研究背景结直肠癌（Colorectal Cancer,CRC）是全球男性第三和女性第二大常见肿瘤。在我国,2017年发布的《中国肿瘤的现状和趋势》,无论在城市还是农村,肿瘤都成为了当今威胁中国居民生命健康最大的因素,结肠癌在男性和女性死亡率中均位居第五。大多数CRC是散发性的,没有可识别的遗传性基因突变。它的发展是一个多步骤的过程,称为腺瘤-癌序列。由结直肠息肉转化为大肠癌需7-12年,因此在人群中检出和切除息肉,是预防肠癌的好机会。但由于该病起病隐匿,临床表现缺乏特异性,早期诊断较为困难,因此对如何提高结直肠息肉的早期捡出率提出更高的要求。随着人群筛查的引入,对结直肠息肉患者进行常规的结肠镜检查监测并及时对病变进行内镜下治疗被广泛推荐。但不是所有的结直肠息肉是癌前病变和腺瘤的90%以上不进展癌症,认识不同病理类型的息肉和哪些会进展的,准确识别癌症仍然具有挑战性。本文探讨不同病理类型结直肠息肉和腺瘤-癌序列不同阶段病变的临床、内镜特点,掌握该病的发生、发展规律,增强诊断水平,提高早期检出率,并对临床治疗作出指导,这对预防结直肠肠癌的发生、发展及降低死亡率有着不可替代的价值。虽然结肠镜检查是一种高度敏感的筛查方法,但与其他检查方法相比,它需要熟练的检验员,成本较高,不太方便,对患者的风险也较大。因此可能不建议开展以人口为基础的结肠直肠筛查方案。结直肠癌的发展是一个多步骤的过程,表现为表观遗传和基因活动的积累和受生活方式的影响。尽管已经发现了一些分子事件,但肿瘤的发生发展过程仍不清楚,在这一过程中起关键作用的分子尚待识别。分子生物学是研究肿瘤的最热门的话题,基因芯片技术进行基因表达谱分析可以同时绘制单个肿瘤样本中数千个基因的表达情况,并测量表达模式。它能更好地理解癌症的发生过程,发现新的肿瘤靶点、开发新的生物药物和发现新的预后标志物。本文利用生物信息学方法分析结直肠腺瘤-癌序列发生发展的分子机制,识别新的生物标志物,以期用于CRC的早期检测。进一步规范筛查和随访人群。第一部分 结直肠息肉-癌的临床、内镜、病理特点和癌变相关因素分析目的:比较不同病理类型结直肠息肉及腺瘤-癌序列不同阶段病变的临床内镜特点和患者代谢指标的差异,探讨结直肠息肉和腺瘤癌变的临床内镜特点和相关因素。方法:1.收集江西省人民医院（三级甲等医院）于2016年06月至2018年06月行结肠镜检查并经病理检查证实有结直肠息肉患者2028例。按病理类型分为结直肠腺瘤、锯齿状病变及炎性息肉三组。分析不同病理类型息肉的大小、部位、形态、个数、表面充血、分叶情况等内镜特征。同时收集在我院就诊肠镜正常且排除重大疾病患者630例作为对照组,比较不同病理类型息肉患者和对照组代谢相关指标包括 BMI、ALT、AST、TBIL、BUN、CR、GLU、UA、TG、TC、LDL、HDL、HB,分析结直肠息肉的相关因素。2.收集江西省人民医院（三级甲等医院）于2012年06月至2018年06月行结肠镜检查并经术后病理检查证实为结直肠高级别上皮内瘤变腺瘤患者227例和结直肠腺瘤癌变患者145例。分析结直肠低级别上皮内瘤变腺瘤、高级别上皮内瘤变腺瘤及癌变腺瘤的大小、部位、形态、个数、表面充血、分叶情况等内镜特征。同上述收集在我院就诊肠镜正常且排除重大疾病患者630例作为对照组,比较不同病变患者和对照组代谢相关指标包括BMI、ALT、AST、TBIL、BUN、CR、GLU、UA、TG、TC、LDL、HDL、HB,分析腺瘤癌变的相关因素。结果:1.结直肠息肉的临床、内镜和病理特点:结直肠息肉2028例,男性1390人（68.54%）,女性638人（31.46%）,平均年龄57.7±12.45岁,发病高峰年龄在45岁-74岁。