Changes of DNA methylation in RUNX3 promoter with oxidative stress and LINE-1 methylation in bladder cancer patients
Keywords:
bladder cancer, methylation level at the RUNX3, oxidative stress, LINE-1 methylation, มะเร็งกระเพาะปัสสาวะ, หมู่เมทิลที่ยีน RUNX3, ภาวะเครียดจากออกซิเดชั่น, Line-1 methylationAbstract
Objective: To determine whether methylation level at the RUNX3 promoter, a promoter of tumorsuppressor gene in peripheral blood-derived DNA was associated with levels of oxidative stress markers and methylation level at the long interspersed nuclear elements-1 (LINE-1), as a reflective of global DNA methylation in bladder cancer (BCa) patients.
Material and Methods: Twenty BCa patients and 18 healthy individuals were recruited for the study. DNA methylation of RUNX3 and LINE-1 in peripheral blood cells was measured by methylation-specific PCR and combined bisulfite restriction analysis of LINE-1 (COBRA LINE-1). Urinary TAS and plasma protein carbonyl were determined by DPPH and DNPH methods, respectively.
Results: RUNX3 promoter methylation in peripheral blood cells of BCa patients were significantly higher than healthy controls (P=0.048). Urinary total antioxidant status (TAS) in BCa patients was significantly decreased, whereas plasma protein carbonyl was increased, compared to healthy controls (P<0.001 and P<0.001, respectively). Noticeably, RUNX3 methylation was negatively correlated with urinary TAS, but positively correlated with plasma protein carbonyl (r=-0.538, P=0.004 and r=0.479, P=0.014, respectively). Furthermore, LINE-1 methylation was significantly lower than healthy controls (P=0.012) and RUNX3 methylation was strongly negatively correlated with LINE-1 methylation (r=-0.428, P=0.026).
Conclusion: Patients with BCa demonstrated hypermethylation of RUNX3 promoter associated with oxidative status, and inversely correlated with LINE-1 hypomethylation. Epigenetic modulation in bladder carcinogenesis is not universal uniform, supposedly due to multiple mechanisms or variable gene susceptibility to the oxidative stress.
การเปลี่ยนแปลงการเติมหมู่เมทิลในยีน RUNX3 สัมพันธ์กับภาวะเครียดจากออกซิเดชั่นและการเกิดเมทิลเลชั่นของ LINE-1 ในผู้ป่วยมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ
วิกรม วงศ์ไพบูลย์วัฒน*, ศรัณย์ ลิมปิวรรณ**, มธุรดา เพชรสังข์*, จุลินทร์ โอภานุรักษ์**, ฐสิณัส ดิษยบุตร*, ชาญชัย บุญหล้า*, อภิวัฒน์ มุทิรางกูร***, ปิยะรัตน์ โตสุโขวงศ์*
* ภาควิชาชีวเคมี คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
** หน่วยศัลยศาสตร์ระบบทางเดินปัสสาวะ ภาควิชาศัลยศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
*** ภาควิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
บทคัดย่อ
วัตถุประสงค์: เพื่อศึกษาระดับการเติมหมู่เมทิลที่ยีน RUNX3 (RUNX3 methylation) ซึ่งเป็นยีนต้านมะเร็ง (tumor suppressor gene) ศึกษาระดับตัวบ่งชี้ภาวะเครียดจากออกซิเดชั่น (total antioxidant status (TAS) และ protein carbonyl) ในเลือดและปัสสาวะของผู้ป่วยมะเร็งกระเพาะปัสสาวะเปรียบเทียบกับกลุ่มคนปกติ แล้วประเมินความสัมพันธ์ระหว่างระดับ RUNX3 methylation กับระดับตัวบ่งชี้ภาวะเครียดจาก ออกซิเดชั่นและระดับ LINE-1 methylation
ผู้ป่วยและวิธีการศึกษา: กลุ่มตัวอย่างที่ศึกษาเป็นผู้ป่วยโรคมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ จำนวน 20 ราย และกลุ่มควบคุม จำนวน 18 ราย ทำการเก็บตัวอย่างปัสสาวะครั้งแรกในตอนเช้า (first morning urine) และเลือดแล้ววัดปริมาณการเติมหมู่เมทิลของ RUNX3 และ LINE-1 ในเซลล์เม็ดเลือดขาว ด้วยวิธี methylation-specific PCR และ combined bisulfate restriction analysis of LINE-1 (COBRA LINE-1) ตามลำดับ วัดระดับ total antioxidant status (TAS) ในปัสสาวะ และระดับ protein carbonyl ในพลาสมา ด้วยวิธี DPPH และ DNPH assay ตามลำดับ
ผลการศึกษา: ผู้ป่วยมะเร็งกระเพาะปัสสาวะมีระดับการเติมหมู่เมทิลที่ RUNX3 สูงกว่าคนปกติอย่างมีนัยสำคัญ (P=0.048) ผลการศึกษาระดับตัวบ่งชี้ภาวะเครียดจากออกซิเดชั่นพบว่าผู้ป่วยมะเร็งกระเพาะปัสสาวะมีระดับ TAS ต่ำ แต่มีระดับ protein carbonyl สูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ (P<0.001 และ P<0.001 ตามลำดับ)โดยระดับการเติมหมู่เมทิล ที่ RUNX3 มีความสัมพันธ์เชิงลบกับระดับ TAS แต่สัมพันธ์เชิงบวกกับระดับ protein carbonyl (r=-0.538, P=0.004 และ r=0.479, P=0.014 ตามลำดับ) ขณะที่ระดับการเติมหมู่เมทิลของ LINE-1 ในผู้ป่วยต่ำกว่ากลุ่มควบคุม (P=0.012) โดยระดับการเติมหมู่เมทิลที่ RUNX3 มีความสัมพันธ์เชิงลบกับระดับการเติมหมู่เมทิลของ LINE-1 (r=-0.428, P=0.026)
สรุป: ในผู้ป่วยมะเร็งกระเพาะปัสสาวะมีภาวะ hyper-methylation ของ RUNX3 ในเซลล์เม็ดเลือดขาวสูงกว่ากลุ่มควบคุมสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของภาวะเครียดทางออกซิเดชั่น และระดับ hypomethylation ของ LINE-1 ซึ่งอาจเป็นผลมาจากกลไกการเกิดโรคที่แตกต่างกัน หรือความแตกต่างต่อการตอบสนองต่อความเครียดทางออกซิเดชั่นในแต่ละยีน
