Sumário

Descobrindo SNP (single nucleotide polymorphisms) interações -Ambiente pode gerar novas hipóteses sobre a função das variantes genéticas mal caracterizadas e fatores ambientais, como pesticidas. Foram avaliadas as interações SNP-ambiente entre 30 loci confirmou o câncer de próstata suscetibilidade e 45 pesticidas eo risco de câncer de próstata em 776 casos e 1.444 controles no Estudo de Saúde Agrícola. Foi utilizada a regressão logística não condicional para estimar odds ratio (OR) e intervalos de confiança de 95% (IC). interações SNP-pesticidas multiplicativos foram calculados utilizando um teste da razão de verossimilhança. Após a correção para múltiplos testes utilizando o método False Descoberta Rate, duas interações permaneceu digno de nota. Entre os homens que carregavam duas T alelos em rs2710647 no domínio EH proteína 1 de ligação (

EHBP1

) SNP, o risco de câncer de próstata em pacientes com alto uso malathion foi 3,43 vezes maior que sem uso (95% CI: 1.44- 8,15) (P-interacção = 0,003). Entre os homens que transportam dois alelos A em rs7679673 no

TET2

, o risco de cancro da próstata associado ao uso de alta aldrin foi 3,67 vezes aqueles sem uso (95% CI: 1.43, 9.41) (P-interação = 0,006) . Em contraste, as associações foram nulos para outros genótipos. Embora estudos adicionais são necessários e os mecanismos exatos são desconhecidos, este estudo sugere conhecido loci susceptibilidade genética pode modificar o risco entre o uso de pesticidas e câncer de próstata

Citation:. Koutros S, Berndt SI, Hughes Barry K, G Andreotti , Hoppin JA, Sandler DP, et al. (2013) susceptibilidades genéticas Loci, a exposição a pesticidas e Prostate Cancer Risk. PLoS ONE 8 (4): e58195. doi: 10.1371 /journal.pone.0058195

Autor: Michael Scheurer, Baylor College of Medicine, Estados Unidos da América

Recebido: 02 de agosto de 2012; Aceito: 03 de fevereiro de 2013; Publicação: 04 de abril de 2013

Este é um artigo de acesso aberto, livre de todos os direitos autorais e pode ser livremente reproduzido, distribuído, transmitido, modificado, construído em cima, ou de outra maneira usado por qualquer pessoa para qualquer finalidade lícita. O trabalho é feito disponível sob a dedicação de domínio público da Creative Commons CC0

Financiamento:. Esta pesquisa foi apoiada pelo Programa de Pesquisa Intramural dos Institutos Nacionais de Saúde, Instituto Nacional do Câncer, Divisão de Cancer Epidemiology and Genetics (Z01CP010119 ) e do Instituto Nacional de Ciências de Saúde ambiental (Z01ES049030). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

a exposição ocupacional a pesticidas tem sido associada a um risco aumentado de câncer de próstata em muitos estudos epidemiológicos [1] – [6]. Especificamente, vários grupos ou classes de produtos químicos têm sido associados ao câncer de próstata, incluindo herbicidas de triazina [1], [7], [8], inseticidas organoclorados (OC) [8] – [11], e inseticidas organofosforados (OP) [8 ], [12], [13], mas nenhuma das associações são conclusivos e não está claro quais pesticidas específicos pode estar dirigindo as conclusões do grupo. No estudo Agrícola Saúde (AHS), uma coorte prospectiva de licenciados aplicadores de pesticidas particulares e comerciais de Iowa e Carolina do Norte, temos consistentemente observado um excesso de cancro da próstata entre os homens de AHS em relação aos homens nas populações gerais de Iowa e Carolina do Norte [ ,,,0],14], [15] e com o acompanhamento contínuo da coorte, recentemente, relatou um excesso de risco de câncer de próstata associado com quatro inseticidas, fonofos (PO), terbufos (OP), malathion (OP) e aldrina (OC) [ ,,,0],. 16]

