Pdf version

ARTYKUŁ ORYGINALNY
Związek polimorfizmów genów XRCC1 oraz
hOGG1 bio­rących udział w naprawie DNA
z cukrzycą typu 2 w populacji polskiej
Jacek Kasznicki1, Renata Krupa2 , Janusz Błasiak2 , Józef Drzewoski1
1 Klinika Chorób Wewnętrznych z oddziałem Diabeto­logii i Farmako­logii Klinicznej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Zgierz
2 Katedra Genetyki Molekularnej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Łódź
Słowa kluczowe
Streszczenie
cukrzyca typu 2,
hOGG1, naprawa
DNA, polimorfizm
genów, XRCC1
Wprowadzenie Nasilony stres oksydacyjny obserwowany u chorych na cukrzycę typu 2 prowadzi
do akumulacji uszkodzeń DNA, a tym samym może się przyczynić do przyspieszenia rozwoju powi‑
kłań cukrzycy. Liczne badania wskazują, że w porównaniu z osobami zdrowymi również naprawa
DNA u chorych na cukrzycę typu 2 jest upośledzona. Dokładny mechanizm tego zjawiska nie został
jednak wyjaśniony.
Cele Celem badania była ocena dystrybucji genotypów genów naprawy DNA (XRCC1 i hOGG1) u cho‑
rych na cukrzycę typu 2 w porównaniu z pacjentami bez zaburzeń gospodarki węglowodanowej.
Pacjenci i metody Do oceny dystrybucji genotypów i częstości występowania alleli wariantów
polimorficznych genów naprawy poprzez wycinanie zasad (polimorfizm Arg399Gln genu XRCC1
i Ser326Cys genu hOGG1) zastosowano metodę polimorfizmu długo­ści fragmentów restrykcyjnych
z użyciem techniki łańcuchowej reakcji polimerazy. Do badania zakwalifikowano 195 pacjentów, przy
czym u 94 rozpoznano cukrzycę typu 2, natomiast u 101 nie obserwowano żadnych zaburzeń gospo‑
darki węglowodanowej. Wszystkie osoby zakwalifikowane do badania należały do rasy kaukaskiej
i zamieszkiwały w Łodzi (Polska).
Wyniki Częstość występowania allelu Gln w genie XRCC1 (41% vs 47%, iloraz szans [odds ratio – OR]
0,80; 95% CI: 0,54–1,19), jak i allelu Cys w genie hOGG1 (19% vs 18%, OR 1,09; 95% CI: 0,65–1,82)
nie różniła się istotnie u chorych na cukrzycę i osób bez zaburzeń gospodarki węglowodanowej.
Wykazano natomiast, że u chorych na cukrzycę częściej występował układ genotypów niezwiązany
ze zmniejszoną aktywnością obu genów: Arg/Gln–Ser/Ser odpowiednio dla XRCC1 i hOGG1.
Wnioski Wyniki naszego badania wskazują, że w badanej populacji nie obserwuje się związku
między zmniejszoną aktywnością genów naprawy DNA a cukrzycą typu 2.
Adres do korespondencji:
prof. dr hab. Józef Drzewoski, Klinika
Chorób Wewnętrznych z Oddziałem
Diabeto­logii i Farmako­logii Klinicznej,
Uniwersytet Medyczny w Łodzi,
ul. Parzęczewska 35, 95-100 Zgierz,
tel./fax: 042‑714‑45‑51,
e‑mail: [email protected]
Praca wpłynęła: 11.09.2008.
Przyjęta do druku: 31.12.2008.
Nie zgłoszono sprzeczności
interesów.
Pol Arch Med Wewn. 2009; 119 (3): 1-6
Tłumaczyła lek. Agnieszka Gach
Copyright by Medycyna Praktyczna,
Kraków 2009
Wprowadzenie Przewlekła hiperglikemia
u chorych na cukrzycę typu 2 prowadzi do na‑
silenia stresu oksydacyjnego.1 W konsekwencji
nagromadzenie reaktywnych postaci tlenu (re‑
active oxygen species – ROS) może powodować
uszkodzenie licznych związków wielkocząstecz‑
kowych, m.in. DNA. Najczęściej opisywanym mar‑
kerem uszkodzenia DNA jądrowego i mitochon‑
drialnego u chorych na cukrzycę typu 2 jest 8‑hy‑
droksy‑2-deoksyguanozyna (8‑OHdG), która po‑
wstaje pod wpływem działania takich związków,
jak rodnik hydroksylowy, tlen singletowy, rodnik
nadtlenkowy, kwas nadtlenoazotawy oraz nadtle‑
noazotyn. Reaktywne postacie tlenu mogą wywo‑
ływać także inne modyfikacje DNA, z przerwa‑
niem nici włącznie.2‑4
Duże stężenie glukozy może ponadto hamo‑
wać zależną od insuliny ekspresję genu kodujące‑
go enzym XPD, bio­rący udział w naprawie DNA.5
Co więcej, auto­rzy tej publikacji wykazali ostat‑
nio, że chorzy na cukrzycę typu 2 mogą być na‑
rażeni nie tylko na znacznego stopnia uszkodze‑
nia oksydacyjne, ale także na zwiększoną podat‑
ARTYKUŁ ORYGINALNY Związek polimorfizmów genów XRCC1 oraz hOGG1…
Kasznicki PL.indd 1
1
2009-03-06 13:12:28
ność na mutageny przy zmniejszonej skuteczno‑
ści procesów naprawy DNA.6
Powszechnie wiadomo, że produkcja ROS jest
istotnym czynnikiem leżącym u podłoża kompli‑
kacji naczyniowych u chorych na cukrzycę typu 2,
a także prawdo­podobnym czynnikiem odpowie‑
dzialnym za zwiększoną zapadalność na nowo­
twory. Niekorzystnym skutkom modyfikacji
DNA przeciw­działają wydajne systemy napraw‑
cze. Oksydacyjne uszkodzenia DNA są korygo‑
wane 2 drogami: w mechanizmie naprawy przez
wycinanie zasad (base excision repair – BER) usu‑
nięciu przez glikozylazę podlega jedynie uszko‑
dzona zasada azotowa, natomiast w bardziej zło‑
żonym procesie naprawy przez wycinanie nukle‑
otydów usuwany jest zawierający uszkodzenie
oligonukleotyd.
