《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》:Circulating MicroRNAs Reflect Systemic Inflammation and Metabolic Dysfunction in Oesophageal Squamous Cell Carcinoma–Associated Cachexia
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背景:食管鳞状细胞癌(ESCC,oesophageal squamous cell carcinoma)相关恶病质由系统性炎症和营养不良驱动,并与生存不良相关。研究人员评估循环微小RNA(miRNA,microRNA)能否识别ESCC恶病质并反映其炎症-营养表
背景:食管鳞状细胞癌(ESCC,oesophageal squamous cell carcinoma)相关恶病质由系统性炎症和营养不良驱动,并与生存不良相关。研究人员评估循环微小RNA(miRNA,microRNA)能否识别ESCC恶病质并反映其炎症-营养表型。方法:研究人员纳入126名参与者:42名健康对照和84名初治ESCC患者,按国际共识标准等分为非恶病质或恶病质。发现子集(每组n = 4)进行小RNA测序,随后进行全队列定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR,quantitative reverse transcription polymerase chain reaction)。通过受试者工作特征(ROC,receiver operating characteristic)分析评估队列内探索性区分度;使用Kaplan–Meier和单因素Cox分析评估生存关联。结果:恶病质ESCC的特征是白蛋白、总蛋白和前白蛋白较低,白细胞介素-6(IL-6,interleukin-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α,tumour necrosis factor-α)、C反应蛋白(CRP,C-reactive protein)和白细胞介素-1β(IL-1β,interleukin-1β)高于非恶病质ESCC(均p < 0.05)。循环hsa-miR-5187-5p和hsa-miR-4433b-3p从对照到非恶病质ESCC再到恶病质ESCC呈逐步升高。对于非恶病质与恶病质ESCC,曲线下面积(AUC,area under the curve)分别为0.8594和0.8175(均p < 0.0001);对于对照与恶病质ESCC,AUC分别为0.9439和0.8889。恶病质与较短总生存相关(风险比[HR,hazard ratio] 1.708,95%置信区间[CI,confidence interval] 1.011–2.887;p = 0.026),高miR-5187-5p(HR 3.635)和高miR-4433b-3p(HR 3.190)表达亦如此。与炎症标志物和白蛋白的相关性为弱至中等。结论:hsa-miR-5187-5p和hsa-miR-4433b-3p是ESCC相关恶病质及其炎症-代谢环境的候选循环指标。其区分和预后性能仍为探索性,因为分析在同一队列内进行,且未全面校正肿瘤分期或其他临床病理因素。
研究背景:食管癌仍是全球癌症相关死亡的重要原因,食管鳞状细胞癌(ESCC,oesophageal squamous cell carcinoma)约占病例的90%,预后较差,5年生存率约20%。癌症恶病质是多因素综合征,表现为进行性骨骼肌丢失,伴或不伴脂肪组织消耗,常规营养支持不能完全逆转,并导致功能受损。在ESCC中,经口摄入减少、早饱及治疗相关胃肠道毒性可放大肿瘤驱动的系统性炎症和代谢分解。恶病质与治疗耐受差、术后并发症、生活质量下降和生存缩短相关。国际共识标准规范了诊断,但常规评估主要依赖体重下降和低体质指数(BMI,body mass index)等表型变化;客观血液生物标志物可补充临床评估,并可能促进风险分层和纵向监测。循环微小RNA(miRNA,microRNA)是小的非编码RNA,转录后调控基因表达,参与炎症、代谢、分化、凋亡和组织重塑;其以细胞外囊泡内或与蛋白、脂蛋白结合等形式稳定循环,可在血浆或血清中重复检测。循环miRNA特征已在包括ESCC在内的多种癌症中作为诊断和预后生物标志物研究,但多数ESCC研究聚焦肿瘤诊断或预后,而非恶病质这一系统性宿主表型;专门考察ESCC相关恶病质循环miRNA谱的全面临床研究仍缺乏。因此,研究人员整合临床恶病质表型与血浆miRNA谱,识别与ESCC相关恶病质相关的循环miRNA,并考察其与炎症细胞因子、CRP、白蛋白和生存的关系,探索队列内恶病质与非恶病质的区分,并用基因本体(GO,Gene Ontology)/京都基因与基因组百科全书(KEGG,Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)及预测靶点网络识别潜在通路。由于循环miRNA测量受样本处理、溶血、RNA分离和标准化影响,且本研究未纳入独立验证队列,生物标志物性能分析被预设为探索性。
