Extracto
La autofagia es un proceso central en la regulación de la supervivencia celular, la muerte celular y la proliferación y juega un importante papel en la carcinogénesis, incluyendo carcinoma de tiroides. La variación genética en los componentes de la autofagia se ha demostrado que influyen en la capacidad de ejecutar la autofagia y está asociada con susceptibilidad a la enfermedad, la progresión y el resultado. En el presente estudio, se evaluó si la variación genética en los genes autofagia contribuye a la susceptibilidad a desarrollar carcinoma de tiroides, progresión de la enfermedad y /o la evolución del paciente. Los resultados indican que los pacientes que llevan el
ATG5
individuales rs2245214 polimorfismos de nucleótido tienen una mayor probabilidad de desarrollar carcinoma de tiroides (OR 1,85 (IC del 95% 1.4 a 3.23), P = 0,042). En contraste, no hubo diferencias significativas podrían ser observados para las otras variantes genéticas estudiadas en cuanto a la susceptibilidad carcinoma de tiroides. Además, ninguna de las variantes genéticas seleccionadas se asociaron con los parámetros clínicos de la progresión de la enfermedad y el resultado. En conclusión, la variación genética en
ATG5
, un actor central en el proceso de autofagia, se encontró que se asocia con una mayor susceptibilidad para el carcinoma de tiroides, lo que indica un papel de la autofagia en la carcinogénesis de la tiroides.
Visto : Plantinga TS, van de Vosse E, Huijbers A, Netea MG, Joosten LAB, Smit JWA, et al. (2014) El papel de las variantes genéticas de los genes de susceptibilidad para la autofagia en Resultado para no cáncer de tiroides medular y pacientes. PLoS ONE 9 (4): e94086. doi: 10.1371 /journal.pone.0094086
Editor: David L. Boone, Universidad de Chicago, Estados Unidos de América
Recibido: 13 de diciembre de 2013; Aceptado: March 10, 2014; Publicado: 16 Abril 2014
Derechos de Autor © 2014 Plantinga et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. TSP era apoyado por una beca Veni de la Organización Holandesa para la Investigación Científica (NWO). MGN fue apoyado por una beca Vici de la Organización Holandesa para la Investigación Científica (NWO). Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
celular epitelial deriva cáncer de tiroides no medular (NMTC) es la neoplasia endocrina más común con una incidencia creciente en las últimas décadas de los cuales carcinoma papilar de tiroides (PTC) y el carcinoma folicular de tiroides (FTC) representan la gran mayoría de los casos [1] - [3]. Aunque se han identificado algunos eventos iniciadoras del tumor y factores de susceptibilidad (exposición a la radiación, varios factores genéticos, como rearrarangements genéticos o mutaciones en
RET
,
PTEN
y
APC
) [4], la patogénesis de la NMTC no se entiende completamente. Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares subyacentes involucrados en el desarrollo de NMTC podría proporcionar herramientas de diagnóstico y pronóstico y podría ser una fuente potencial de nuevas dianas moleculares para la terapia.
aumento de la evidencia sugiere que la autofagia juega un papel importante en el fisiopatología del proceso maligno. La autofagia es un proceso complejo de auto-digestión en condiciones de estrés celular, la hipoxia o privación de energía. Tras la activación, se forma un autophagosome que envuelve los componentes celulares tales como orgánulos, ribosomas y agregados de proteínas, que posteriormente son degradados por la fusión de la autophagosome con un lisosoma. Estos productos de degradación pueden ser reutilizados para la construcción de macromoléculas y para el metabolismo de la energía celular [5] - [7]. Además, la autofagia tiene un papel importante en la regulación de la muerte celular, la diferenciación celular, inducción de la detención del ciclo celular, y la modulación de la inflamación [8]. La autofagia puede tener efectos tanto de prevención y promoción en la tumorigénesis, que es probablemente depende del tipo de la iniciación de la autofagia, el tipo de células tumorales y la etapa de desarrollo del tumor [9], [10]. Por lo tanto, es importante identificar los mecanismos que regulan la autofagia en las células transformadas malignas.