estudos de associação

Genome-larga (GWAS) identificaram vários polimorfismos independentes de nucleotídeo único (SNPs) como fatores de risco para o câncer de próstata [17] – [27]. Uma vez que estas descobertas, grandes estudos epidemiológicos também tentaram descobrir interação SNP-ambiente na esperança de gerar novas hipóteses sobre a função de muitas destas regiões pobres de genes. Da mesma forma, as interações SNP-ambiente ajudar a informar a nossa compreensão dos mecanismos potenciais pelos quais um fator ambiental pode influenciar o risco. Nós relatado anteriormente interações entre o organofosforado (OP) fonofos insecticida e conhecido loci susceptibilidade no 8q24 região e aumento significativos riscos de câncer de próstata, o que sugere que as variantes identificadas a partir GWAS podem interagir com fatores ambientais [28]. Com o aumento da informação sobre a função da região 8q24 no desenvolvimento do câncer [29] – [31], esta descoberta fornece informações valiosas sobre como o uso de pesticidas pode agir para influenciar o risco de câncer de próstata

Neste estudo, nós usamos. dados recém-genotipados em 32 de próstata GWAS SNPs a continuar a explorar possíveis interações SNP-de pesticidas e risco de câncer de próstata em 2.220 indivíduos AHS incluídos em um estudo caso-controle.

Materiais e Métodos

estudo populacional

O AHS é um estudo prospectivo de coorte que inclui 55.747 do sexo masculino aplicadores de pesticidas licenciados em Iowa e Carolina do Norte, recrutados a partir de 1993 até 1997 [32]. Durante uma entrevista de seguimento realizado em 1999-2003, aplicadores foram convidados para uma amostra bochechos lavagem para fornecer o DNA das células bucais. Aproximadamente 72% de todos os aplicadores que completaram a entrevista de seguimento retornou uma amostra bucal. Além disso, aplicadores com câncer de próstata incidente que não tinha retornado de uma amostra no follow-up foram convidados separadamente para fornecer um, com 307/561 (55%) trazer uma amostra. Branca aplicadores de pesticidas masculinos diagnosticados com câncer de próstata incidente entre 1993 e 2004 foram incluídos no estudo caso-controle atual. Elegibilidade, critérios de inclusão e exclusão foram previamente descritos [28]. Resumidamente, os casos de câncer foram codificados usando o

Classificação Internacional de Doenças para Oncologia

, 2

nd edição, e estágio (local, regional, distante, unstaged) e grau (bem diferenciados, moderadamente diferenciados, pouco diferenciado , indiferenciada, ausente) foram resumidos pelos registros de câncer de estado em Iowa e Carolina do Norte. controles elegíveis foram frequência correspondida 02:01 para casos por data de nascimento (+/- 1 ano). Os controles foram brancos aplicadores, do sexo masculino que forneceram material celular bucal, estavam vivos e não perdidos para follow-up no momento do diagnóstico caso, e não tinham diagnóstico de câncer anterior, exceto câncer de pele não-melanoma. Com base nestes critérios de inclusão, foram identificados 841 casos (66% do total de casos brancas na coorte a partir de 2004) e 1.659 controles (total N = 2.500). Devido a limitações de espaço de genotipagem foram excluídos 164 controles. Dos restantes amostras, 108 foram removidos devido a qualidade do DNA insuficiente ou deficiente (N = 20; 14 casos, 6 controlos) ou 90% taxa de conclusão (ou seja, mais do que 10% dos ensaios SNP falhou para uma dada amostra, N = 88; 47 casos, 41 controles). Nós ainda identificados 5 indivíduos que eram suspeitos de ser não-branco ( 80% ascendência europeia utilizando software ESTRUTURA [33] ou desvio significativo dos dois primeiros componentes em análise de componentes principais [34]), deixando um tamanho de amostra final de 776 casos e 1.444 controlos. Os participantes forneceram consentimento informado por escrito, e o protocolo do estudo foi aprovado pelos conselhos de revisão institucional dos Institutos Nacionais de Saúde, da Universidade de Iowa, e outros contratantes em conformidade com todos os requisitos aplicáveis ​​dos Estados Unidos.

