《International Journal of Cancer》：Urinary and Faecal Amino-Acids as Biomarkers for Colorectal Neoplasia in Lynch Syndrome—A Prospective Longitudinal Study
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在林奇综合征中，针对结直肠癌（CRC）的结肠镜监测负担沉重，且结肠镜后CRC仍会发生。与粪便免疫化学检测（FIT）不同，肠道代谢组学改变（包括氨基酸）已显示出作为检测散发性进展期和非进展期结直肠肿瘤的非侵入性生物标志物的潜力。研究人员旨在评估粪便和尿液氨基酸在
在林奇综合征中，针对结直肠癌（CRC）的结肠镜监测负担沉重，且结肠镜后CRC仍会发生。与粪便免疫化学检测（FIT）不同，肠道代谢组学改变（包括氨基酸）已显示出作为检测散发性进展期和非进展期结直肠肿瘤的非侵入性生物标志物的潜力。研究人员旨在评估粪便和尿液氨基酸在优化林奇综合征结肠镜监测中的潜力。林奇综合征个体在监测结肠镜前3个月和术后3-6个月收集粪便和尿液。研究人员根据年龄、性别、吸烟和饮食将患有相关肿瘤（定义为CRC、腺瘤和进展期锯齿状息肉）和未患肿瘤的个体进行匹配。采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和随机森林分类，评估了20种粪便氨基酸（±在2.55 μg Hb/g粪便阈值下的阳性FIT）和20种尿液氨基酸对相关肿瘤的诊断性能。在纳入的150名个体中（118名提供粪便，64名提供尿液），3%患有CRC，5%患有进展期腺瘤，3%患有进展期锯齿状息肉，40%患有非进展期腺瘤。在患有相关肿瘤的个体中，粪便牛磺酸和尿液瓜氨酸、苏氨酸和鸟氨酸升高。氨基酸对相关肿瘤的敏感性为80%（粪便）和88%（尿液），尿液的特异性（60%）高于粪便（33%）。将FIT结果加入氨基酸结果并未改善诊断准确性。息肉切除术后，几种粪便和尿液氨基酸向无肿瘤个体的水平转变。这项在林奇综合征中的探索性研究强调了粪便和尿液氨基酸作为推迟结肠镜和息肉切除术后随访的有前景的非侵入性生物标志物，尽管这些发现需要外部验证。
**林奇综合征中粪便与尿液氨基酸作为结直肠肿瘤生物标志物的前瞻性纵向研究解读**
**研究背景与问题**
林奇综合征（Lynch syndrome）是最常见的遗传性结直肠癌（CRC）综合征，约1/279人携带，由DNA错配修复基因（MMR）胚系致病性变异导致，使得腺瘤向CRC的进展加速至35个月，远短于普通人群的15年。因此，患者需每1-3年接受结肠镜监测，但该监测负担沉重、资源密集、成本高昂，且仍存在结肠镜后CRC发生风险。约70%的结肠镜检查结果为阴性，而现有非侵入性检测如粪便免疫化学检测（FIT）虽能检测CRC和进展期腺瘤，但对非进展期腺瘤敏感度低。在散发性结直肠肿瘤中，肠道代谢组学改变（包括氨基酸）已显示出作为非侵入性生物标志物的潜力，但在林奇综合征中尚未被研究。因此，研究人员旨在评估粪便和尿液氨基酸能否优化林奇综合征的结肠镜监测，并探索其与FIT联合是否提升诊断准确性，以及息肉切除后氨基酸谱的变化。
**研究开展与结论**
研究人员开展了一项前瞻性纵向观察研究，于2020年11月至2023年3月在荷兰进行，纳入150名林奇综合征个体（118名提供粪便，64名提供尿液），在结肠镜前3个月和术后3-6个月收集样本。通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析20种氨基酸，并采用随机森林（Random Forest）机器学习构建诊断模型，同时评估FIT（阈值2.55 μg Hb/g粪便）的附加价值。结果显示，尿液氨基酸面板（9种氨基酸）对相关肿瘤（包括CRC、腺瘤和进展期锯齿状息肉）的敏感性达88%，特异性60%，曲线下面积（AUC）0.750；粪便氨基酸面板（20种）敏感性80%，特异性33%，AUC 0.631；联合FIT未改善诊断性能。息肉切除术后，粪便α-氨基己二酸和7种尿液氨基酸水平向无肿瘤个体方向转变。该研究发表于《International Journal of Cancer》。重要意义在于，氨基酸面板可作为一种非侵入性工具，有望延长结肠镜监测间隔或用于息肉切除术后随访，减少不必要的结肠镜检查，但需外部验证。