Los componentes esenciales del proceso de autofagia son las proteínas altamente conservadas ATG evolutivos, de los cuales más de 30 Actualmente se han identificado en levaduras [11 ], [12]. variantes genéticas de la línea germinal comunes dentro de los genes que codifican para componentes autofagia se demostraron recientemente que se asocia con la enfermedad humana, que van desde la enfermedad inflamatoria intestinal [13] - [15] a la neurodegeneración [16], enfermedades infecciosas [17], [18] y la alergia [ ,,,0],19]. Sin embargo, a pesar de su papel central en la iniciación y progresión del cáncer, el papel de la variación genética de la línea germinal común dentro del sistema de la autofagia para la susceptibilidad al cáncer, en particular, NMTC, es en gran parte inexplorado. Recientemente, se ha descrito que una variante genética en el gen de la autofagia
ATG16L1
tiene un impacto importante en la susceptibilidad a NMTC [20]. En el presente estudio hemos ampliado el objetivo de nuestra investigación para evaluar la asociación potencial de una gama mucho más amplia de variantes genéticas en los genes de susceptibilidad para la autofagia con NMTC, la progresión y el resultado.
Materiales y Métodos
Ética declaración
el estudio fue aprobado por el Comité Ético de la Radboud University Medical Centre, Nijmegen, Países Bajos. Todos los sujetos dieron su consentimiento informado por escrito. El estudio ha sido realizado de acuerdo con la Declaración de Helsinki.
carcinoma de tiroides pacientes
A todos los pacientes con diagnóstico histológico de la no-medular de células epiteliales derivadas NMTC que visitó la consulta externa de la División de Endocrinología del Departamento de Medicina interna de la Universidad de Radboud Centro Médico Nijmegen, Países Bajos, se les pidió a participar en las pruebas genéticas. El reclutamiento de los pacientes se llevó a cabo entre noviembre de 2009 y junio de 2010. El tratamiento primario de los pacientes consistió en tiroidectomía total o casi total en todos los pacientes, y disecciones ganglionares radical modificada en pacientes con metástasis ganglionares confirmados. Esto fue seguido por la ablación con yodo radiactivo (I
131, RAI) de tejido tiroideo residual de 4-6 semanas después de la cirugía. Si es necesario, los pacientes fueron tratados en múltiples ocasiones con la RAI para alcanzar la remisión. curado inicial se definió como indetectable hormona estimulante del tiroides estimulado tiroglobulina (Tg) en ausencia de anticuerpos anti-Tg y sin evidencia de enfermedad loco-regional o metástasis a distancia en las exploraciones completas de yodo cuerpo (WBS) y /o exámenes de ecografía del cuello a las seis de nueve meses después de la ablación de la RAI. La recidiva del tumor se definió como nueva evidencia de enfermedad loco-regional o metástasis a distancia después del tratamiento primario con éxito. el estado actual de la enfermedad se definió como "en remisión" en caso de no detectable Tg en la ausencia de anticuerpos anti-Tg y sin evidencia de enfermedad loco-regional o metástasis a distancia en la última visita de seguimiento. estado de la enfermedad persistente se define como detectable Tg y /o evidencia de enfermedad loco-regional o metástasis a distancia.
Las características demográficas y clínicas (histología del tumor y la estadificación TNM), tratamiento (número de sesiones de terapia RAI, la dosis acumulativa RAI ), el tiempo de seguimiento, el número de reoperaciones y la radioterapia de haz externo, en su caso, fueron recuperados de los registros médicos del paciente (Tabla 1). El grupo de control basado en la población holandesa consistía en 189 controles sanos (48% mujeres, edad media 61 ± 10 (SD) años) que no tiene evidencia de cáncer de tiroides u otras enfermedades malignas.
