Genetic Polymorphisms of Cytochrome P450 (CYP1A1*2C and CYP2D6*4) and Glutathione S-Transferases (GSTP1Ile105Val, GSTM1 and GSTT1) Genes and their Association with Chronic Myeloid Leukaemia in Sudanese Patients

Abstract

Abstract Background: The onset of cancer results from an imbalance between exposure to carcinogens, and the capacity of various enzyme systems engaged in activation or detoxification of xenobiotics. The Cytochrome (CYP) 1A1 (CYP1A1), Cytochrome 2D6 (CYP2D6), the glutathione S-transferase (GST) pi 1 (GSTP1), GST Mu 1 (GSTM1) and GST theta 1 (GSTT1) genes encode the xenobiotic metabolizing enzymes of the CYP 450 and GST enzyme families. Polymorphisms in these genes vary between individuals, resulting in dissimilar patterns of susceptibility to the effects of carcinogenic substances and drugs. Objective: In a case-control study, the influence of CYP1A1*2C, CYP2D6*4, GSTP1 Ile 105 Val, GSTM1 and GSTT1 gene polymorphisms on the susceptibility to chronic myeloid leukaemia (CML) is investigated. Method: Prevalence of CYP1A1*2C, CYP2D6*4 and GSTP1 Ile 105 Val was measured in blood specimens from three hundred participants - two hundred patients and a hundred healthy individuals as control group, using PCR-RFLP, while GSTM1 null and GSTT1 null polymorphisms were analyzed with multiplex PCR. Results: CYP1A1 Ile/Val and Val/Val genotype frequency in our study population was 82% & 15% in CML patients and 55% & 8% in controls, respectively. This suggests carriers have an elevated risk (OR=18.38, 95% CI=7.364-45.913, p value=0.000 and OR=23.125, 95 % CI=7.228-73.980, p value=0.000, respectively). Individuals carrying the CYP2D6 heterozygous genotype (IM) were notably fewer in number within the CML group at 43.5%, compared with 93% of the controls. This suggests the IM genotype may have a prophylactic function in lowering CML risk (OR=0.036, 95% CI=0.005-0.271, p value =0.001). In spite of the distribution of the homozygous mutant (PM) genotype being higher in cases with CML (87% as opposed to 6% in the control), this difference was deemed non-significant (OR=0.558, 95% CI=0.064-4.845, p value =0.597). The GSTT1 null genotype was significantly more frequent among CML patients, suggesting that this genotype is associated with increased risk of CML. It was found in 42% of cases compared with 21% of the controls, (OR =2.78, 95% CI: 1.59 - 4.85; p-value =0.000). The presence of the GSTT1 genotype may thus be considered a protective factor against CML. The frequency of individuals carrying GSTM1 null genotype was slightly higher in the control group but this difference was not statistically significant. The GSTM1 null genotype was present in 35% of control cases and 34% of the CML patients, (OR=0.975, 95%CI: 0.58-1.58;p-value=0.863). Individuals with a combined GSTM1 null/GSTT1 null genotype had an estimated 2.85-fold increased risk of CML, but no associated risk between GSTP1 Ile 105 Val polymorphism and CML was found (OR=1.99, 95% CI: 0.40 - 9.32; p-value = 0.417). Additionally, there were no significant association concerning gender and age between genotypes of the patient group. On the other hand, individuals of Afro-Asiatic origin who carry GSTM1 null genotype are more likely to have CML. (OR=5.4, 95% CI; 1.2-24.3; p-value= 0.028). Conclusion: These findings indicate that polymorphic CYP1A1 and CYP2D6 genes affect susceptibility to CM, while no association between GSTP1 and GSTM1 with susceptibility to CML was found. GSTT1 genotype may be a protective factor for CML, while the null genotype shows association with CML risk.

