Krooninen sairaus

tiivistelmä

monietnisen Cohort epidemiologia tutkimus osoitti selvästi, että verrattuna valkoiset ja yhtä monta poltettujen savukkeiden, Afrikkalainen amerikkalaiset ja havaijilaiset on suurempi riski keuhkosyöpä taas Latinot ja japanilaiset amerikkalaiset on pienempi riski. Akroleiini ja krotonaldehydi kaksi tärkeää savukkeen ainesosista, jotka ovat hyvin dokumentoitu myrkylliset vaikutukset ja voisi olla rooli keuhkosyövän verestä. Niiden Virtsan 3-hydroxypropylmercapturic happo (3-HPMA) ja 3-hydroksi-1-methylpropylmercapturic happo (HMPMA), vastaavasti, on vahvistettu biomarkkerit akroleiinin ja krotonaldehydiä altistumista. Kvantitoimme tasoja 3-HPMA ja HMPMA virtsassa yli 2200 tupakoitsijat näistä viidestä etnisten ryhmien, ja myös toteutti genomin laajuinen yhdistys tutkimuksessa käyttämällä verinäytteitä näistä aiheista. Säätämisen jälkeen ikä, sukupuoli, kreatiniini-, ja koko nikotiini vastineet, geometrinen keskiarvo tasoja 3-HPMA ja HMPMA olivat merkittävästi erilainen viiteen ryhmään (P 0,0001). Havaijilaiset oli suurin ja Latinot alimman geometrisen keskiarvon tasolle sekä 3-HPMA ja HMPMA. Tasot 3-HPMA ja HMPMA olivat 3787 ja 2759 pmol /ml virtsaa, vastaavasti, havaijilaiset ja 1720 ja 2210 pmol /ml virtsassa Latinot. Nämä tulokset viittaavat siihen, että akroleiini ja krotonaldehydiä voi olla mukana keuhkosyöpää etiologiasta, ja että niiden erilaiset tasot voi osittain selittää erilaiset riskit Native Hawaiian ja Latino tupakoitsijoita. Ei vahvoja signaaleja liittyivät 3-HPMA genomin laajuinen yhdistys tutkimuksessa, mikä viittaa siihen, että muodostumista Glutationikonjugaatti akroleiinille on pääasiassa ei-entsymaattista, kun taas ylhäältä merkittävää yhteyttä HMPMA sijaitsi kromosomissa 12 lähelle

TBX3

geeni, mutta sen suhde HMPMA erittymistä ei ole selvä.

Citation: Park SL, Carmella SG, Chen M, Patel Y, Stram DO, Haiman CA, et al. (2015) merkaptuurihapon Hapot Johdettu myrkyllisiä kemikaaleja Akroleiini ja Krotonaldehydi virtsassa tupakoineita Five Etniset ryhmät kanssa riskien eroihin Lung Cancer. PLoS ONE 10 (6): e0124841. doi: 10,1371 /journal.pone.0124841

Academic Editor: Max Costa, New York University School of Medicine, Yhdysvallat |

vastaanotettu 26. tammikuuta 2015 Hyväksytty 17. maaliskuuta 2015 Julkaistu: 08 kesäkuu 2015

Copyright: © 2015 Park et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään

Data Saatavuus: Kaikki tiedot ovat saatavilla NIH dbGaP tietokantaan. Tutkimus Liittymisnumero on phs000220.v1.p1. Ylimääräiset tiedot pyynnöt olisi tehtävä Loic Le Marchand ([email protected]), päätutkija monietnisen kohorttitutkimuksessa.

Rahoitus: Tämä tutkimus tukivat apurahan no. CA-138338 ja osittain apurahan no. CA-14089 U.S. National Cancer Institute (https://www.cancer.gov). Massaspektrometria toteutettiin vuonna Analytical Biochemistry resurssin vapaamuurareiden Cancer Center, tukee osittain National Cancer Institute Cancer Center Support myönnä. CA-77598.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

Keuhkosyöpä on johtava syy syövän kuoleman maailmassa, vastuullinen for 1.590.000 kuolemantapausta vuonna 2012, noin 4400 päivässä [1]. Tupakointi on syynä noin 80% tästä ällistyttävää kuolonuhrien miehillä ja vähintään 50% naisilla [2]. Vähentämällä esiintymistä tupakoinnin on yksi todistettu lähestymistapa keuhkosyöpä ehkäisy; tavoite olisi palata keuhkosyöpä luokkaan suhteellisen harvinainen sairaus, koska se oli aikaisin 20

luvulla [3]. Mutta maailma on 1,25 miljardia tupakoitsijoita [4], jonka nikotiiniriippuvuus on innokkaasti syötetään ja tuettu tupakkayhtiöt valtavia taloudellisia resursseja, joten se ei vaikuta siltä, ​​että tämä tavoite saavutetaan lähitulevaisuudessa. Sillä välin on tärkeää ymmärtää tekijöitä, jotka määräävät alttiutta keuhkosyöpää, jotta vaihtoehtoisia ehkäiseviä toimenpiteitä voidaan suunnitella.

