Serumretinol og risiko for samlet og stedspecifik kræft i ATBC-undersøgelsen

Abstract

Retinol, den mest biologisk aktive form af A-vitamin, kan muligvis påvirke kræftrelaterede biologiske veje. Resultaterne fra observationsstudier af serumretinol og kræftrisiko har imidlertid været blandede. Vi undersøgte prospektivt serumretinol og risikoen for generel og stedspecifik kræft i Alpha-Tocopherol, Beta-Caroten Cancer Prevention Study (n = 29,104 mænd), der blev gennemført i 1985-1993, med opfølgning indtil 2012. Serumretinolkoncentrationen blev målt ved hjælp af omvendt fase højtydende væskekromatografi. Cox proportional hazard-modeller estimerede sammenhængen mellem baseline serumretinolkvintilen og den samlede og stedspecifikke kræftrisiko i 10 789 tilfælde. Efter multivariabel justering var højere serumretinol ikke forbundet med den samlede kræftrisiko (højeste vs. laveste kvintil: hazard ratio (HR) = 0,97, 95 % konfidensinterval (CI): 0,91, 1,03; P for trend = 0,43). Højere retinolkoncentrationer var imidlertid forbundet med øget risiko for prostatakræft (højeste vs. laveste kvintil: HR = 1,28, 95 % CI: 1,13, 1,45; P for trend < 0.0001) og lavere risiko for både lever- og lungekræft (højeste vs. laveste kvintil: for lever, HR = 0,62, 95 % CI: 0,42, 0,91; P for tendens = 0,004; og for lunge, HR = 0,80, 95 % CI: 0,72, 0,88; P for tendens < 0,0001). Der blev ikke observeret nogen forbindelser med andre kræftformer. Forståelse af de mekanismer, der ligger til grund for disse forbindelser, kan give indsigt i vitamin A’s rolle i kræftætiologi.

Abkortninger

• ATBC

  Alpha-tocopherol, Beta-Caroten Cancer Prevention Study

• CI

  konfidensinterval

• HR

  hazard ratio

• ICD-9

  International Classification of Diseases, Ninth Revision

Retinoider er en klasse af syntetiske og biologiske molekyler, der har kemiske strukturer, der ligner A-vitamin, hvoraf retinol er det mest biologisk aktive i mennesker (1). Retinol findes i nogle fødevarer, men en stor del af kroppens retinol stammer fra indtagelse af provitamin A-carotenoider, som efterfølgende omdannes til retinol. Disse forbindelser har vist sig at have potentielt antikarcinogene egenskaber som f.eks. induktion af apoptose og celledifferentiering, hæmning af proliferation, antioxidant-/fri-radikaldæmpende aktiviteter og styrkelse af immunovervågning (2). Der er imidlertid også tegn på, at retinoider kan øge tumorvæksten på visse steder (3, 4). Retinolets mangefacetterede rolle i forbindelse med kræft er således fortsat uklar.

Forrige undersøgelser, der har undersøgt sammenhængen mellem A-vitamin og kræft på forskellige steder ved at måle indtag af A-vitamin og provitamin A-carotenoider gennem kosten og som tilskud ved hjælp af spørgeskemaer om fødevarefrekvens, har haft inkonsistente resultater. I den nylige anden ekspertrapport om kost og kræft fra World Cancer Research Fund blev det vurderet, at der er sandsynlige beviser for, at fødevarer, der indeholder carotenoider, beskytter mod kræft i hoved og hals og i lunge, og at fødevarer, der indeholder β-caroten, beskytter mod kræft i spiserøret (5). Undersøgelser har imidlertid vist ringe korrelation mellem indtagelse via kosten eller tilskud og cirkulerende retinolniveauer (6), hvilket sandsynligvis skyldes fejl ved måling af kosten, og fordi retinolkoncentrationer ikke kun skyldes indtagelse via kosten og tilskud, men også faktorer i forbindelse med absorption, spaltning af provitamin A-forbindelser og transport til og fra retinollagre i leveren (7). Således er cirkulerende retinolkoncentration en bedre måling af retinolstatus end selvrapporteret indtag.

