Sci Rep研究发现：粪便中的“囊泡信使”藏差异，谷氨酸成实体瘤与健康的关键区分标志

来源：100医药网 2025-08-25 10:23

本研究发现实体瘤患者与健康人粪便细胞外囊泡的代谢组存在差异，谷氨酸等为关键代谢物，关联特定代谢通路，粪便细胞外囊泡可作为实体瘤非侵入性生物标志物。

在现代医学领域，癌症的与治疗一直是科研人员关注的重点。代谢异常作为癌症的显著特征之一，其独特的代谢特征为癌症的预后判断、个性化治疗以及疗效评估提供了重要线索。代谢组学技术的兴起，为癌症研究中生物标志物的筛选提供了强大助力。以往，关于癌症患者细胞外囊泡（EVs）的代谢组学研究多以人体生物流体为样本，而粪便来源的细胞外囊泡作为宿主与肠道微生物群相互作用的关键纽带，其代谢组在癌症研究中的探索却相对匮乏。

近期，发表于Sci Rep的一项对照研究The metabolome of fecal extracellular vesicles in patients with malignant solid tumors，聚焦于实体瘤患者粪便细胞外囊泡的代谢组特征，为我们揭示了癌症与肠道微生物群及宿主相互作用的新视角。

该研究收集了28名成年实体瘤患者和7名健康对照者的粪便样本，从粪便样本中分离出细胞外囊泡后，采用基于液相色谱-质谱联用（LC-MS）的靶向代谢组学分析方法对囊泡中的代谢物进行鉴定。通过R软件对两组样本的粪便细胞外囊泡代谢组学图谱进行比较，并利用Metaboanalyst 6.0进行代谢物集富集分析，还通过受试者工作特征（ROC）曲线评估了代谢物区分癌症患者与健康对照者的效果。

研究结果显示，实体瘤患者与健康对照者的粪便细胞外囊泡代谢组存在显著差异。L-谷氨酸是实体瘤患者中富集最为显著的代谢物，而鸟嘌呤和N-乙酰神经氨酸则是这些患者粪便细胞外囊泡中显著减少的代谢物。此外，在实体瘤患者中，苯丙氨酸、烟酰胺（NAM）、天冬氨酸、瓜氨酸、 -D-葡萄糖-1-磷酸和D-果糖-6-磷酸等代谢物的丰度有所增加；相反，吲哚-3-乙醇、4-羟基-L-苯甘氨酸、N-乙酰-D-葡萄糖胺、3-甲基戊二酸和葡萄糖等代谢物则显著减少。

图 1：粪便细胞外囊泡（EV）代谢组的可视化

代谢物集富集分析将所鉴定出的细胞外囊泡代谢物与关键代谢通路相关联，包括精氨酸生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢，以及支链氨基酸和不饱和脂肪酸的生物合成等。其中，精氨酸对的存活至关重要，在肿瘤核心中被大量消耗；支链氨基酸则被肿瘤用于能量平衡和营养信号传导；致癌过程中细胞代谢增强会促进脂肪酸生成，这与肿瘤的生存能力和恶性程度相关。

ROC分析表明，谷氨酸是区分癌症患者与健康对照者最有效的代谢物，其曲线下面积（AUC）为0.98，敏感性达0.857，特异性为1；其次是葡萄糖（AUC=0.97）、壬酸（AUC=0.96）和鸟嘌呤（AUC=0.96）等，这些代谢物都展现出较强的区分能力，为癌症的早期检测提供了潜在的帮助。

图 2：火山图显示健康对照者和实体瘤患者之间粪便EV代谢物丰度的显著差异

值得注意的是，研究中发现的某些代谢物可能来源于细菌。例如，细菌属中的瘤胃球菌属、多尔氏菌属和布劳特氏菌属与L-异亮氨酸呈正相关，L-亮氨酸与粪杆菌属呈负相关等。宿主和肠道细菌的代谢组通过细菌细胞外囊泡相互作用，可能对健康和疾病状态，包括癌症的发病机制产生重要影响。

图 3：代谢组集富集分析（MSEA）显示粪便细胞外囊泡（EVs）中富集的代谢物集概述

这项研究通过对粪便细胞外囊泡的分析，在实体瘤患者中识别出了独特的代谢表型。粪便细胞外囊泡的代谢组学分析为了解肠道微生物群与宿主之间的相互作用，以及癌症背景下疾病状态的独特代谢情况提供了宝贵的见解。这一发现支持将粪便细胞外囊泡的代谢特征纳入肿瘤微生物组研究，它们有望成为实体瘤的非侵入性生物标志物，为癌症的诊断和治疗开辟新的可能性，让我们在对抗癌症的道路上又多了一份新的希望与方向。（100yiyao.com）

参考文献：

Mishra S, Maltseva A, Nieminen AI, et al. The metabolome of fecal extracellular vesicles in patients with malignant solid tumors.Sci Rep. 2025;15(1):29402. Published 2025 Aug 11. doi:10.1038/s41598-025-14250-2

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