GSTM1-Genpolymorphismus bei Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren

Zusammenfassung

Hintergrund: Die zelluläre Detoxifikation der in Alkohol und Tabakrauch enthaltenen Giftstoffe erfolgt in zwei Phasen. Wichtiger Vertreter des Phase II-Metabolismus ist die Familie der Glutathion S-Transferasen. Durch Polymorphismen im GSTM1-Gen kommt es bei homozygotem Vorliegen (Nullgenotyp) zu einer fehlenden Genexpression. Ziel dieser Untersuchung war es, die Prävalenz des GSTM1-Nullgenotyps bei Patienten mit Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereiches mit dem Auftreten dieses Genotyps bei gesunden Kontrollpersonen zu vergleichen. Darüber hinaus sollte der Frage nachgegangen werden, ob dieser Polymorphismus bei Karzinomen des Larynx, bei dem eine lokale Schleimhautschädigung vorwiegend durch Tabakrauch erfolgt, häufiger auftritt als bei Tumoren des Hypopharynx, der vorwiegend alkoholexponiert ist. Methode: Der GSTM1-Genotyp von 83 Patienten mit Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Gebietes und einer gesunden Kontrollgruppe wurde mittels PCR aus Leukozyten-DNA bestimmt. Das Vorhandensein oder das Fehlen des PCR-Produktes in einem Agarosegel zeigt hierbei den Genotyp an. Ergebnisse: Ein Nullgenotyp lag mit 64 % bei Tumorpatienten häufiger vor als dies in der Kontrollgruppe mit 48 % der Fall war. Bei Patienten mit Larynxkarzinomen fand sich der Nullgenotyp in 79 %, während dies bei 44 % der Patienten mit Hypopharynxkarzinomen zutraf. Schlussfolgerung: Das Fehlen der Glutathion S-Transferase ist mit dem Auftreten von Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereiches assoziiert. Besonders die Prädisposition von Tumoren des Larynx scheint erhöht zu sein. Im Bereich des Hypopharynx, in dem die Alkoholexposition überwiegt, fand sich der Nullgenotyp weit seltener.

GSTM1-Genepolymorphism in Patients with Head and Neck Cancer

Background: Glutathion S-Transferase µ (GSTM) is a phase II detoxification enzyme, which rapidly detoxifies carcinogens found in tobacco smoke. The prevalence of this polymorphism is about 50 % in the caucasian population. The lack of GSTM1 has been linked with an increased susceptibility of smoking related cancers. A homocygote deletion of the GSTM-gene results in a missing gene product. The objective of this study was to investigate the frequency of the GSTM1 nullgenotype in squamous cell carcinoma of head and neck, especially the larynx and hypopharynx and to analyse the occurrence with respect to certain anatomical sites of cancer. Material and methods: The GSTM1 genotypes of 83 patients with head and neck cancers and 60 healthy controls were determined by polymerase chain reaction (PCR) using blood leukocyte DNA. The presence or absence of the PCR-product after electrophoretic separation in an 2.0 % agarose gel revealed the positive or negative genotype. Results: The absence of the GSTM1 gen (nullgenotype) was found in 64 % of all head and neck cancer patients and in 48 % of the healthy controls (p < 0.05). Separating for cancer site, the nullgenotype was found in 44 % of patients with hypopharyngeal cancer and in 78 % of patients with laryngeal cancer (p < 0.05). The protein concentration of GSTM-enzyme correlated with the genotype. Conclusions: The results suggest that GSTM1 deficiency predisposes to head and neck cancer, especially to cancer of the larynx, which is particularly exposed to tobacco smoke carcinogens.

Schlüsselwörter:

Genpolymorphismen - PCR - Kopf-Hals-Tumoren

Key words:

