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Erschienen in: Annals of Surgical Oncology 3/2013

01.12.2013 | Translational Research and Biomarkers

Cigarette Smoking and hOGG1 Ser326Cys Polymorphism are Associated with 8-OHdG Accumulation on Mitochondrial DNA in Thoracic Esophageal Squamous Cell Carcinoma

verfasst von: Chen-Sung Lin, MD, PhD, Liang-Shun Wang, MD, Teh-Ying Chou, MD, PhD, Wen-Hu Hsu, MD, Hui-Chen Lin, PhD, Shu-Yu Lee, MSc, Mau-Hua Lee, MD, Shi-Chuan Chang, MD, PhD, Yau-Huei Wei, PhD

Erschienen in: Annals of Surgical Oncology | Sonderheft 3/2013

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Abstract

Background

We examined whether cigarette smoking affects the degrees of oxidative damage (8-hydroxyl-2′-deoxyguanosine [8-OHdG]) on mitochondrial DNA (mtDNA), whether the degree of 8-OHdG accumulation on mtDNA is related to the increased total mtDNA copy number, and whether human 8-oxoguanine DNA glycosylase 1 (hOGG1) Ser326Cys polymorphisms affect the degrees of 8-OHdG accumulation on mtDNA in thoracic esophageal squamous cell carcinoma (TESCC).

Methods

DNA extracted from microdissected tissues of paired noncancerous esophageal muscles, noncancerous esophageal mucosa, and cancerous TESCC nests (n = 74) along with metastatic lymph nodes (n = 38) of 74 TESCC patients was analyzed. Both the mtDNA copy number and mtDNA integrity were analyzed by quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR). The hOGG1 Ser326Cys polymorphisms were identified by restriction fragment length polymorphism PCR and PCR-based direct sequencing.

Results

Among noncancerous esophageal mucosa, cancerous TESCC nests, and metastatic lymph nodes, the mtDNA integrity decreased (95.2 to 47.9 to 18.6 %; P < 0.001) and the mtDNA copy number disproportionally increased (0.163 to 0.204 to 0.207; P = 0.026). In TESCC, higher indexes of cigarette smoking (0, 0–20, 20–40, and >40 pack-years) were related to an advanced pathologic N category (P = 0.038), elevated mtDNA copy number (P = 0.013), higher mtDNA copy ratio (P = 0.028), and increased mtDNA integrity (P = 0.069). The TESCC mtDNA integrity in patients with Ser/Ser, Ser/Cys, and Cys/Cys hOGG1 variants decreased stepwise from 65.2 to 52.1 to 41.3 % (P = 0.051).