المستخلص العربي: الخلفية: السرطان غالبا ما ينجم عن اختلال في التوازن ما بين التعرض للمواد المسرطنة وقدرة الإنزيمات الإستقلابية التي تعمل في تنشيط أو إزالة السموم من الأجسام الغريبة, حيث نجد أن هنالك عدة جينات مسؤولة من تصنيع هذه الإنزيمات الإستقلابية منها CYP1A1 , CYP2D6 , GSTP1 ,GSTM1 و GSTT1 التي تشكل موضوع الدراسة الحالية. نجد أن CYP1A1وCYP2D6 ينتميان إلى عائلة السيتوكروم 450 بينماGSTP1 GSTM1 و GSTT1ينتمون إلى عائلة ناقلات الجلوتاثيون. الجدير بالذكر أن تعددية الأشكال الوراثية لهذه الجينات تختلف بين الأفراد مما يؤدي إلى تباين في أنماطها وكذا الإختلاف في القابلية للتأثر بالمواد المسببة للسرطان والأدوية. الهدف: هدفت الدراسة الحالية إلى التحقق من تأثير CYP1A1 * 2C , CYP2D6 * 4 , GSTP1Ile105 Val , GSTM1 و GSTT1 على الإصابة بسرطان الدم النقوي المزمن . الطريقة: تم الكشف عن انتشار CYP1A1 * 2C و CYP2D6 * 4 و GSTP1 Ile 105 Val في مجموعة عينات دم وريدية أخذت من ثلاثمائة مشارك، مئتان مريض ومائة فرد سليم كمجموعة تحكم، باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل وانزيمات القطع PCR-RFLP بينما تم تحليل الأشكال المتعددة GSTM1 null و GSTT1null باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل. النتائج: أظهرت الدراسة أن تواتر النمط الجيني CYP1A1 Ile / Val و Val / Val في المجموعة المدروسة كالتالي: 82 ٪ و 15 ٪ وسط المرضى المصابين بسرطان الدم النقوي المزمن و 55 ٪ و 8 ٪ وسط مجموعة التحكم. هذا يشير إلى أن حاملي هذين النمطين معرضون لإرتفاع خطر الإصابة بالسرطان (نسبة أرجحية= 18.38, 95% مجال الثقة =7.364-45.913, قيمة الإحتمالية = 0.000 ونسبة أرجحية= 23.125, 95% مجال الثقة =7.228-73.980, قيمة الإحتمالية = 0.000 على التوالي). وكما وجد أن الأفراد الذين يحملون النمط الجيني للأيضيات الوسيطة ((IM للجين (CYP2D6) أقل بشكل ملحوظ في مجموعة المرضى بنسبة 43.5٪ ، مقابل 93٪ وسط الضوابط مما يشير إلى أن النمط الجيني IM قد يكون له وظيفة وقائية في تقليل خطر الإصابة بسرطان الدم النقوي المزمن (نسبة أرجحية= 0.036, 95% مجال الثقة =0.005-0.271, قيمة الإحتمالية = (0.001 على الرغم من أن توزيع النمط الجيني لطفرات الأيضيات الفقيرة (PM) كان أعلى في حالات المرضى (87٪) على النقيض في المجموعة الضابطة 6)٪) إلا أن هذا الإختلاف لا يعتبر ذو دلالة جوهرية (نسبة أرجحية= 0.558, 95% مجال الثقة =0.064- 4.845, قيمة الإحتمالية = (0.597. أوضحت الدراسة أن النمط الجيني الخالي من GSTT1-null كان أعلى بشكل ملحوظ بين المرضى مما يشير إلى إرتباطه بزيادة القابلية للإصابة بسرطان الدم النقوي المزمن حيث تم العثور عليه بصورة أعلى جوهريا وسط المرضى, 42٪ مقارنة بـ 21٪ وسط عناصر التحكم (نسبة أرجحية= 2.78, 95% مجال الثقة =1.59 - 4.85, قيمة الإحتمالية = (0.000 مما يشير إلى أن وجود النمط الجيني GSTT1 يشكل عاملاً وقائيًا من السرطان. أثبتت الدراسة أيضا أن تواتر النمط الجيني الخالي GSTM1-null وسط المصابين أعلى قليلاً مقارنة بأفراد المجموعة الضابطة, ولكن هذا الإختلاف لم يكن ذو دلالة إحصائية (نسبة أرجحية= 0.975, 95% مجال الثقة =0.58-1.58, قيمة الإحتمالية = . (0.863 أما الأفراد الذين لديهم نمط وراثي خالي من النمطين الوراثيين, GSTM1 و (GSTT1null/ GSTM1 null) GSTT1 كان خطر إصابتهم بالمرض مرتفع بصورة جوهرية مقارن بالأفراد الذين حملون النمط الوراثي GSTM1و GSTT1 (GSTT1 present /GSTM1 present ) يقدر بالضعف 2.85. وكما أوضحت الدراسة, عدم وجود إرتباط بين GSTP1 Ile 105 Val وسرطان الدم النقوي المزمن (نسبة أرجحية = 1.9 9, 95% مجال الثقة =0.40 - 9.32, قيمة الإحتمالية = (0.417. بالإضافة إلى ذلك ، الدراسة الحالية لم تجد فروقات ذات دلالة إحصائية فيما يتعلق بالجنس والعمر بين الأنماط الجينية وسط المرضى. ومن ناحية أخرى , فان الأفراد من أصل آفرو آسيوي الذين يحملون النمط الجيني الخالي GSTM1-null هم أكثر عرضة للاصابة بسرطان الدم النقوي المزمن (نسبة أرجحية = 5.4, 95% مجال الثقة =1.2 – 24.3, قيمة الإحتمالية = (0.028. الخلاصة: خلصت الدراسة إلى أن تعدد الأشكال الجينية لعائلة السيتوكروم 450, CYP1A1 و CYP2D6 قد تؤثر على قابلية الإصابة بـسرطان الدم النقوي المزمن بينما تعدد الأشكال الجينية لناقلات الجلوتاثيون,GSTP1 وGSTM1 ليس لديها إرتباط بالقابلية للإصابة بالمرض. وكما خلصت الدراسة أيضا إلى أن النمط الجيني GSTT1-present ربما يشكل عاملاً وقائيًا من الإصابة بسرطان الدم النقوي المزمن وعلى النقيض نجد أن النمط الجيني الخالي GSTT1null أظهر ارتباطا بخطر الاصابة بالمرض لحد كبير.