Typowe dla cukrzycy typu 2 oksydacyjne mo‑
dyfikacje DNA usuwane są głównie w mechani‑
zmie BER. Autorzy przeprowadzili więc badanie
mające na celu sprawdzenie, czy warianty poli‑
morficzne genów XRCC1 oraz hOGG1 zaangażo‑
wanych w mechanizm naprawy BER, które cechu‑
ją się zmniejszoną aktywnością, występują czę‑
ściej u chorych na cukrzycę typu 2.
Lokalizację chromosomalną genu XRCC1 okre‑
ślono na 19q13.2‑13.3.7 Zmniejszona aktywność
XRCC1 wiąże się ze zwiększeniem wrażliwości
na promieniowanie jonizujące, ultrafioletowe,
nadtlenek wodoru i mitomycynę.8 Gen XRCC1
jest bezpośrednio zaangażowany w naprawę pęk‑
nięć pojedynczej nici DNA poprzez oddziaływanie
z polimerazą DNA β, polimerazą poli(ADP‑rybozy)
(poly‑ADP‑ribose polymerase – PARP) oraz liga‑
zą DNA III.9
Metodą mapowania z wykorzystaniem ko‑
lekcji napromienianych komórek hybrydowych
gen hOGG1 zlokalizowano pomiędzy WI‑4179
a AFMA216ZG1, w pozycji 3p26, proksymalnie
do genu VHL.10 Kodowana przez gen hOGG1 gli‑
kozylaza DNA ma zdolność wycinania 8‑OHdG
z dwuniciowego DNA. Białko OGG1 wykazuje
2 aktywności katalityczne: usuwa 8‑OHdG z pary
8‑OHdG:C dzięki aktywności glikozylazy, a na‑
stępnie przecina nić DNA po stronie 3’ 8‑OHdG
dzięki aktywności AP‑liazy, rozpoznającej miej‑
sce apurynowe/pirymidynowe.11
Z występowaniem pewnych typów nowo­tworów
łączona jest tranzycja G/A w eksonie 10 genu
XRCC1 (polimorfizm Arg399Gln).12‑14 Polimor‑
fizm ten w układzie homo­zygotycznym Gln/Gln
może być wiązany ze zmniejszeniem wydajności
BER poprzez zmiany w domenie BRCT (dome‑
na C‑końcowa BRCA1) genu XRCC1. W wyniku
tego zmniejszone powinowactwo PARP do XRCC1
skutkuje akumulacją uszkodzeń DNA.15 Opisa‑
na w literaturze transwersja T/A w obrębie ekso‑
nu 7 genu hOGG1 (polimorfizm Ser326Cys) wią‑
zana jest ze zmniejszoną aktywnością kodowane‑
go białka.16 Gen hOGG1 należy do silnie polimor‑
ficznych. W badanych populacjach obserwowano
zarówno różnice etniczne, jak i osobnicze w ak‑
tywności kodowanego białka, a także liczne poli‑
morfizmy w regionie locus genu hOGG1.
2
Kasznicki PL.indd 2
Celem tej pracy było określenie rozkładu geno‑
typów i częstości występowania alleli bio­rących
udział w naprawie DNA genów XRCC1 i hOGG1
w grupie chorych na cukrzycę typu 2 oraz w grupie
osób z prawidłowym meta­bolizmem glukozy.
Pacjenci i metody Grupa badana Grupę ba‑
daną stanowiło 195 niespokrewnionych osób do‑
rosłych; u 94 z nich rozpoznano cukrzycę typu 2.
Osoby z prawidłowym meta­bolizmem glukozy
i ujemnym wywiadem rodzinnym w kierunku cu‑
krzycy (n = 101) zakwalifikowano do grupy kon‑
trolnej. Na podstawie kryteriów World Health
Organization z 1999 roku cukrzycę typu 2 roz‑
poznano u pacjentów co najmniej na rok przed
zakwalifikowaniem do badania.17 Uczestników
badania rekrutowano spośród pacjentów Kliniki
Chorób Wewnętrznych z Oddziałem Diabeto­logii
i Farmako­logii Klinicznej Uniwersytetu Medycz‑
nego w Łodzi hospitalizowanych w latach 2002–
2004. Wszyscy uczestnicy badania byli rasy kau‑
kaskiej i zamieszkiwali na terenie Łodzi. Badanie
zostało przeprowadzone zgodnie z wymogami
Deklaracji Helsińskiej; uzyskano akceptację Ko‑
misji Etycznej przy Uniwersytecie Medycznym
w Łodzi oraz pisemną zgodę pacjentów.
