目的:采用气相色谱-质谱联用的代谢组学技术方法分析膀胱癌患者与正常人的尿液中内源性代谢物水平差异,寻找膀胱癌相关潜在的诊断生物标志物,进而对膀胱癌疾病发生、发展和转移机制有更深入的了解,为膀胱癌的早期诊断和预后监测提供新的策略。研究方法:本研究分为两个阶段:即发现阶段和验证阶段。发现阶段中共纳入符合标准的研究对象32例膀胱癌患者作为实验组,21例健康人作为正常对照组。收集对照组人群和膀胱癌患者的晨尿,做好前期处理和登记。收集到的尿液样本采用硅烷化衍生作为预处理,运用GC-MS代谢组学技术平台检测,利用标准化合物数据库对代谢物色谱峰进行定量和定性分析,鉴定出肿瘤组和对照组尿液样本的内源性差异性代谢物。采用主成分分析(PCA)和正交偏最小方差判别分析(OPLS-DA)对两组多元数据进行分析并做统计,同时评估内源性差异代谢物的诊断能力并运用二分类Logistic回归建立膀胱癌诊断模型,以期提高膀胱癌早期诊断灵敏度和特异度。验证阶段扩大样本量对前一阶段的结果进行验证,纳入符合标准的79例膀胱癌患者和51例健康人,研究技术和方法与发现阶段相同。结果:在发现阶段中,通过GC-MS技术平台分离鉴定出22种差异代谢物,这些物质是:琥珀酸、麦芽糖、甘油-1-磷酸、邻苯二甲酸二乙酯、3-甲基戊二酸、甘氨酸、肌酐、含羞草碱、6-去氧-L-甘露糖、4-氨基丁酸、磷酸盐、黄尿酸、犬尿酸、谷氨酸、烯醇-丙酮酸、吡咯烷酮羧酸、腺嘌呤、3-磷酸甘油酸、N-乙酰基-天门冬氨酸、2-氨基-4,6-二羟基嘧啶、甲基枸橼酸和胞嘧啶。PCA、OPLS-DA进行多变量数据分析,结果提示膀胱癌实验组与正常对照组尿液代谢谱有明显差异。对22种尿液内源性差异代谢物进行诊断效能的检测,结果提示它们的ROC曲线下面积(AUC)在0.7-0.9之间,诊断价值中等。采用二分类Logistic回归统计分析,将麦芽糖(B)、邻苯二甲酸二酯(D)、3-甲基戊二酸(E)、甘氨酸(F)、吡咯烷酮羧酸(P)和3-磷酸甘油酸(R)这6种差异代谢物纳入诊断模型中,Y=1.4835-7.94B×10-6-6.391D×10-5-1.005E×10-5-9.727F×10-8+2.071P×10-6-5.875R×10-5。其AUC=0.94,灵敏度提高到76.19%,特异度提高到100%,阳性预测值高达100%,阴性预测值为86.5%,减少误诊率。后续的验证阶段中,分离鉴定出14种差异代谢物,它们是琥珀酸、甘油-1-磷酸、甘氨酸、含羞草碱、6-去氧-L-甘露糖、4-氨基丁酸、磷酸盐、犬尿酸、烯醇-丙酮酸、3-磷酸甘油酸、N-乙酰基-天门冬氨酸、2-氨基-4,6-二羟基嘧啶、甲基枸橼酸和胞嘧啶,有趣的是,这些内源性差异代谢物与发现阶段的差异代谢物完全吻合。14种差异代谢物AUC在0.60-0.8之间,诊断价值中等,采用二分类Logistic回归将差异代谢物联用制定诊断模型,Y=1.0894-1.607B×10-6-2.049I×10-7-5.051K×10-6+1.644L×10-5。将甘油-1-磷酸(B)、烯醇-丙酮酸(I)、N-乙酰基-天门冬氨酸(N)和2-氨基-4,6-二羟基嘧啶(L)最终纳入联合诊断模型中,AUC=0.78,灵敏度为73.4%,特异度为68.6%,阳性预测值为78.4%,阴性预测值为62.5%,诊断价值显著提高。对肿瘤组进行亚组分析,发现3-磷酸甘油酸、胞嘧啶的含量可能用于预测膀胱癌分期,甘油-1-磷酸、含羞草碱、4-氨基丁酸、3-磷酸甘油酸、N-乙酰基-天门冬氨酸和胞嘧啶可能用于预测膀胱癌分级。结论:本研究揭示了气相色谱-质谱代谢组学技术用于膀胱癌代谢谱的分析是可行的。琥珀酸、麦芽糖、甘油-1-磷酸、邻苯二甲酸二乙酯、3-甲基戊二酸、甘氨酸、肌酐、含羞草碱、6-去氧-L-甘露糖、4-氨基丁酸、磷酸盐、黄尿酸、犬尿酸、谷氨酸、烯醇-丙酮酸、吡咯烷酮羧酸、腺嘌呤、3-磷酸甘油酸、N-乙酰基-天门冬氨酸、2-氨基-4,6-二羟基嘧啶、甲基枸橼酸和胞嘧啶是筛选出的内源性差异代谢物,它们可能成为诊断膀胱癌的潜在生物标志物。此外,将麦芽糖、邻苯二甲酸二脂、3-甲基戊二酸、甘氨酸、吡咯烷酮羧酸和3-磷酸甘油酸这6种差异代谢物联用,构建出膀胱癌的诊断模型,提高膀胱癌的诊断率。但是,仍然需要后续的多中心、大样本的研究进一步验证和检验,寻找诊断价值更高的差异代谢物。