肺癌的代谢异常和疾病进展研究

基于代谢组学技术的肺癌早期诊断标志物研究进展发布时间：2023-05-30T03:54:47.269Z 来源：《医师在线》2023年1月1期作者：刘锋[导读]基于代谢组学技术的肺癌早期诊断标志物研究进展刘锋（山东省济南市人民政府机关门诊部内科；山东济南250013）【摘要】在现代医学技术不断发展的背景之下，人们对疾病的研究越来越深入，癌症作为威胁人类健康的头号杀手，业界对它的研究从未止步。

肺癌作为一种起源于呼吸道上皮细胞的恶性肿瘤，严重威胁人类健康。

在肺癌肿瘤发展过程中，癌细胞代谢物质会不断出现异常，这些变化会引发“延增效应”，并且准确反映出患者的多种基本情况，通过代谢组学技术，对患者身体在外部刺激下，其代谢应答对身体病理情况变化的影响，能够提升肿瘤发现的效率，帮助医生实现无创肿瘤诊断。

基于此，为研究代谢组学技术对于肺癌早期诊断标志物的影响，文章结合现有资料，从细胞代谢组学、呼吸代谢组学、血液代谢组学等几个方面做出阐述，希望能为相关工作提供参考。

【关键词】代谢组学；技术；肺癌早期；诊断；标志物前言肺癌是临床上常见的外形肿瘤，近些年随着人们生活环境和生活方式的改变，肺癌的发病率也逐渐升高。

作为一种和人类代谢密切相关的疾病，假如能通过某些特定的技术，在肺癌早期能准确诊断出肿瘤标记物，将大大提升患者生存的时间。

代谢组学主要通过对生物或者细胞的小分子量代谢产物进行定量分析，并结合核磁共振波谱法和高通量技术对代谢循环等进行鉴定，通过观察细胞代谢产物变化来诊断疾病。

生物标志物是衡量某些特定疾病发展过程的指标，在疾病的筛查、诊断方面有积极作用，通过检测标志物，为医生诊断提供依据。

结合代谢组学对肺癌早期患者肿瘤标志物进行诊断，能为临床提供理论基础，对疾病诊断有积极意义。

1.代谢组学相关概述代谢组学主要研究对象是一系列中间或代谢终产物，这和基因组学和蛋白质组学有所区别，后两者主要研究基因排序、数量，以及蛋白质水平、含量的变化，最终找出相关的基因。

肿瘤异常脂肪酸代谢研究进展朱仲玲;阎昭【摘要】Cancer cells frequently share biological characteristics and energy metabolic processes distinct from normal cells. The specific metabolic phenotype was originally known as the Warburg effect. Researchers later discovered that cancer cells prefer to synthesize fatty acid de novo . Moreover, key enzymes involved in fatty acid synthesis and β-oxidation are overexpressed in tumor tissues, with low or without expression in normal tissues. Abnormal fatty acid metabolism is related to the survival and invasiveness of cancer cells, indicating that abnormal fatty acid metabolism provides the crucial components and energy sources of cancer cells. In recent years, the specific phenotype of abnormal fatty acid metabolism and the exploration of the role of this metabolic alteration in cancer biology and therapeutic strategies targeting the fatty acid metabolic pathways have become attractive focuses in cancer research. The role of active fatty acid metabolism in tumorigenesis and development, as well as the research progress in the development of the specific inhibitors, is reviewed in this paper.%肿瘤细胞具有不同于正常细胞的生物学性状和能量代谢机制。

