血清代谢组学建模揭示结直肠癌进展中分期相关的嘌呤和内源性大麻素代谢特征

《Frontiers in Oncology》：Serum metabolomics modelling reveals stage-associated purine and endocannabinoid metabolic signatures in colorectal cancer progression

　　

背景：结直肠癌（CRC）仍然是当代肿瘤学的主要挑战之一。尽管影像学诊断和组织病理学评估取得了进展，但研究人员仍缺乏用于早期检测微转移和分子改变的工具。嘌呤能系统和内源性大麻素系统在CRC发病机制中发挥重要作用，但其相互交互尚不完全清楚。方法：研究涉及117名接受CRC手术治疗的患者的血清样本。研究人员对嘌呤代谢物和内源性大麻素相关脂质进行了靶向血清代谢组学分析。应用高级统计建模（弹性网络回归和逐步选择）将代谢物浓度与TNM分期及病理特征（如神经侵犯和血管浸润）相关联。结果：AMP是与较高TNM分期正相关的最强标志物。另一方面，2-AG水平与神经侵犯和淋巴结转移显示一致的负相关。还观察到黄嘌呤水平与N分期的相关性。结论：结果允许研究人员提出一个模型，其中AMP和2-AG构成CRC患者代谢谱的对立极。血清AMP升高与更晚期的CRC分期相关，而较低的2-AG水平与侵袭性特征（特别是神经侵犯）相关。这表明在晚期CRC中，嘌呤/核苷酸代谢改变可能与内源性大麻素张力降低有关。然而，所提出的嘌呤能信号、COX-2活性和2-AG代谢之间的交互应被解释为一个需要直接组织水平验证的假设生成模型。这些发现支持进一步研究嘌呤-内源性大麻素串扰作为CRC进展中潜在生物学相关通路，但治疗意义需要直接的组织水平和功能验证。

结直肠癌（CRC）是全球肿瘤学和公共卫生的重大挑战，其发病率和死亡率居高不下。尽管影像学和组织病理学评估在分期中发挥重要作用，但现有方法在检测腹膜转移、微转移及分子前体改变方面存在不足，常用肿瘤标志物（如癌胚抗原CEA）的灵敏度和特异性也有限。嘌呤能系统和内源性大麻素系统（ECS）在CRC发病机制中扮演关键角色：嘌呤代谢物（如ATP）在肿瘤微环境中通过CD39/CD73轴转化为腺苷，发挥免疫抑制作用；内源性大麻素（如2-AG和AEA）通过CB1和CB2受体调节细胞增殖、迁移和炎症反应。然而，这两个系统在CRC进展中的相互交互尚不明确。为此，研究人员开展本研究，旨在整合CRC患者血清中嘌呤代谢物和内源性大麻素相关脂质的靶向代谢组学分析，探索这些循环代谢物是否与肿瘤分期和侵袭性临床病理特征相关。该论文发表在《Frontiers in Oncology》。

研究人员采用的关键技术方法包括：样本队列来自波兰弗罗茨瓦夫第四军事临床医院，共117名CRC手术患者，术前采集血清。嘌呤代谢物采用靶向超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）方法定量，使用ACQUITY UPLC I-Class系统与Xevo TQ Absolute三重四极杆质谱仪，电喷雾电离正离子模式，多反应监测（MRM）模式。内源性大麻素相关脂质采用液-液萃取后，经UHPLC-MS/MS分析，同样使用ACQUITY UPLC系统与Xevo Absolute三重四极杆质谱仪。数据分析采用两种互补的探索性建模策略：主要策略为弹性网络惩罚回归（elastic-net）进行变量选择，然后拟合无惩罚模型；替代策略为基于似然比检验的双向逐步选择。模型以TNM分期（有序分类）为主要结局，并分析肿瘤大小（T分期）、淋巴结受累（N分期）、血管侵犯和神经侵犯等次要结局。代谢物浓度经原始尺度或log2(x+1)转换后，进行稳健标准化，并调整年龄和性别。

研究结果部分包括以下内容：

**主要结局建模（Modelling the primary outcomes）**：在原始尺度分析中，AMP与较高TNM分期呈最一致的正相关，在弹性网络和逐步选择模型中均稳定，调整年龄和性别后无变化。腺苷在逐步模型中显示逆相关，黄嘌呤在惩罚模型中呈现较弱正相关。在log2转换分析中，AMP与TNM分期的正关联保持一致，且2-脱氧腺苷也显示可重复的正相关。次黄嘌呤在二元分析（TNM≥3）中呈正相关。综合来看，AMP是TNM分期最稳定的代谢标志物。

**次要结局建模（Modelling the secondary outcomes）**：在肿瘤大小（T分期）方面，未发现强且可重复的代谢物关联。在淋巴结受累（N分期）中，黄嘌呤在原始尺度下与较高N分期呈一致正相关，AMP在逐步模型中呈正相关。log2转换分析中，黄嘌呤和AMP仍为正相关，而2-AG显示逆相关，提示嘌呤和内源性大麻素通路共同参与淋巴结负荷。在血管侵犯方面，无稳健关联。在神经侵犯方面，2-AG在原始尺度和log2转换分析中均显示可重复的逆关联，在惩罚和逐步模型中一致，调整后无变化。2-脱氧腺苷的弱正相关无统计支持。因此，2-AG降低与神经侵犯风险增加相关。

讨论部分总结：研究结果支持血清中嘌呤和ECS代谢物可作为CRC侵袭性的生物标志物。AMP升高与晚期疾病相关，可能反映全身性嘌呤代谢重塑；2-AG降低与侵袭性特征（特别是神经侵犯）相关，可能与肿瘤细胞中MAGL过表达导致2-AG降解增加有关。然而，所提出的嘌呤能信号、COX-2活性和2-AG代谢之间的交互需要直接组织水平验证。研究结论翻译如下：结论：所识别的相关性允许研究人员提出，AMP和2-AG可能代表与CRC进展相关的循环代谢谱的对立成分。血清AMP升高可能反映晚期疾病中嘌呤/核苷酸代谢改变，而血清2-AG降低可能提示与侵袭性肿瘤特征相关的内源性大麻素张力受损。然而，所提出的嘌呤能信号、COX-2相关炎症代谢和2-AG之间的交互需要在CRC组织中进行直接验证，包括评估P2Y₂、COX-2、MAGL、CB1和CB2的表达或活性。未来研究应进一步探索肿瘤微环境中内源性大麻素和嘌呤能系统之间的关系。