Yksi johtolanka ymmärtää paremmin keuhkosyöpään herkkyys on erilainen riskejä tupakoitsijoiden vaihtelevissa etnisten ryhmiä. Niinpä tutkijat Multi-etninen kohortti (MEC) Tutkimuksessa havaittiin, että sama määrä poltettujen savukkeiden, Afrikkalainen amerikkalaiset ja havaijilaiset oli suurempi riski keuhkosyöpään kuin valkoiset taas Latinot ja japanilaiset amerikkalaiset olivat vähemmän herkkiä [5]. Nämä erot näkyivät miesten ja naisten kaikkien histologista keuhkosyöpään. Erot herkkyys oli voimakkaimmillaan alemmilla määrä poltettujen savukkeiden päivässä, ja ei havaittu tupakoimattomilla. Monissa tutkimuksissa verrattiin keuhkosyövän riskiä välillä tiettyjen etnisten ryhmien ovat tuottaneet samansuuntaisia ​​tuloksia [6-15].

Työhypoteesina on, että erot ottoa ja aineenvaihduntaa keuhkojen karsinogeenien ja myrkkyjen tupakansavussa ovat vastuussa, ainakin osittain havaitun vaihtelun keuhkosyövän riskiä. Me tutkimme tätä hypoteesia analysoimalla tupakansavun ainesosat ja niiden aineenvaihduntatuotteiden virtsaan aiheista viidestä etnisten ryhmien edellä todettiin rinnalla genomin laajuinen yhdistys tutkimuksessa (GWAS). Tutkimuksissa valmistunut tähän mennessä olemme raportoineet eroista nikotiinin ja sen aineenvaihduntatuotteiden sekä aineenvaihduntatuotteiden tupakka-spesifisten keuhko karsinogeeniksi 4- (methylnitrosamino) -1- (3-pyridyyli) -1-butanoni (NNK) näillä viisi etnisten ryhmien ja ovat tutkineet suhdetta nikotiinin metaboliittien GWAS signaalit kromosomissa 4, erityisesti variantit

UGT2B10

[16-18]. Tässä tutkimuksessa esitetään tässä, olemme tutkineet mahdollisia rooleja akroleiinin ja krotonaldehydiä analysoimalla niiden metaboliittien 3-hydroksipropyyli merkaptuurihapon (3-HPMA) ja 3-hydroksi-1-methylpropylmercapturic happo (HMPMA), vastaavasti, virtsassa [19 , 20]. Rakenteet näistä yhdisteistä on esitetty kuviossa 1. 3-HPMA ja HMPMA on muodostettu konjugoimalla akroleiinin ja krotonaldehydiä vastaavasti solujen glutationi, minkä jälkeen aineenvaihduntaa Glutationikonjugaattien ja erittymistä virtsaan.

Sekä akroleiini ja krotonaldehydiä ovat voimakkaita silmien ja hengitysteiden ärsyttäviksi [21,22]. Johdonmukaisesti, hengitystutkimukset akroleiinille koe-eläimillä osoittavat erilaisia ​​myrkyllisiä vaikutuksia kuten ärsytystä, tulehdusta, solujen lisääntymistä, squamous metaplasiaa ja muut vaikutukset [21]. Ärsyttävyysominaisuuksien krotonaldehydin myös vakiintuneita [22]. Sekä akroleiini ja krotonaldehydiä reagoivat DNA muodostaen syklisen 1,

N

2

-deoxyguanosine addukteja ja siihen liittyvien rakenteiden [23,24]. Sykliset adduktit on havaittu keuhkokudosanalyysin tupakoitsijoiden [25,26], ja DNA: ta sitovaa mallia akroleiinin

p53

tuumorisuppressorigeeniä on samanlainen kuvio mutaation kuormittajat

p53

löytyy keuhkokasvaimia tupakoitsijoiden [27]. On roolin pohdinta akroleiinin keuhkojen syövän synnyn tupakansavun, koska on vain vähän näyttöä syöpää koe-eläimillä [21,28]. Ärsyttävyyden ja tulehduksellinen ominaisuuksia sekä näiden α, β-tyydyttymättömiä aldehydejä yhdessä

p53

tietoja akroleiini, osoittavat, että ne voivat olla rooli keuhkojen syövän syntymistä tupakoitsijoita. Ottaen huomioon nämä tosiasiat, olemme analysoineet HPMA ja HMPMA virtsassa Itseidentifioituneempana Afrikkalainen amerikkalaiset, havaijilaiset, Whites, Latinos, ja japani amerikkalaiset, jotka kaikki olivat säännöllisiä tupakoineita. GWAS etsimään yhteisiä geneettisiä variantteja mahdollisesti ennustavat 3-HPMA ja HMPMA tasot näistä aiheista tehtiin myös.