代谢组学在癌症研究中的应用癌症，作为一种严重威胁人类健康的疾病，一直是医学研究的重点和难点。

随着科技的不断进步，代谢组学作为一种新兴的组学技术，为癌症研究带来了新的思路和方法。

代谢组学是对生物体内所有小分子代谢物进行全面、系统的分析和测定，通过研究代谢物的变化来揭示生物体的生理和病理状态。

在癌症研究中，代谢组学具有重要的应用价值，为癌症的早期诊断、治疗监测和预后评估提供了有力的支持。

一、代谢组学的基本原理和技术代谢组学主要通过分析生物样本（如血液、尿液、组织等）中的代谢物来获取信息。

其基本原理是生物体的代谢状态反映了基因表达、蛋白质活性和环境因素的综合作用，当细胞发生癌变时，代谢途径会发生改变，导致代谢物的种类和含量发生变化。

目前，代谢组学常用的分析技术包括核磁共振（NMR）、质谱（MS）以及色谱质谱联用技术（如气相色谱质谱联用（GCMS）和液相色谱质谱联用（LCMS）等）。

NMR 技术具有非破坏性、可定量和重复性好等优点，但灵敏度相对较低。

MS 技术则具有高灵敏度和高分辨率的特点，但样品前处理较为复杂。

色谱质谱联用技术结合了色谱的分离能力和质谱的检测能力，能够更准确地鉴定和定量代谢物。

二、代谢组学在癌症早期诊断中的应用早期诊断是提高癌症患者生存率的关键。

代谢组学可以通过检测生物样本中的代谢物变化，发现癌症早期的生物标志物，从而实现癌症的早期诊断。

例如，在肺癌的研究中，研究者发现肺癌患者血清中的某些氨基酸（如脯氨酸、甘氨酸等）和脂质代谢物（如磷脂酰胆碱、鞘磷脂等）的含量与健康人存在显著差异。

这些代谢物有望成为肺癌早期诊断的生物标志物。

在乳腺癌的研究中，尿液中的代谢物也被发现可以作为早期诊断的指标。

乳腺癌患者尿液中的肌酸酐、马尿酸等代谢物的水平发生了改变，通过对这些代谢物的检测，可以提高乳腺癌早期诊断的准确性。

此外，代谢组学还可以用于多种癌症的联合诊断。

通过同时检测多种癌症相关的代谢物，构建多指标的诊断模型，提高诊断的特异性和敏感性。

血脂水平与癌症的相关性研究进展陈行辉;李昌芳【摘要】目前,恶性肿瘤的患病率、病死率呈逐年递增趋势,随着诊断技术的发展,高血糖、高血脂、高血压等代谢性疾病与恶性肿瘤的关系逐渐成为研究的重点内容.临床发现,恶性肿瘤患者常合并不同程度的血脂异常,而血脂水平异常的人群发生恶性肿瘤的风险也较其他人群高.因脂质代谢紊乱易引起人体诸多系统、器官疾病,在肿瘤发生发展的过程中,机体正常组织、器官、系统常被破坏,且体内与之相关的代谢反应也随之发生变化,不同肿瘤患者脂代谢紊乱情况各异.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2018(024)018【总页数】5页(P3608-3612)【关键词】乳腺癌;消化系统肿瘤;肺癌;血脂异常【作者】陈行辉;李昌芳【作者单位】重庆市大足区人民医院检验科,重庆 402360;重庆市大足区人民医院检验科,重庆 402360【正文语种】中文【中图分类】R730脂质由脂肪酸与醇相互作用产生，属于中性脂溶性化合物，在机体内脂质的生物学功能以储存能量为主，并参与信号分子与细胞膜的构成[1]。

血浆中的脂质成分总称为血脂，血脂是人体必需的物质，在维持机体正常的生理功能方面有积极意义，血液中脂质含量过低或过高均对身体健康有一定影响，如引起动脉粥样硬化等。

一旦脂质代谢发生紊乱，则人体将发生诸多器官、系统疾病，过去相关的研究已证实血脂与非酒精性脂肪肝、动脉粥样硬化性心脑血管疾病、肥胖症、糖尿病、感染、创伤等具有相关性[2]。