男性多于女性。单发息肉者974例（47.88%）,2-5个者958例（47.09%）,6-10个者80例（3.94%）,＞10个者22例（1.08%）。共4518个息肉,位于直肠1360个（30.1%）,左半结肠息肉1605个（35.52%）,右半结肠1286个（28.46%）,回盲部息肉267个（5.91%）。以左半结肠息肉数最多,其次是直肠。＜1cm息肉3902 个（86.37%）、≥1.0cm 息肉 616 个（13.63%）。Ⅰp型息肉为 485 个（10.7%）,Isp型息肉886个（19.56%）,广基型（Is）息肉2931个（64.72%）,Ⅱa型息肉193个（4.26%）,Ⅱb型息肉4个（0.09%）,侧向发育型肿瘤30个（0.66%）。取病理息肉2074个。结果以腺瘤最多,1285个（61.96%）,炎性息肉425个（20.49%）。锯齿状病变 364 个（17.55%）。2.不同病理类型息肉的临床和内镜特点分析:（1）腺瘤型息肉组平均年龄为59.73±11.3岁,锯齿状病变组平均年龄为54.71±13.22岁,炎性息肉组平均年龄为55.93±12.67岁,腺瘤患者平均年龄显著大于锯齿状病变息肉和炎性息肉（P=0.000）,而锯齿状病变息肉与炎性息肉平均年龄无显著差异（P=0.322）。三组病理类型息肉均主要发生在45岁至74岁两组年龄段。随着年龄的增加,腺瘤的比例逐渐增加（P=0.000）,而随着年龄的增加,锯齿状病变和炎性息肉的比例逐渐减少（P=0.000;P=0.027）。（2）不同病理类型息肉的部位分布有显著差异（P=0.000）。腺瘤主要位于左半结肠和右半结肠,锯齿状病变主要位于直肠,回盲部以炎性息肉多见,炎性息肉在回盲部分布比例显著高于锯齿状病变及腺瘤（P=0.000）。从回盲部到直肠息肉中锯齿状病变比例均逐渐增多（P=0.000）。（3）不同病理类型息肉的大小有显著差异,管状绒毛状腺瘤和绒毛状腺瘤＞管状腺瘤和传统锯齿状腺瘤＞增生性腺瘤、无蒂锯齿状腺瘤/息肉和炎性息肉（P＜0.05）。（4）不同病理类型息肉的个数分布无显著差异（P=0.072）,不同病理类型息肉均以单发多见。（5）不同病理类型息肉的形态分布有显著差异（P=0.000）,不同病理类型息肉均以广基隆起型多见。（6）不同病理类型息肉的表面分叶、充血情况有显著差异（P=0.000）,不同病理类型息肉多表面不充血、不分叶。（7）通过logistic回归分析提示,与炎性息肉相比,腺瘤的内镜特点是左半结肠和右半结肠多见,表面不充血的大息肉。锯齿状病变的内镜特点是非回盲部的较大息肉。3.低级别上皮内瘤变腺瘤、高级别上皮内瘤变腺瘤及癌变腺瘤的临床和内镜特点分析:（1）结直肠低级别上皮内瘤变腺瘤、高级别上皮内瘤变腺瘤及癌变腺瘤的高发年龄均在45岁至74岁,随着年龄增大息肉癌变率逐渐增加（Kendall’s tau-b=0.072,P=0.003）。不同病理类型病变性别分布比例比较无显著差异（P=0.223）,男性均多于女性。（2）低级别上皮内瘤变腺瘤、高级别上皮内瘤变腺瘤及癌变腺瘤在肠道部位分布有显著差异（P=0.000）。高级别上皮内瘤变和癌变腺瘤多发生于直肠,低级别上皮内瘤变腺瘤多位于左半结肠和右半结肠。（3）低级别上皮内瘤变腺瘤平均直径为0.81±0.6cm,高级别上皮内瘤变腺瘤平均直径为2.67±1.25cm,癌变腺瘤平均直径为4.6±1.68cm,任意两组平均直径比较有显著差异（P=0.000）。随着息肉增大癌变风险逐渐增加（Kendall’s tau-b=0.682,P=0.000）。