Materiaalit ja menetelmät

Oppiaineet

hyväksyntä tätä tutkimusta varten mukaan lukien lupamenettely, saatiin Institutional Review Boards of Minnesotan yliopiston, Havaijin yliopiston ja University of Southern California. TET toimitti kirjallisen suostumuksen. IRB koodinumero: 0912M75654. Aiheet osallistui MEC, prospektiivinen kohorttitutkimus tutkivat yhdistyksen geneettisten ja elämäntapaan liittyvien tekijöiden, joilla on kroonisia sairauksia populaation monipuolisia etniseltä taustaltaan [29]. Kohortti koostuu 215251 miehiä ja naisia, iältään 45-75 lähtötilanteessa, joka kuuluu pääasiassa seuraavat viisi etnisten /roturyhmiä: Afrikkalainen amerikkalaiset, havaijilaiset, Whites, Latinos, ja japanilaiset amerikkalaisia. Mahdolliset osallistujat tunnistettiin vuosien 1993 ja 1996 Havaijilla ja Kaliforniassa (lähinnä Los Angeles County) kautta äänestäjien rekisteröinti listojen ajokortin tiedostoja, ja terveydenhuollon rahoitus Administration tiedot. Kukin osallistuja suorittanut itsehallinnollinen kyselyä, joka toimitetaan postitse ja tiedustelivat demografiset, ravinnon, elintapojen ja muiden altistumisen tekijöistä.

Tämä erityinen tutkimus suoritettiin alaryhmä MEC osallistujat, jotka olivat nykyisen tupakoitsijoita ja olivat syöpää vapaa aikaan virtsan keräys. Siten noin 10 vuoden kuluttua niiden saavuttua kohortin 2393 tämän alaryhmän osallistui MEC bio-näytteen osa-kohortti ja edellyttäen verinäyte ja ensimmäisen aamuvirtsalla (aiheet palvelukseen Kaliforniassa) tai yön virtsanäyte (aiheet palvelukseen Havaijilla) ja suoritti epidemiologisista kyselylomake, tupakointi historia kyselylomake ja pistoskalenteriin. Yön yli virtsanäyte kerättiin alkaa seitsemäntoista-kaksikymmentäyksi (aiheesta riippuen). Tämä näyte sisältää kaikki virtsaneritys yöllä sekä aamuvirtsassa. Kaikki virtsa pidettiin jäissä, kunnes käsittely. Alikvootit jälkeen säilytettiin -80 ° C: ssa pakastimessa kunnes ne analysoitiin. Yön yli tai aamuvirtsassa käytettiin mittaamaan 3-HPMA ja HMPMA.

Analyysi 3-HPMA ja HMPMA

Tämä suoritettiin käyttäen 96-kuoppaista korkea suoritusteho LC-MS /MS- menetelmällä, kuten aiemmin on kuvattu [30]. Määritysrajat olivat 4,5 pmol /ml 3-HPMA ja 3,5 pmol /ml HMPMA. Tarkkuus oli 92% 3-HPMA ja 97% varten HMPMA. Inter-päivä tarkkuus oli 9,1% [variaatiokerroin (CV)] 3-HPMA ja 11,0% varten HMPMA. Niistä sokkonäytteet joukossa näytteitä oli välinen erän ansioluettelot 18,9% 3-HPMA ja 19,6% varten HMPMA kun sisäisen erän ansioluettelot olivat 9,2% ja 7,7% vastaaville aineenvaihduntatuotteita.

Yhteensä nikotiini ekvivalenttia

Yhteensä nikotiinin ekvivalenttia, summa nikotiinin ja sen metaboliittien nikotiinin glukuronidi, kotiniini, kotiniini glukuronidi, 3′-hydroksikotiniini, 3′-hydroksikotiniini glukuronidi, ja nikotiinin

N

-oksidi, määritettiin, kuten aikaisemmin on kuvattu [16]. Nämä tiedot on julkaistu [16], ja niitä käytetään tässä tilastollisiin säädöt 3-HPMA ja HMPMA tiedot.

Creatinine Analysis

Creatinine analysoitiin käyttämällä kolorimetristä mikrolevyn määritys (CRE34- K01) ostettu Eagle Bioscience (https://stores.eaglebio.com/creatinine-microplate-assay-kit).

Tilastolliset menetelmät

tätä analyysiä 2291 aiheita olivat säilyneet. Näiden koehenkilöiden yhteensä nikotiini vastineet 1,27 nmol /ml (4-kertainen määritysrajan) [16] ja oli joko 3-HPMA tai HMPMA mitataan. Niistä 2291 aiheita, yhdeksän aiheita puuttui toimenpiteitä 3-HPMA ja seitsemän aiheita puuttui toimenpiteitä HMPMA.