随着研究的深入，血脂异常可增加肿瘤发生风险的报道在国内外均被提出[3-4]。

在肿瘤发生发展过程中，机体正常组织、系统及器官将受到破坏，加之机体诸多与之相关的代谢反应均发生不同程度的变化，故不同肿瘤患者脂质代谢紊乱情况也不同[5-6]。

由此可见，研究肿瘤患者血脂水平的变化情况，对评估肿瘤患者病情变化、病情程度、治疗情况及预后均有理想的指导意义。

现就血脂水平与癌症的相关性研究进展进行综述。

多组学技术在癌症研究中的应用概述癌症是一种严重威胁人类健康的疾病，在世界范围内造成了巨大的负担。

随着科技的进步，多组学技术逐渐引起了人们对于癌症的关注。

多组学技术是利用高通量测序等手段同时检测基因组、转录组、蛋白质组和代谢物组等不同层次的数据，并利用生物信息学分析方法对这些数据进行综合分析。

本文将介绍多组学技术在癌症研究中的应用，包括基因表达谱分析、蛋白质标志物发现和代谢组学分析。

基因表达谱分析基因表达谱分析是多组学技术在癌症研究中最常见的应用之一。

通过测定肿瘤细胞与正常细胞之间的基因表达差异，我们可以找到与肿瘤发生发展相关的关键基因。

例如，以肺癌为例，采用RNA测序技术可以获得全转录组水平上几千个基因的表达数据。

通过与正常肺组织进行比较分析，我们可以找到与肺癌发生发展密切相关的基因。

蛋白质标志物发现蛋白质是细胞内多种功能活动的执行者，也是许多药物靶点的组成部分。

通过利用质谱等技术对肿瘤组织和正常组织中蛋白质表达差异进行分析，可以发现与癌症相关的蛋白质标志物。

这些标志物不仅能够帮助早期诊断和疾病预后评估，还有助于指导个性化治疗方案的制定。

例如，乳腺癌患者中HER2阳性表达与HER2阴性表达是治疗策略选择的重要依据之一。

代谢组学分析代谢组学是多组学技术在癌症研究中较为新颖的应用领域。

它主要关注肿瘤细胞内代谢产物的变化，并通过分析这些变化，找到与肿瘤特征相关的代谢通路和标志物。

代谢通路异常活跃可能会促进肿瘤生长和转移，并且代谢物组分也可以作为潜在的治疗靶点。

例如，近年来研究发现某些癌症细胞喜欢代谢葡萄糖，并通过改变细胞核酸和脂质合成来支持肿瘤生长。

这一发现为针对代谢通路的抗癌治疗提供了新的思路。

多组学技术的挑战与前景虽然多组学技术在癌症研究中具有巨大的潜力，但也面临着一些挑战。

首先是数据分析和解读的困难。

多组学技术产生的数据量庞大、复杂，需要借助先进的生物信息学方法进行分析，以找到与癌症特征相关的信息。

肺癌预后研究进展秦晓松,田应选(西安交通大学医学院,陕西西安710061)[关键词]肺癌;预后;遗传[中图分类号]R734.2 [文献标识码]B [文章编号]1671 5098(2006)18 3310 02目前肺癌已成为癌症死亡的主要原因,在许多地区其发病率、死亡率都有不断上升的趋势。

在肺癌患者中80%是非小细胞肺癌(NSCL C)。

加强预后因素研究对于实施治疗计划尤为重要。

影响肺癌预后的因素很多,传统的T N M分期在肺癌的预后和分期中起到很大作用,但也有较大局限。

我们已清楚地发现,肿瘤的大小(直径<3.0cm和>3.0cm)与生存时间有明显的关系,但在直径< 3.0cm的肿瘤中是否也存在这种关系,目前尚无定论。

一般来说,肿瘤越小,越有可能为早期病变,越有可能获得治愈,但是,病变在1cm的肿瘤也会出现转移,因此单从某一个方面考虑肿瘤的预后是不完备的,不能代表所有的肿瘤患者。

这就要求从多个方面结合患者的具体情况综合考虑。

本文就目前临床研究较为成熟的几个方面对于肺癌预后分析做一简要综述。

1 一般预后因素通常肺癌在中老年人中较为常见,但是现在40岁以下年龄的肺癌也日见增多。

有作者对60岁以上和40岁以下肺癌患者进行比较研究,发现与60岁以上年龄组比较,40岁以下年龄组肺癌患者肺腺癌明显多,小细胞肺癌多,这组患者从出现症状至确诊约间隔5个月,尚不清楚为什么40岁以下肺癌患者误诊率高,可能是年轻人虽然有时持续出现肺部症状或有不正常的胸部X线表现,但也常想不到癌症的存在,因此延误治疗[1]。

