论文部分内容阅读
第一部分基于组织核磁共振代谢组学的胰腺癌代谢分型的研究目的:探索基于核磁共振(NMR)代谢组学技术建立胰腺癌组织代谢分型,揭示胰腺癌在组织代谢组学层面的异质性,发现不同分型患者在临床进展和预后的差异。方法:采用~1H NMR波谱检测113例胰腺癌组织样本(PCa组)和56例正常胰腺组织样本(Control组)代谢数据,通过分层聚类分析(HCA)获得PCa不同亚组。联合单变量和多变量统计方法分析不同亚组代谢变化、相关代谢通路及组间代谢差异,根据亚组代谢特征确定代谢分型。收集并比较各分型患者临床资料的差异。受试者工作特征曲线(ROC)分析筛选区分胰腺癌以及区分特定分型的代谢标志物。结果:根据HCA分析,得到PCa-1、2A和2B三个亚组。与Control组相比,PCa各亚组代谢变化显著,表现为糖类、羧酸类、部分氨基酸及氨基酸分解产物含量的上升和三羧酸循环底物、嘧啶、嘌呤、核苷类、胆碱类以及烟酰胺类物质含量的降低,仅有少部分代谢物呈不同变化趋势,提示不同亚组总体代谢重构趋势相似。亚组间比较显示,各亚组中代谢物含量变化程度和代谢变化主要相关通路并不相同。PCa-1组以高氨基酸水平和低乳酸、牛磺酸、谷胱甘肽、腺苷类物质水平为主要特征,可定义为氨基酸高富集型。PCa-2B则以相对较高的嘧啶、嘌呤、烟酰胺和胆碱等类物质含量为特点,定义为富核苷-烟酰胺-胆碱型,PCa-2A则定义为中间型。在临床进展与预后方面,氨基酸高富集型患者术后复发时间早,远期预后差,提示该分型肿瘤生物学性质更为恶劣。肌醇、苹果酸等9种物质以及赖氨酸、酪氨酸等6种物质分别能够良好地区分出胰腺癌患者及氨基酸高富集型患者。结论:不同分型的胰腺癌组织代谢变化趋势具有一致性,但代谢物变化程度和主要相关代谢通路具有较大的异质性。不同代谢分型临床预后差异显著,强烈提示了代谢异质性与肿瘤生物学行为差异的高度相关性,有利于加深对胰腺癌生物学与肿瘤代谢的认识。结合所发现的代谢标志物,有助于胰腺癌筛查方法和术后复发高危人群评估方法的建立。第二部分基于血清核磁共振代谢组学的胰腺癌代谢分型的研究目的:探索基于NMR代谢组学的胰腺癌血清代谢分型,揭示胰腺癌在血清代谢组学层面的异质性,发现不同分型患者在临床进展和预后的差异。方法:采用~1H NMR检测39名健康人群(Control)、20名黄疸(J-PCa)和37名无黄疸胰腺癌患者血清(NJ-PCa)。联合多种统计分析方法比较NJ-PCa、J-PCa和Control组间代谢差异。采用HCA分别对NJ-PCa和J-PCa组进行分组,并分析各亚组代谢变化、相关代谢通路和组间差异,根据各亚组代谢特征确定分型。采用ROC分析筛选胰腺癌血清标志物。收集并比较各分型的临床进展与预后的差异。结果:模式识别模型显示Control、NJ-PCa和J-PCa三组血清代谢组学之间的差异十分显著,NJ-PCa和J-PCa仅有5种代谢物呈共同变化趋势。提示黄疸会严重影响血清代谢组,掩盖胰腺癌相关代谢变化。HCA分析将J-PCa和NJ-PCa分为2和3个亚组。对比Control组,J-PCa 1伴有多种氨基酸、胆碱类、糖类、醇类物质的下降以及乳酸、脂质和脂蛋白含量的上升。J-PCa 2和NJ-PCa 1仅有少量物质含量发生显著变化。NJ-PCa 2和NJ-PCa-3则共同表现为多种氨基酸和甘油含量的上升,脂质和脂蛋白含量的下降,乳酸和葡萄糖是两者之间的主要差异代谢物。根据代谢变化程度,J-PCa 2和NJ-PCa-1可定义为低代谢紊乱型。J-PCa1、NJ-PCa 2和3则属高代谢紊乱型,而NJ-PCa 2和3根据乳酸含量又可分为低和高乳酸型。苯丙氨酸可能作为区分正常胰腺与胰腺癌的代谢标志物。临床进展和预后方面,J-PCa各分组无明显差异。而NJ-PCa组内比较则显示,高代谢紊乱型患者发生远处转移比例较高,低乳酸型远期预后较好,而高乳酸型的远期预后较差。结论:黄疸会引起胰腺癌患者血清显著的代谢变化。胰腺癌患者血清代谢组学紊乱水平的不一致性较高,异质性较为显著。所建立的分型在远处转移和远期预后具有一定差异性,提示了血清代谢改变与胰腺癌生物学行为和肿瘤-宿主相互作用可能存在相关性,可以为相关机制研究提供重要线索。同时,这些发现为进一步探索基于血清代谢组学的胰腺癌诊断、临床进展与预后的评估方法建立了基础。第三部分不同分化程度的胰腺癌模型血清代谢差异的研究目的:检测不同分化程度的胰腺癌动物模型血清代谢差异,初步评估血清代谢组学在术前评估胰腺癌分化程度的可行性。方法:采用Panc-1、Bxpc-3和SW1990细胞株种植Balb/c裸鼠胰腺建立不同分化的胰腺癌动物模型。采集各组动物血清并使用~1H NMR进行检测。采用多变量统计方法分析各组血清代谢差异,并用MBRole在线服务进行代谢通路分析。结果:Panc-1,Bxpc-3和SW 1990组分别有12,13和11只动物模型建立成功,肿瘤经病理证实符合低、中-低和中-高分化病理表现。三组血清代谢组两两比较可建立高信度的模式识别模型,表明不同分化的胰腺癌对血清代谢的影响存在显著差异。SW1990组血清葡萄糖和脂质含量相对较低,柠檬酸、乳酸以及多种氨基酸含量相对较高,提示血清糖酵解和谷氨酵解底物含量差异可能与肿瘤分化相关。Panc-1组血清胆碱类物质相对较高,提示血清中相对较高的胆碱类物质含量可能是低分化胰腺癌的代谢标志。结论:本研究发现不同分化程度的胰腺癌所引起的血清代谢变化存在显著差异,相互之间可以建立可靠的模式识别模型,初步验证了基于代谢组学预测肿瘤分化方法的可行性。