Genotipado
la sangre venosa se extrajo de la vena cubital de todos los participantes en tubos de 10 ml de EDTA (Monoject). Se aisló el ADN a partir de sangre total utilizando el kit de aislamiento de Puregene (Gentra Sytems, MN, EE.UU.), de acuerdo con el protocolo del fabricante. Codificación no es sinónimo polimorfismos de nucleótido único (SNPs) y algunos SNPs en regiones no traducidas de los genes analizados fueron seleccionados en base a las asociaciones previamente publicados con enfermedades humanas y /o efectos funcionales conocidos en la función de proteína o la expresión génica. Un total de 10 SNPs en
ATG2B
,
ATG5
,
ATG10
,
IRGM
,
LÁMPARA1
,
LAMP3
y
WIPI1
se genotipo (Tabla 2) con el uso de una plataforma de genotipado espectrometría de masas. Todos los SNP están en equilibrio de Hardy-Weinberg en ambos grupos de pacientes y de control. El control de calidad se realizó mediante la duplicación de muestras dentro ya través de las placas y por la incorporación de las muestras de control positivas y negativas.
El análisis estadístico
La diferencia en las frecuencias genotípicas entre los pacientes y el control grupo se analizaron en una, la dosis de genes dominantes y recesivos modelo mediante regresión logística. El efecto de los genotipos sobre la susceptibilidad del epitelio derivado NMTC se estimó mediante el cálculo de la odds ratio (OR) y sus intervalos de confianza del 95% (IC 95%) utilizando los mismos métodos estadísticos. También se realizó χ
2 análisis, y si regresión logística aplicable, para determinar si el tamaño del tumor, la dosis RAI acumulado, número de tratamientos de la RAI, estado de la enfermedad después de la tiroidectomía además de radio-ablación (si procede) y el estado actual de la enfermedad se asociaron con el genotipo de los genes autofagia analizados. Se analizaron los siguientes parámetros: 1) el tamaño del tumor en el momento del diagnóstico se clasificó de acuerdo a la 6
ª edición de la clasificación TNM de la UICC [21]; 2) el número de tratamientos de la RAI (incluyendo RAI ablación) como 0-1 tratamientos (por ejemplo, no ablación RAI o exclusivamente ablación de restos tiroideos después (cerca de) la tiroidectomía total) o ≥ 2 tratamientos; 3) la dosis acumulativa RAI como 0-3,7 GBq (0-100 mCi), 3.8-7.4 GBq (101 a 200 mCi) o & gt; 7,4 GBq (& gt; 200 mCi); 4) el estado de la enfermedad después de la ablación como la remisión o persistente y 5) el estado actual de la enfermedad como la remisión, persistente o recurrente (después de la remisión previamente documentada).
Para probar las diferencias entre los tres grupos de genotipos diferentes (homocigotos salvajes de tipo (antigua), heterocigotos, homocigotos variante (derivado)) en la edad media al diagnóstico, la distribución por sexos o la histología del tumor (posibles factores de confusión), se utilizó un modelo lineal y Pearson χ
2 análisis cuando sea apropiado. Todos los análisis estadísticos se realizaron con el paquete estadístico SPSS (versión 20.0). En general, las pruebas estadísticas fueron de dos caras y un valor de p inferior a 0,05 fue considerado estadísticamente significativo.
Resultados
La susceptibilidad genética análisis
De todos los pacientes con NMTC que visitaron la consulta externa del Centro Médico de la Universidad Radboud, Nijmegen, Países Bajos entre noviembre de 2009 y junio de 2010, 139 pacientes (104 mujeres, con una media de edad de 38,9 ± 12,8 años (SD) al momento de la extracción de sangre) aceptaron participar en el estudio. Las características clínicas y demográficas de los pacientes NMTC se resumen en la Tabla 1. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los pacientes con genotipos diferentes autofagia variante genética con respecto a la media de edad al momento del diagnóstico, el sexo o la histología del tumor (datos no mostrados).