Genotipagem e Controle de Qualidade

Trinta e dois SNPs não previamente genotipados na AHS mas declaradas como loci susceptibilidade de GWAS de câncer de próstata [17] – [27] foram avaliados. A genotipagem foi realizada na casa de NCI Núcleo genotipagem Facility (https://cgf.nci.nih.gov/operations/uniplex-genotyping.html) [35], usando Applied Biosystems TaqMan® SNP Genotyping Assays. SNPs com baixa taxa de conclusão ( 90% de amostras) foram excluídos (rs1465618 e rs4962416). A taxa de genotipagem média foi de 96% para os restantes 30 SNPs. Não SNPs mostraram evidências de desvio de proporções Hardy-Weinberg dadas alfa = 0,05 /30 = 0,0017 após a correção de Bonferroni. amostras duplicadas cegos (5%) também foram incluídos e da concordância dessas amostras foi de 100%.

Análise Estatística

regressão logística incondicional foi utilizada para estimar odds ratio (OR) e intervalos de confiança de 95% (CIs) para a associação entre SNPs e cancro da próstata e da interação entre SNPs e uso de pesticidas com o risco de câncer de próstata. Para as associações de SNP, os genótipos foram codificados como contagens do alelo de risco assumindo um modelo e modelos log-aditivo foram ajustados para idade (10 anos-intervalos) e estadual (Iowa ou Carolina do Norte). Informações sobre uso na vida de 50 pesticidas foi capturado em dois questionários auto-administrados concluídas durante a inscrição coorte. Todos os participantes do estudo caso-controle concluído o primeiro questionário (inscrição), que perguntou sobre nunca /nunca use um dos 50 pesticidas, bem como a duração ea frequência de utilização de um subconjunto de 22 dos pesticidas, enquanto que 1.439 desses homens ( 60,4% dos casos e 67,2% dos controles), concluiu a segunda) questionário (para levar para casa, que perguntou sobre o uso dos restantes 28 pesticidas. Pesticidas com uma prevalência do uso de menos de 5% no subgrupo caso-controle atual foram excluídos deixando 45 pesticidas para análise (17 herbicidas, 21 inseticidas, 2 fumigants, e 5 fungicidas); uma lista de todos os 45 pesticidas e à sua prevalência de utilização é apresentada na Tabela S1. vida exposição cumulativa a cada pesticida foi avaliada por dias de exposição ao longo da vida ponderada intensidade e categorizados em três grupos (não-expostos, baixa e alta, com baixo e alto dividida na mediana entre os controles para cada pesticida). interações SNP-pesticidas, ajustados para idade e estado, foram examinados em um modelo multiplicativo usando a variável de pesticidas em três níveis e assumindo o modelo genético dominante para SNPs. O P-value (1 df) para cada interação SNP-pesticidas foi calculado comparando modelos aninhados com e sem os termos entre produtos usando um teste da razão de verossimilhança. combinações SNP-de pesticidas com um P-interação 0,05 e um risco significativo aumento (α = 0,05) de câncer de próstata seguindo um padrão monotônica com o aumento da exposição a pesticidas em um grupo genótipo e nenhuma associação significativa no outro grupo são apresentados. Também avaliamos interações de pesticidas com uma variável pontuação acumulada (contínuas e categóricas) por genótipos de codificação como zero, um ou dois alelos de risco para avaliar a contribuição de vários SNPs independentes (n = 26, incluindo os de 8q24 [28]) e de próstata o risco de câncer. Todos os valores P são duas faces e todas as análises foram realizadas utilizando versão dados AHS P1REL0712.04

Nós aplicamos a taxa de descoberta de falsas (FDR). (Benjamini – Ajuste Hochberg) método para contabilizar a proporção esperada de falsas descobertas. FDR valores foram calculados separadamente para cada pesticida a partir dos resultados de testes de 30 (isto é, o número total de SNPs avaliada) na avaliação da associação entre cada interacção SNP-pesticida e o risco de cancro da próstata. Interações foram consideradas notáveis ​​em um FDR = 0,20 nível.

Resultados

Aplicadores no presente estudo eram representativas de aplicadores na maior coorte em relação a uma variedade de características demográficas [28]. Além disso, os casos foram semelhantes em idade, estado de residência e tipo de aplicador para controles no estudo, mas teve uma maior proporção de parentes de primeiro grau com história familiar de câncer de próstata em comparação com os controles (16,7% versus 10,0%, Tabela 1) .