Identyfikacja polimorfizmów Genomowe DNA
izolowano z limfocytów krwi obwodowej stan‑
dardową techniką fenolową. Genotypy polimor‑
fizmów Arg399Gln oraz Ser326Cys oceniano me‑
todą polimorfizmu długo­ści fragmentów restryk‑
cyjnych.18‑20 Łańcuchową reakcję polimerazy (po‑
lymerase chain reaction – PCR) prowadzono w ob‑
jętości 20 μl, zawierającej 10 ng genomowego
DNA, 1,5 U polimerazy Taq (InGen – TERPOL,
Sieradz, Poland) w środowisku 1 × buforu PCR
(100 mM Tris‑HCl, pH 8,3, 500 mM KCl, 11 mM
MgCl2, 0,1% żelatyny), 1,5 mM MgCl2, 50 mM
dNTPs oraz 250 nM każdego ze starterów. Am‑
plifikację DNA prowadzono w urządzeniach MJ
Research, INC thermal cycler, model PTC‑100
(Waltham, MA, USA). Warunki reakcji dla genu
XRCC1 określono na: denaturacja wstępna przez
3 minuty w temperaturze 95°C, następnie 35 cy‑
kli składających się z 20 sekund w temperaturze
95°C, 20 sekund w temperaturze przyłączania
58°C oraz 20 sekund w temperaturze 72°C. Koń‑
cowa elongacja prowadzona była w temperaturze
72°C przez 5 minut. Dla genu hOGG1 ustalono na‑
stępujące warunki amplifikacji: denaturacja przez
5 minut w temperaturze 95°C, kolejno 34 cykle
złożone z 30 sekund w temperaturze 95°C, 30 se‑
kund w temperaturze przyłączania 57°C oraz 60
sekund w temperaturze 72°C, a następnie końco‑
wa elongacja przez 7 minut w temperaturze 72°C.
Do identyfikacji polimorfizmu XRCC1‑Arg399Gln
użyto starterów (TIB MOLBIOL, Poznań) o se‑
kwencji – sensowny: 5’-CAA GTA CAG CCA GGT
CCT AG‑3’, anty­sensowny: 5’-CCT TCC CTC ATC
TGG AGT AC‑3’. Otrzymany produkt PCR długo­
ści 248 par zasad (pz) inkubowano przez 16 go‑
dzin w obecności 5 U enzymu restrykcyjnego NciI.
W tych warunkach allel Arg był cięty na fragmenty
POLSKIE ARCHIWUM MEDYCYNY WEWNĘTRZNEJ 2009; 119 (3)
2009-03-06 13:12:28
Tabela 1 Dane antropometryczne chorych na cukrzycę typu 2 i osób z grupy kontrolnej
Chorzy na cukrzycę typu 2 (n = 94)
liczeb­
ność
średnia ± SD
kwartyle
średnia ± SD
kwartyle
45
68,98 ±10,26
45; 61; 70; 75; 98
32,99 ±5,90
mężczyźni 49
66,18 ±12,29
33; 56,5; 68,5; 76; 85
30,23 ±4,44
kobiety
wiek
Osoby z grupy kontrolnej (n = 101)
BMI
liczeb­
ność
średnia ± SD
wiek
kwartyle
średnia ± SD
BMI
kwartyle
20,76; 29,53; 31,25; 35,95; 58,02
63
65,48 ±16,80
20; 60,5; 73; 76; 85
30,50 ±2,97
21;
28,91;
30,11;
32,22;
35,65
23,38; 26,62; 30,24; 33; 97; 38,47
48
57,73 ±16,96
38; 44,5; 56; 65,5; 93
32,85 ±6,13
26,57;
29,63;
30,80;
32,19;
47,47
Skróty: SD – odchylenie standardowe, BMI – wskaźnik masy ciała
o długo­ści 89 pz oraz 159 pz, natomiast allel Gln
pozostawał niezmieniony. Polimorfizm hOGG1–
Ser326Cys identyfikowano z użyciem starterów
(EUROGENTEC, Seraing, Belgium) o sekwencji
– sensowny: 5’-GGA AGG TGC TTG GGG AAT‑3’,
anty­sensowny: 5’-ACT GTC ACT AGT CTC ACC
AG‑3’. Produkt PCR długo­ści 200 pz trawiono
przez 16 godzin w obecności 4 U enzymu re‑
strykcyjnego Fnu4H1. W przypadku homo­zygot
Cys/Cys uzyskano fragment długo­ści 100 pz, dla
heterozygot 2 fragmenty o długo­ściach 200 i 100
pz, natomiast dla homo­zygot Ser/Ser pojedynczy
fragment długo­ści 200 pz. Fragmenty restrykcyj‑
ne analizowano w 8% żelu poliakrylamidowym
barwionym bromkiem etydyny.