Flere epidemiologiske undersøgelser har undersøgt cirkulerende retinolkoncentrationer og risiko for kræft med uensartede resultater. Der er f.eks. rapporteret om en omvendt sammenhæng mellem retinol og kræft flere steder, f.eks. i munden (8), leveren (9-11), prostata (12, 13), lunge (14-17) og mave (18), mens andre undersøgelser ikke har rapporteret om nogen sammenhæng mellem retinol og kræft i livmoderhalsen (19), tyktarmen (20), prostata (21), bryst (22) og leveren (23). I mellemtiden er der af flere grupper blevet rapporteret om en positiv sammenhæng mellem retinol og prostatakræft (24-27). I nogle af disse undersøgelser kan uoverensstemmelsen i resultaterne skyldes små stikprøvestørrelser (dvs. n < 100), hvilket begrænser den statistiske styrke til at påvise sande sammenhænge (12, 23). Desuden kan forskelle i undersøgelsesdesign, screeningsprævalens, kost- og livsstilsfaktorer og laboratoriemetoder til måling af retinol også være medvirkende til forskellene i resultaterne (8, 18). For at foretage en omfattende evaluering af retinols rolle på tværs af kræftsteder inden for den samme kohorte undersøgte vi derfor sammenhængen mellem serumretinol og risiko for kræft på flere steder inden for Alpha-Tocopherol, Beta-Caroten Cancer Prevention (ATBC) Study.

METHODER

Studieopbygning og population

The ATBC Study var en randomiseret, dobbeltblind, placebokontrolleret undersøgelse, der blev gennemført mellem 1985-1993. Formålet med undersøgelsen var at bestemme effekten af tilskud af α-tocopherol og β-caroten på forekomsten af lungekræft og andre kræftformer. Mænd fra det sydvestlige Finland i alderen 50-69 år, som røg mindst 5 cigaretter om dagen, blev rekrutteret til undersøgelsen. Der blev indhentet informeret samtykke fra deltagerne, og de institutionelle review boards for både US National Cancer Institute og det nationale offentlige sundhedsinstitut i Finland godkendte undersøgelsen. I alt 29 133 deltagere blev randomiseret til en af fire grupper: 1) α-tocopherol (50 mg/dag), 2) β-caroten (20 mg/dag), 3) begge kosttilskud eller 4) placebo (28). Deltagerne tog kosttilskuddene indtil deres død eller indtil 30. april 1993, hvor forsøget sluttede.

Ved det første baselinebesøg udfyldte deltagerne detaljerede spørgeskemaer om deres læge-, ryge- og kosthistorie, og deres højde og vægt blev målt af registrerede sygeplejersker. Fastende blodprøver blev indsamlet natten over og opbevaret ved -70°C, beskyttet mod lys.

Serumretinolmåling

Baseline serumprøver fra alle deltagere blev analyseret for α-tocopherol, β-caroten, retinol og total- og højdensitetslipoproteinkolesterol. Retinol blev målt ved hjælp af omvendt fase højtydende væskekromatografi (29). Alle analyser blev udført på et centralt laboratorium på det nationale folkesundhedsinstitut i Helsinki, Finland. Af 29.133 deltagere blev 29 udelukket på grund af manglende retinolværdier, hvilket efterlod en samlet analysekohorte på 29.104 mænd.

Fall-identifikation

Alle tilfælde blev identificeret af det finske kræftregister, som har vist sig at identificere og klassificere næsten alle kræfttilfælde korrekt for denne kohorte (30). For tilfælde, der blev diagnosticeret før september 2001, blev journalerne gennemgået af 1 eller 2 onkologer for at bekræfte diagnosen. For tilfælde, der blev diagnosticeret efter september 2001, blev der indhentet oplysninger fra det finske kræftregister og register over dødsårsager (28). Denne rapport omfatter alle følgende kræftformer, der er diagnosticeret indtil 31. december 2012 (n = 10 798): kræft i galdevejene (International Classification of Diseases, Ninth Revision (ICD-9), kode 156), blære (ICD-9 kode 188), hjerne/centralnervesystem (ICD-9 kode 191), colorectum (ICD-9 koder 153 og 154, undtagen kræft i blindtarmen og anus), øvre mave-tarmkanal (herunder øsofageal pladecellekarcinom (ICD-9 kode 150), øsofagogastrisk junctional adenocarcinom (ICD-9 koder 150 og 151.0) og adenokarcinom i mavesækken uden kardia (ICD-9-koder 151.1-151.9)), hæmatologisk (ICD-9-koder 200-208), nyre (ICD-9-koder 189.0 og 189.1), larynx (ICD-9-kode 161, herunder kun pladecancer), lever (herunder intrahepatisk galdegang (ICD-9-kode 155)), lunge (ICD-9-kode 162), melanom (ICD-9-kode 172), oropharynx (ICD-9-koder 140-149, herunder kun pladecancer), pancreas (ICD-9-kode 157, undtagen 157.4) og prostata (ICD-9-kode 185). Med undtagelse af to steder med små antal (kræft i tyndtarmen, n = 36, og kræft i lungehinden, n = 71) inkluderede vi alle stedspecifikke kræftformer, for hvilke vi modtog data fra det finske kræftregister.