Todas as associações observadas para os 30 SNPs e câncer de próstata foram na mesma direção como relatado em GWAS de câncer de próstata [17], [18], [22] – [27], [36 ], [37] (Tabela 2), excepto para rs12500426 (

PDLIM5

) em que se observou o alelo oposto para ser o alelo de risco em comparação com o relatório inicial [17]. Entre os 30 SNPs genotipados, a associação mais forte foi com o

MSMB

SNP rs10993994 (p-tendência = 0,0002, Tabela 2). Além disso, havia oito loci com 0,001 P-tendência 0,01 (rs1859962, rs5759167, rs2710647, rs4430796, rs7841060, rs902774, rs17632542, rs16901979) e três loci com 0,01 P-tendência 0,05 (rs10896449, rs266849 , rs10486567)

odds ratio estratificadas para a associação entre o uso de pesticidas e câncer de próstata para interações. 0,05 e um aumento significativo do risco de câncer de próstata seguindo um padrão monótona são apresentados na Tabela 3. entre os homens carregando dois T alelos em rs2710647 no EH domínio de ligação da proteína 1 (

EHBP1

), o risco de câncer de próstata em pessoas com baixa utilização malathion foi 2,17 vezes aqueles sem (IC 95%: 0,91, 5,14) uso e naqueles com alto uso malathion foi 3,43 vezes maior que sem uso (95% CI: 1,44-8,15) (P-interação = 0,003). Entre os homens que transportam dois alelos A em rs7679673 no

TET2

, o risco de cancro da próstata associado com baixa utilização aldrin foi 1,86 vezes aquelas sem uso (95% CI: 0,73, 4,75) e para o uso de alta aldrin foi de 3,67 vezes aqueles sem uso (95% CI: 1.43, 9.41) (P-interação = 0,006). Em contraste, as associações foram nulos para outros genótipos. Após a correção para múltiplos testes, ambas as interações permaneceu notável na FDR = 0,20 nível.

Entre os homens portadores do alelo variante no

PDLIM5

SNPs rs1859962 ou rs17021918 aumentado de câncer de próstata risco foi observado com elevado em comparação com há terbufos usar (OR = 2,05, 95% CI: 1,16-3,64, P-interação = 0,037), (OR IC = 1,59, 95%: 1,03-2,45, P-interação = 0,042), respectivamente (Tabela 3). Embora nominalmente significativo sem ajuste para testes múltiplos, essas interações não foram notáveis ​​após o ajuste utilizando o método de FDR.

Não foram observadas interações entre o escore e pesticidas genética acumulada em relação ao risco de câncer de próstata (dados não mostrados).

Discussão

observamos quatro interações quantitativas entre GWAS loci e selecione o uso de pesticidas eo risco de câncer de próstata. Dois destes, malathion-rs2710647 e aldrin-rs7679673, foram notáveis ​​na FDR = 0,20 nível após correção para testes múltiplos. interacções adicionais com terbufos também foram observadas com um menor nível de significância. Curiosamente, todas as interações observadas são com pesticidas que têm sido implicados na AHS como fatores de risco para o câncer de próstata agressivo [16].

As interações com o malathion inseticidas OP e terbufos estavam em uma região no cromossomo nongenic 17q24 e duas regiões de genes,

EHBP1

e

PDLIM5

. A função do SNP rs1859962, que está localizado numa região nongenic, não é conhecido. Embora a aproximação de regiões de codificação de proteínas,

gene KCNJ2

e

SOX9

, são ~1Mb distância,

SOX9

está envolvida na diferenciação epitelial da próstata e observada para promover a proliferação de células de tumor da próstata quando upregulated [38], [39].

EHBP1

codifica uma proteína de ligação do domínio de homologia Eps15, que está envolvida na endocitose mediada por clatrina, um processo fundamental para a neurotransmissão, a transdução de sinal e a regulação de muitas actividades de membrana de plasma. Alterações (fusões, as mutações somáticas, sobre e sob-expressão de proteínas) endocitose mediada por clatrina têm sido relatados em numerosos cancros, incluindo o cancro da próstata [40].