Lisäksi aiheisiin säilytetään tämän analyysin 11 osallistujaa puuttuivat BMI ja 42 osallistujaa olivat puuttuvat arvot savukkeiden päivässä (CPD) ajankohtana virtsan keräys. Käyttäen Markovin ketju Monte Carlo -menetelmää ja PROC MI lausunto SAS v9.2 ohjelmiston (SAS Institute, Cary, NC) [31], puuttuvat arvot BMI ja CPD olivat laskennallisia. Laskennallinen arvot perustuivat ikä kohortin merkintä, rodun /etnisyyden, välinen aika kohortti tulon ja aika virtsan keräys, BMI lähtötilanteessa tai useita CPD lähtötilanteessa ja tupakointi kesto (kadonneiden CPD). Kymmenen aineistot luotiin laskennalliset puuttuvat arvot ja keskiarvot kaikissa 10 aineistoja käytettiin korvaamaan puuttuvaa toimenpiteitä.

tutkia korrelaatio 3-HPMA, HMPMA ja toimenpiteitä tupakoinnin (CPD ja yhteensä nikotiini ekvivalenttia), Pearsonin osittainen korrelaatiokertoimet (r) oikaistiin iän, sukupuolen ja rodun /etnisyyden ja kreatiniinipitoisuus (luonnollinen log). Vertailla sijoitus 3-HPMA ja HMPMA tasoilla koko rodun /etnisyyden, Wilcoxonin Mann-Whitneyn testiä käytettiin. Myös kovariaattina korjattu geometriset välineet 3-HPMA ja HMPMA laskettiin kunkin etnisen /rodullisen ryhmän keskiarvoon kovariaatin vektorin. Käytimme kaksi monimuuttuja lineaarisia malleja. Ensimmäinen säädetty seuraavien ennustajia: ikä hetkellä virtsan keräys (jatkuva), sukupuoli, rotu, ja kreatiniinipitoisuus (luonnollinen log) ja toinen lisäksi mukautettu koko nikotiini vastineet. Olemme myös tutki muita tekijöitä, kuten BMI liittyivät 3-HPMA ja HMPMA. Vastata paremmin mallioletuksiin, 3-HPMA ja HMPMA muuttuivat ottamalla luonnollinen logaritmi. Helpottamiseksi tulkinnan arvot esitetään taulukoissa olivat takaisinmuunnoksen kuin geometristen keskiarvojen niiden luonnollisessa mittakaavassa.

GWAS menetelmiä

Yhteensä 2418 nykyisen tupakoitsijoita genotyypattiin käyttäen Illumina Human1M- Duo BeadChip (1199187 SNP: t), kuten aiemmin on kuvattu [17]. Kohdentaminen varianttien sisältyvät 1000 Genomes Project (https://www.1000genomes.org/) suoritettiin käyttäen SHAPEIT [32] ja IMPUTE2 [33] käyttäen kosmopoliitti viite paneeli (kaikki ryhmät mukana). Sen jälkeen kun yhtiöveron kanssa IMPUTE2 käytimme SNP kanssa IMPUTE2 info pisteet ≥0.30 ja pieniä alleelin taajuus (MMM) 1% kaikissa MEC etnisen ryhmän meidän yhdistys testaus. 3-HPMA ja HMPMA, yhteensä 2211 ja 2213 TET vastaavasti täysin genotyypin ja fenotyypin tietojen ja 11892802 SNP /indeleitä (1131426 genotyyppi ja 10761376 laskennalliset) sisällytettiin analyysiin. Vuonna geneettisiä analyysejä me oikaistu pääkomponentit, rotu, sukupuoli, ikä, kreatiniini ja koko nikotiini vastineet, ja valvotaan kriteerit 5×10

-8 genomin laajuista merkitystä.

Tulokset

ominaisuudet aiheita tässä tutkimuksessa on esitetty yhteenvetona taulukossa 1. mediaani ikäisiä 5 etnisten ryhmien vaihteli 60-64 vuotta, BMI 24,4-26,9 kg /m

3, kreatiniini 54-89 mg /dl, savukkeet päivässä 7,1-20, ja yhteensä nikotiini vastineet 27,2-44,4 nmol /ml. Urokset käsitti 30,6%: n Afrikkalainen amerikkalaiset, 36,5%: n havaijilaiset, 43,3% valkoisten, 51,5%: n Latinot, ja 57,1%: n Japani amerikkalaisia. Kaikissa ryhmissä miehet savustettu enemmän savukkeita päivässä kuin naaraita, ja miehillä oli korkeampi koko nikotiinia vastineet kuin naisilla kaikissa viidessä etnisten ryhmien.

korrelaatiot joukossa savuketta päivässä, yhteensä nikotiini vastineet, ja tasot 3-HPMA ja HMPMA on esitetty taulukossa 2. Kaikki korrelaatiot olivat merkitseviä (p 0,0001). Vahvin korrelaatiot olivat välillä 3-HPMA ja HMPMA, r = 0,83-0,86, kun taas korrelaatiot yhteensä nikotiinin vastineet ja merkaptuurihapon tasot olivat hieman heikompia, r = 0,52-0,6. Samanlaisia ​​korrelaatiokertoimet saatiin, kun analysoitiin etnisen ryhmän tai sukupuolen, kaikissa tapauksissa merkitsevä (p 0,0001).

