吸烟者肺癌组织中44种元素的综合分析与对照肺组织比较研究

本研究针对肺癌组织中微量元素基线状态不明的问题，对92例吸烟者的癌与健康肺组织进行了44种元素的ICP-MS分析。结果显示，癌组织中Mn、Co、Ni、Cd、U显著降低，而Cu、Tl、Pb、Rh、Pd、Bi显著升高，并发现年龄与性别相关差异。研究为理解微量元素在肺癌病理生理中的作用提供了关键数据，对肺癌预防与机制研究具有重要意义。

　　

肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，然而关于健康肺组织中微量元素基线状态的认识仍存在巨大空白，特别是缺乏肺癌组织的全面元素谱数据。肺部作为直接暴露于环境的器官，通过吸入持续接触各种微量元素，这些元素可能通过氧化应激、炎症反应等机制影响肺组织健康，甚至参与肺癌的发生发展。尽管一些必需微量元素如锰(Mn)、钴(Co)、硒(Se)、锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)在维持酶活性、免疫应答和细胞功能中起关键作用，但缺乏或过量都可能带来健康风险。而砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、汞(Hg)等有毒微量元素则已知对健康有 adverse 影响，部分被确认为人类致癌物。更为复杂的是，稀土元素和贵金属在肺癌 pathogenesis 中的作用仍不清楚，主要 due to 缺乏它们在健康和癌变肺组织中浓度的数据。

为填补这一知识空白，来自塞尔维亚军事医学科学院的研究团队在《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》上发表了一项开创性研究，对吸烟者肺癌组织和健康肺组织中的44种元素进行了全面分析。该研究不仅旨在建立健康肺组织的元素基线浓度，还深入探讨了癌变组织中的元素变化，以及年龄和性别对元素浓度的影响，试图识别可能参与肺癌 pathophysiology 的微量元素。

研究人员采用了 inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) 这一高灵敏度分析技术，对92例被诊断为恶性肺肿瘤患者的癌组织和健康肺组织样本进行了44种元素的定量分析。样本来自手术切除的肺癌肿瘤质量和远离肿瘤的宏观未改变肺 parenchyma，经病理学家确认后，在-80℃保存直至分析。通过微波消解处理样本，使用超纯硝酸和过氧化氢溶液，并在碰撞模式下进行ICP-MS分析。外部校准采用两种标准系列，准确性通过 certified reference material (CRM) 牛肝和全血标准进行验证，对无法用CRM quantitate 的元素采用标准加入法。统计 analysis 使用SPSS软件，采用 Kolmogorov-Smirnov 和 Shapiro-Wilk 检验评估数据分布，Mann-Whitney U检验比较组间差异，Spearman’s Rho (ρ) 检验分析元素间相关性。

研究结果揭示了一系列重要发现：

在元素浓度比较方面，癌组织中Mn、Co、Ni、Cd和U的浓度显著低于健康组织，而Cu、Tl、Pb、Rh、Pd和Bi的浓度显著高于健康组织。Cr、Zn、Se、Be、Al、As、Ag、Ba和Th等元素在两组间无显著差异。

年龄相关分析显示，在健康肺组织中，年长个体（>64岁）的Mn、Zn、Be、Al、Sb、Ba、Tl、Ga、Rb、Y、Re、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、La和Bi浓度低于年轻个体（≤64岁）。在癌组织中，年轻患者的As、Sb和Au浓度低于年长患者。

性别相关分析表明，女性癌组织中的Cr、Cu、As和Pb浓度显著低于男性，但Pt浓度更高。在健康组织中，性别间无显著差异。

相关性分析发现，在健康肺组织中，Ba和U与其他元素的相关性最多，而癌组织中U的相关性最为频繁。Pd和Cd在健康和癌组织中均显示出最强的正相关性，有毒的Ni和必需的Cr之间也存在强正相关。

这些发现不仅提供了肺癌组织元素谱的详细数据，还揭示了微量元素在肺癌中的潜在作用机制。例如，Cu的升高可能与癌症 progression 相关，而Mn的降低可能反映了抗氧化防御系统的削弱。Cd、Ni等有毒元素的 altered 浓度进一步强调了吸烟相关暴露在肺癌发展中的重要性。此外，稀土和贵金属元素的变化提示了它们在肺癌病理生理中 previously unrecognized 的作用。

研究结论强调，肺癌组织与健康肺组织在微量元素 composition 上存在显著差异，这些差异与年龄和性别相关，并可能影响肺癌的 pathophysiology。特别是Cu、Tl、Pb、Rh、Pd和Bi在癌组织中的积累，以及Mn、Co、Ni、Cd和U的减少，为理解肺癌的分子机制提供了新的视角。相关性分析进一步揭示了元素间的相互作用，表明它们在肺癌发展中可能具有协同或拮抗效应。

这项研究的意义在于，它不仅建立了健康肺组织的微量元素基线，还为肺癌的预防、诊断和治疗提供了潜在的元素生物标志物。通过识别与肺癌相关的元素变化，研究为开发新的 therapeutic 策略和深入探索肺癌机制奠定了基础。未来研究需要扩大样本量，纳入非吸烟者比较，并深入探讨特定肺癌亚型的元素谱差异，以进一步验证和扩展这些发现。