结直肠癌(colorectal cancer，CRC)是我国常见消化系统恶性肿瘤之一，近年来发病率逐渐增加，且死亡率较高。最新数据显示2014年全球新发CRC病例数将近137万，居恶性肿瘤发病率的第三位，恶性肿瘤死因的第二位[1]。结直肠癌发病率逐年升高与人体能量代谢收支平衡和脂肪的摄入量密切相关。日常饮食中摄入的脂肪的量和脂肪种类均与结直肠的发生有关。众所周知，线粒体是人体的动力工厂，为人体提供所需的能量，与人体能量代谢密不可分。我们课题组前期研究发现结直肠癌细胞糖酵解程度增加和线粒体参与的能量代谢对于结直肠癌的发生发展和转移具有促进作用，该研究表明结直肠癌的发生发展与线粒体相关的代谢密不可分，但具体关系和相关的代谢变化并不明确。所以本课题欲从代谢的角度，通过代谢组学技术分析研究结直肠癌发生发展过程中的代谢改变，寻找结直肠癌发生发展过程中潜在的生物标志物质，从根本上了解线粒体相关的代谢变化与结直肠癌发生发展的关系，为结直肠癌的预防和诊断提供依据。　　代谢组学(metabolomics)是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。随着质谱、色谱和核磁共振技术的发展，代谢组学技术越发成熟，在临床上得到广泛的应用。近年来代谢组学技术也广泛应用于癌症相关的研究。这里我们利用液相质谱与色谱联用技术，对60例结直肠癌病人及30例健康人的血清中的代谢物进行分析。分析结果发现随着病程的发展，在病人的血清中多不饱和脂肪酸含量呈梯度下降的趋势，且具有显著的统计学意义:代谢谱分析结果指明多聚不饱和脂肪酸可能是结直肠癌发生发展过程中的一个潜在的生物标志物质，为了验证多聚不饱和脂肪酸的作用，我们发现增加结直肠癌细胞生长环境中的多聚不饱和脂肪酸含量时，结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力受到抑制。我们查阅资料发现多聚不饱和脂肪酸代谢与线粒体有关，所以我们检测线粒体功能发现，结直肠癌细胞生长环境中多聚不饱和脂肪酸增加时，细胞线粒体功能减弱，线粒体复合体表达量降低。结合代谢谱分析结果，我们的研究表明多聚不饱和脂肪酸可能成为结直肠癌发生发展过程中的潜在生物标志物质，这一发现对结直肠癌的预防和早期诊断及预后评估有着重要的临床价值。　　目的:　　1、根据本组之前对结直肠癌的研究，结直肠癌的发生与线粒体有着密切的关系。我们采集不同病程的结直肠癌病人和年龄性别相匹配的正常健康人新鲜血清样本，利用代谢组学技术分析不同病程结直肠癌病人血清和健康对照组血清中代谢物质发生的变化，寻找与线粒体相关的差异代谢物质。　　2、利用结直肠癌细胞系探究代谢组学技术分析发现的差异代谢物对结直肠癌细胞增殖能力、迁移及侵袭能力的影响，验证代谢谱分析结果中差异代谢物的作用。　　3、分析培养基中加入差异代谢物质刺激后的细胞内活性氧自由基(ROS)含量并检测线粒体相关的功能指标，分析多聚不饱和脂肪酸处理组与不加药的实验对照组细胞线粒体功能差异。　　4、探讨差异代谢物质与结直肠癌发生发展中的作用及其临床应用价值。　　方法:　　根据前期组内对结直肠癌的研究发现，结直肠癌与线粒体存在密切的关系，所以设计实验采集未经任何治疗和药物处理的结直肠癌病人和健康人的血清，利用代谢组学技术分析血清内代谢变化，找出与结直肠癌发生发展相关的差异代谢物质，并通过细胞平板克隆，CCK-8细胞活性和细胞增殖实验，细胞划痕实验，Tran swell小室迁移和侵袭实验验证结直肠癌细胞系中该代谢物对肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力的影响，同时检测代谢物刺激后的细胞相关的线粒体功能，非变性胶实验检测线粒体复合体表达情况，从代谢角度分析探讨结直肠癌发生发展与线粒体的关系及相关机制。　　结果:　　1、代谢组学分析发现结直肠癌病人随着病程的发展，血清中的多聚不饱和脂肪酸呈现梯度递减的趋势。　　2、多不饱和脂肪酸处理结直肠癌细胞株实验发现，多不饱和脂肪酸能够抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移及侵袭能力。　　3、细胞培养基中加入不饱和脂肪酸时，细胞线粒体功能减弱，线粒体产生的ATP减少，线粒体膜电位降低，线粒体中产生的活性氧自由基(ROS)升高。　　4、非变性胶实验检测线粒体呼吸链复合体含量，结果显示培养基加入多聚不饱和脂肪酸培养的细胞复合体Ⅰ、复合体Ⅳ、复合体Ⅴ表达量下降（以没有线粒体基因编码的复合体Ⅱ作为校正）。　　结论:　　代谢组学技术定量分析不同病程结直肠癌病人血清和健康人血清样本发现结直肠癌病人血清中多聚不饱和脂肪酸随着病程的恶化呈现梯度下降的趋势。代谢谱分析结果指明多聚不饱和脂肪酸可能是结直肠癌发生发展过程中的一个潜在的生物标志物质，为了验证多聚不饱和脂肪酸的作用，我们发现增加结直肠癌细胞生长环境中的多聚不饱和脂肪酸含量时，结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力受到抑制。我们查阅资料发现多聚不饱和脂肪酸代谢与线粒体有关，所以我们检测线粒体功能发现，结直肠癌细胞生长环境中多聚不饱和脂肪酸增加时，细胞线粒体功能减弱，线粒体复合体表达量降低。结合代谢谱分析结果，我们的研究表明多聚不饱和脂肪酸可能成为结直肠癌发生发展的潜在生物标志物，这一发现对结直肠癌的预防和早期诊断及预后评估有着重要的临床价值。