mediaanit ja kvartiiliväliä varten tasoja 3-HPMA ja HMPMA ilmaistuna pmol /ml virtsa, on esitetty yhteenvetona taulukossa 3. sekä 3-HPMA ja HMPMA, tasot näiden metaboliittien olivat korkeimmat ja eivät eronneet merkittävästi keskuudessa Afrikkalainen amerikkalaiset, havaijilaiset, ja valkoiset, kun taas Latinot ja japani amerikkalaiset oli huomattavasti alhaisempi. Tiedot ositettiin sukupuolen mukaan S1 taulukossa. Kussakin sukupuoli, sama suuntaus oli verrattaessa etnisten ryhmien. Suhteellisen korkeat arvot 3-HPMA ja HMPMA in havaijilaiset eivät johtuneet harha, koska ne pysyivät poistamisen jälkeen alhaalta ja ylhäältä 1% sekä koko nikotiini vastineet ja merkaptuurihapon arvoja. Havaitsimme myös, että tasot sekä 3-HPMA ja HMPMA olivat huomattavasti korkeammat miehillä kuin naisilla kaikissa etnisten ryhmien (S1 taulukko). Kun kullakin yhteensä nikotiini vastineet, 3-HPMA tasot olivat korkeimmat havaijilaiset ja Japani amerikkalaisia, ja HMPMA oli eniten havaijilaiset (taulukko 3). Kun kullakin yhteensä nikotiini vastineet, 3-HPMA ja HMPMA tasot olivat merkittävästi korkeammat miehillä kuin naisilla kaikissa etnisten ryhmien (p 0,01) paitsi HMPMA in Latinot (p = 0,14) (S1 taulukko).

mediaanit ja kvartiiliväliä varten tasoja 3-HPMA ja HMPMA, kohti ilmaistuna mg kreatiniinia, on esitetty yhteenvetona taulukossa 3. tasot 3-HPMA ja HMPMA olivat korkeimmat valkoisten ja havaijilaiset, on huomattavasti alhaisemmat tasot Afrikkalainen amerikkalaiset, latinot ja japanilainen amerikkalaiset. Alempien tasojen Afrikkalainen amerikkalaiset ilmaistu tällä tavalla johtuvat huomattavasti korkeampi kreatiniinin tässä ryhmässä (taulukko 1).

geometrisia keskiarvoja 3-HPMA ja HMPMA viiden etnisten ryhmien esitetään Taulukko 4. Malli 1, ne on säädetty iän, sukupuolen ja kreatiniini. Sekä 3-HPMA ja HMPMA, korkeimmat tasot olivat valkoisten ja havaijilaiset, on huomattavasti alhaisemmat tasot Afrikkalainen amerikkalaiset, japanilaiset amerikkalaiset ja latinot. Alhaisin molempien merkaptuurihapon happojen olivat Latinot, ja nämä olivat huomattavasti alhaisemmat kuin kaikissa muissa ryhmissä. Malli 2 oli lisäksi säädetty yhteensä nikotiinin vastaavilla tulokset olivat samanlaisia ​​kuin Model 1, paitsi että erot Latinot ja Afrikkalainen amerikkalaiset eivät enää olleet merkittäviä joko merkaptuurihapon, ja ero 3-HPMA tasot Japanin amerikkalaiset ja valkoisten ollut enää merkittävää. Nämä tulokset on esitetty graafisesti kuviossa 2.

GWAS analyysi 3-HPMA ja HMPMA havaitsimme vähän todisteita inflaation testisuureen yleisessä monikansaisen näyte (λ = 1,0 , S1 ja S2 kuvioissa) tai minkään yksittäisen etnisen ryhmän (0,95 ≤ λ n ≤ 1,0) joko fenotyyppi. Ei ollut maailmanlaajuisesti merkittävä variantteja kokonaistulokset 3-HPMA käyttämällä genomista kynnyksen p 5×10

-8 (S2 taulukko). Kokonaistulokset HMPMA osoittivat yhteensä yhdeksän maailmanlaajuisesti merkittävä variantteja (p-arvot vaihtelivat välillä 4.3×10

-8 9.7×10

-10) seitsemällä kromosomeissa; kaikki nämä SNP ovat yleisiä Afrikkalainen amerikkalaiset, kaksi ovat yleisiä myös valkoisten ja kaksi muuta Latinot (S3 taulukko). Top merkittävää yhteyttä, rs55922880 (CHR 12), sijaitsee lähellä geenin

TBX3

, liittyvän geenin, joka koodaa transkriptiotekijöitä. Yhdessä nämä yhdeksän variantit selittävät vain 5,4% vaihtelua HMPMA yleistä, mutta kun havaitsema etnisen ryhmän, he selittävät 15,8% vuonna Afrikkalainen amerikkalaiset, 11,7% Latinot seurasi 2,8% havaijilaiset ja 2,1% valkoisten kanssa vähiten vaihtelun selitetty Japanin amerikkalaiset 1,4%.

etnisesti erityisiä analyyseja sekä fenotyyppien oli hajallaan yhdistyksiä, jotka olivat usein vaikea tulkita johtuen erittäin alhainen pieniä alleelifrekvenssit (S4, S5, S6, S7, S8 , S9, S10, S11, S12, S13 taulukot). Yhdeksästä yleinen merkittävä variantteja HMPMA, vain yksi (rs7675915) havaittiin myös olevan maailmanlaajuisesti merkittävä etnisten analyysin (keskuudessa Latinot 2,95 x 10

-8). Kuitenkin kaikki yhdistysten taipumus olla johdonmukaisia ​​Eri etnisten ryhmien.