Analiza wyników Istotność statystyczną obser‑
wowanych różnic w występowaniu alleli i fenoty‑
pów w badanych grupach określano z użyciem te‑
stu χ2. Do oceny potencjalnego związku między
genotypem a cukrzycą zastosowano analizę re‑
gresji logistycznej. Autorzy obliczyli także „moc
statystyczną” otrzymanych wyników. We wszyst‑
kich testach za istotne statystycznie uznano war‑
tości p <0,05. Analizy dokonano z użyciem opro‑
gramowania STATISTICA 6.0 (Statsoft, Tulsa,
OK, USA).
Wyniki Charakterystyka demograficzna nie róż‑
niła się istotnie w badanych grupach (TABELA 1). Nie
obserwowano istotnych różnic w rozkładzie geno‑
typów i częstości występowania alleli polimorfi‑
zmu Arg399Gln genu XRCC1 (TABELA 2). Podobnie
nie stwierdzono istotnych różnic w rozkładzie ge‑
notypów i częstości występowania alleli polimor‑
fizmu Ser326Cys genu hOGG1 (TABELA 3 ).
Genotyp Arg/Arg, wiązany z prawidłową ak‑
tywnością XRCC1, występował częściej u chorych
na cukrzycę typu 2 (OR = 1,47; 95% CI: 0,81‑2,69),
jednak różnica nie była istotna statystycznie.
Interakcje gen–gen dla obydwu polimorfizmów
zestawiono w TABELI 4 .
Analiza sprzężeń wykazała, że genotypy
Arg/Gln i Ser/Ser odpowiednio genów XRCC1
i hOGG1 występowały częściej u chorych na cu‑
krzycę typu 2. Co więcej, kombinacji genotypów
Gln/Gln–Cys/Cys, wiązanej ze zmniejszoną ak‑
tywnością obydwu genów (XRCC1 i hOGG1), nie
stwierdzono w grupie chorych na cukrzycę typu 2,
w przeciw­ieństwie do grupy kontrolnej.
Rozkład genotypów w grupie chorych na cu‑
krzycę typu 2 i osób z prawidłowym meta­
bolizmem glukozy był zgodny z równo­wagą Har‑
dy’ego i Weinberga.
Omówienie Biorąc pod uwagę spostrzeżenie,
że nieskuteczna naprawa DNA może się przyczy‑
niać do rozwoju powikłań cukrzycy, za cel niniej‑
szej pracy obrano ocenę rozkładu genotypów i czę‑
stości występowania alleli polimorficznych dwóch
genów bio­rących udział w naprawie DNA w grupie
chorych na cukrzycę typu 2 oraz w grupie osób
z prawidłowym meta­bolizmem glukozy.
Autorzy badali 2 względnie często występujące
polimorfizmy: XRCC1 Arg399Gln oraz hOGG1 Ser‑
326Cys. Zgodnie z wiedzą auto­rów, w żadnej z do‑
tychczas opublikowanych prac nie analizowano
związku między polimorfizmami genów bio­rących
udział w naprawie DNA a cukrzycą typu 2.
Ze względu na relatywnie małe grupy badane
– zarówno grupę chorych, jak i grupę kontrolną –
auto­rzy ocenili „moc statystyczną” obliczeń. Uzy‑
skane wyniki będą przydatne w planowaniu ko‑
lejnych eksperymentów badawczych prowadzo‑
nych na większych populacjach.
Częstość występowania genotypów i alleli dla
polimorfizmów XRCC1 Arg399Gln oraz hOGG1
Ser326Cys nie różniła się znacząco między chory‑
mi na cukrzycę typu 2 a grupą kontrolną. Uzyskane
wyniki wskazują jednak na różną częstość wystę‑
powania genotypów i alleli dla homo­zygotycznych
wariantów polimorfizmu genu XRCC1 w bada‑
nej populacji w porównaniu z innymi popula‑
cjami kaukaskimi.12,19 ‑23 W przypadku innych
populacji odnotowano 1,5–2,0‑krotnie większą
częstość występowania genotypu Arg/Arg oraz
1,5–2,0‑krotnie mniejszą częstość występowania
genotypu Gln/Gln. Wydaje się, że związek genoty‑
pu Arg/Arg z prawidłową funkcją genu XRCC1 nie