**主要关键技术方法**
研究采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）对粪便和尿液样本进行靶向氨基酸分析，选取20种与结直肠肿瘤相关的氨基酸。利用随机森林机器学习算法构建诊断分类模型，通过分层抽样将数据集分为训练集（70%）和测试集（30%），使用5折交叉验证优化超参数，并基于Youden指数选择最佳概率阈值。样本队列来源于荷兰多个学术和非学术中心（尿液仅来自单一学术中心），纳入的个体按年龄、性别、吸烟和饮食进行1:1匹配，以减少混杂因素。粪便氨基酸浓度以含水量校正，尿液氨基酸浓度以肌酐水平校正。
**研究结果**
**3.1 Baseline Characteristics**
研究人员纳入150名个体，其中118名（59:59）提供粪便样本，64名（32:32）提供尿液样本。中位年龄54岁，44%（粪便）和56%（尿液）为女性，19%（粪便）和13%（尿液）有CRC病史。致病性变异以MSH2和PMS2最常见。相关肿瘤包括CRC（粪便3例，尿液2例）、进展期腺瘤（6例，3例）、进展期锯齿状息肉（3例，1例）和非进展期腺瘤（47例，26例）。病例组与对照组在基线特征上无显著差异。
**3.2 Diagnostic Potential of Faecal and Urinary Amino Acids**
通过单变量分析比较，发现相关肿瘤个体中粪便牛磺酸（taurine，FC 1.66，p=0.020）和尿液瓜氨酸（citrulline，FC 1.39，p=0.004）、苏氨酸（threonine，FC 1.20，p=0.020）、鸟氨酸（ornithine，FC 1.43，p<0.001）浓度显著升高；进展期肿瘤个体中粪便牛磺酸（FC 12.17，p=0.026）和色氨酸（tryptophan，FC 1.85，p=0.047）升高。随机森林模型显示，粪便20种氨基酸面板对相关肿瘤的敏感性80%（95% CI: 60%-100%），特异性33%（95% CI: 7%-54%），AUC 0.631；尿液9种氨基酸面板（鸟氨酸、苏氨酸、赖氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、谷氨酸、瓜氨酸、α-氨基己二酸、脯氨酸）敏感性88%（95% CI: 63%-100%），特异性60%（95% CI: 33%-83%），AUC 0.750。加入FIT后诊断性能无改善。
**3.3 Effect of Polypectomy on Faecal and Urinary Amino Acid Profiles**
在98名（粪便）和38名（尿液）配对个体中，息肉切除术后，粪便α-氨基己二酸（α-aminoadipic acid）显著升高（FC 1.29，p=0.008），达到无肿瘤个体水平；尿液方面，无息肉切除个体中瓜氨酸和鸟氨酸升高，而息肉切除个体中脯氨酸和鸟氨酸升高，牛磺酸、组氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸降低。术后两组间无显著差异，提示部分氨基酸水平向正常化转变。
**3.4 Correlation of Urinary and Faecal Amino Acids**
对同时提供粪便和尿液的个体进行Spearman相关分析，发现20种氨基酸中仅丙氨酸（rho 0.31，p=0.027）、苯丙氨酸（rho 0.45，p=0.001）、色氨酸（rho 0.34，p=0.018）和酪氨酸（rho 0.43，p=0.002）在两种基质间显著相关，提示大多数氨基酸在粪便和尿液中的代谢调控相对独立。
**讨论与结论**
讨论部分指出，尿液氨基酸面板在敏感性和特异性上均优于粪便，且尿液采样更便捷，适合临床推广。氨基酸的高敏感性（>80%）可检测包括非进展期腺瘤在内的所有相关肿瘤，但特异性中等（30%-60%），可能避免30%-60%无肿瘤个体的不必要结肠镜。鸟氨酸、瓜氨酸等变化与肿瘤代谢通路（如多胺合成、尿素循环失调）相关，但需进一步验证。研究局限性包括样本量较小、尿液与粪便队列不完全重叠、BMI和饮食匹配不足等，需外部验证。结论翻译：这项探索性研究提供了关于林奇综合征结直肠肿瘤患者粪便和尿液氨基酸组成的新见解。氨基酸面板对检测相关结直肠肿瘤的敏感性为80%-88%，显示出作为非侵入性生物标志物延长结肠镜监测间隔的潜力。研究人员的发现可作为更大规模验证研究的基石，包括肿瘤亚型和致病基因变异特异性分析。此外，息肉切除术后观察到的个体内变化，特别是特定氨基酸水平的正常化，表明氨基酸分析可能对林奇综合征的息肉切除术后监测也有前景。
