The role of the EPHX-Y113H polymorphism in inflammatory pancreas diseases and the pancreas carcinoma

GesamtdissertationDie Umwandlung von exogenen und endogenen hydrophoben Substraten in hydrophile und somit renal eliminierbare Stoffe ist eine der Hauptaufgaben der Biotransformation. Dieselbe ist in Phase I und Phase II Reaktionen aufgeteilt, deren metabolische Aktivität einer genetisch beeinflussten starken interindividuellen und interethnischen Varianz unterliegt. Bei genetisch bedingter enzymatischer Funktionsdeviation innerhalb dieses Systems kann daraus resultierender erhöhter oxidativer Streß sein zyto- und genotoxisches Potential entwickeln. Die mikrosomale Epoxid Hydrolase (EPHX) ist ein Enzym der Phase II, das aus der Phase I hervorgegangene hochreaktive Epoxide zu wasserlöslichen Transdihydrodiol-Derivaten umwandelt und somit neutralisiert. Eine Mutation in den Genen, die die Enzyme dieses Detoxifikationssystems kodieren, könnten somit als genetischer Risikofaktor die Genese einer chronischen Pankreatitis oder eines Pankreaskarzinoms kofaktoriell beeinflussen, insbesondere da diese Pankreaserkrankungen mit exogenen Noxen assoziiert sind. Um eine valide Aussage bezüglich der Verteilung des Genotypes bei Patienten versus Normalbevölkerung zu erzielen ist eine große Fallzahl notwendig. Daher haben wir in einer multizentrisch durchgeführten Studie ein Gesamtstudienkollektiv von 1999 Fällen mit pankreatischen Erkrankungen und gesunden Kontrollen analysiert, um die Verteilung des EPHX-Genotyps zu untersuchen. Die DNA-Proben wurden mittels polymerase chain reaction (PCR) und einer Schmelzkurvenanalyse mithilfe von fluorescence resonance energy transfer (FRET) Sonden und einem LightCycler untersucht. Das Studienkollektiv setzt sich zusammen aus 367 Patienten mit einem Pankreaskarzinom, 341 mit einer alkoholtoxischen chronischen Pankreatitis, 431 mit idiopathischer chronischer Pankreatitis, 181 mit akuter Pankreatitis und 679 Kontrollen mit demselben ethnischen Hintergrund (white caucasian). Es zeigt sich, dass bei Patienten mit einer alkoholisch chronischen Pankreatitis (ACP) der EPHX1-Y113H Polymorphismus signifikant im Vergleich zu den Kontrollen häufiger war (p<0,006). Bei den ACP fand sich das Tyr 113 Allel mit einer Allelhäufigkeit von 0,74 zu 0,68 bei den Kontrollen. Dieses entspricht einem korrespondierenden risk ratio von 1,21 (95%Cl, 1,06-1,37). Es gab keinen signifikanten Häufigkeitsunterschied im Tyr 113 Allel in den anderen Pankreasgruppen (AP:0,68; ICP:0,68; Ca:0,68; Kontrolle:0,68). Zur Erhebung phänotypischer Merkmale bzw. weiterer Risikofaktoren wurde ein Subkollektiv von N=385 analysiert. Dieses kaukasische Studienkollektiv (N=385) besteht aus 53 Patienten mit einer chronischen Pankreatitis (CP), aus 88 mit einem Adenokarzinom des Pankreas und aus 244 gesunden Kontrollen. Die in der Gesamtgruppe gesehene Assoziation zwischen Genotyp und ACP konnte in dieser kleinen Fallzahl nicht nachgewiesen werden. Es finden sich jedoch erwartungsgemäß signifikant verteilte phänotypische Merkmale. Raucher sind bei Patienten mit einer chronischen Pankreatitis mit p=0,003 signifikant häufiger vertreten. Pankreasverkalkungen und Pseudozysten sind krankheitsspezifisch und erwartungsgemäß mit jeweils p<0,001 mit der chronischen Pankreatitis assoziiert. Es stellte sich heraus, dass die Karzinompatienten bei Erstdiagnosestellung und Homozygotie signifikant (p=0,017) jünger waren (52,7±12 vs. 60±12 Jahre). Ebenso zeigte sich, dass homozygote Karzinompatienten signifikant mehr Alkohol pro Woche zu sich genommen haben (p<0,001). Bezogen auf Funktion und Eigenschaft der EPHX erscheinen diese Zahlen z.T. widersprüchlich. Der signifikant geringere Alkoholkonsum bei CP und Homozygotie (p=0,003) könnte auf eine proinflammatorische Wirkung der Mutation hinweisen. Der in unserer Studie beobachtete moderate Zusammenhang zwischen dem EPHX1-Y113H Polymorphismus und dem Auftreten einer alkoholischen chronischen Pankreatitis unterstützt die Hypothese der Interaktion zwischen genetischer Suszeptibilität und exogenen (Risiko-) Faktoren in der Genese der chronischen Pankreatitis. In unserer Untersuchung haben wir nur ein Phase I-/Phase II-Gen untersucht, jedoch darf spekuliert werden, dass die Kombination mehrerer genetisch