（4）不同病理类型病变形态分布有显著差异（P=0.000）。低级别上皮内瘤变腺瘤和癌变腺瘤以广基隆起型为主,且两组病变广基形态的比例比较无显著差异（P=0.128）。高级别上皮内瘤变腺瘤多有蒂,而溃疡型均为癌变腺瘤。（5）不同病理类型病变的个数分布有显著差异（P=0.000）。高级别上皮内瘤变腺瘤患者息肉个数以2-5个多见,低级别上皮内瘤变腺瘤和癌变腺瘤以单发多见,且低级别上皮内瘤变腺瘤与癌变腺瘤单发比例比较无显著差异（P=0.792）。（6）不同病理类型病变的表面分叶、充血情况有显著差异（P=0.000）,从低级别上皮内瘤变到高级别上皮内瘤变腺瘤到癌变腺瘤,分叶、充血比例逐渐增加（P=0.000;P=0.000）。（7）通过logistic回归分析提示,与低级别上皮内瘤变腺瘤相比,高级别上皮内瘤变腺瘤的内镜特点为发生于直肠、表面不平、充血发红、多发的较大息肉。恶变腺瘤的内镜特点表现为广基、表面不平、充血发红、多发的大息肉。（8）当息肉大于1.4cm时,诊断高级别上皮内瘤变腺瘤的敏感度（88.4%）和特异度（85.7%）最高。当息肉大于2.9cm时,诊断腺瘤恶变的敏感度（93.1%）和特异度（92.3%）最高。4.结肠息肉的相关因素分析:BMI、TC、LDL、HDL、HB在不同病理类型息肉三组患者间无统计学差异,但均与对照组有统计学差异。多分类logistic回归分析结果提示 BMI（OR=0.894,P=0.000）、TC（OR=0.719,P=0.000）、LDL（OR=0.796,P=0.046）、HDL（OR=0.084,P=0.000）、HB（OR=0.939,P=0.000）均为腺瘤发生的负相关因素;BMI（OR=0.874,P=0.008）、LDL（OR=0.542,P=0.014）、HDL（OR=0.11,P=0.000）、HB（OR=0.941,P=0.000）为锯齿状病变发生的负相关因素,BMI（OR=0.881,P=0.01）、HDL（OR=0.032,P=0.000）、HB（OR=0.933,P=0.000）均为炎性息肉发生的负相关因素,三组都以HDL的OR值最小,说明HDL的负相关作用最强。5.腺瘤癌变的相关因素分析:BMI、TC、LDL、HDL、AST、TBIL、HB在四组之间有显著统计学差异。多分类logistic回归分析结果提示BMI（OR=0.904,P=0.000）、TC（OR=0.793,P=0.007）、HDL（OR=0.076,P=0.000）、HB（OR=0.934,P=0.000）均是低级别上皮内瘤变腺瘤发生的负相关因素,AST（OR=1.032,P=0.001）、TBIL（OR=1.059,P=0.000）是正相关因素;BMI（OR=0.873,P=0.000）、TC（OR=0.61,P=0.000）、HDL（OR=0.081,P=0.000）、HB（OR=0.925,P=0.000）是高级别上皮内瘤变腺瘤的负相关因素,AST（OR=1.038,P=0.002）为正相关因 素。BMI（OR=0.835,P=0.000）、TC（OR=0.637,P=0.002）、HDL（OR=0.061,P=0.000）、HB（OR=0.907,P=0.000）均是腺瘤癌变的负相关因素,AST（OR=1.043,P=0.001）为正相关因素。三组都以HDL的OR值最小,说明HDL的负相关作用最强,而其它指标的OR值都接近1。结论:1.结直肠息肉的发病高峰年龄在45岁-74岁,男性多于女性,随着年龄的增加,腺瘤的比例逐渐增加。