Keskustelu

virtsanäytteet tässä tutkimuksessa on aiemmin analysoitu koko nikotiinin vastineet ja yhteensä NNAL [16,18 ]. Yhteensä nikotiini vastineet on erinomainen indikaattori nikotiinin annoksen tupakoitsijoilla [34]. Yhteensä NNAL (summa vapaan NNAL ja sen glukuronideja) korreloi yhteensä nikotiini vastineet [18]. Vapaa NNAL ja NNAL glukuronideiksi ovat aineenvaihduntatuotteita voimakas tupakan erityinen keuhko karsinogeeni NNK [35]. Free NNAL on itsessään voimakas keuhko karsinogeeni [36,37]. Näissä tutkimuksissa mediaani veren kokonaiskolesterolia nikotiinia vastineet ja yhteensä NNAL ilmaistuna millilitraa kohti virtsaa, oli korkein Afrikkalainen amerikkalaiset, välituotteena Whites, ja pienin japanilainen amerikkalaiset, ja nämä erot olivat merkittäviä [16,18]. Tämä järjestys koko nikotiinin vastineet ja yhteensä NNAL pitoisuuksien on sopusoinnussa keuhkosyövän riskiä Afrikkalainen amerikkalaiset (korkein), Whites (väli), ja japanilainen amerikkalaiset (alin) [5]. Mutta tiedot havaijilaiset ja Latinot näissä kahdessa tutkimuksessa ei käynyt ilmi heidän keuhkosyövän riskiä. Havaijilaiset oli huomattavasti pienempi veren kokonaiskolesterolia nikotiinia vastineet ja yhteensä NNAL kuin valkoiset, ilmaistuna medians millilitraa kohti virtsaa, ja Latinot oli tasolla sama kuin valkoiset [16,18]. Tulokset tutkimuksessa raportoitiin täällä, Model 2 (taulukko 4 ja kuvio 2), osoittavat, että havaijilaiset oli suurin tasoilla akroleiini ja krotonaldehydiä aineenvaihduntatuotteiden 3-HPMA ja HMPMA joukossa viiden etnisten ryhmien, ja nämä olivat tilastollisesti erotettavissa näiden valkoisten, ja huomattavasti korkeammat kuin muiden ryhmien. Yhdessä tuloksemme tähän mennessä siten ehdottaa, että akroleiini ja krotonaldehydiä voi jotain roolia suhteellisen korkea keuhkosyövän riskiä havaijilaiset. Lisäksi suhteellisen alhainen 3-HPMA ja HMPMA in Latinot ovat sopusoinnussa myös niiden pienempi keuhkojen syöpäriskiä.

Kaikki ihmisillä on 3-HPMA ja HMPMA virtsassa koska akroleiini ja krotonaldehydiä on kaikkialla ympäristö- ja ravinnon ainesosien samoin kuin on tuotteita endogeenisen aineenvaihduntaa. Tasot 3-HPMA ovat tyypillisesti noin 4-10 kertaa korkeampi virtsaan tupakoijien kuin tupakoimattomien ja ne vähentävät nopeasti ja merkittävästi, kun ihmiset lopettaa tupakointi [19,38-43]. Samanlaisia ​​havaintoja koskevat HMPMA mutta vähemmän ole raportoitu [19,40,41,44]. Savukkeiden pääsavusta sisältää tyypillisesti 5-60 ug akroleiinin savuketta kohden, ja nämä tasot samoin kuin nikotiini korreloi ”terva” samassa merkkejä [45]; vähemmän tietoja on saatavilla Croton. ”Mouth taso altistuminen” ja akroleiinin tupakoineita, joka määritellään savukkeiden yhä toimitukset akroleiinin, korreloi voimakkaasti 3-HPMA virtsan [46]. Samoin suun taso altistuminen nikotiini korreloi nikotiinia vastineet virtsassa [46]. Lisäksi tutkimuksemme ja suuressa väestöpohjainen tutkimus, yhteensä nikotiini vastineet virtsassa korreloi 3-HPMA virtsan [47]. Yhdessä nämä havainnot osoittavat, että akroleiini ja nikotiini tupakansavun sekä kokonaisia ​​nikotiini vastineet virtsassa ovat vahvoja tekijöitä 3-HPMA virtsaan. Havaijilaiset tutkimuksessamme näyttävät edustavan poikkeus tästä yleisyyttä, koska niiden kokonaistuotanto nikotiinin määrä oli huomattavasti pienempi kuin Afrikkalainen amerikkalaiset (p 0,0001) tai valkoisia (p = 0,0145) [16], mutta niiden 3-HPMA tasot olivat niin korkea kuin Afrikkalainen amerikkalaiset ja valkoiset. Tämä viittaa siihen, että on olemassa merkittävä lähde akroleiinille altistumisen havaijilaiset joko eksogeeninen tai endogeeninen, muu kuin tupakansavu, joka edistää niiden suhteellisen korkea virtsan 3-HPMA ja mahdollisesti keuhkosyöpään riskiä. Samanlaiset näkökohdat oletettavasti soveltaa HMPMA. Meillä ei ole tietoa siitä, minkä tyyppisiä poltettujen savukkeiden jonka havaijilaiset tässä tutkimuksessa, eikä meillä ole tietoja 3-HPMA tai HMPMA Native Havaijin tupakoimattomilla verrattuna tupakoimattomien muiden etnisten ryhmien. Tällaiset tiedot voisivat mahdollisesti tarjota lisää tietoa heidän 3-HPMA tasoa.