Statistisk analyse

Cox proportional hazards regression blev anvendt til at estimere sammenhængen mellem kvintiler af baseline serumretinolkoncentrationen og den samlede såvel som stedspecifikke kræftforekomst. Vi bekræftede antagelsen om proportionale risici for alle undersøgte individuelle kræftsteder (alle P > 0,12) ved at inkludere et udtryk for interaktion mellem serumretinol og opfølgningstid i modellen og ved at evaluere dets statistiske signifikans ved hjælp af Wald-testen. Alle modeller omfattede alder som en kontinuerlig variabel. Risikofaktorer, der vides eller formodes at være forbundet med forskellige kræftformer, blev vurderet som potentielle forstyrrende faktorer ved at indtaste hver enkelt faktor i den aldersjusterede model for samlet kræft. De variabler, der blev taget i betragtning, var: α-tocopherolbehandlingsgruppe; β-carotenbehandlingsgruppe; højde; vægt; kropsmasseindeks; antal cigaretter, der ryges om dagen; antal år med rygning; civilstand; uddannelse og træning; fysisk aktivitet; bopæl i by; indtagelse af frugt, grøntsager, rødt kød, fedt i kosten, kolesterol, alkohol, retinol, D-vitamin og calcium; og baselinekoncentrationer af serum-total- og højdensitetslipoproteinkolesterol, α-tocopherol og β-caroten. Selv om ingen af disse variabler opfyldte definitionen af en confounder (dvs, deres inddragelse ændrede ikke retinolpunktestimaterne med >10 %), valgte vi følgende kovariabler til inddragelse i vores multivariable modeller: α-tocopherol-behandlingsgruppe (ja/nej), β-caroten-behandlingsgruppe (ja/nej), alkoholforbrug (op til vs. mindst medianen), alder, kropsmasseindeks, antal cigaretter røget pr. dag, antal år med rygning, serum α-tocopherol, serum β-caroten og serumkolesterol (alle kontinuert).

For at evaluere potentiel effektmodifikation blev modellerne stratificeret på følgende variabler: α-tocopherolbehandlingsgruppe, β-carotenbehandlingsgruppe, opfølgningstid (op til 10 år vs. mindst 10 år), antal cigaretter, der ryges om dagen, antal år, hvor der er røget regelmæssigt, kropsmasseindeks, alkoholforbrug, serum α-tocopherol, serum β-caroten, serumkolesterol og alder (alle op til vs. mindst medianen). Der blev udført stratificerede analyser for den samlede kræftforekomst samt for de kræftformer, hvor der blev observeret en hovedforbindelse med serumretinol (dvs. lever, prostata, prostata, lunge). Statistisk interaktion blev vurderet ved hjælp af likelihood ratio-testen ved at sammenligne modeller med og uden et interaktionsterm. Alle rapporterede P-værdier er 2-halede, og α = 0,05 anses for at være tærsklen for statistisk signifikans for de fleste analyser, med undtagelse af de eksplorative interaktionsanalyser, hvor der blev anvendt en Bonferroni-korrektion for at tage højde for multiple test (α = 0,00125 baseret på 44 test). Alle analyser blev udført ved hjælp af SAS, version 9.4 (SAS Institute, Inc., Cary, North Carolina).

