些民族进行研究。空白基因分布频率最高在中国(64.4%),其次是韩国(60.2%)。然而,一些梯度和同一种族内的差异也有报道,如上海只有49%的空白基因。非裔美国人空白基因分布率为20-24%,高加索人为15%(法国为15.7%),土耳其为19.3%(可信区间为12.2%-27.7%),马来西亚为38%,印度人为16%,埃及人为14.7%,然而,墨西哥裔的美国人分布率仅为9.7%。在芬兰分布率是13.3%,而在爱沙尼亚人群中空白基因频率为18%,杂合子为49%,纯合子为33%。GSTT1空白基因型在爱沙尼亚的西部呈现低流行率,但在其东南部却呈高流行。在美国,白种人与高加索人的空白基因率尽管有地区差异,如新英格兰就为15.7%,但总体基本一致。在巴西为18.5%,该国的高加索和非洲后裔为19%,但在亚马逊河流域的印地安人是11%。
 
GSTT1多态性和特殊疾病的关系
 
GSTT1基因可以调节基因毒性物质的生物效应, GSTT1的多态性有可能影响人类发生暴露相关肿瘤的危险性。
5.1 吸烟相关性肿瘤:头、颈、口腔、喉、咽和肺
一般来说,在高加索人种中,GSTT1空白基因型可以引起头、颈、口腔、咽和喉部肿瘤的发生率轻度升高。然而,对于吸烟相关性癌症,GSTM1空白基因型被认为是一个更为重要的因素。一些研究记述GSTT1-GSTM1双空白基因型的患病危险性最高,是双阳者的2.7倍。这些结果都进一步支持PAHs可能是GSTT1-1的次要底物的假设。另一些研究报道了中国、印度和其他一些亚洲人种的GSTT1空白基因型的个体口腔和喉癌的患病率增加。相似的是,最近一些关于上呼吸道的研究指出与吸烟相关的肺癌主要受GSTM1-1的基因多态性影响,可能还受GSTT1空白基因型的协同作用。一项关于美国不同人种肺癌患病率的研究发现,在肺癌病人中GSTT1-GSTM1双空白基因型的人数有显著性升高,这些人患肺癌的风险度OR值几乎是双阳性者的3倍。携带GSTT1或GSTM1空白基因的吸烟肺癌病人,他们的染色体失常也有升高。有发现在肺癌病人中GSTM1/GSTT1双空白和GSTTM1/GSTT1双阳性组(都吸烟)间,以及GSTM1或GSTT1空白基因的肺癌病例组和正常对照组(吸烟)间,染色体失常情况都有差异存在。结果表明有既往吸烟史的病人对染色体紊乱的易感性较高,如果考虑到吸烟量,那么GSTT1和GSTM1对吸烟量较少者的肺癌患病风险有影响,而对吸烟量大的不携带该基因者的肺癌患病风险没有影响。
 
GSTT1-1和GSTM1-1基因多态性的可能影响在由于接触石棉而患间皮瘤的工人和木匠中也有研究。在长期接触石棉的个体的肺脏,石棉可以通过炎症反应应答刺激肺脏持续性的释放某种氧化反应物质。尽管GSTs可以保护细胞免受氧化损伤,但没有发现GSTT1基因多态与间皮瘤之间有相关。总之,当GSTM1也缺失时,GSTT1似乎是肺癌的可能的危险因素,当然要在某种特定的环境下,针对某种特定类型的肿瘤,但它的作用还需要更准确的确证。
 
5.2   肝病和肾病
 
人们接触氯乙烯单体后,会出现肝功能异常,肝纤维化以及肝癌。未接触的工人组,VCM低水平接触组,VCM高水平接触组,分别检测其GSTT1,CYP2E1和GSTM1基因型,并检查其肝损情况。在VCM低水平接触组的GSTT1阳性工人中发现几例ALT异常升高。相似的是,在关于有长期高浓度TRI职业接触史的肾癌病人的研究中,以同地区有相似职业TRI接触史但未发生任何形式肿瘤的工人作为对照组,结果发现GSTT1和GSTM1双阳性的基因型与肾癌发病危险性升高有关。研究肾癌病人的GSTT1,CYP1A1,CYP2D6,NQO1,GSTM1,GSTP1,NAT2的多态性,在明确无接触史的个体中,GSTT1多态性单独不能发挥作用。然而,CYP1A1姐妹染色体“m”若联合GSTT1阳性基因型,则患病危险度(OR)为2.3(95%CI 1.2-4.5)。尽管GSTT1-1的基因多态性与肿瘤和卤化复合物暴露之间的关系还没有彻底的探究清楚,但初步的迹象已经表面GSTT1-1阳性个体暴露于VCM或TRI后,其肿瘤易感性会升高。必须注意的是,在人类,GSTT1-1在肾脏的表达水平比肝脏高。
 
5.3 膀胱癌
 
对于东欧吸烟者和伴有血吸虫感染的埃及吸烟者的研究中描述了缺乏GSTT1基因的个体患膀胱癌的风险要高约2.5-4.9倍。在另一些研究中,携带GSTT1或GSTM1空白基因的非吸烟人群患癌风险要高2.6-3.8倍。
 
吸烟是膀胱癌的重要病因,一些吸烟相关致突变物可以在尿液中具有活性,并被GSTT1-1代谢清除,这些都是已经确证的。然而,有些研究发现非吸烟和有膀胱炎史的膀胱癌患者的发病和GSTT1空白基因型有关,这表面一些内源性的突变物和氧化基团,可能是GSTT1-1的重要的尿源性底物。
 
5.4 结肠癌
 
GSTT1空白基因型在70以下的结肠直肠癌病人的发生较70岁以上病人中更常见。而且,GSTT1空白基因型与低分化肿瘤的相关性更强,这表明携带这种基因的个体对结肠直肠癌有较高的遗传易感性。
尽管N-乙酰基转移酶基因NAT2的多态性是宿主的大肠癌可疑风险因素,但同时具有GSTT1空白基因型和NAT2惰性乙酰基表型的个体,患大肠癌的风险更高。
6.总结
除了相对较近的几个GSTT1多态性的发现,几个研究已经证实了缺乏GSTT1-1酶的个体对不同器官癌症的易感性有升高,但GSTT1-1阳性的个体接触卤化物后引起肿瘤的危险性是否升高,还缺乏足够的证据。
 
GSTT的其它方面仍未探究清楚,为什么在哺乳动物中,小鼠比仓鼠、大鼠和人的GSTT1-1水平更高呢?为什么GSTT1空白等位基因会在人类中得以传播呢?为什么该等位基因的分布频率在全世界会有这么大的变化?这些都还有待进一步探索。
 
参考文献
 
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