ma istotnego znaczenia. W przypadku polimor‑
fizmu hOGG1 Ser326Cys częstość występowania
alleli nie różniła się znacząco od opublikowanych
ARTYKUŁ ORYGINALNY Związek polimorfizmów genów XRCC1 oraz hOGG1…
Kasznicki PL.indd 3
3
2009-03-06 13:12:28
Tabela 2 Rozkład genotypów, częstość alleli oraz ilorazy szans dla polimorfizmu Arg399Gln genu XRCC1 w grupie pacjentów z cukrzycą typu 2
i grupie kontrolnej
Genotyp
Liczebność
Częstość
Liczebność
95% CI
Arg/Arg
  35
0,37
  29
0,27–0,47
Arg/Gln
  40
0,43
  49
0,33–0,53
Gln/Gln
  19
0,2
  23
0,12–0,28
Arg
110
0,59
107
0,51–0,66
Gln
  78
0,41
  95
0,34–0,49
Częstość
95% CI
OR
p
χ2 z poprawką
95% CI
dwustronne
p dwustronne
0,29
1,47
0,20–0,38
0,81–2,69
0,49
0,79
0,39–0,58
0,45–1,36
0,23
0,86
0,15–0,31
0,43–1,70
0,53
1,105
0,46–0,60
0,84–1,87
0,47
0,88
0,40–0,54
0,54–1,19
„moc”a
1,24
0,2246
0,428
0,2654
0,4779
0,4722
0,653
0,4892
0,067666
0,7288
0,7948
0,493
0,996923
0,3079
0,3181
0,527
0,996923
0,3079
0,3181
0,527
a Tak zwana analiza post hoc „retrospektywna analiza mocy statystycznej” została wykonana z uwzględnieniem wielkości efektu oraz liczebności
grupy (wykorzystano rzeczywistą liczebność próby, istotność oraz statystykę χ2)
Skróty: OR – iloraz szans
Tabela 3 Rozkład genotypów, częstość występowania alleli oraz ilorazy szans dla polimorfizmu Ser326Cys genu hOGG1 w grupie chorych
na cukrzycę typu 2 i w grupie kontrolnej
Genotyp
Liczebność
Częstość
Liczebność
95% CI
Ser/Ser
  59
Ser/Cys
  34
0,63
  66
0,53–0,73
0,36
  34
0,26–0,46
Cys/Cys
   1
Ser
152
0,01
   1
−0,01–0,03
0,81
166
0,75–0,86
Cys
  36
0,19
0,14–0,25
  36
Częstość
95% CI
OR
p
χ2 z poprawką
95% CI
dwustronne
p dwustronne
0,65
0,89
0,56–0,75
0,50–1,61
0,34
1,12
0,24–0,43
0,62–2,01
0,01
1,08
−0,01–0,03
0,07–17,44
0,82
0,92
0,77–0,87
0,55–1,53
0,18
1,09
0,13–0,23
0,65–1,82
„moc”a
0,079686
0,7649
0,7777
0,437
0,046949
0,7645
0,8285
0,437
>0,9999
>0,9999
N/O
0,042827
0,7944
0,8361
0,390–0,400
0,042827
0,7944
0,8361
0,390–0,400
a Tak zwana analiza post hoc „retrospektywna analiza mocy statystycznej” została wykonana z uwzględnieniem wielkości efektu oraz liczebności
grupy (wykorzystano rzeczywistą liczebność próby, istotność oraz statystykę χ2)
Skróty: N/O – nie oceniano, OR – iloraz szans
badań prowadzonych w populacji kaukaskiej, jed‑
nakże allel Cys występował 2‑krotnie rzadziej niż
w populacji hawajskiej i japońskiej.24‑26
Co więcej, w badanej populacji układ genoty‑
pów Gln/Gln–Cys/Cys, wiązany ze zmniejszoną
aktywnością zarówno XRCC1, jak i hOGG1, nie wy‑
stępował u chorych na cukrzycę typu 2, w przeciw­
ieństwie do grupy kontrolnej. Spekulacja o elimi‑
nacji tych wariantów polimorficznych z popula‑
cji chorych na cukrzycę typu 2 wydaje się kuszą‑
ca, potwierdzenie tej hipo­tezy wymagałoby jed‑
nak badań z udziałem znacznie większej grupy
pacjentów.
Jak już wspomniano, ograniczeniem tej pracy
była relatywnie mała liczba badanych. Autorzy
zdecydowali się na publikację wyników badania
ze względu na ich użyteczność dla bieżących oraz
planowanych prac eksperymentalnych. W przy‑
padku uzyskania pozytywnych wyników badania
4
Kasznicki PL.indd 4
niniejszy manuskrypt nie zostałby przekazany
do publikacji na obecnym etapie pracy.
