基于代谢组学的脂质代谢物与甲状腺癌相关性分析：探索肠道微生物-宿主互作新机制

本研究针对甲状腺癌(TC)诊断生物标志物匮乏的临床困境，通过整合16S rDNA测序与代谢组学技术，对术前术后粪便样本进行多组学分析。研究发现甲状腺切除术后脂质代谢谱发生显著改变（283种上调、269种下调），其中胆固醇硫酸酯(Cholesterol Sulfate)上调和类花生酸代谢物下调提示固醇激素生物合成与花生四烯酸代谢通路异常，为甲状腺癌的微生物-代谢轴诊断提供了新型潜在生物标志物。

　　

甲状腺癌作为头颈部最常见的恶性肿瘤，其全球发病率近几十年呈快速上升趋势，尤其在中国城市女性中已跃居第四大恶性肿瘤，年增长率高达20%，给社会医疗资源带来沉重负担。虽然细针穿刺活检(FNAB)是当前主要诊断手段，但仍有相当比例病例无法明确诊断，亟需寻找更有效的诊断生物标志物。近年来，肠道微生物群作为被忽视的环境风险因素，通过代谢产物（如短链脂肪酸SCFAs、脂多糖LPS和三甲胺N-氧化物TMAO）调控宿主免疫与代谢的功能日益受到关注，但其在甲状腺癌发生发展中的具体作用机制尚不明确。

为此，广东医科大学附属医院研究团队在《BMC Biotechnology》发表了创新性研究，采用病例对照和队列研究设计，对12例乳头状甲状腺癌(PTC)患者术前（FF组）和术后72小时内（BF组）的粪便样本进行16S rDNA测序和靶向脂质代谢组学分析。通过超高效液相色谱-三重四极杆质谱(UHPLC-MS/MS)技术，结合多变量统计分析（主成分分析PCA和偏最小二乘判别分析PLS-DA），揭示手术干预对肠道脂质代谢组的即时影响。

主要技术方法包括：采集12例PTC患者术前术后配对粪便样本；采用QIAGEN试剂盒进行DNA提取和16S rDNA V3-V4区扩增测序；基于甲醇-甲基叔丁基醚(MTBE)体系的脂质代谢物提取技术；UHPLC-MS/MS多反应监测(MRM)模式的靶向脂质组学分析；采用MetaboAnalyst 5.0进行KEGG通路富集分析。

研究结果：

基线特征分析：术后组甲状旁腺激素(PTH)显著降低(p=0.00629)，游离甲状腺素(FT4)显著升高(p=0.00991)，符合甲状腺术后激素替代治疗预期，而促甲状腺激素(TSH)和游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)无显著变化。

多变量统计分析：

PCA和PLS-DA模型显示术前术后样本明显分离（图1），表明甲状腺切除术迅速改变了肠道代谢谱。

组间差异代谢物分析：

正离子模式下171种代谢物上调、112种下调；负离子模式下111种上调、157种下调（图2A-D）。火山图分析显示283种脂质代谢物显著上调，269种显著下调（|log₂FC|>0.5, P<0.05）。热图显示前30个变异代谢物呈现组内一致调控模式。

差异代谢物鉴定：

共鉴定196种差异代谢物（92种上调，104种下调），主要涉及固醇类(ST)和脂肪酸(FA)（图3A）。PLS-DA模型中VIP评分前15的代谢物（均VIP>1.5）被确定为驱动组间分离的关键代谢物（图3B），包括胆固醇硫酸酯等。

代谢通路组成与差异分析：

KEGG富集分析显示术后组固醇激素生物合成通路显著富集（胆固醇硫酸酯上调，P<0.01），花生四烯酸代谢通路显著抑制（2,3-二去甲-5,6-二氢-15-F2t-异前列腺素下调，P<0.05）（图4）。

结论与讨论：

本研究首次通过多组学方法揭示甲状腺切除术可引起肠道脂质代谢组的急性改变，其中胆固醇硫酸酯（胆固醇经磺基转移酶SULT催化形成的硫酸化衍生物）的上调与固醇激素生物合成通路激活相关，而前列腺素样代谢物的下调反映花生四烯酸代谢通路的抑制。这些变化可能源于手术应激、抗生素使用、饮食改变等多因素共同作用，虽不能直接归因于肿瘤切除本身，但为肠道微生物-甲状腺轴提供了重要代谢层面的证据。胆固醇硫酸酯的双重功能（既可能通过调节T细胞信号发挥抗肿瘤作用，又可能通过肿瘤微环境代谢重编程促进肿瘤进展）提示其作为甲状腺癌潜在生物标志物的价值，但需更大样本量和长期随访验证。该研究为开发甲状腺癌的新型诊断策略和靶向微生物-代谢轴的干预措施奠定了理论基础，同时强调了考虑手术confounding因素在类似研究中的重要性。