RESULTATER

Karakteristika for kohorten i henhold til baseline serumretinolkoncentrationen er vist i tabel 1. Mænd med højere retinolstatus havde højere gennemsnitligt kropsmasseindeks, serum total- og højdensitetslipoproteinkolesterol og serum α-tocopherol, og de var mere veluddannede. Mænd med højere serumretinol havde også et højere indtag af grøntsager i alt, rødt kød, alkohol og retinol i kosten, og de var mere tilbøjelige til at tage calcium-, A-vitamin-, D-vitamin- og E-vitamintilskud.

Alle kræftformer

Efter multivariabel justering for flere potentielle risikofaktorer var serumretinol ikke forbundet med den samlede kræftrisiko (for kvintil 5 vs. 1, hazard ratio (HR) = 0,97, 95% konfidensinterval (CI) = 0,91, 1,03; P for trend = 0,43) (tabel 2, webtabel 1). Dette resultat var uændret, når tilfælde, der blev diagnosticeret inden for 2 år efter blodprøvetagning, blev udelukket (for kvintil 5 vs. 1, HR = 0,98, 95 % CI: 0,92, 1,05; P for trend = 0,71) (webtabel 2) (webtabel 2). Der blev ikke observeret nogen statistisk signifikant interaktion mellem serumretinol og nogen af de faktorer, der blev undersøgt for samlet kræft (Tabel 3).

Specifikke kræftsteder

Når de enkelte kræftsteder blev undersøgt, blev der observeret statistisk signifikante sammenhænge mellem serumretinol og lever-, prostata- og lungekræft. Højere serumretinol var forbundet med højere risiko for melanom, men dette var ikke statistisk signifikant. Serumretinol var ikke forbundet med de andre undersøgte kræftsteder.

Levercancer

Højere serumretinol ved baseline var forbundet med en reduceret risiko for leverkræft (for kvintil 5 vs. 1, multivariabel justeret HR = 0,62, 95% CI: 0,42, 0,91; P for trend = 0,004) (Tabel 2). Dette resultat var uændret, når tilfælde, der blev diagnosticeret inden for 2 år efter blodudtagningen, blev udelukket (for kvintil 5 vs. 1, HR = 0,66, 95 % CI: 0,44, 0,98; P for tendens = 0,01) (webtabel 2) eller når det blev begrænset til hepatocellulært karcinom (for kvintil 5 vs. 1, HR = 0,65, 95 % CI: 0,40, 1,07; P for tendens = 0,03). Der blev ikke observeret nogen meningsfulde interaktioner mellem serumretinol og nogen af de undersøgte faktorer undtagen opfølgningstid (<10 år, for kvintil 5 vs. 1, HR = 0,45, 95% CI: 0,24, 0,84; ≥10 år, for kvintil 5 vs. 1, HR = 0,91, 95% CI: 0,55, 1,48; P for trend = 0.003) (webtabel 3).

Prostatacancer

Højere serumretinol ved baseline var signifikant forbundet med øget risiko for prostatacancer (for kvintil 5 vs. 1, multivariabel justeret HR = 1,28, 95% CI: 1,13, 1,45; P for trend < 0,0001) (tabel 2, webtabel 1). Dette resultat forblev selv, når tilfælde, der blev diagnosticeret inden for 2 år efter blodprøvetagning, blev udelukket (for kvintil 5 vs. 1, HR = 1,30, 95% CI: 1,15, 1,48; P for trend < 0,0001) (Web Tabel 2). Der blev ikke observeret statistisk signifikante interaktioner med nogen af de undersøgte faktorer (webtabel 4).

Lungekræft

Højere serumretinol ved baseline var forbundet med lavere risiko for lungekræft (for kvintil 5 vs. 1, multivariabel justeret HR = 0,80, 95% CI: 0,72, 0,88; P for trend < 0,0001) (tabel 2, webtabel 1). Dette resultat forblev selv, når tilfælde, der blev diagnosticeret inden for 2 år efter blodprøvetagning, blev udelukket (for kvintil 5 vs. 1, HR = 0,80, 95% CI: 0,72, 0,89; P for trend < 0,0001) (Web Tabel 2). Der blev ikke observeret nogen statistisk signifikante interaktioner (Web Tabel 5) og ingen forskelle i foreningen på tværs af de histologiske undertyper (Web Tabel 6).