Metabolizm komórkowy jest źródłem endogen‑
nych ROS, które w warunkach fizjo­logicznych po‑
wodują niewielki stopień oksydacyjnego uszko‑
dzenia DNA w badanych tkankach. U chorych
na cukrzycę typu 2 hiperglikemia jest czynni‑
kiem nieproporcjonalnie zwiększającym produkcję
wolnych rodników na skutek wzmożonego meta­
bolizmu oksydacyjnego w mitochondriach, któ‑
ry jest pochodną dużego wewnątrz­komórkowego
stężenia glukozy, samo­utlenienia glukozy i jej
meta­bolitów, aktywacji szlaku meta­bolicznego
sorbitolu oraz degradacji oksydacyjnej produktów
końcowych glikacji.27‑29 Uważa się, że uszkodze‑
nie DNA w limfocytach i leukocytach może być
markerem stresu oksydacyjnego w przebiegu cu‑
krzycy.2,30 Co więcej, stwierdzono istotnie więk‑
szy stopień uszkodzenia DNA u pacjentów ze złą
POLSKIE ARCHIWUM MEDYCYNY WEWNĘTRZNEJ 2009; 119 (3)
2009-03-06 13:12:28
Tabela 4 Interakcja gen–gen polimorfizmu Arg399Gln genu XRCC1 z polimorfizmem Ser326Cys genu hOGG1 w grupie chorych na cukrzycę
typu 2 i w grupie kontrolnej
Genotyp
Liczebność
Częstość
Liczebność
95% CI
0,26
15
Częstość
OR
p
χ2 z poprawką
95% CI
95% CI
dwustronne
p dwustronne
0,15
1,97
0,08–0,22
0,96–4,03
0,14
0,82
0,07–0,21
0,35–1,92
Arg/Arg–
Ser/Ser
24
Arg/Arg–
Ser/Cys
11
Arg/Arg–
Cys/Cys
 0
0
 0
0
N/O
Arg/Gln­–
Ser/Ser
22
0,23
39
0,39
0,48
0,29–0,48
0,26–0,91
Arg/Gln­–
Ser/Cys
17
0,1
2,01
0,04–0,16
0,87–4,64
Arg/Gln­–
Cys/Cys
 1
0,01
 0
0
N/O
Gln/Gln­–
Ser/Ser
13
0,14
12
0,12
1,19
0,06–0,18
0,51–2,76
Gln/Gln­–
Ser/Cys
 6
0,1
0,62
0,04–0,16
0,22–1,78
Gln/Gln­–
Cys/Cys
 0
0,01
0
0,17–0,34
0,12
14
0,05–0,18
0,15–0,32
0,18
10
0,10–0,26
0,07–0,21
0,06
10
0,01–0,11
0
 1
−0,01–0,2
„moc”a
2,835705
0,074
0,0922
0,475
0,055849
0,6748
0,8132
0,412
4,555788
0,0301
0,0328
0,531
2,090698
0,1454
0,1482
0,478
0037001
0,8307
0,8475
0,494
0,40112
0,4399
0,5265
0,5179
>0,9999
0,492
a Tak zwana analiza post hoc „retrospektywna analiza mocy statystycznej” została wykonana z uwzględnieniem wielkości efektu oraz liczebności
grupy (wykorzystano rzeczywistą liczebność próby, istotność oraz statystykę χ2)
Skróty: N/O – nie oceniano, OR – iloraz szans
kontrolą meta­boliczną w porównaniu z dobrze
wyrównaną cukrzycą, niezależnie od płci.31
Udział wolnych rodników w rozwoju powikłań
cukrzycy jest dobrze udokumentowany zarówno
w przypadku cukrzycy typu 1, jak i typu 2. Niepra‑
widłowo duże stężenia ROS u chorych na cukrzy‑
cę mogą prowadzić do zmiany struktury i funk‑
cji rożnych składników zewnątrz- i wewnątrz­
komórkowych, takich jak lipidy, białka i DNA.
Uszkodzenie DNA postrzegane jest jako ważny
element zaburzeń funkcjonowania oraz śmier‑
ci komórki i odgrywa podstawową rolę w pato‑
genezie powikłań cukrzycy. Wykazano, że ROS
bio­rą udział w uszkadzaniu DNA, a także promu‑
ją powstawanie i rozwój blaszki miażdżycowej.32
Można założyć, że wydolny system naprawy DNA
mógłby przynajmniej częściowo zmniejszać ryzy‑
ko wynikające z uszkodzenia DNA i hamować roz‑
wój miażdżycy u chorych na cukrzycę.
Coraz większa liczba opublikowanych danych
potwierdza udział ROS w rozwoju blaszki miaż‑
dżycowej, jednak rola uszkodzenia DNA i zaan‑
gażowanie systemów naprawy DNA w ten pro‑
ces są nadal niedostatecznie poznane. Nieliczne
z opublikowanych badań dotyczą zależności po‑
między efektywnością systemów naprawy DNA
a chorobami meta­bolicznymi i sercowo‑naczy‑
niowymi. Pośrednim dowodem występowania ta‑
kiej zależności jest obserwacja dotycząca zwięk‑
szonego stężenia 8‑OHdG u chorych na cukrzy‑
cę z zaawansowanymi zmianami miażdżycowymi
w tętnicy szyjnej.33 U pacjentów z hiperglikemią
stwierdzono zwiększone wydalanie 8‑OHdG i leu‑
kocytarnego DNA z moczem, a stężenie 8‑OHdG
w moczu korelowało ze stopniem zaawansowa‑
nia nefropatii i retinopatii cukrzycowej.34 W bada‑
niach prowadzonych przez Collinsa i wsp. w popu‑
lacji europejskiej o zróżnicowanym pochodzeniu
etnicznym wykazano silną zależność między za‑
chorowaniem na chorobę wieńcową u mężczyzn
w młodym wieku a stężeniem 8‑OHdG w limfo‑
cytach.3 Z drugiej strony, Guven i wsp. nie stwier‑
dzili związku między występowaniem polimorfi‑
zmu XRCC1 Arg399Gln a występowaniem i stop‑
niem zaawansowania choroby wieńcowej.35
Zarówno uszkodzenie DNA przez wolne rodni‑
ki, jak i niedostateczna ochrona anty­oksydacyjna
są czynnikami promującymi karcynogenezę. Do‑
niesienia z ostatnich lat wskazują na zwiększoną
zapadalność i śmiertelność chorych na cukrzycę
z powodu wielu nowo­tworów, takich jak rak jeli‑
ta grubego, sutka, endometrium, wątroby, pęche‑
rzyka żółciowego oraz trzustki.36‑38 Istotne wy‑
daje się spostrzeżenie, że w patogenezie chorób
nowo­tworowych i sercowo‑naczyniowych na tle
miażdżycowym często występują te same czyn‑
niki: uszkodzenie DNA, stres oksydacyjny i prze‑
wlekły stan zapalny.39 Wyniki uprzednio opubliko‑
wanej przez auto­rów pracy, wskazujące na zwią‑
zek cukrzycy typu 2 nie tylko ze zwiększonym
poziomem oksydacyjnego uszkodzenia DNA, ale
także ze zwiększoną podatnością na mutageny
i mniejszą skutecznością systemów naprawy DNA,
są spójne z powyższymi doniesieniami.6
ARTYKUŁ ORYGINALNY Związek polimorfizmów genów XRCC1 oraz hOGG1…
Kasznicki PL.indd 5
5
2009-03-06 13:12:28
Biorąc pod uwagę wyniki zarówno obecnego
badania, jak i wcześniej opublikowanych badań,6
auto­rzy wnioskują, że zwiększony poziom oksy‑
dacyjnego uszkodzenia DNA obserwowany u cho‑
rych na cukrzycę typu 2 nie jest skutkiem zabu‑
rzenia naprawy DNA związanego z mniejszą ak‑
tywnością badanych genów XRCC1 i hOGG1. Po‑
twierdzenie powyższych obserwacji wymaga jed‑
nak kolejnych badań, uwzględniających większe
populacje.