Genpolymorphism - PCR - Head and neck cancer

Literatur

• 01 Blot W J, McLaughlin J K, Winn D M. Smoking and drinking in relation to oral and pharyngeal cancer.  Cancer Res. 1988;  48 48-52
• 02 Roots I, Drakoulis N, Brockmöller J. Polymorphic enzymes and cancer risk: concepts, methodology and data review. In: Kalow, W (Hrsg) Pharmacogenetics of drug metabolism. New York; Pergamon Press 1992: 815-841
• 03 Seidegard J, Vorachek W, Pero R, Pearson W. Hereditary differences in the expression of human glutathione transferase active on trans-stilbene oxide are due to a gene deletion.  Proc Natl Acad Sci. 1988;  85 7293-7297
• 04 Smith G, Stanley L A, Sim E, Strange R C, Wolf C R. Metabolic polymorphisms and cancer susceptibility.  Cancer Surveys. 1995;  25 27-75
• 05 Lin H J, Han C Y, Bernstein D A, Hsiao W, Lin B K, Hardy S. Ethnic distribution of the glutathione transferase μ 1-1 (GSTM1) nullgenotyp in 1473 individuals and application to bladder cancer susceptibility.  Carcinogenesis. 1994;  15 1077-1081
• 06 Board P G. Biochemical genetics of glutathione S-transferase in man.  Amer J Hum Genet. 1981;  33 36-43
• 07 Seidegard J, Pero R W, Miller D G, Beattie E J. A glutathione transferase in human leukocytes as a marker for the susceptibility to lung cancer.  Carcinogenesis. 1986;  7 751-753
• 08 Jahnke V R, Strange C, Matthias A, Fryer A, Strange R C. Glutathion S-transferase and Cytochrome-P-450 polymorphism as risk factor for squamous cell carcinoma of the larynx.  Amer J Surg. 1996;  172 671-673
• 09 Zhong S, Wyllie A H, Barnes D, Wolf C R, Spurr N K. Relationship between the GSTM1 genetic polymorphism and susceptibility to bladder, breast and colon cancer.  Carcinogenesis. 1993;  14 1821-1824
• 10 Comstock K, Sanderson B, Claflin G, Henner W. GST1 gene deletion determined by polymerase chain reaction.  Nucl Acid Res. 1990;  12 3670
• 11 Taylor J A, Paulsen D F. Genetic risk and carcinogen exposure: a common inherited defect of the carcinom metabolism gene glutathion S-transferase M1 (GSTM1) that increase susceptibility to bladder cancer.  J Natl Cancer Inst. 1993;  85 1159-1164
• 12 Soni M G, Krishna T P, Krishnaswamy K. Human Leucocyte glutathion S-transferase isoenzyme (class mu) and susceptibility to smoking-related cancers.  J Toxicol Environ Health. 1995;  46 1-8
• 13 Kliencke J, Kelsey K, Lamela R, Toscano W. Human glutathion S-transferase deficiency as a marker of susceptibility to epoxide-induced cytogenic damage.  Cancer Res. 1990;  50 1585-1590
• 14 Körner H. In: Körner H, Witkowski R (Hrsg) Humangenetik systematisch, 1. Auflage. Bremen; Unimed Verlag 1997: 54
• 15 Lafuente A, Pujol F, Carretero P, Villa J, Cuchi A. Human glutathion S-transferase Mu (GST Mu) deficiency as a marker for the susceptibility to bladder and larynx cancer among smokers.  Cancer letter. 1993;  68 49-54
• 16 Korsgaard R, Trell E, Kitzing P, Hood B, Norden G, Simonsson B, Stiksa G. Arylhydroxycarbon-hydroxylase inducibility and smoking habits in patients with laryngeal carcinomas.  Acta Otolaryngologia. 1984;  98 368-373
• 17 Cheng L, Sturgis E M, Eicher S A, Char D, Spitz M R, Wie Q. Glutathion S-Transferase polymorphisms and risk of squamous-cell carcinoma of the head and neck.  Int J Cancer. 1999;  84 220-224
• 18 Heckbert S, Weiss S, Hornung S, Eaton K, Motulsky A. Glutathion S-Transferase and epoxide hydrolase activity in human leucocytes in relation to risk of lung cancer and other smoking related cancers.  J Natl Cancer Inst. 1992;  84 414-422
• 19 Moreira A, Martins G, Monteiro J, Alves M, Dias J. Glutathion S-Transferase Mu polymorphism and susceptibility to lung cancer in portuguese population. Teratogenesis.  Carcinogen Mutagen. 1996;  16 269-274
• 20 Oude-Ophuis M B, Lieshout E M van, Roelofs H M, Peters W H, Manni J J. Glutathion S-Transferase M1 and T1 and Cytochrome P4501A1 Polymorphisms in relation to the risk for benign and malignant head and neck lesions.  Cancer. 1999;  82 936-943