PDLIM5

(PDZ e um domínio LIM 5, também chamado

ENH

ou

ENH1

) é uma proteína PDZ-LIM. proteínas PDZ-LIM podem actuar como moduladores de sinal, influenciar dinâmica de actina, regular a arquitectura celular, e controlar a transcrição de genes [41]. proteínas PDZ-LIM desregulada tem sido mostrado para promover a invasão de células de tumores e metástases em tumores da próstata e linhas celulares de cancro da próstata [42], [43]. Curiosamente, o malathion pesticidas OP e terbufos são acetilcolinesterase (enzima que degrada os neurotransmissor acetilcolina) inibidores. PDLIM5 é observado para ser expressa em várias regiões do cérebro e está localizado nos terminais nervosos pré-sinápticos onde vesículas de neurotransmissores são armazenados [44]. Embora não seja claro como pesticidas podem interagir com estas variantes de aumentar o risco de cancro da próstata, é possível que a exposição a estes pesticidas podem alterar importantes vias de transdução de sinal e /ou comprometer a morfologia celular para promover o desenvolvimento da carcinogénese.

foi observada Outra interacção para o organoclorado (OC) aldrina insecticida e rs7679673 SNP no cromossoma 4. Este SNP situa-se entre duas regiões de genes,

TET2

, um gene recentemente caracterizada como um gene supressor de tumor envolvido em a patogênese de diversas doenças hematopoiéticas [45], e

PP2A

, um gene implicado na regulação do andrógeno em linhas celulares de cancro da próstata [46]. pesticidas organoclorados, como aldrin, têm sido implicados como produtos químicos de desregulação endócrina e pode alterar os níveis de andrógenos para influenciar o risco de câncer de próstata [47]. Embora não haja nenhuma informação directa sobre a função de rs7679673, esta variante tem sido mostrado para ser associado com o aparecimento mais precoce da doença e a ter uma associação forte com cancro da próstata entre aqueles com uma história familiar de cancro da próstata [17], [48] . No AHS, foi observada uma interação significativa entre aldrin e história familiar de câncer de próstata [16]. Pequenos números na análise atual impede a avaliação do efeito da história familiar sobre a associação do câncer aldrin-rs7679673 da próstata (3-way interação).

Embora tenhamos observado interações interessantes, o tamanho da amostra para o estudo atual é limitado. Esta dimensão limitada da amostra é reflectida pelas contagens de células pequenas para alguns grupos de genes-exposição e na incapacidade de alcançar a mesma magnitude do efeito observado no GWAS para todas as associações de SNP. Isto não nega a importância desses SNPs em nossa população, porque eles são conhecidos variantes de risco para câncer de próstata conforme estabelecido pela GWAS. Consideramos também muitas interações na análise atual, portanto, nossos resultados podem ser devido ao acaso, no entanto, após o ajuste para comparações múltiplas algumas interações se destacou. Quando se interpreta o significado de uma interacção entre os dois factores, mais crédito é dado a uma interacção positiva quando cada componente tem sido mostrado para ser um factor de risco para a doença independente. Assim, é importante observar que as interações que encontramos em nosso estudo foram observados entre loci GWAS bem estabelecido e uso de dois agrotóxicos específicos (malation e Aldrin) que foram independentemente associados com câncer de próstata na AHS [16].

para muitos estudos do gene-exposição, uma limitação é a chave da qualidade da informação de exposição. No AHS, que tem informação de alta qualidade em uso na vida de pesticidas específicos de vários questionários pormenorizados, que tem sido mostrado para ser fiável [49], [50]. Poucos estudos têm a capacidade de examinar as interações entre a exposição a pesticidas e fatores de risco genéticos para câncer de próstata, assim a replicação destes resultados podem ser difíceis.

Em conclusão, observamos várias interacções positivas entre o uso de pesticidas e GWAS loci. Interações entre os cromossomo 2p15 rs2710647 SNP e malathion, bem como o cromossomo 4q24 rs7679673 SNP e Aldrin, foram notáveis ​​após a correção para testes múltiplos. Embora estudos adicionais são necessários e os mecanismos exactos pelos quais estas variantes podem interagir com estes pesticidas específicos são desconhecidas, nosso estudo levanta algumas questões intrigantes sobre interação de fatores de risco genéticos e ambientais para o câncer de próstata.

Informações de Apoio

Tabela S1. : Lista de 45 produtos químicos avaliados para interação

doi:. 10.1371 /journal.pone.0058195.s001

(DOC)