Podziękowania Badanie zostało sfinansowane
z grantów Uniwersytetu Medycznego w Łodzi (nu‑
mery grantów: 502‑19-854 i 503‑0077‑9).
Piśmiennictwo
1 Kuroki T, Isshiki K, King GL. Oxidative stress: the lead or supporting ac‑
tor in the pathogenesis of diabetic complications. J Am Soc Nephrol. 2003;
14: S216‑S220.
2 Collins AR, Gedik CM, Olmedilla B, et al. Oxidative DNA damage me‑
asured in human lymphocytes: large differences between sexes and be‑
tween countries, and correlations with heart disease mortality. FASEB J.
1998; 12: 1397‑1400.
3 Collins AR, Raslova K, Somorovska M, et al. DNA damage in diabetes:
correlation with a clinical marker. Free Radic Biol Med. 1998; 25: 373‑377.
22 Ratnasinghe D, Yao SX, Tangrea JA, et al. Polymorphisms of the DNA
repair gene XRCC1 and lung cancer risk. Cancer Epidemiol. Biomar‑
kers Prev. 2001; 10: 119‑123.
23 Stern MC, Umbach DM, van Gils CH, et al. DNA repair gene XRCC1
polymorphisms, smoking and bladder cancer risk. Cancer Epidemiol Bio‑
markers Prev. 2001; 10: 125‑131.
24 Park J, Chen L, Tockman MS, et al. The human 8‑oxoguanine DNA
N‑glycosylase 1 (hOGG1) DNA repair enzyme and its association with lung
cancer risk. Pharmacogenetics. 2004; 14: 103‑109.
25 Wikman H, Risch A, Klimek F, et al. hOGG1 polymorphism and loss
of heterozygosity (LOH): significance for lung cancer susceptibility in a Cau‑
casian population. Int J Cancer. 2000; 88: 932‑937.
26 Xu J, Zheng SL, Turner A, et al. Associations between hOGG1 sequ‑
ence variants and prostate cancer susceptibility. Cancer Res. 2002; 62:
2253‑2257.
27 Caimi G, Carollo C, Lo Presti R. Diabetes mellitus: oxidative stress and
wine. Curr Med Res Opin. 2003; 19: 581‑586.
28 Dizdaroglu M, Dirksen ML, Jiang HX, et al. Ionizing‑radiation‑induced
damage in the DNA of cultured human cells. Identification of 8,5‑cyc‑
lo‑2‑deoxyguanosine. Biochem J. 1987: 241: 929‑932.
29 Dizdaroglu M. Free‑radical‑induced formation of an 8,5’-cyclo‑2’de‑
oxyguanosine moiety in deoxyribonucleic acid. Biochem J. 1986; 238:
247‑254.
30 Pitozzi V, Giovannelli L, Bardini G, et al. Oxidative DNA damage in pe‑
ripheral blood cells in type 2 diabetes mellitus: higher vulnerability of poly‑
morphonuclear leukocytes. Mutat Res. 2003; 529: 129‑133.
31 Dincer Y, Akcay T, Alademir Z, et al. Assessment of DNA base oxi‑
dation and glutathione level in patients with type 2 diabetes. Mutat Res.
2002; 505: 75‑81.
4 Dandona P, Thusu K, Cook S, et al. Oxidative damage to DNA in diabe‑
tes mellitus. Lancet. 1996; 347: 444‑445.
32 Nair J, De Flora S, Izzotti A, et al. Lipid peroxidation‑derived ethe‑
no‑DNA adducts in human atherosclerotic lesions. Mutat Res. 2007; 121:
95-105.
5 Merkel P, Khoury N, Bertolotto C, et al. Insulin and glucose regulate
the expression of the DNA repair enzyme XPD. Mol Cell Endocrinol. 2003;
201: 75‑85.
33 Hayaishi‑Okano R, Yamasaki Y, Kajimoto Y, et al. Association of NAD(P)
H oxidase p22 phox gene variation with advanced carotid atherosclerosis
in Japanese type 2 diabetes. Diabetes Care. 2003; 26: 458‑463.