与炎性息肉相比,腺瘤的内镜特点是左半结肠和右半结肠多见,表面不充血的大息肉。锯齿状病变的内镜特点是非回盲部多见的较大息肉。2.与低级别上皮内瘤变腺瘤相比,高级别上皮内瘤变腺瘤的内镜特点为发生于直肠、表面不平、充血发红、多发的较大息肉。腺瘤癌变的内镜特点表现为广基、表面不平、充血发红、多发的大息肉。3.当息肉大于1.4cm时,诊断高级别上皮内瘤变腺瘤的敏感度（88.4%）和特异度（85.7%）最高。当息肉大于2.9cm时,诊断腺瘤癌变的敏感度（93.1%）和特异度（92.3%）最高。4.HDL可能是结直肠息肉和息肉癌变的负相关因素。第二部分 结直肠腺瘤-癌的生物信息学分析目的:利用生物信息学分析结直肠腺瘤-癌序列不同阶段病变的共同差异表达基因（Differentially expressed genes DEGs）和结直肠癌的DEGs,探讨结直肠腺瘤-癌序列发生发展的分子机制。方法:本研究通过搜索GEO数据库,根据入选标准和排除标准,包含低级别上皮内瘤变腺瘤、高级别上皮内瘤变腺瘤、腺癌和正常组表达谱数据的原始数据集GSE41675和GSE37364入选。采用生物信息学的方法,以正常结直肠组织为对照,筛选出低级别上皮内瘤变腺瘤、高级别上皮内瘤变腺瘤和腺癌组织三组共同的DEGs分析贯穿腺瘤-腺癌序列发生发展过程中的分子机制以及取腺癌组DEGs去除三病例组的共同DEGs分析腺癌独立的分子机制。结果:1.筛选出与腺瘤-腺癌序列发生密切相关基因。发现贯穿结直肠腺瘤-癌序列的DEGs参与炎症和感染的通路为主,同时也涉及细胞增殖和凋亡通路。位于PPI 网络的核心基因有:PF4,GNG7,CXCL1,CXCL3,CCL20,CXCL11,CCR2,CXCL12,CXCL2,CCL13,INSL5,PYY,CCL5,CXCL8,PMCH,NPY,PTGDR2,SSTR2,SST,ADORA3,CD44,TLR7,IGF1,MYC,GCG,TIMP1,APOE。参与趋化因子信号通路、细胞因子受体相互作用、TNF信号通路、类NOD受体信号通路、NF-kappa B信号通路、toll样受体信号通路和军团杆菌病、沙门氏菌感染通路有关2.腺癌组的DEGs主要参与了细胞分裂、增殖、凋亡等生物学过程,参与细胞周期、DNA复制、βTGF信号通路、Fanconi贫血通路及多个代谢通路。位于 PPI 网络的核心基因有 AURKA,BIRC5,BRCA1,BUB1B,CDC25A,CDC45,CDC6,CDCA3,CDCA5,CDT1,CKS2,CLSPN,DSCC1,ERCC6L,EXO1,FANCD2,FEN1,FOXM1,HELLS,HJURP,KIF14,KIF18B,KIF23,KIF2C,KIF4A,MCM10,MCM2,MCM4,MCM7,MELK,MKI67,NCAPG,NCAPG2,NCAPH,NUF2,PKMYT1,PLK1,PRC1,PTTG1,RACGAP1,RAD54L,SPC25,TOP2A,TPX2,TROAP,TTK,UBE2。参与了细胞周期、DNA复制、卵母细胞减数分裂、Fanconi贫血通路和孕酮介导的卵母细胞成熟通路。结论:1.贯穿结直肠腺瘤-癌序列发生发展以炎症和感染相关通路的基因差异表达为主,同时也涉及细胞增殖和凋亡通路的基因差异表达。2.腺癌组的DEGs主要参与了细胞分裂、增殖、凋亡等生物学过程,参与细胞周期、DNA复制、βTGF信号通路、Fanconi贫血通路及多个氨基酸和脂肪酸代谢通路。PPI网络的核心差异基因主要是参与了细胞周期、DNA复制、卵母细胞减数分裂、Fanconi贫血通路和孕酮介导的卵母细胞成熟通路。