el análisis estadístico de las variantes genéticas de susceptibilidad autofagia NMTC reveló una assocation estadísticamente significativa con el
ATG5
rs2245214 polimorfismo de nucleótido único. Análisis mediante la aplicación de un modelo dominante mostró un aumento del riesgo del genotipo CG /GG para el diagnóstico de NMTC en comparación con el genotipo CC (OR = 1,85, P = 0,042), mientras que no significación estadística se alcanzó ya sea con un modelo recesivo o un gen modelo de dosis (datos no mostrados). Para las otras variantes genéticas estudiadas autofagia, no se observaron diferencias estadísticamente significativas en relación con la susceptibilidad a desarrollar NMTC con cualquiera de los modelos de asociación probados, es decir recesiva, la dosis de genes y modelos dominantes (Tabla 3 y datos no mostrados).
el genotipo - fenotipo asociaciones
Dentro de la cohorte de pacientes NMTC, las asociaciones entre el genotipo y el tamaño del tumor (estadio T), el número de I
131 tratamientos, acumulada I
131 dosis, estado de la enfermedad después de la ablación y el estado actual de la enfermedad se evaluó a través de Pearson χ
2 análisis. Para el
ATG5
polimorfismo rs2245214 un solo nucleótido los resultados se muestran en la Tabla 4. No hubo diferencias estadísticamente significativas entre los pacientes en los diferentes grupos de genotipos con respecto a la clasificación TNM, el número de tratamientos de la RAI, la dosis acumulada y la RAI el estado actual de la enfermedad (Tabla 4). Además, no se observaron asociaciones para cualquiera de las otras variantes genéticas autofagia investigado con estos parámetros clínicos (datos no mostrados).
Discusión
El presente estudio se realizó para investigar si común variantes genéticas en genes autofagia humanos están asociados con la susceptibilidad NMTC, la gravedad y /o el resultado clínico. Hemos encontrado que una de las variantes genéticas seleccionadas, el
ATG5
polimorfismo de nucleótido único rs2245214, se asocia significativamente con la susceptibilidad NMTC, pero no con la gravedad NMTC o resultado. Además, ninguno de los otros SNPs seleccionados autofagia se asociaron con cualquiera de susceptibilidad para NMTC, la gravedad de la enfermedad o el resultado clínico.
Todas las proteínas investigados están implicados en el mecanismo de autofagia, algunos en la fase temprana de autofagosoma formación (ATG2B, ATG5, ATG10, IRGM y WIPI1), los otros en la fase tardía de la fusión autofagosoma-lisosoma (LÁMPARA1 y LAMP3) [22], [23]. En el proceso de formación autofagosoma, ATG5 es reclutado para formar parte de un gran complejo proteico junto con ATG12 y ATG16L1 para montar la doble membrana que rodea la carga de autofagia [24], [25]. La autofagia es activo a los niveles basales en todos los tipos celulares, en los que se cree que desempeña un papel de limpieza en el reciclaje de los componentes intracelulares.
En términos de la carcinogénesis, el papel de la autofagia es compleja y depende del tipo de cáncer y la etapa de la enfermedad. Los defectos en la autofagia pueden mediar en la carcinogénesis a través de la acumulación de agregados de proteínas y orgánulos dañados. Por otra parte, en células apoptóticas-competente autofagia es citoprotector, ya que estas células dependen de la autofagia para cubrir su mayor gasto de energía [9]. A pesar de la importancia del papel de la autofagia para la patogénesis del cáncer, se sabe muy poco sobre la variación genética en los genes autofagia y su influencia en la carcinogénesis. En el presente estudio, se evaluó el efecto de una amplia gama de variantes genéticas en los genes autofagia para la susceptibilidad y el resultado del tratamiento de las células epiteliales diferenciadas derivadas NMTC.
El presente estudio de asociación genética reveló que el alelo G del
ATG5
rs2245214 SNP está asociado con una mayor susceptibilidad para el desarrollo de NMTC. Por el contrario, este
ATG5
SNP no se asoció con la severidad NMTC y el resultado que se refleja en la estadificación TNM, RAI dosis acumulada y la persistencia de la enfermedad. El hecho de que las variantes genéticas en los otros genes autofagia seleccionados no están asociadas con la susceptibilidad NMTC y la gravedad en nuestra cohorte de pacientes NMTC podría indicar que, o bien estas proteínas no tienen ningún papel prominente en la carcinogénesis NMTC o las consecuencias de las variantes genéticas de la función de las respectivas proteínas es relativamente limitada. Sin embargo, los estudios de replicación en otras cohortes NMTC deben llevarse a cabo para demostrar firmeza la falta de asociación de estas variantes genéticas con la susceptibilidad y gravedad NMTC.