Aiemmat tutkimukset ovat selvästi osoitettu läsnäollessa 3-HPMA virtsaan kaikkien tupakoimattomien, mutta tasoja voi olla vaihteleva [19]. Eräässä tutkimuksessa, tupakoi ryhmä oli tasoja 3-HPMA jotka olivat yli 5 kertaa suurempi kuin raportoitu joissakin suurissa tutkimuksissa tupakoitsijoita, mikä osoittaa tärkeitä lähteitä akroleiinin altistumisen muuta kuin tupakansavu, mutta niitä ei tunnistettu [48 ]. Metsäpalot, kaupunkien tulipalot, auto pakokaasujen, ruoanlaitto höyryjä, ja muista lähteistä epätäydellisen palamisen kuten teollisuuden päästöihin kuuluvat lähteet ympäristössä akroleiinin [21,49-51]. On myös havaittu tietyissä elintarvikkeissa ja juomia, kuten kahvia ja teetä [21] ja sitä tuotetaan elimistössä aikana lipidiperoksidaation, aminohappo aineenvaihduntaa, ja polyamiini aineenvaihdunta [52]. Lähteet altistumisen krotonaldehydin ovat samanlaisia ​​kuin akroleiini, ja on vakuuttavia todisteita tutkimuksista DNA additiotuotteiden joka Krotonaldehydi muodostuu endogeenisesti ihmisellä [22,53,54].

myrkyllisiä akroleiinin, joka on voimakkaasti ärsyttävä yhdiste epämiellyttävä kitkerä ja pistävä haju, on hyvin dokumentoitu [21,49]. Hengittäminen akroleiinin aiheuttaa vakavia hengitysvaikeudet ja monenlaisia ​​myrkyllisiä vaikutuksia koe-eläimillä kuten myrkyllisyydestä värekarvojen, masentunut hengitystiheys, laihtuminen, tulehdus, immunosuppressio, solujen lisääntymistä, ja erilaiset histopatologisia muutoksia hengitysteissä [21,49,52 , 55]. Akroleiini reagoi helposti kriittisiä proteiineja, kuten tioredoksiinista reduktaasin keuhkoputken epiteelisoluissa, mikä johtaa häiriöstä solun oksidatiivisen tasapaino ja liittyvät vaikutukset [56-58]. Se estää myös asetylaatio aromaattisia amiineja ja nukleotidin Leikkauskorjauksessa [59,60]. Karsinogeenisuustutkimuksissa akroleiinille yksin ollut tasaisesti negatiivinen [21]. Yksi tutkimus osoitti merkittävästi lisääntynyt ilmaantuvuus rakkokasvaimista rottia altistettiin i.p. injektio akroleiinilla seurasi ravinnon urasiili [21]. Huolimatta näistä suhteellisen negatiivisten karsinogeenisuustietojen laboratorioeläimillä, jotka saattavat olla osittain seurausta akroleiinin myrkyllisyys, mahdollista roolia akroleiinin tupakansavun aiheuttaman keuhkosyöpä on syntynyt tutkimuksia sen vuorovaikutusta

p53

tuumorisuppressorigeenin, jotka heijastavat ne, jotka löytyvät keuhkotuumoreissa tupakoitsijoiden [27]. Akroleiini tiedetään muodostavan eksosyklisillä 1,

N

2

-deoxyguanosine addukteja DNA [23]. Mutageenisuutta Näiden additiotuotteiden vaihtelee nollasta kohtalainen [24]. Monet tutkimukset ovat havainneet akroleiini-DNA addukteja ihmisen kudosten tai solujen, mukaan lukien suun solut, paksusuolen solut, leukosyytit, virtsarakon limakalvon ja keuhkojen, mutta ei tällä hetkellä ole näyttöä siitä, että nämä additiotuotteen tasot ovat korkeammat keuhkoissa tupakoijien kuin tupakoimattomien [26,61-64]. Yhdessä nämä tutkimukset viittaavat mahdolliseen genotoksinen rooli akroleiinin keuhkosyövän aiheuttama tupakansavun, mutta tämä hypoteesi on aukkoja. Akroleiini voitaisiin myös edistää keuhkosyöpää etiologia lisäämällä tulehdusta keuhkoissa [55], mikä toimii yhteistyössä karsinogeeniksi tehostamalla seuraukset DNA-vaurioita karsinogeenien tupakansavussa.

Krotonaldehydi, kuten akroleiini, on voimakas ärsyttää hengitysteitä ja silmiä. Se aiheutti esineoplastiset vaurioita ja esiintyvyys on alhainen neoplastisten kyhmyjä ja maksasyövän rotilla kun sitä annetaan juomavedessä [65]. Krotonaldehydi muodot mutageeninen syklinen 1,

N

2

-deoxyguanosine addukteja DNA [23,24,66], samanlaisia ​​kuin tuotetaan akroleiini, ja nämä on havaittu ihmisen keuhko sekä muissa kudoksissa [22,25,53,54].

