编辑推荐:
为解决透明细胞肾细胞癌(ccRCC)代谢机制不明的问题,北京大学第一医院团队通过UHPLC-MS/MS技术分析15对癌与癌旁组织,鉴定出511种差异代谢物,发现组胺、皮质醇等关键分子及类固醇激素合成等通路异常。该研究为ccRCC诊断提供新靶点,发表于《BMC Urology》。
肾脏作为人体重要的代谢器官,其恶性肿瘤的发生发展与代谢异常密切相关。透明细胞肾细胞癌(clear cell renal cell carcinoma, ccRCC)占肾癌病例的80%,因其胞质内糖原和脂质堆积呈现特征性"透明"外观而得名。这种高度侵袭性的肿瘤在早期往往无症状,而晚期患者却面临放疗化疗效果不佳的困境,凸显了探索其发病机制的紧迫性。
近年来基因组学研究揭示了ccRCC与代谢重编程的密切关联,包括糖酵解增强、三羧酸循环(TCA cycle)抑制等特征。然而现有研究多基于血液或尿液样本,组织层面的全面代谢图谱仍不清晰。更关键的是,不同研究发现的代谢物差异缺乏一致性,这促使研究人员转向更精确的组织代谢组学分析。
北京大学第一医院的研究团队在《BMC Urology》发表了一项开创性研究。通过超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)技术,团队系统分析了15对ccRCC患者癌组织与配对癌旁组织的代谢特征,不仅构建了ccRCC的代谢指纹图谱,更揭示了类固醇激素合成等关键通路异常,为开发新型诊断标志物提供了重要依据。
研究采用UHPLC-MS/MS技术分析15例ccRCC患者的配对癌与癌旁组织。样本经液氮研磨后,用预冷甲醇溶液提取代谢物,通过正/负离子模式检测。数据经Compound Discoverer 3.1处理,采用metaX进行PCA和PLS-DA分析。差异代谢物筛选标准为VIP>1、P<0.05且FC>1.5或<0.667,并通过KEGG数据库进行通路富集。
样本质量控制分析显示QC样本具有高度一致性,证实数据可靠。PCA和PLS-DA模型有效区分了癌与癌旁组织,且置换验证排除过拟合可能。研究共鉴定511种差异代谢物,其中247种上调,264种下调。
在阳性模式中,组胺(histamine)以24.2倍的增幅成为最显著上调代谢物,其次为1-甲基烟酰胺(1-methylnicotinamide)和L-犬尿氨酸(L-kynurenine)。皮质醇(cortisol)和四氢皮质酮(tetrahydrocorticosterone)等类固醇激素也显著升高。下调最显著的是D-半胱氨酸(D-cysteine)和乙酰胆碱(acetylcholine)。阴性模式中,骨化三醇(calcitriol)和D-赤藓糖-4-磷酸(D-erythrose 4-phosphate)上调明显,而生物胞素(biocytin)和dUMP等核苷酸代谢物显著降低。
KEGG分析揭示了三条核心通路异常:类固醇激素生物合成通路中,皮质醇等糖皮质激素上调而雄酮葡糖苷酸(androsterone glucuronide)等下调;嘧啶代谢通路显示CTP等上调和胞苷酸(cytidine-5'-monophosphate)等下调;维生素消化吸收通路中,泛酸(pantothenic acid)和核黄素(riboflavin)等普遍降低。
研究首次在组织层面系统描绘了ccRCC的代谢特征谱。组胺的显著升高尤为引人注目,既往研究显示其在结直肠癌等多种肿瘤中促进进展,可能通过调节免疫微环境发挥作用。皮质醇的升高与临床观察一致——ccRCC患者血清皮质醇水平与肿瘤分级正相关,提示其可能促进肿瘤发展。
维生素代谢物的普遍降低具有重要临床意义。抗坏血酸(L-ascorbate)和维生素A的减少与既往报道的肾癌风险降低作用形成有趣对照,而核黄素在正常组织中更高这一发现也与前人研究吻合。这些发现为营养干预提供了潜在靶点。
该研究的创新性在于:技术上,采用高灵敏度的UHPLC-MS/MS全面检测组织代谢物;临床上,严格排除代谢性疾病患者干扰;科学上,首次系统报道ccRCC中组胺异常及维生素代谢紊乱。发现的代谢特征不仅有助于理解ccRCC发病机制,更为开发新型液体活检标志物奠定了基础。未来研究可扩大样本验证这些发现,并探索靶向代谢通路的治疗策略。
生物通 版权所有