关键技术方法:研究队列来自南通市第一人民医院,2021年1月至12月连续纳入初诊、未接受抗肿瘤治疗的ESCC患者84例及健康对照42例,ESCC按国际共识标准分为恶病质与非恶病质各42例;发现阶段每组4例进行血浆小RNA测序,随后全队列qRT-PCR验证候选miRNA,酶联免疫吸附试验(ELISA,enzyme-linked immunosorbent assay)检测IL-6、TNF-α、IL-1β和CRP,并进行ROC、Kaplan–Meier、单因素Cox、logistic回归、GO/KEGG富集及预测miRNA-mRNA-通路网络分析。
研究结果:3.1 研究队列的临床和生化特征:通过临床和生化比较,恶病质ESCC患者白蛋白、总蛋白、前白蛋白和血红蛋白低于非恶病质患者,IL-6、TNF-α、CRP和IL-1β高于非恶病质患者(均p < 0.05);白细胞计数、血小板计数和肌酐无显著差异;恶病质患者晚期TNM分期比例更高、总生存更短,生存差异按未校正关联解释。由于体重下降和BMI用于定义恶病质,其组间差异按设计预期作描述性解释;方程估算的体脂指标仅作描述性使用。3.2 恶病质相关循环miRNA的鉴定与qRT-PCR确认:通过血浆小RNA测序发现健康对照、非恶病质ESCC和恶病质ESCC存在不同表达模式;取恶病质ESCC相对健康对照及相对非恶病质ESCC均上调的miRNA交集,得到hsa-miR-5187-5p和hsa-miR-4433b-3p;全队列qRT-PCR确认两者从健康对照到非恶病质ESCC再到恶病质ESCC逐步升高,恶病质组最高。3.3 探索性队列内ROC分析:通过ROC分析,hsa-miR-5187-5p区分健康对照与非恶病质ESCC的AUC为0.8435,健康对照与恶病质ESCC的AUC为0.9439,非恶病质与恶病质ESCC的AUC为0.8594(均p < 0.0001);hsa-miR-4433b-3p区分健康对照与非恶病质ESCC的AUC为0.6412(p = 0.0259),健康对照与恶病质ESCC的AUC为0.8889,非恶病质与恶病质ESCC的AUC为0.8175(p < 0.0001)。涉及恶病质的比较区分更强;因发现、qRT-PCR和ROC分析使用同一总体队列,估计可能偏乐观,需独立验证。3.4 恶病质、循环miRNA和炎症标志物与总生存的未校正关联:通过Kaplan–Meier和单因素Cox分析,恶病质ESCC总生存短于非恶病质ESCC(HR 1.708,95% CI 1.011–2.887;p = 0.026);高hsa-miR-5187-5p表达(HR 3.635)和高hsa-miR-4433b-3p表达(HR 3.190)与较短生存相关;IL-6、TNF-α、CRP和IL-1β较高亦与较短生存相关;这些分析未校正TNM分期、年龄、性别等,不能确立独立预后价值。3.5 循环miRNA和炎症标志物在ESCC-恶病质连续谱中的关联:通过单因素logistic回归,两个miRNA均不与非恶病质ESCC相对健康对照相关;均与恶病质ESCC相对健康对照及恶病质相对非恶病质ESCC相关;IL-6和IL-1β与三个组比较相关;TNF-α在健康对照与非恶病质ESCC及非恶病质与恶病质ESCC比较中显著;CRP在涉及恶病质的比较中显著;白蛋白与恶病质负相关。在包含炎症标志物和白蛋白的探索性多变量模型中,hsa-miR-5187-5p仍与恶病质ESCC相对健康对照及恶病质相对非恶病质ESCC相关,但与非恶病质ESCC相对健康对照不相关;hsa-miR-4433b-3p在相应校正模型中均不显著;因未纳入TNM分期、年龄、性别等,模型按探索性解释。3.6 与炎症标志物和白蛋白的关联:通过横断面相关分析,两个候选miRNA与炎症和生化标志物呈显著但弱至中等相关;与IL-6弱相关(r = 0.2706和0.2754),与TNF-α(r = 0.3919和0.4733)、IL-1β(r = 0.4455和0.3629)、CRP(r = 0.3880和0.4099)正相关,与白蛋白负相关(r = ?0.4183和?0.3446);这些系数提示部分共变,不证明直接生物调控或因果。