Oletettavasti hengitysteitse olisi altistumisreitti useimmille vaikutuksista keskusteltu täällä, vaikka on mahdollista, että endogeeninen prosesseja keuhkossa liittyvä myrkyllisiä vaikutuksia tupakoinnin voisi johtaa paikallisen sukupolven akroleiinin tai krotonaldehydiä. Esimerkiksi hapettamalla ω -3 rasvahappojen tuottaa akroleiini [67,68]; on mahdollista, että hapettimien tupakansavun vuorovaikutuksessa ω -3 rasvahappojen keuhkoissa johtaen paikallista muodostumista akroleiini. Siellä voisi olla myös tunnistamaton ravinnon tai endogeenisen lähteistä akroleiinille ja krotonaldehydiä.

Havaitsimme korkeampi 3-HPMA ja HMPMA virtsaan miesten kuin naisten tupakoitsijoita, joka on aiemmin raportoituihin noin [47] , mutta ei kaikissa tutkimuksissa 3-HPMA [48]. Korkeammalla useita biomarkkereita myös koko nikotiini vastineet virtsassa tupakoivilla miehillä verrattuna naisten tupakoitsijat ovat havaittu useita aiemmissa tutkimuksissa, kuvastuvat tupakointi topografia [47,69-71]. Kuitenkin Tutkimuksessamme tasoja 3-HPMA ja HMPMA olivat korkeammat miehillä kuin naisilla, vaikka korjaamisen koko nikotiini vastineet. Yhdenmukainen keskustelu edellä, tämä viittaa siihen, että on olemassa toinen lähde akroleiinille ja krotonaldehydiä altistuminen on suurempi miehillä kuin naisilla.

suhteellisen alhainen 3-HPMA ja HMPMA in Latinot On myös syytä huomata, koska se on sopusoinnussa niiden suhteellisen alhainen keuhkosyövän riskiä, ​​toisin kuin edellisessä havaintoja koko nikotiinin vastineet ja yhteensä NNAL tässä ryhmässä, jotka eivät olleet merkittävästi erilaiset kuin valkoiset. Olemme kuitenkin myös, että Japani-amerikkalaiset tasoja 3-HPMA Model 2 (taulukko 4, kuvio 2) ovat tilastollisesti voi erottaa Whites, ja tämä ei korreloi niiden keuhkosyöpään riskiä.

emme havainneet merkittävää signaalin GWAS etsimään yhteisiä geneettisiä variantteja liittyy virtsan tasoa 3-HPMA meidän väestöstä. Akroleiini tiedetään olevan erinomainen substraatti GSTP1 K

cat /K

m arvot 92-350 mM

-1.s-1, kun taas GSTM1-1 ja GSTA1-1 on vähemmän katalyyttinen aktiivisuus [ ,,,0],72-74]. K

cat /K

m arvot katalyysin glutationin konjugaatio krotonaldehydin näiden entsyymien ovat alle 1/10

th ne akroleiinille [73,74].

GSTP1

geeni, joka sijaitsee kromosomissa 11q13, on polymorfinen koodaavan geenin muunnosproteiineihin on keskivaikea toimintaa katalyysin akroleiinille konjugaation [74].

GSTP

-null hiiret kärsi kasvanut rakon vahingot käsittelemällä syklofosfamidilla, joka vapauttaa akroleiinin aineenvaihduntatuote, vaikka yleinen erittymistä 3-HPMA näissä hiirissä pysyi ennallaan [75]. Näiden tietojen perusteella yhteisesti voitiin odottaakin nähdä signaalin kromosomissa 11, erityisesti yhdessä 3-HPMA, mutta tämä ei havaittu. Emme vielä merkittävästi liittyvät muunnelmat HMPMA, jossa vahvin yhdistyksen kromosomissa 12 (rs 55922880), joka sijaitsee lähellä geenin

TBX3

, mutta suhde tämän geenin Krotonaldehydi metabolia ei ole selvä tällä hetkellä. Kaiken kaikkiaan tulokset viittaavat siihen, että muodostumista Glutationikonjugaattien akroleiinin ja krotonaldehydiä, jotka metaboloituvat virtsasta 3-HPMA ja HMPMA on pääasiassa ei-entsyymikatalysoidun prosessin. Katalysoimaton reaktioita akroleiinille ja krotonaldehydiä glutationin ja liittyvät sulfhydryyliyhdisteet ovat vakiintuneita [52,72].

Yhteenvetona tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat joitakin mielenkiintoisia uusia johtolankoja suhteessa mahdolliseen rooliin α , β-tyydyttymättömiä myrkkyjen akroleiini ja krotonaldehydiä keuhkosyövän etiologia tupakoitsijoilla. 5.0×10

−8).

doi:10.1371/journal.pone.0124841.s015

(JPEG)

Acknowledgments

This