determinierter Enzymaktivitäten eine wesentliche Rolle in der Detoxifizierungsleistung des einzelnen Individuums spielt. Um diese Zusammenhänge statistisch sicher aufzuklären, bedarf es jedoch noch größerer Fallzahlen.Turning hydrophob exogen and endogen substrates into hydrophil substances, thus prepared for renal passage, is one of the major functions of the biotransformation. It can be divided into Phase I and Phase II reactions, whose metabolic activity underlies a wide ranged diversity, influenced by genetic interindividual and interethnic variations. In case of a genetically caused functional deviation of this system, a resulting increased oxidative stress can develop its cyto- and genotoxic potential. The microsomale epoxide hydrolase is a phase II enzyme, which turns highly reactive epoxides from phase I into water soluble Transdihydrodiol derivates thus neutralising the substances. A mutation of the genes encoding for this detoxification system could therefore be a genetic co-risk-factor in the genesis of a chronic pancreatitis or pancreas carcinoma, especially because these diseases are associated with exogen substrates. In order to get a valid message concerning the distribution of the genotype of the patients versus the genotypic frequency in the normal population a high number of cases was needed. Therefore we examined within our multicentric study an overall collective of 1999 cases. The DNA was examined with polymerase chain reaction (PCR) procedure and a melting curve analysis with the help of fluorescence resonance energy transfer (FRET) probes and a light cycler. The study-collective consists out of 367 patients with pancreatic carcinoma, 341 with an alcoholic chronic pancreatitis, 431 with idiopathic pancreatitis, 181 with acute pancreatitis and 679 controls with the same ethnic background (white Caucasian). The study shows that only patients with an alcoholic chronic pancreatitis (ACP) have a significant increase of the EPHX-Y113H polymorphism compared to the control group (p<0,006). The Tyr 113 allel could be found with a frequency of 0,74 within the ACP compared to the control group with a frequency of 0,68. This results in a corresponding risk ratio of 1,21 (95%Cl, 1,06-1,37). There was no significant accumulation of the Tyr 113 allel in the other pancreas groups (AP:0,68; ICP:0,68; Ca: 0,68; controls: 0,68). To raise phenotypic expressions and/or further risk factors we analysed a subcollective of N=385. This white Caucasian study-collective (N=385) consists out of 53 patients with a chronic pancreatitis (CP), out of 88 with an adenocarcinoma of the pancreas and out of 244 healthy controls. The association of an ACP and the genotype which was seen in the big study-collective could not be found in this small group. A number of expected significant distributions of phenotypic expressions could be found though. Smokers are significantly more frequent within the patients with chronic pancreatitis (p=0,003). Pancreascalcifications and pseudocysts are typical for a chronic pancreatitis and therefore significantly increased (p<0,001). It turned out, that the patients with a carcinoma and an homocygot genotype were significantly younger (p<0,017; 52,7±12 vs. 60±11 ys). Homocygot carcinoma patients drink according to the small collective significantly more alcohol per week (p<0,001). Considering the function and the characteristics of the EPHX system these numbers appear partially contradictory. The significant lower alcohol consume in the homocygot chronic pancreatitis group (p<0,003) could be a hint to the proinflammatoric effect of the mutation. The seen moderate synergy between the EPHX1-Y113H polymorphism and the incidence of an alcoholic chronic pancreatitis underlines the hypothesis of an interaction between a genetic susceptibility and an exogen (risk-) factor in the genesis of chronic pancreatitis. In our study we did only examine one phase I-/phase II-gen, but it can be speculated, that a combination of multiple genetically determined enzyme-activities play a major role in the ability of detoxification of every single individual. In order to proof these synergies statistically reliable, even bigger study-collectives are needed

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