Conclusions

Elevated 8-OHdG accumulations on mtDNA in TESCC were observed. Such accumulations were associated with a compensatory increase in total mtDNA copy number, indexes of cigarette smoking, and hOGG1 Ser326Cys polymorphisms.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome. Nature. 1981;290:457–65.PubMedCrossRef Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome. Nature. 1981;290:457–65.PubMedCrossRef
2.
Zurück zum Zitat Lee HC, Wei YH. Mitochondrial biogenesis and mitochondrial DNA maintenance of mammalian cells under oxidative stress. Int J Biochem Cell Biol. 2005;37:822–34.PubMedCrossRef Lee HC, Wei YH. Mitochondrial biogenesis and mitochondrial DNA maintenance of mammalian cells under oxidative stress. Int J Biochem Cell Biol. 2005;37:822–34.PubMedCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Yakes FM, Van Houten B. Mitochondrial DNA damage is more extensive and persists longer than nuclear DNA damage in human cells following oxidative stress. Proc Natl Acad Sci USA. 1997;94:514–9.PubMedCrossRef Yakes FM, Van Houten B. Mitochondrial DNA damage is more extensive and persists longer than nuclear DNA damage in human cells following oxidative stress. Proc Natl Acad Sci USA. 1997;94:514–9.PubMedCrossRef
4.
Zurück zum Zitat Lee HC, Lu CY, Fahn HJ, et al. Aging- and smoking-associated alteration in the relative content of mitochondrial DNA in human lung. FEBS Lett. 1998;441:292–6.PubMedCrossRef Lee HC, Lu CY, Fahn HJ, et al. Aging- and smoking-associated alteration in the relative content of mitochondrial DNA in human lung. FEBS Lett. 1998;441:292–6.PubMedCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Lee HC, Yin PH, Lu CY, et al. Increase of mitochondria and mitochondrial DNA in response to oxidative stress in human cells. Biochem J. 2000;348 Pt 2:425–32.PubMedCrossRef Lee HC, Yin PH, Lu CY, et al. Increase of mitochondria and mitochondrial DNA in response to oxidative stress in human cells. Biochem J. 2000;348 Pt 2:425–32.PubMedCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Kim MM, Clinger JD, Masayesva BG, et al. Mitochondrial DNA quantity increases with histopathologic grade in premalignant and malignant head and neck lesions. Clin Cancer Res. 2004;10:8512–5.PubMedCrossRef Kim MM, Clinger JD, Masayesva BG, et al. Mitochondrial DNA quantity increases with histopathologic grade in premalignant and malignant head and neck lesions. Clin Cancer Res. 2004;10:8512–5.PubMedCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Waris G, Ahsan H. Reactive oxygen species: role in the development of cancer and various chronic conditions. J Carcinog. 2006;5:14.PubMedCrossRef Waris G, Ahsan H. Reactive oxygen species: role in the development of cancer and various chronic conditions. J Carcinog. 2006;5:14.PubMedCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Cheng KC, Cahill DS, Kasai H, et al. 8-Hydroxyguanine, an abundant form of oxidative DNA damage, causes G—T and A—C substitutions. J Biol Chem. 1992;267:166–72.PubMed Cheng KC, Cahill DS, Kasai H, et al. 8-Hydroxyguanine, an abundant form of oxidative DNA damage, causes G—T and A—C substitutions. J Biol Chem. 1992;267:166–72.PubMed
10.
Zurück zum Zitat Kasai H, Chung MH, Jones DS, et al. 8-Hydroxyguanine, a DNA adduct formed by oxygen radicals: its implication on oxygen radical-involved mutagenesis/carcinogenesis. J Toxicol Sci. 1991;16(1):95–105.PubMedCrossRef Kasai H, Chung MH, Jones DS, et al. 8-Hydroxyguanine, a DNA adduct formed by oxygen radicals: its implication on oxygen radical-involved mutagenesis/carcinogenesis. J Toxicol Sci. 1991;16(1):95–105.PubMedCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Shibutani S, Takeshita M, Grollman AP. Insertion of specific bases during DNA synthesis past the oxidation-damaged base 8-oxodG. Nature. 1991; 349:431–4.PubMedCrossRef Shibutani S, Takeshita M, Grollman AP. Insertion of specific bases during DNA synthesis past the oxidation-damaged base 8-oxodG. Nature. 1991; 349:431–4.PubMedCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Boiteux S, Radicella JP. The human OGG1 gene: structure, functions, and its implication in the process of carcinogenesis. Arch Biochem Biophys. 2000;377:1–8.PubMedCrossRef Boiteux S, Radicella JP. The human OGG1 gene: structure, functions, and its implication in the process of carcinogenesis. Arch Biochem Biophys. 2000;377:1–8.PubMedCrossRef
