Polymorphismen von Cytochromoxydasen und Glutathion-S-Transferasen als Faktoren der genetischen Prädisposition arbeitsbedingter Lungenkrebserkrankungen

Abstract

Der menschliche Organismus ist in seiner Umwelt ständig potentiell gesundheitsgefährdenden Stoffen ausgesetzt. Die bei jedem Individuum unterschiedlichen gesundheitlichen Auswirkungen dieser Fremdstoffe werden einerseits auf Faktoren wie Alter, Erkrankungen, Ernährung und Lebensstil zurückgeführt, andererseits aber auch auf die genetische Ausstattung an Enzymen, welche am Fremdstoffmetabolismus beteiligt sind. Für viele dieser Enzyme, zu denen insbesondere die Cytochromoxidasen und Glutathion-S-Transferasen zählen, sind Genpolymorphismen bekannt. Diese Mutationen können eine verringerte oder gar fehlende Aktivität des Enzyms bewirken. Es erscheint daher plausibel, dass Veränderungen in der genetischen Information dieser Enzyme zu einer reduzierten Detoxifikation der gesundheitsgefährdenden Fremdstoffe führen und damit eine erhöhte Erkrankungswahrscheinlichkeit begünstigen können. In dieser Studie wurden Polymorphismen der Cytochromoxidasen CYP1A1, CYP1B1 sowie der Glutathion-S-Transferasen GSTM1, GSTP1, GSTT1 im Hinblick auf ein verändertes Lungenkrebsrisiko untersucht. Diese Enzyme gehören zu den wichtigsten Faktoren der Fremdstoffmetabolisation beim Menschen und stellen damit Suszeptibilitätsmarker dar. Während in asiatischen Studien ein Zusammenhang insbesondere zwischen CYP1A1 und GSTM1-Polymorphismen und Lungenkrebserkrankungen beschrieben wird [37, 50], konnten wir in unserer Studie an einem kaukasischen Kollektiv mit 446 Bronchialkarzinompatienten und 622 Kontrollpersonen keine Assoziation zwischen den Genpolymorphismen und dem Erkrankungsrisiko an Lungenkrebs nachweisen. Eine Unterteilung der Patienten nach histologischen Tumorarten führte ebenso zu keinen signifikanten Zusammenhängen zwischen dem Karzinomtyp und der Allelausprägung. Um eine Abhängigkeit von der Dosis des Kanzerogens zu untersuchen, wurden die Personen nach ihrem Zigarettenkonsum stratifiziert. Auch dosisabhängig konnten keine Assoziation mit den jeweiligen untersuchten Genoypen festgestellt werden. Zusätzlich sollte der Einfluss auf Erkrankungen nach Einwirkung kanzerogener Gefahrstoffe am Arbeitsplatz (Asbest, Quarzstaub, ionisierende Strahlung) untersucht werden. Es fand sich auch bei diesen Untersuchungen keine signifikante Risikoänderung in Abhängigkeit von den Polymorphismen.Dieses Ergebnis stimmt mit der Mehrzahl der durchgeführten Studien in der kaukasischen Bevölkerung überein. Die vereinzelt beschriebenen signifikanten Zusammenhänge konnten in dieser Untersuchung nicht bestätigt werden. Die inkongruente Studienlage kann durch eine häufig niedrige Probandenzahl begründet werden. Gen-Fremdstoff-Interaktionen lassen sich nur durch sehr umfangreiche Studien zuverlässig bestimmen. Zur Zeit sind die beschriebenen Suszeptibilitätsmarker nicht zum Screening und für Vorhersagen über das individuelle Krankheitsrisiko geeignet. Ein positiver prädiktiver Wert im Hinblick auf eine zuverlässige Vorhersage einer Erkrankungswahrscheinlichkeit ist aus dieser Untersuchung nicht ableitbar. Zudem scheint in dem komplexen System der Fremdstoffmetabolisation die Veränderung eines isolierten Enzyms allein keine überragende Rolle bei der Entstehung von Lungenkrebs zu haben. Die Daten lassen Hinweise zu, dass eine Kompensation durch andere Enzyme besteht. Zur weiteren Beurteilung des komplexen Systems der Fremdstoffmetabolisation sind Analysen unter Berücksichtigung der Kombinationen der untersuchten Gen-Polymorphismen erforderlich. Constantly the human organism is exposed to substances which are potentially injurious to health. The varying effects of these agents on different individuals are on the one hand attributed to factors like age, illness, nutrition and life-style, on the other hand attributed to the individual equipment of enzymes that take part in activation or detoxification of environmental carcinogens. For many of these enzymes like cytochrome-P450 and glutathione-s-transferases polymorphisms are known. These mutations are in a position to reduce or even delete the enzymes´ activity. Therefor it seems plausible that changes in the genetic information of these enzymes can lead to a reduced detoxification of carcinogens and thus promote a higher propability of illness.In this study polymorphisms of CYP 1A1, CYP 1B1, GSTM1, GSTP1 and GSTT1 were examined with regard to a different risk of lung cancer. The mentioned enzymes belong to the most important factors of the metabolisation of environmental carcinogens. Whereas in Asian studies a connection especially between CYP 1A1- and GSTM1-polymorphisms and lung cancer is described, in our study on a Caucasian population we could not establish an association between the polymorphisms and lung cancer risk for 446 lung cancer patients and 622 controls. Also a subdivision into histological types of cancer did not show a significant connection between the type of cancer and the allele. To examine a dependance of the carcinogens dose persons were stratified by their cigarette-consume. Not either dependant on the dose an association with the different genotypes could be shown. In addition the influence on illness after exposition of carcinogens at the working place (asbest, quartz, ionizing radiation) was examined. We could not find a significant change of risk in dependance on the polymorphisms. These findings correlate with most of the studies on Caucasian population. Sporadically described significant associations could not be confirmed by this study. The incongruent results can mostly be explained by a low number of probands. Gene-carcinogen-interactions can only be determined reliably by very extensive examinations. At present time the described enzymes are not suitable for screening and prediction of the individual lung cancer risk. Furthermore in the complex system of metabolising enzymes the isolated change of one enzyme seems to have no consequence on lung cancer risk. The data suggests a compensation through other participating enzymes. For further assessment of the complex system of metabolising enzymes analyses considering the combinations of the examined polymorphisms are necessary.