肠道菌群联合临床病理参数构建早期结直肠癌内镜治疗预后列线图模型：精准预测与个体化治疗新策略

本研究创新性整合肠道菌群特征（如梭杆菌属、拟杆菌属相对丰度）与临床病理参数（如肿瘤直径），构建并验证了早期结直肠癌内镜治疗预后列线图模型。模型显示优异区分度（训练集AUC=0.979，验证集AUC=0.821）和临床实用性（DCA曲线证实净获益），为个体化术后管理提供量化工具。

　　

1 Introduction

结直肠癌是消化系统常见恶性肿瘤，其发生发展与生活方式和遗传因素密切相关。早期患者常表现为排便习惯改变、便血、腹痛等症状。内镜治疗因其微创性和有效性已成为早期结直肠癌重要治疗手段，但患者预后存在显著差异。肠道菌群通过调节免疫反应、影响代谢通路等机制参与结直肠癌演进过程，其与临床病理参数的协同作用机制尚待阐明。传统临床病理参数如肿瘤分化程度、浸润深度在反映患者个体差异方面存在局限性，亟需整合新兴微生物指标构建更完善的预后预测模型。

2 Data and methods

2.1 Study subjects

回顾性纳入2019年1月至2024年6月接受内镜治疗的80例早期结直肠癌患者，按7:3比例随机分为训练集（56例）和验证集（24例）。所有患者均签署知情同意书。

2.2 Inclusion and exclusion criteria

纳入标准包括：病理确诊早期结直肠癌、完整内镜操作记录、临床病理资料齐全、治疗前完成标准化肠道菌群检测。排除标准涵盖：合并其他恶性肿瘤病史、严重系统性疾病、术前接受放化疗等抗肿瘤治疗、存在肠道器质性病变或精神认知功能障碍。

2.3 Treatment methods

内镜黏膜切除术（EMR）适用于直径<2cm的隆起型或平坦型病变，通过黏膜下注射抬举病灶后圈套切除。内镜黏膜下剥离术（ESD）适用于直径>2cm、形态不规则病变，采用专用电刀进行黏膜下剥离，实现整块切除。

2.4 Intestinal flora detection method

使用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit提取粪便微生物DNA，通过引物338F/806R扩增16S rRNA基因V3-V4区，Illumina NovaSeq平台进行测序。QIIME2流程处理数据，DADA2去噪生成ASVs，SILVA 132数据库进行物种分类。

2.5 Collection of clinical pathological parameters

从电子病历系统提取患者年龄、性别、肿瘤部位、大小、大体形态、分化程度、淋巴血管侵犯等参数，确保数据准确完整。

2.6 Prognostic evaluation方法

主要终点定义为术后1年内复发/转移。随访方案包括季度内镜监测切除部位黏膜和影像学评估淋巴结/远处转移。良好预后需同时满足：无局部复发（肿块/狭窄）、无远处转移、肿瘤标志物正常、无癌症相关症状。

2.7 Statistical analysis

采用SPSS 26.0和R 4.3.1软件。计数资料采用χ²检验或Fisher精确法，正态分布计量资料采用独立样本t检验。多因素Logistic回归筛选危险因素，R软件"caret"包划分数据集，"rms"包构建列线图，"pROC"包绘制ROC曲线。采用Bootstrap验证（1000次迭代）优化校正，Hosmer-Lemeshow检验评估校准度，DCA曲线评价临床效用。

3 Results

3.1 Baseline characteristics

训练集与验证集在不良预后发生率、肠道菌群指标及临床病理参数上均无显著差异（均P>0.05），显示数据集划分均衡。

3.2 Univariate analysis

训练集单因素分析显示：不良预后组与良好预后组在年龄、肿瘤直径、Chao1指数、Shannon-Wiener指数、梭杆菌属相对丰度、拟杆菌属相对丰度、双歧杆菌相对丰度及乳酸杆菌相对丰度存在统计学差异（均P<0.05）。

3.3 Multivariate analysis

多因素Logistic回归证实：肿瘤直径、Shannon-Wiener指数、梭杆菌属相对丰度、拟杆菌属相对丰度、双歧杆菌相对丰度及乳酸杆菌相对丰度是内镜治疗不良预后的独立影响因素（均P<0.05）。多重共线性检验显示VIF均<5（均值2.3），支持变量独立入模。

3.4 Nomogram construction

基于6个独立因素构建列线图模型，总分范围0-350分，对应疾病风险概率0.001-0.99。高分预示不良预后风险增高，例如：肿瘤直径3cm（20分）+Shannon-Wiener指数2.8（约50分）+梭杆菌属丰度5%（约30分）+拟杆菌属丰度6%（约20分）+双歧杆菌丰度10%（约35分）+乳酸杆菌丰度12%（约45分）合计约200分，对应约30%疾病风险。

3.5 Internal and external validation metrics

训练集C-index为0.989（校正后0.965），验证集为0.755（校正后0.731）。校准曲线显示预测与实测平均绝对误差分别为0.052和0.129。Hosmer-Lemeshow检验结果无显著偏差（训练集χ²=3.289, P=0.915；验证集χ²=13.007, P=0.112）。ROC曲线分析显示训练集AUC=0.979(95%CI:0.946-1.000)，验证集AUC=0.821(95%CI:0.516-1.000)，灵敏度与特异度分别为0.999/0.893和0.667/0.923。DCA曲线证实当阈值概率为0.05-0.95时模型具有临床净获益。

4 Discussion

本研究首次整合肠道菌群特征与临床病理参数构建早期结直肠癌内镜治疗预后预测模型。梭杆菌属丰度增高通过激活炎症信号通路和抑制凋亡促进肿瘤进展；拟杆菌属丰度增高可能通过破坏肠道屏障功能参与肿瘤相关炎症；双歧杆菌和乳酸杆菌作为有益菌，通过调节肠道免疫平衡和抑制有害菌发挥保护作用；Shannon-Wiener指数降低反映菌群多样性下降，可能导致微生态稳定性降低；肿瘤直径作为传统病理参数直接反映肿瘤侵袭性。

列线图模型表现出优异区分度和校准度，基于总分进行风险分层：低风险（<200分，<30%风险）建议常规内镜监测（每6个月）；中风险（200-215分，30-85%风险）需缩短监测间隔（3个月）或预防性治疗；高风险（>215分，>85%风险）需强化辅助治疗。该分层策略与ESMO指南具有一致性。

研究局限性包括：单中心样本量较小，验证集校准误差（0.129）可能导致风险误分类；未考虑饮食（如乳化剂抑制双歧杆菌）、地域差异对菌群的影响；未纳入更多潜在预测因子；未使用惩罚回归优化变量选择；1年随访可能低估晚期复发。未来需通过多中心前瞻性研究、整合饮食因素、延长随访时间、应用机器学习方法进一步优化模型。该模型为推进结直肠癌个体化精准治疗提供了重要量化工具。