13.
Zurück zum Zitat Kohno T, Shinmura K, Tosaka M, et al. Genetic polymorphisms and alternative splicing of the hOGG1 gene, that is involved in the repair of 8-hydroxyguanine in damaged DNA. Oncogene. 1998;16:3219–25.PubMedCrossRef Kohno T, Shinmura K, Tosaka M, et al. Genetic polymorphisms and alternative splicing of the hOGG1 gene, that is involved in the repair of 8-hydroxyguanine in damaged DNA. Oncogene. 1998;16:3219–25.PubMedCrossRef
14.
Zurück zum Zitat Lin CS, Chang SC, Wei YH, et al. Prognostic variables in thoracic esophageal squamous cell carcinoma. Ann Thorac Surg. 2009;87:1056–65.PubMedCrossRef Lin CS, Chang SC, Wei YH, et al. Prognostic variables in thoracic esophageal squamous cell carcinoma. Ann Thorac Surg. 2009;87:1056–65.PubMedCrossRef
15.
Zurück zum Zitat Lin CS, Chang SC, Wang LS, et al. The role of mitochondrial DNA alterations in esophageal squamous cell carcinomas. J Thorac Cardiovasc Surg. 2010;139:189–97 e184.CrossRef Lin CS, Chang SC, Wang LS, et al. The role of mitochondrial DNA alterations in esophageal squamous cell carcinomas. J Thorac Cardiovasc Surg. 2010;139:189–97 e184.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Valavanidis A, Vlachogianni T, Fiotakis K. Tobacco smoke: involvement of reactive oxygen species and stable free radicals in mechanisms of oxidative damage, carcinogenesis and synergistic effects with other respirable particles. Int J Environ Res Public Health. 2009;6:445–62.PubMedCrossRef Valavanidis A, Vlachogianni T, Fiotakis K. Tobacco smoke: involvement of reactive oxygen species and stable free radicals in mechanisms of oxidative damage, carcinogenesis and synergistic effects with other respirable particles. Int J Environ Res Public Health. 2009;6:445–62.PubMedCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Rice TW, Blackstone EH, Rusch VW. 7th edition of the AJCC Cancer Staging Manual: esophagus and esophagogastric junction. Ann Surg Oncol. 2010;17:1721–4.PubMedCrossRef Rice TW, Blackstone EH, Rusch VW. 7th edition of the AJCC Cancer Staging Manual: esophagus and esophagogastric junction. Ann Surg Oncol. 2010;17:1721–4.PubMedCrossRef
18.
Zurück zum Zitat Lin CS, Wang LS, Tsai CM, et al. Low copy number and low oxidative damage of mitochondrial DNA are associated with tumor progression in lung cancer tissues after neoadjuvant chemotherapy. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2008;7:954–8.PubMedCrossRef Lin CS, Wang LS, Tsai CM, et al. Low copy number and low oxidative damage of mitochondrial DNA are associated with tumor progression in lung cancer tissues after neoadjuvant chemotherapy. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2008;7:954–8.PubMedCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Sikorsky JA, Primerano DA, Fenger TW, et al. Effect of DNA damage on PCR amplification efficiency with the relative threshold cycle method. Biochem Biophys Res Commun. 2004;323:823–30.PubMedCrossRef Sikorsky JA, Primerano DA, Fenger TW, et al. Effect of DNA damage on PCR amplification efficiency with the relative threshold cycle method. Biochem Biophys Res Commun. 2004;323:823–30.PubMedCrossRef
20.
Zurück zum Zitat Sugimura H, Kohno T, Wakai K, et al. hOGG1 Ser326Cys polymorphism and lung cancer susceptibility. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 1999;8:669–74.PubMed Sugimura H, Kohno T, Wakai K, et al. hOGG1 Ser326Cys polymorphism and lung cancer susceptibility. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 1999;8:669–74.PubMed
21.
Zurück zum Zitat Tarng DC, Tsai TJ, Chen WT, et al. Effect of human OGG1 1245C–>G gene polymorphism on 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine levels of leukocyte DNA among patients undergoing chronic hemodialysis. J Am Soc Nephrol. 2001;12:2338–47.PubMed Tarng DC, Tsai TJ, Chen WT, et al. Effect of human OGG1 1245C–>G gene polymorphism on 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine levels of leukocyte DNA among patients undergoing chronic hemodialysis. J Am Soc Nephrol. 2001;12:2338–47.PubMed
22.