La variación genética en
ATG5
ha sido previamente vinculado a sistémico lupus eritematoso (el mismo SNP) [26], [27], el asma [19] y las enfermedades neurodegenerativas [28], lo que indica el importante papel de ATG5 en la salud humana y la enfermedad. Sin embargo, las consecuencias de estas variantes genéticas de
ATG5 Opiniones de la función de la proteína son aún desconocidos y merecen una mayor investigación que debería incluir también ya se ha informado funciones no autofágicos de ATG5 [29], [30].
en nuestro informe anterior de la asociación genética de la
ATG16L1
polimorfismo T300A (rs2241880) con la susceptibilidad y gravedad NMTC [20] se extiende ahora por la asociación demostrada del
ATG5
polimorfismo rs2245214 con la susceptibilidad NMTC en el presente estudio, lo que confirma el papel de la autofagia en la patogénesis NMTC. Es de destacar que no hay efectos aditivos de los dos SNPs en
ATG5
y
ATG16L1
fueron observados, lo que indica que los dos SNPs actúan de forma independiente. Curiosamente, tanto el papel de la autofagia en NMTC y el potencial terapéutico de la orientación de la autofagia para el tratamiento NMTC son confirmados por otros estudios [10], [31] - [33].
Múltiples estudios han demostrado el importante papel de autofagia en la patogénesis NMTC, lo que representa una de las más importantes vías de aguas abajo de la frecuencia aberrante regulado RAS /RAF /MEK /ERK y PI3K /Akt /mTOR en NMTC, lo que lleva a la inactivación de la maquinaria de la autofagia [34], [35]. De acuerdo con estos estudios, la reactivación de la autofagia mediante la inhibición de mTOR quinasa los resultados en resensibilización de NMTC a quimio y radioterapia [33]. En contraste, se han descrito efectos también opuestos de señalización a través de estos oncogenes que activan la autofagia basal, lo que indica los efectos complejos y dependientes del contexto de estas vías en la autofagia [36] - [38]. Las variantes genéticas de los genes que conducen a la autofagia menos o más maquinaria autofagia funcional posteriormente podría resultar en sensibilidad terapia abolido y el aumento de la carcinogénesis, proporcionando un mecanismo potencial subyacente en las asociaciones genéticas observadas. Se justifican estudios adicionales para diseccionar el papel de la autofagia en cualquiera de promover o inhibir la carcinogénesis y la sensibilidad de la terapia en el contexto de los subtipos NMTC para identificar las terapias dirigidas más eficaces.
Un punto importante a considerar es el de corrección para múltiples ensayos en este estudio. Hay que tener en cuenta que, cuando se aplica la corrección de múltiples ensayos, se pierde significación estadística de la
ATG5
rs2245214 SNP asociación con la susceptibilidad NMTC. Otra limitación que tiene que ser tenido en cuenta es los puntos de datos que faltan para la evaluación clínica de TNM stageing, que ha disminuido la potencia estadística para demostrar diferencias significativas. por lo tanto, necesitan ser confirmados en las cohortes más grandes posibles con el fin de sacar conclusiones firmes con respecto a la función definitiva de los polimorfismos genéticos descritos aquí los resultados obtenidos en el presente estudio. A pesar de esto, sin embargo es importante observar que la asociación anterior entre
ATG16L1 Opiniones y NMTC proporciona apoyo indirecto a los resultados del presente estudio.
En conclusión, hemos identificado los
ATG5
variante genética rs2245214 como un factor de susceptibilidad genética en la carcinogénesis de la tiroides. Estos resultados subrayan el potencial terapéutico de la modulación de ATG5 y ATG16L1, más probablemente como parte de la maquinaria de la autofagia, como una nueva estrategia de tratamiento para los pacientes NMTC.