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2区5.1分!奥沙利铂外周神经毒性营养调控新机制!219例结直肠癌患者血清代谢组学生信分析锁定:氨基酸及其衍生物为最显著差异代谢物类别

2区5.1分!奥沙利铂外周神经毒性营养调控新机制!219例结直肠癌患者血清代谢组学生信分析锁定:氨基酸及其衍生物为最显著差异代谢物类别 CNS生信新靶点挖掘
2026-04-21
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导读:本研究纳入219例接受FOLFOX方案化疗的结直肠癌患者,依据营养风险筛查分为营养不良组与营养良好组,采用LC-MS非靶向血清代谢组学分析。该研究揭示营养状态对OIPN代谢特征的特异性调控,为营养不良

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本研究纳入219例接受FOLFOX方案化疗的结直肠癌患者,依据营养风险筛查(NRS-2002)分为营养不良组(≥3分,189例)与营养良好组(<3分,30例),采用LC-MS非靶向血清代谢组学分析。共鉴定521种代谢物,其中179种在OIPN与对照组间显著差异,以氨基酸及其衍生物占比最高(14.40%)。KEGG富集分析锁定精氨酸生物合成通路为关键通路。整体OIPN患者呈现L-精氨酸/鸟氨酸下调、L-谷氨酰胺上调,而营养不良亚组该模式逆转,且精氨酸通路富集减弱。亚精胺在三组中均显著上调。该研究揭示营养状态对OIPN代谢特征的特异性调控,为营养不良患者精准营养支持提供了代谢层面依据。

今天给大家解读一篇3月发表在《Frontiers in Nutrition》上的题目为“Nutritional modulation of oxaliplatin-induced peripheral neuropathy: a serum metabolomics study in colorectal cancer patients.”的文章。本文是一项观察性研究,旨在利用血清代谢组学探讨营养状态如何影响结直肠癌患者奥沙利铂诱导的周围神经病变(OIPN)。研究对患者进行营养分层,比较了OIPN患者与对照组之间、以及不同营养状态亚组之间的血清代谢谱差异,识别了关键的差异代谢物和相关代谢通路,最终论证了营养状态通过调节特定代谢通路(尤其是精氨酸生物合成)影响OIPN发生。请持续关注我们,每天为您解读最新见刊的文献!)想薅生信资料羊毛?直接在对话框回复 “资料”,免费领取干货大礼包!包括数据集、绘图代码、图表复现、思路总结、参考文献……0代码!鼠标点点点即可轻松完成5-10分生信SCI全文复现!

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团队成员合影(位于上海陆家嘴中心,可随时预约参观)


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题目:《奥沙利铂诱导的周围神经病变的营养调节:结直肠癌患者的血清代谢组学研究Nutritional modulation of oxaliplatin-induced peripheral neuropathy: a serum metabolomics study in colorectal cancer patients

发表期刊:Frontiers in Nutrition

影响因子:5.1

研究背景

结直肠癌(CRC)在中国发病率和死亡率高。奥沙利铂是其一线化疗药物,但常引起OIPN,严重影响疗效和生活质量,且目前缺乏有效的预防或治疗药物。癌症患者的营养状态在整个治疗过程中至关重要,营养不良与疾病进展、化疗不良反应及预后不良相关。然而,营养如何影响OIPN的机制尚不明确。



                            CNSknowall 平台 Pubmed+AI 快速提炼全文要点

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                            研究思路:

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                                招募219名CRC患者,根据化疗后是否发生OIPN分为OIPN组和CONT组;同时根据NRS-2002评分分为营养不良组和营养良好组。
                              2. 样本与数据收集
                                收集基线血清样本及临床资料(包括OIPN分级评估)。
                              3. 代谢组学分析
                                对血清样本进行LC-MS检测,识别和定量代谢物。
                              4. 数据分析
                                使用多变量统计方法分析组间代谢谱差异,筛选差异表达代谢物(DEMs)。
                              5. 通路与功能分析
                                对DEMs进行KEGG通路富集分析,探究其生物学意义。
                              6. 关联分析
                                整合营养状态、代谢物变化与OIPN发生,探讨其相互作用。