DISCUSSION

I denne undersøgelse evaluerede vi prospektivt foreningen mellem serumretinolkoncentrationer og samlede og stedspecifikke kræftformer. Selv om retinolstatus ikke var forbundet med samlet kræft efter justering for potentielle forstyrrende faktorer, havde mænd med højere serumretinol en øget risiko for prostatakræft og nedsat risiko for lunge- og leverkræft.

Den omvendte retinol-leverkræft-forbindelse er i overensstemmelse med en tidligere offentliggjort rapport fra denne kohorte baseret på 208 tilfælde diagnosticeret indtil 2009 (9). To andre prospektive undersøgelser, der evaluerer prædiagnostisk serumretinol hos deltagere med kronisk hepatitis B-infektion, har vist, at forhøjet retinol er forbundet med en reduceret risiko for leverkræft (10, 11). Da retinol lagres i og frigives i cirkulationen fra leveren, kan lave serumkoncentrationer skyldes leverabnormaliteter eller udiagnosticeret leverkræft. Vi observerede imidlertid ingen ændring i sammenhængen mellem serumretinol og risikoen for leverkræft, når tilfælde, der blev diagnosticeret inden for 2 eller 5 år efter blodudtagningen, blev udelukket, hvilket tyder på, at omvendt årsagssammenhæng ikke var et stort problem i vores prospektive undersøgelse.

Vi påviste også en omvendt risikosammenhæng mellem serumretinol og lungekræft, hvilket er i overensstemmelse med en nylig systematisk gennemgang af prospektive analyser (16). For eksempel er der påvist en omvendt sammenhæng i flere undersøgelser (14-17, 31), herunder to store β-caroten kemopræventionsforsøg, ATBC-undersøgelsen (1.644 lungekræfttilfælde diagnosticeret frem til 31. december 1998, sammenlignet med nærværende undersøgelse med 3.924 tilfælde) og Beta-Caroten and Retinol Efficacy Trial (291 mandlige og 132 kvindelige lungekræfttilfælde). Disse forsøg viste, at højere serumretinol før tilskud var forbundet med en lavere risiko for forekomst af lungekræft (17, 31), selv om de påviste højere forekomst af lungekræft hos rygere, der randomiseres til at modtage højdosis β-caroten eller β-caroten plus A-vitamintilskud (32, 33).

I modsætning til lunge- og leverkræft observerede vi en positiv sammenhæng mellem serumretinol og prostatakræft. Vores resultater er i overensstemmelse med en samlet analyse af 15 undersøgelser (25) og med en tidligere offentliggjort rapport fra ATBC-kohorten baseret på 2.041 tilfælde, der blev diagnosticeret frem til 30. april 2006 (sammenlignet med 2.724 prostatakræfttilfælde i den aktuelle analyse) (24). En positiv sammenhæng mellem retinol og prostatakræft er også blevet rapporteret i Prostate Cancer Prevention Trial (27). En nylig undersøgelse af prædiagnostisk cirkulerende retinol og genfusions-positiv prostatakræft (som har en dårlig prognose) var nul (34), og en anden viste en omvendt sammenhæng (13).

Få prospektive undersøgelser har undersøgt sammenhængen mellem serumretinol og de andre kræftsteder, vi undersøgte. Cirkulerende retinol har været omvendt forbundet med non-Hodgkin lymfom (35), blærekræft (36), mavekræft (18) og nyrekræft (23), men ikke med risikoen for melanom (37), spiserørskræft (18) eller kolorektal cancer (38). Der er behov for yderligere undersøgelser for at klarlægge disse sammenhænge.

Undersøgelser har vist, at A-vitaminderivater har både antikarcinogene og tumorigene egenskaber. Kræftceller får deres energi fra glykolyse snarere end fra oxidativ fosforylering under normal iltkoncentration. Kræftcellerne har således tilstrækkelig energi til at formere sig hurtigt. Dette fænomen, Warburg-effekten, anses for at være et kendetegn for kræftceller (39). Eksperimentelle undersøgelser har vist, at retinsyre har kræfthæmmende virkninger gennem AMP-aktiveret proteinkinase-suppression af glykolyse (40). Desuden kan retinoider muligvis forbedre insulinresistens ved at aktivere leptin-signalveje i hepatocellulært karcinom (41). Disse veje kan til dels hjælpe os til at forstå den omvendte sammenhæng mellem serumretinol og leverkræft.

