基于非靶代谢组学探究食管鳞状细胞癌津血亏虚证患者的代谢特征

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0542

中国全科医学 ›› 2025, Vol. 28 ›› Issue (12): 1513-1519.DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0542

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基于非靶代谢组学探究食管鳞状细胞癌津血亏虚证患者的代谢特征

张玉双¹, 吴忠冰², 黄鸣², 贾蕾¹, 高爽², 赵伟鹏¹, 李晶¹^,²^,^*()

1．050011　河北省石家庄市，河北医科大学第四医院中医科
2．050017　河北省石家庄市，河北医科大学中西医结合学院

收稿日期:2024-03-26 修回日期:2024-08-30 出版日期:2025-04-20 发布日期:2025-02-06
通讯作者: 李晶
作者贡献：
张玉双负责研究构思与设计，负责撰写论文；吴忠冰、黄鸣、高爽进行实验与检测，负责整理与分析数据、进行统计学处理；黄鸣负责论文的修订及英文的修订；张玉双、贾蕾、赵伟鹏负责入组、收集受试者样本；李晶负责文章的质量控制，对文章整体负责。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(82274593); 河北省省级科技计划资助项目(223777122D); 河北省中医药管理局科研计划项目(2024283)

Study on Metabolic Characteristics in Esophageal Squamous Cell Carcinoma Patients with TCM Differentiation of Deficiency of Fluid and Blood Based on Non Target Metabolomics

ZHANG Yushuang¹, WU Zhongbing², HUANG Ming², JIA Lei¹, GAO Shuang², ZHAO Weipeng¹, LI Jing¹^,²^,^*()

1. Department of Traditional Chinese Medicine, the Fourth Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050011, China
2. College of Integrated Chinese and Western Medicine, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, China

Received:2024-03-26 Revised:2024-08-30 Published:2025-04-20 Online:2025-02-06
Contact: LI Jing

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摘要/Abstract

摘要： 背景津血亏虚是中晚期食管癌患者的主要临床表现，但目前关于食管鳞状细胞癌津血亏虚证代谢组学特征的研究报道较少见。目的探究食管鳞状细胞癌津血亏虚证患者的代谢组学特征。方法选择2022年4—12月就诊于河北医科大学第四医院中医科、胸外科的食管鳞状细胞癌津血亏虚证患者35例作为病例组，招募同时期健康志愿者35例作为对照组。收集两组受试者血清标本，通过超高效液相色谱质谱技术分析其代谢组学特征，筛选差异代谢物及差异代谢通路。结果筛选出具有物质二级匹配名称的差异代谢物88种，具有显著性差异的关键代谢通路5条（β-丙氨酸代谢通路，鞘脂代谢通路，亚油酸代谢通路，甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢通路，花生四烯酸代谢通路）及其代谢物11种（表达下调代谢物：β-丙氨酸，磷脂酰胆碱，L-高丝氨酸，L-别苏氨酸；表达升高代谢物：肌肽，亚油酸，9，10-二羟基八氢-1-氧杂-4-氮杂苯并环庚烯，羟基丙酮酸，花生四烯酸，肝素B3，血栓素B2）。结论食管鳞状细胞癌津血亏虚证患者存在具有显著性差异的代谢通路及其代谢物，主要涉及氨基酸、脂肪酸等能量代谢异常。

关键词: 食管肿瘤, 食道鳞癌, 代谢组学, 津血亏虚, 色谱法，液相

Abstract:

Background

Deficiency of fluid and blood is the main clinical manifestation of middle- and advanced-stage patients with esophageal cancer, but there are few reports about the metabolomic characteristics of esophageal squamous cell carcinoma patients with TCM differentiation of deficiency of fluid and blood.

Objective

To investigate the metabolomic characteristics of esophageal squamous cell carcinoma patients with TCM differentiation of deficiency of fluid and blood.

Methods

From April to December 2022, 35 esophageal squamous cell carcinoma patients with TCM differentiation of deficiency of fluid and blood, were selected as the case group in the departments of TCM and Thoracic Surgery, the Fourth Hospital of Hebei Medical University, meanwhile 35 healthy volunteers were selected as the control group. Serum specimens were collected, and metabolomic characteristics was analyzed by ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry, and then screened the differential metabolites metabolic pathways.

Results

A total of 88 differential metabolites with substance secondary matching names were screened out; 5 key metabolic pathways with significant difference and 11 related differential metabolites were further screened out. The 5 key metabolic pathways were β-Alanine metabolism pathway, Sphingolipid metabolism pathway, Linoleic acid metabolism pathway, Glycine, serine and threonine metabolism pathway, and Arachidonic acid metabolism pathway. Of the 11 related differential metabolites, β-Alanine, Phosphatidylcholine, L-homoserine, and L-allothreonine were significantly down-regulated, whereas Carnosine, Linoleic acid, 9, 10-DHOME, Hydroxypyruvic acid, Arachidonic acid, Heparin B3, and Thromboxane B2 were significantly up-regulated.

Conclusion

There are metabolic pathways with significant difference and related differential metabolites in esophageal squamous cell carcinoma patients with TCM differentiation of deficiency of fluid and blood, which mainly involved in metabolic abnormality of energy, such as amino acids and fatty acids.

