结直肠癌是全球死亡率第二的癌症。结直肠癌发生发展的相关发病机制尚未发掘,且该病还可以转移到身体其他部位的组织和器官。早期结直肠癌的治疗大大提高了患者生存率。由于大多数结直肠癌患者是在癌症晚期时诊断出来的,这使得结直肠癌的治疗变得困难。因此,需要开发一种精度高、侵入性小的结直肠癌早期诊断方法。血液代谢物生物标志物被认为是不错的选择。尽管目前已经报道了很多关于结直肠癌血液代谢标志物的研究,但用于生物功能验证以及临床实践的生物标志物很少。本论文首先利用液相-质谱联用技术（LC-MS）分析结直肠癌血浆样本中的代谢分子,结合结直肠癌组织样本的转录组学数据,筛选具有生物学意义的生物标志物,并通过代谢分子的功能验证来探究结直肠癌的发生发展过程。其次,通过代谢组学分析结直肠癌患者血液中不同类型的免疫细胞样本的代谢分子,研究代谢失调对免疫系统的影响。最后通过建立AOM/DSS小鼠模型模拟由结肠炎到结直肠癌的演变过程,实现对结直肠癌发生发展过程的动态监测,以期精准地实现结直肠癌的早期诊断,为结直肠癌的早期诊断提供一个新思路。本论文主要研究内容如下:1、基于代谢组学和转录组学探究结直肠癌发展的决定因素利用128例血浆样本（结直肠癌患者血浆88例,健康志愿者血浆40例）的代谢谱图,探究结直肠癌血浆样本的代谢水平变化。并关联84例结直肠癌组织的转录组学数据,通过两组数据的多组学联合分析,阐释结直肠癌血浆的代谢功能紊乱途径并寻找与结直肠癌相关联的差异代谢物分子。把早期结直肠癌看作“部分”,结直肠癌认为是“整体”,将“部分”和“整体”相结合,成功在结直肠癌血浆样本中发现了一条以脂质代谢为中心的异常变化途径。重要的是,观察到结直肠癌患者血浆中油酸和10E,12Z-octadecadienoic acid（以下均简写FA（18:2））的代谢水平远远高于健康人。最后,通过代谢分子的生物功能验证证实,油酸和FA（18:2）促进了结直肠癌肿瘤细胞的增殖,可以作为早期结直肠癌的血浆生物标志物。2、基于代谢组学分析结直肠癌免疫细胞的代谢改变采集健康志愿者和结直肠癌患者血液,分选出T、B、NK、巨噬细胞四种免疫细胞样本。利用高分辨UHPLC-Orbitrap平台对样品进行分析,优化质谱分析方法,建立了PCA分析模型,发现健康组和癌症组的免疫细胞代谢具有明显差异。根据代谢组学数据发现,四种免疫细胞的差异化合物所在的代谢通路,其中,甘油磷脂代谢通路有明显的失调,且其他代谢路径均是脂质代谢路径。进一步筛查并分析在健康组和癌症组的免疫细胞中具有显著性差异的代谢标志物离子,结果表明,烟酰甘氨酸在T、B、NK、巨噬细胞的癌症组中的水平均升高。此外,利用烟酰甘氨酸进行细胞增殖实验,并建立小鼠皮下肿瘤模型,进一步探究其生物功能,证实了烟酰甘氨酸促进结直肠癌肿瘤生长的功能。3、基于AOM/DSS小鼠模型的结直肠癌血清代谢组学研究在本研究中,建立了AOM/DSS小鼠肿瘤模型,以模拟结直肠癌从炎症到癌症发展的过程。收集AOM/DSS模型各阶段的血液样本,用于代谢组学分析,发现甘油磷脂代谢显著失调。这与人血浆样本和四种类型的免疫细胞代谢分析结果保持一致。证明了“整体-部分”研究策略的准确性,并进一步表明结直肠癌的发生主要由脂质的代谢失调引起,这为进一步筛选结直肠癌的早期干预和诊断的生物标志物提供了新思路。