Zurück zum Zitat Chen SK, Hsieh WA, Tsai MH, et al. Age-associated decrease of oxidative repair enzymes, human 8-oxoguanine DNA glycosylases (hOgg1), in human aging. J Radiat Res (Tokyo). 2003;44:31–5.CrossRef Chen SK, Hsieh WA, Tsai MH, et al. Age-associated decrease of oxidative repair enzymes, human 8-oxoguanine DNA glycosylases (hOgg1), in human aging. J Radiat Res (Tokyo). 2003;44:31–5.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Le Marchand L, Donlon T, Lum-Jones A, et al. Association of the hOGG1 Ser326Cys polymorphism with lung cancer risk. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2002;11:409–12.PubMed Le Marchand L, Donlon T, Lum-Jones A, et al. Association of the hOGG1 Ser326Cys polymorphism with lung cancer risk. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2002;11:409–12.PubMed
24.
Zurück zum Zitat Farinati F, Cardin R, Bortolami M, et al. Oxidative DNA damage in gastric cancer: CagA status and OGG1 gene polymorphism. Int J Cancer. 2008;123:51–5.PubMedCrossRef Farinati F, Cardin R, Bortolami M, et al. Oxidative DNA damage in gastric cancer: CagA status and OGG1 gene polymorphism. Int J Cancer. 2008;123:51–5.PubMedCrossRef
25.
Zurück zum Zitat Miyake H, Hara I, Kamidono S, et al. Prognostic significance of oxidative DNA damage evaluated by 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine in patients undergoing radical nephrectomy for renal cell carcinoma. Urology. 2004;64:1057–61.PubMedCrossRef Miyake H, Hara I, Kamidono S, et al. Prognostic significance of oxidative DNA damage evaluated by 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine in patients undergoing radical nephrectomy for renal cell carcinoma. Urology. 2004;64:1057–61.PubMedCrossRef
26.
Zurück zum Zitat Rasanen JV, Sihvo EI, Ahotupa MO, et al. The expression of 8-hydroxydeoxyguanosine in oesophageal tissues and tumours. Eur J Surg Oncol. 2007;33:1164–8.PubMedCrossRef Rasanen JV, Sihvo EI, Ahotupa MO, et al. The expression of 8-hydroxydeoxyguanosine in oesophageal tissues and tumours. Eur J Surg Oncol. 2007;33:1164–8.PubMedCrossRef
27.
Zurück zum Zitat Olliver JR, Hardie LJ, Dexter S, et al. DNA damage levels are raised in Barrett’s oesophageal mucosa relative to the squamous epithelium of the oesophagus. Biomarkers. 2003;8:509–21.PubMedCrossRef Olliver JR, Hardie LJ, Dexter S, et al. DNA damage levels are raised in Barrett’s oesophageal mucosa relative to the squamous epithelium of the oesophagus. Biomarkers. 2003;8:509–21.PubMedCrossRef
29.
Zurück zum Zitat Wu IC, Lu CY, Kuo FC, et al. Interaction between cigarette, alcohol and betel nut use on esophageal cancer risk in Taiwan. Eur J Clin Invest. 2006;36:236–41.PubMedCrossRef Wu IC, Lu CY, Kuo FC, et al. Interaction between cigarette, alcohol and betel nut use on esophageal cancer risk in Taiwan. Eur J Clin Invest. 2006;36:236–41.PubMedCrossRef
30.
Zurück zum Zitat Lu J, Sharma LK, Bai Y. Implications of mitochondrial DNA mutations and mitochondrial dysfunction in tumorigenesis. Cell Res. 2009;19:802–15.PubMedCrossRef Lu J, Sharma LK, Bai Y. Implications of mitochondrial DNA mutations and mitochondrial dysfunction in tumorigenesis. Cell Res. 2009;19:802–15.PubMedCrossRef
31.
Zurück zum Zitat Xing DY, Tan W, Song N, et al. Ser326Cys polymorphism in hOGG1 gene and risk of esophageal cancer in a Chinese population. Int J Cancer. 2001;95:140–3.PubMedCrossRef Xing DY, Tan W, Song N, et al. Ser326Cys polymorphism in hOGG1 gene and risk of esophageal cancer in a Chinese population. Int J Cancer. 2001;95:140–3.PubMedCrossRef
32.
Zurück zum Zitat Kim JI, Park YJ, Kim KH, et al. hOGG1 Ser326Cys polymorphism modifies the significance of the environmental risk factor for colon cancer. World J Gastroenterol. 2003;9:956–60.PubMed Kim JI, Park YJ, Kim KH, et al. hOGG1 Ser326Cys polymorphism modifies the significance of the environmental risk factor for colon cancer. World J Gastroenterol. 2003;9:956–60.PubMed
Metadaten
Titel
Cigarette Smoking and hOGG1 Ser326Cys Polymorphism are Associated with 8-OHdG Accumulation on Mitochondrial DNA in Thoracic Esophageal Squamous Cell Carcinoma
verfasst von
Chen-Sung Lin, MD, PhD
Liang-Shun Wang, MD
Teh-Ying Chou, MD, PhD
Wen-Hu Hsu, MD
Hui-Chen Lin, PhD
Shu-Yu Lee, MSc
Mau-Hua Lee, MD
Shi-Chuan Chang, MD, PhD
Yau-Huei Wei, PhD
Publikationsdatum
01.12.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Annals of Surgical Oncology / Ausgabe Sonderheft 3/2013
Print ISSN: 1068-9265
Elektronische ISSN: 1534-4681
DOI
https://doi.org/10.1245/s10434-012-2576-z

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