3.7 功能富集和通路网络分析:通过GO/KEGG分析,ESCC相对健康对照的差异富集于信号相关生物过程和致癌、血管生成及代谢通路,包括VEGF、ErbB、p53、糖鞘脂生物合成和氨基酸代谢;恶病质相对非恶病质ESCC的差异富集于脂质代谢、氧化应激、细胞衰老、炎症调节、细胞因子-细胞因子受体相互作用、JAK–STAT(Janus kinase–signal transducer and activator of transcription,Janus激酶–信号转导与转录激活因子)、PI3K-Akt(phosphatidylinositol 3-kinase–protein kinase B,磷脂酰肌醇3-激酶–蛋白激酶B)、TGF-β(transforming growth factor-β,转化生长因子-β)和胰岛素信号;预测靶点网络将hsa-miR-5187-5p和hsa-miR-4433b-3p连接至TNF/细胞因子信号、生长因子通路和代谢控制;这些网络基于预测靶点,属假设生成而非直接调控证据。
讨论与结论:研究人员识别hsa-miR-5187-5p和hsa-miR-4433b-3p为与ESCC相关恶病质相关的循环miRNA;两者在健康对照、非恶病质ESCC和恶病质ESCC中逐步升高,且当恶病质ESCC为比较组时队列内区分更强。恶病质患者白蛋白、总蛋白和前白蛋白较低,IL-6、TNF-α、CRP和IL-1β较高,候选miRNA与这些炎症和生化标志物弱至中等相关。结果符合ESCC恶病质反映炎症、营养和代谢整合表型而非单纯摄入减少的概念,并扩展了miRNA失调与人癌症恶病质和肌肉消耗的既往观察;但观察性设计、分期不平衡和无独立验证要求谨慎解释,所识别miRNA最好视为恶病质相关循环指示物,而非已确立的诊断或预后生物标志物。ESCC中吞咽困难可独立造成显著热量和蛋白缺乏,但癌症恶病质在生物学上不同于单纯饥饿;持续肿瘤-宿主信号可增加炎症细胞因子、加速骨骼肌蛋白水解、促进脂肪组织丢失、损害胰岛素作用并降低合成代谢反应,营养支持不能完全逆转已建立恶病质。候选miRNA可能反映恶病质相关生物过程,但机制未知;本研究仅测血浆丰度,未确定来源、细胞外载体、靶组织、直接mRNA靶点或功能后果。富集分析将恶病质相关miRNA变化连接至JAK–STAT、PI3K-Akt、TGF-β等肌肉消耗和系统性代谢功能障碍相关通路,但GO/KEGG富集和预测靶点网络不能证明候选miRNA直接调控这些通路,需在肌肉和其他相关组织实验验证。ROC性能亦需谨慎:尽管恶病质与非恶病质ESCC的AUC分别为0.8594和0.8175,候选选择、qRT-PCR评估和ROC评价均在同一总体队列内完成,报告切点、灵敏度和特异度可能高估新患者中的性能;恶病质患者晚期TNM分期比例更高,肿瘤负荷可独立增加系统性炎症、恶化营养状态、改变循环miRNA谱并缩短生存,且TNM分期、年龄、性别等未系统纳入ROC、相关、生存或logistic回归分析,因此表观区分可能部分反映疾病负荷,需独立、分期平衡验证。回归模型中hsa-miR-5187-5p在含炎症标志物和白蛋白的部分多变量模型中仍与恶病质ESCC相关,而hsa-miR-4433b-3p不显著;但模型样本量有限、协变量生物相关、部分CI宽,且未纳入TNM分期等主要混杂因素,统计显著不应解释为独立于肿瘤负荷;生存同样未做多变量Cox分析。其他局限包括横断面设计不能推断时序或因果、无直接体成分测量、单中心样本较小且无外部验证、循环miRNA测量受前分析和标准化策略影响、U6单一内参存在局限、与炎症标志物弱至中等相关提示大量未解释变异且不支持直接因果。未来需前瞻性、多中心、分期平衡队列,独立发现和验证集,纵向采血,计算机断层扫描、双能X线吸收法或其他验证方法直接评估骨骼肌和脂肪组织,充分效能的多变量分析检验循环miRNA是否在TNM分期、炎症标志物、营养指标和人口学因素之外提供增量信息,系列测量判断miRNA变化是否追踪进展或对营养、抗炎或抗癌干预的反应,并通过功能实验识别hsa-miR-5187-5p和hsa-miR-4433b-3p的细胞来源和分子靶点。结论翻译:循环hsa-miR-5187-5p和hsa-miR-4433b-3p与ESCC相关恶病质、系统性炎症、生化营养指标受损及未校正的较短生存相关;其队列内区分有前景但为探索性;在确立诊断、预后或临床效用前,需独立验证、直接体成分评估、纵向采样并校正肿瘤分期和其他临床病理因素。