6 Błasiak J, Arabski M, Krupa R, et al. DNA damage and repair in type 2
diabetes mellitus. Mutat Res. 2004; 554: 297‑304.
34 Nishikawa T, Sasahara T, Kiritoshi S, et al. Evaluation of urinary 8‑hy‑
droxydeoxy‑ganosine as a novel bio­marker of macrovascular complications
in type 2 diabetes. Diabetes Care. 2003; 26: 1507‑1512.
7 Mohrenweiser HW, Jones IM. Variation in DNA repair is a factor in can‑
cer susceptibility: a para­digm for the promises and perils of individual and
population risk estimation? Mutat Res. 1998; 400: 15‑24.
8 Thompson LH, West MG. XRCC1 keeps DNA from getting stranded.
Mutat Res. 2000; 459: 1‑18.
9 Abdel‑Rahman SZ, El‑Zein RA. The 399Gln polymorphism in the DNA
repair gene XRCC1 modulates the genotoxic response induced in human
lymphocytes by tobacco‑specific nitrosamine NNK. Cancer Lett. 2000;
159: 63‑71.
10 Ishida T, Hippo Y, Nakahori Y, et al. Structure and chromosome location
of human OGG1. Cytogenet Cell Genet. 1999; 85: 232‑236.
11 Monden Y, Arai T, Asano M, et al. Human MMH (OGG1) type 1a prote‑
in is a major enzyme for repair of 8‑hydroxyguanine lesions in human cells.
Biochem Biophys Res Commun. 1999; 258: 605‑610.
35 Guven M, Guven GS, Ozaydin A, et al. DNA repair gene XRCC1 and
XPD polymorphisms and their association with coronary artery disease ri‑
sks and micronucleus frequency. Heart Vessels. 2007; 22: 355‑360.
36 Giovannucci E, Michaud D. The role of obesity and related meta­
bolic disturbances in cancers of the colon, prostate, and pancreas.
Gastroenterology. 2007; 132: 2208‑2225.
37 Saydah SH, Loria CM, Eberhardt MS, et al. Abnormal glucose tole‑
rance and the risk of cancer death in the United States. Am J Epidemiol.
2003; 157: 1092‑1100.
38 Schiel R, Beltschikow W, Steiner T, et al. Diabetes, insulin, and risk
of cancer. Methods Find Exp Clin Pharmacol. 2006; 28: 69-175.
39 Andreassi MG, Botto N. DNA damage as a new emerging risk factor
in atherosclerosis. Trends Cardiovasc Med. 2003; 13: 270‑275.
12 Duell EJ, Millikan RC, Pittman GS, et al. Polymorphisms in the DNA
repair gene XRCC1 and breast cancer. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev.
2001; 10: 217‑222.
13 Figeueiredo JC, Knight JA, Briollais L, et al. Polymorphisms XRCC‑
1‑R399Q and XRCC3‑T241M and the risk of breast cancer at the Ontario
site of the Breast Cancer Family Registry. Cancer Epidemiol Biomarkers
Prev. 2004; 13: 583‑591.
14 Smith TR, Miller MS, Lohman K, et al. Polymorphisms of XRCC1 and
XRCC3 genes and susceptibility to breast cancer. Cancer Lett. 2003; 190:
183‑190.
15 Dulic A, Bates PA, Zhang X, et al. BRCT domain inter­actions in the he‑
terodimeric DNA repair protein XRCC1‑DNA ligase III. Biochemistry. 2001;
40: 5906‑5913.
16 Kohno T, Shinmura K, Tosaka M, et al. Genetic polymorphisms and al‑
ternative splicing of the hOGG1 gene, that is involved in the repair of 8‑hy‑
droxyguanine in damaged DNA. Oncogene. 1998; 16: 3219‑3225.
17 World Health Organization Study Group. Definition, diagnosis and clas‑
sification of diabetes mellitus and its complications. Part 1: Diagnosis and
classification of diabetes mellitus. Tech Rep Ser WHO/NCD/NCS/99, 2nd ed.
World Health Organization, Geneva, 1999.
18 Le Marchand L, Donlon T, Lum‑Jones A, et al. Association
of the hOGG1 Ser326Cys polymorphism with lung cancer risk. Cancer Epi‑
demiol Biomarkers Prev. 2002; 11: 409‑412.
19 Matullo G, Guarrera S, Carturan S, et al. DNA repair gene polymorphi‑
sms, bulky DNA adducts in white blood cells and bladder cancer in a ca‑
se‑control study. Int J Cancer. 2001; 92: 562‑567.
20 Matullo G, Palli D, Peluso M, et al. XRCC1, XRCC3, XPD gene polymor‑
phisms, smoking and (32)P‑DNA adducts in a sample of healthy subjects.
Carcinogenesis. 2001; 22: 1437‑1445.
21 Lee JM, Lee YC, Yang SY, et al. Genetic polymorphisms of XRCC1 and
risk of the esophageal cancer. Int J Cancer. 2001; 95: 240‑246.
6
Kasznicki PL.indd 6
POLSKIE ARCHIWUM MEDYCYNY WEWNĘTRZNEJ 2009; 119 (3)
2009-03-06 13:12:29