日本学者加藤治文等对女性肺癌特性进行研究,与男性相比,女性腺癌比例高为其特征。

统计资料表明,在研究的所有女性病例的中位生存时间为15.7个月,5a生存率为23.60%,而所有男性病例的中位生存时间和5a生存率则分别为12.1个月和22.1个月,两者差异有显著性。

由此,女性肺癌预后可能较男性会更差一些。

肿瘤能量代谢重排（reprograming）与转移的关系不同于正常细胞的能量代谢方式，肿瘤细胞能量代谢不但要为肿瘤细胞提供能量，也为它们提供生物合成的原料以维持其快速增殖1，肿瘤的能量代谢直接决定着肿瘤细胞的命运。

细胞的能量主要来自糖代谢，葡萄糖在体内分解的途径包括糖酵解和氧化磷酸化。

细胞活性与其能量状态紧密相关，恶性肿瘤生长迅速，常有胞内葡萄糖摄入量增高、糖酵解活性提高和乳酸堆积的现象2。

肿瘤细胞即使在供氧充足的情况下，葡萄糖依旧向乳酸转换，这种代谢称为有氧酵解 (aerobic glycolysis) 或“Warburg 效应(Warburg effect)”。

随着研究的深入，人们发现肿瘤细胞不但可以发生有氧糖酵解，而且可以发生氧化磷酸化，两者互相协调，产生代谢共生 (metabolism of symbiosis)。

肿瘤组织存在着异常复杂的微环境和异质性，近年来越来越多的研究表明，肿瘤微环境能改变肿瘤细胞的能量代谢方式，缺氧、乳酸的含量以及营养物质的缺乏等都会影响肿瘤能量代谢途径。

肿瘤细胞有较强的适应逆境而快速生长的特征，而这种适应性是通过改变肿瘤细胞的能量代谢方式来实现的，称为代谢重编程 (metabolic reprogramming)。

肿瘤的能量代谢重编程是指肿瘤细胞中 ATP 的主要生成方式由葡萄糖的有氧氧化偶联线粒体氧化磷酸化转变为有氧糖酵解, 使肿瘤细胞表现出糖酵解速率加快, 葡萄糖摄取量、乳酸产量增加的现象.目前, 临床上已采用18F-脱氧葡萄糖-PET/CT的方法检测肿瘤中葡萄糖的摄取和转化, 以判断肿瘤的恶性程度3。

能量代谢是有机体在物质代谢过程中能量的产生、释放、转换及利用的过程。

正常细胞主要以葡萄糖的有氧氧化磷酸化供能，在缺氧环境下则以糖酵解为主。

而肿瘤细胞能量代谢特点则明显不同，即便在氧供充足的情况下，肿瘤细胞仍表现为活跃地摄取葡萄糖并进行糖酵解，同时产生大量乳酸，这就是肿瘤能量代谢的先锋理论--Warburg效应4。

基于LCMSMS技术的肺癌血浆代谢组学研究一、本文概述肺癌作为全球范围内发病率和死亡率极高的恶性肿瘤，其早期诊断和治疗仍面临巨大挑战。

近年来，随着代谢组学研究的深入发展，基于液相色谱-质谱联用技术（LCMSMS）的血浆代谢组学研究在肺癌的诊断、预后判断和疗效监测等方面展现出巨大潜力。

本文旨在探讨基于LCMSMS技术的肺癌血浆代谢组学研究，通过分析肺癌患者与健康人群血浆中的代谢物差异，揭示肺癌发生发展过程中的代谢变化，为肺癌的早期诊断、治疗策略的优化及预后评估提供新的思路和方法。