Key words: Esophageal neoplasms, Esophageal squamous cell carcinoma, Metabolomics, Deficiency of fluid and blood, Chromatography, liquid

张玉双,吴忠冰,黄鸣,等. 基于非靶代谢组学探究食管鳞状细胞癌津血亏虚证患者的代谢特征[J]. 中国全科医学, 2025, 28(12): 1513-1519. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0542.
ZHANG Yushuang,WU Zhongbing,HUANG Ming, et al. Study on Metabolic Characteristics in Esophageal Squamous Cell Carcinoma Patients with TCM Differentiation of Deficiency of Fluid and Blood Based on Non Target Metabolomics[J]. Chinese General Practice, 2025, 28(12): 1513-1519. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0542.

图/表 9

表1 两组受试者一般资料比较（例）

Table 1 Comparison of general information between the two groups

组别	例数	性别		年龄			吸烟情况			饮酒情况
组别	例数	男性	女性	<50岁	50~60岁	>60岁	从不	偶尔	经常	从不	偶尔	经常
病例组	35	23	12	4	11	20	9	13	13	8	11	16
对照组	35	19	16	7	15	13	15	9	11	13	14	8
χ²值		0.952		2.918			2.394			4.217
P值		0.329		0.232			0.302			0.121

图1 品控样本PCA得分散点图注：A为正离子模式，B为负离子模式；绿色圆点表示品控样本（QC），蓝色圆点表示研究样本（Sample）。

Figure 1 Score scatter plot of PCA model for QC samples

图2 两组受试者研究样本PCA得分散点图注：A为正离子模式，B为负离子模式；红色圆点表示病例组研究样本（EC），蓝色方形表示对照组研究样本（DZ）。

Figure 2 Score scatter plot of PCA model for samples of the two groups

图3 两组受试者研究样本OPLS-DA模型得分散点图注：A为正离子模式，B为负离子模式；红色圆点表示病例组研究样本（EC），蓝色方形表示对照组研究样本（DZ）。

Figure 3 Score scatter plot of OPLS-DA model for samples of the two groups

图4 OPLS-DA模型的置换检验结果注：A为正离子模式，B为负离子模式；绿色圆点表示R2Y（cum），蓝色方形表示Q2（cum）；虚线表示R2Y或Q2的回归线，如回归线呈升高趋势，则说明置换检验过关，模型不存在过拟合现象，反之则说明模型存在过拟合现象。

Figure 4 Permutation test results of OPLS-DA model

图5 两组受试者研究样本差异代谢物筛选的火山图注：A为正离子模式，B为负离子模式；蓝色圆点表示下调差异代谢物（down-regulated），灰色圆点表示无差异代谢物（not significant），红色圆点表示上调差异代谢物（up-regulated）；Status=状态，VIP=变量投影重要度。

Figure 5 Volcano plot for screening differential metabolites in the samples of the two groups

图6 两组受试者研究样本差异代谢物层次聚类分析的热力图注：A为正离子模式，B为负离子模式；EC代表病例组，DZ代表对照组；不同颜色的色块代表对应位置代谢物的相对表达量，红色表示该代谢物高表达，蓝色表示该代谢物低表达。

Figure 6 Heatmap of hierarchical clustering analysis for differentialmetabolites in the samples between the two groups

图7 两组受试者研究样本差异代谢物代谢通路的气泡图注：A为正离子模式，B为负离子模式；每一个气泡代表一个代谢通路，气泡所在横坐标和气泡大小表示该通路在拓扑分析中的影响因子大小，气泡越大反映影响因子越大；气泡所在纵坐标和气泡颜色表示富集分析的P值，颜色越深反映P值越小、富集程度越显著。

Figure 7 Bubble chart of metabolic pathway analysis for differential metabolites in the samples between the two groups

表2 两组受试者研究样本差异代谢物的关键代谢通路及其涉及的差异代谢物

Table 2 Key metabolic pathways and differential metabolites involved in the samples of the two groups

模式	代谢通路		差异代谢物		保留时间（s）	质荷比（mz）	VIP	P值	趋势
模式	中文名称	英文名称	中文名称	英文名称	保留时间（s）	质荷比（mz）	VIP	P值	趋势
POS	β-丙氨酸代谢通路	Beta-alanine metabolism	β-丙氨酸	Beta-alanin	391.058	90.055	1.425	<0.001	↓
	β-丙氨酸代谢通路	Beta-alanine metabolism	肌肽	Carnosine	366.457	227.114	1.596	<0.001	↑
	鞘脂代谢通路	Sphingolipid metabolism	磷脂酰胆碱	Phytosphingosine	69.310	318.299	1.081	0.037	↓
NEG	亚油酸代谢通路	Linoleic acid metabolism	亚油酸	Linoleic acid	94.407	279.233	2.782	0.003	↑
	亚油酸代谢通路	Linoleic acid metabolism	9，10-二羟基八氢-1-氧杂-4-氮杂苯并环庚烯	9，10-DHOME	169.356	313.238	1.490	0.041	↑
	甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢通路	Glycine，serine and threonine metabolism	L-高丝氨酸	L-homoserine	377.864	118.050	1.798	0.003	↓
			羟基丙酮酸	Hydroxypyruvic acid	427.821	103.003	1.980	0.010	↑
			L-别苏氨酸	L-allothreonine	399.522	118.050	1.824	0.007	↓
	花生四烯酸代谢通路	Arachidonic acid metabolism	花生四烯酸	Arachidonic acid	37.648	303.232	1.884	0.004	↑
			肝素B3	Hepoxilin B3	168.065	335.222	1.727	0.005	↑
			血栓素B2	Thromboxane B2	165.740	369.227	1.467	0.001	↑

参考文献 21

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Study on Metabolic Characteristics in Esophageal Squamous Cell Carcinoma Patients with TCM Differentiation of Deficiency of Fluid and Blood Based on Non Target Metabolomics

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