Der er opstillet flere mekanismer som hypoteser for at forklare retinoiders inkonsekvente rolle i lungekræft. Generelt er det accepteret, at mens β-caroten og retinol i fysiologiske doser, der stammer fra indtagelse af frugt og grøntsager, er beskyttende, er tilskud i høje doser, især i forbindelse med udsættelse for cigaretrøg, skadeligt. Høje niveauer af β-caroten aktiverer cytokrom P450-enzymer, hvilket fører til øget aktivering af prækarcinogener fra tobaksrøg og dannelse af alternative, skadelige β-caroten- og retinolmetabolitter (42).

Vores observation af en positiv sammenhæng mellem serumretinol og prostatakræft står i kontrast til resultater fra eksperimentelle undersøgelser af retinoider (43). For eksempel aktiverer retinsyre Rb, et tumorsuppressor-gen, i lymfeknudekarcinom af prostata (LNCaP) cellekultur, hvilket reducerer androgenreceptorproteinekspression og øger apoptose (44). Det er også blevet foreslået, at retinsyre hæmmer proliferationen af prostatakræftceller ved at øge p27-ekspressionen gennem opregulering af cyclinafhængig kinase-5 (45). Mens sådanne forsøg tyder på antikarcinogene egenskaber, tyder andre på en rolle for retinol i tumorprogression gennem øget celleproliferation og dedifferentiering (46). Desuden antager vores undersøgelse, at serumretinol er repræsentativt for vævsretinolkoncentrationerne; korrelationen mellem serumretinol og intraprostatisk retinol har imidlertid vist sig at være lav og omvendt (44). Det er uklart, om korrelationen mellem cirkulerende og vævsretinolkoncentrationer er forskellig alt efter organsted, og om dette delvist kan forklare de forskellige associationer, der er observeret for lever- og lungekræft sammenlignet med prostatakræft.

Stærke sider ved vores undersøgelse omfatter den store kohortestørrelse og antallet af incidente kræfttilfælde, befolkningsbaseret case ascertainment gennem nationale registre og en lang opfølgningsperiode på mere end 2 årtier. Den foreliggende undersøgelse er, så vidt vi ved, den største, der undersøger serumretinolforbindelsen med mange kræftsteder i en enkelt analyse. Desuden var der oplysninger om mange potentielle forstyrrende faktorer og effektmodifikatorer til rådighed for analysen. Serumretinol blev målt for alle undersøgelsens deltagere i et enkelt dedikeret laboratorium i Finland. En begrænsning i vores undersøgelse er, at alle deltagerne var mandlige rygere, så resultaterne kan muligvis ikke generaliseres til andre populationer såsom ikke-rygere eller kvinder. Røgintensitet eller -varighed ændrede eller fordrejede dog ikke signifikant sammenhængen mellem serumretinol og kræft, og resultaterne kan derfor muligvis anvendes på ikke-rygere.

Vores resultater tyder på, at retinolets rolle i kræftrisikoen kan variere alt efter organsted, med gavnlige sammenhænge for lunge- og leverkræft, en skadelig sammenhæng for prostatakræft og ingen sammenhæng for kræft på andre steder. Fremtidige undersøgelser, der udforsker retinoiders rolle i kræft på forskellige steder, vil være nyttige for at forstå de underliggende mekanismer og afklare den potentielle rolle af A-vitamin i kræftætiologi og forebyggelse.

NAKUNDSTILLINGER

Authortilknytninger: Department of Epidemiology, University of Michigan School of Public Health, Ann Arbor, Michigan (Manila Hada, Alison M. Mondul); og Metabolic Epidemiology Branch, Division of Cancer Epidemiology and Genetics, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland (Manila Hada, Stephanie J. Weinstein, Demetrius Albanes).

ATBC-undersøgelsen er støttet af det intramurale forskningsprogram under US National Cancer Institute, National Institutes of Health, Department of Health and Human Services.

Interessekonflikter: ingen erklæret.