本文首先介绍了肺癌的流行病学现状和研究背景，阐述了代谢组学在肺癌研究中的重要性。

接着，详细介绍了LCMSMS技术的原理及其在血浆代谢组学中的应用优势，包括高分辨率、高灵敏度、高选择性等特点。

随后，综述了近年来基于LCMSMS技术的肺癌血浆代谢组学研究进展，包括肺癌患者血浆中代谢物的变化特征、差异代谢物的筛选与鉴定、以及代谢通路的分析等方面。

探讨了肺癌血浆代谢组学研究的挑战与前景，展望了未来肺癌代谢组学研究的发展方向和应用前景。

通过本文的阐述，旨在为读者提供一个全面、深入的肺癌血浆代谢组学研究概览，为推动肺癌代谢组学研究的进一步发展提供参考和借鉴。

二、材料与方法本研究共纳入了例肺癌患者和例健康对照者。

所有肺癌患者均经过病理学确诊，并在研究开始前未接受过化疗或放疗。

健康对照者均经过全面体检，确认无癌症及其他严重疾病。

所有参与者在研究前均签署了知情同意书。

在清晨空腹状态下，采集所有参与者的静脉血样，使用EDTA抗凝管收集。

将血样在4℃下以3000rpm离心10分钟，分离出血浆并储存于-80℃冰箱中，以备后续分析。

采用液相色谱-质谱联用技术（LCMSMS）对血浆样本进行代谢组学分析。

具体步骤如下：将血浆样本进行预处理，包括蛋白沉淀、过滤等步骤，以去除杂质和干扰物。

然后，使用液相色谱仪对样本进行分离，将不同代谢物按照其亲水性和极性进行分离。

肺癌症状：肺癌有什么症状表现肺癌是一种严重的恶性肿瘤，常常没有早期症状，随着肿瘤的生长，一些明显的症状会逐渐出现。

这些症状可以分为局部症状和全身症状两类。

理解肺癌的症状表现可以帮助我们及早发现疾病并获得及时的治疗。

一、局部症状1.咳嗽：肺癌的早期症状之一是进行性咳嗽。

咳嗽可能开始是轻微的，但随着肿瘤的生长，咳嗽会变得更加剧烈，并可能伴有咳痰。

2.咳血：当肿瘤在肺部生长并侵犯到气道或血管时，咳血可能会出现。

咳血的程度可以从轻微的痰中带血到大量咯血，取决于肿瘤的位置和大小。

3.胸痛：部分患者在肺癌早期可能会有胸痛的症状。

这种疼痛可能是持续的或间歇性的，而且可能在深呼吸时加重。

4.气短：当肿瘤阻塞了气道，导致气体无法顺畅通过时，患者可能会感到气短。

气短可以在活动时加重。

5.声音嘶哑：如果肿瘤侵犯了喉部或压迫了喉返神经，患者的声音可能会变得嘶哑。

6.重复肺部感染：部分患者可能会反复出现肺部感染，如肺炎和支气管炎，这可能是因为肿瘤对免疫系统的抑制作用以及肿瘤阻塞了气道导致细菌容易感染。

二、全身症状1.体重下降：肺癌患者常常会出现不明原因的体重下降，这可能是由恶性肿瘤引起的代谢异常或食欲减退所致。

2.乏力：患者可能会感到持久的疲倦和乏力，这与肿瘤的代谢需求增加、免疫功能下降以及癌症相关的慢性炎症有关。

3.全身不适：肺癌患者可能会出现全身不适的症状，如发热、畏寒、恶心、呕吐等。

这些症状可能是由肿瘤对免疫系统的影响以及肿瘤分泌的炎症介质所引起的。

4.扩散转移症状：当肺癌转移到其他部位时，患者可能会出现相关器官或系统的症状，如骨骼痛、神经系统症状、肝功能异常等。

这些症状的出现通常表示肺癌已经进展到晚期。

三、其他症状及注意事项除了上述常见的症状外，肺癌患者还可能出现其他症状，如胃肠道不适、血尿、脑膜炎样综合征等。

这些症状的出现与肺癌的类型、分期以及个体差异有关，因此在临床上需要综合考虑。

需要注意的是，肺癌常常在晚期才出现明显的症状，因此早期肺癌往往容易被忽视。