                              研究亮点:

                                1. 使用营养风险筛查2002(NRS-2002)对患者进行营养状态分层(营养不良组:NRS≥3;营养良好组:NRS<3),揭示了代谢改变的营养依赖性。
                                2. 在OIPN组与非神经病变对照组(CONT)之间共鉴定出179个差异表达代谢物(DEMs),其中氨基酸及其衍生物占比最高。
                                3. 通路富集分析反复确定“精氨酸生物合成”为关键通路,且该通路在营养不良患者中富集程度降低。
                                4. 多胺亚精胺在OIPN患者中一致上调,并与精氨酸代谢通路富集相关联。


                                研究结果:

                                  1. 营养状态与OIPN发生的关联
                                    OIPN组中NRS-2002≥3(存在营养风险)的比例(90.97%)显著高于CONT组(77.33%)。OIPN组的血清白蛋白和血红蛋白水平也显著低于CONT组。
                                  2. 代谢物概况
                                    共鉴定出521种代谢物,分为22类。其中氨基酸及其衍生物占比最高(14.40%),其次是苯及其取代衍生物、脂肪酸及其结合物等。
                                  3. 代谢谱差异
                                    多变量统计分析(PCA, PLS-DA, OPLS-DA)显示OIPN组与CONT组代谢谱存在清晰分离。
                                  4. 差异代谢物识别
                                    • 整体队列(OIPN vs CONT)发现179个DEMs。
                                    • 营养不良亚组发现178个DEMs。
                                    • 营养良好亚组发现130个DEMs。
                                    • 在所有比较中,差异氨基酸代谢物占比均最高,其次是脂质和碳水化合物。
                                    • 多胺亚精胺在OIPN组中一致显著上调。
                                  5. 通路富集分析
                                    • 氨基酸相关通路在富集分析中最常出现。
                                    • 精氨酸生物合成通路
                                      被反复确定为关键通路。
                                    • 该通路包含7个差异代谢物:在整体OIPN患者中,L-谷氨酰胺上调,L-精氨酸、鸟氨酸等下调;但这种变化模式在营养不良亚组中发生逆转。
                                    • 精氨酸通路的富集程度在营养不良患者中低于营养良好者。


                                  研究总结:


                                  1. 主要结论
                                    OIPN的发生与血清代谢物的显著改变相关,这些改变主要集中在氨基酸代谢,尤其是精氨酸/亚精胺代谢通路,并且受到患者营养状态的明显调节。营养不良可能通过改变氨基酸池、限制底物转化,削弱机体对抗OIPN的能力。
                                  2. 机制探讨
                                    OIPN可能激活精氨酸代谢以促进具有神经保护作用的亚精胺合成。营养状态良好可能支持这一适应性反应,而营养不良则抑制该通路,可能加剧神经毒性。
                                  3. 研究意义与展望
                                    本研究为理解OIPN的代谢机制及营养状态的影响提供了新视角,提示未来或可探索针对精氨酸等代谢通路的精准营养支持策略,以缓解OIPN。但此为探索性研究,结果需谨慎解读。
                                  4. 局限性
                                    • 营养亚组样本量不平衡(营养不良OIPN患者131例 vs 营养良好OIPN患者13例),无法直接比较,且多变量模型存在过拟合风险。
                                    • 研究为横断面观察,无法确定因果关系。
                                    • 脂质代谢在OIPN中的作用尚不明确,需进一步研究。
                                    • 未来需要更大样本、更平衡的纵向研究来验证发现并阐明因果路径。



                                  结果译文:

                                  1.营养状态对OIPN发生的调控


                                  共纳入219例结直肠癌患者,其中男性149例,女性70例,年龄范围31-77岁(均值±SD:62.27±9.30岁)。OIPN组126例、CONT组66例存在肿瘤转移。两组在性别、年龄、肿瘤转移及BMI方面无显著差异。然而,两组间并发症发生率存在显著差异(p<0.05)(表1)。奥沙利铂化疗后,100例患者(69%)OIPN持续时间为0-10分钟(表2),112例患者(78%)每日发作(表3),大多数患者(59%)严重程度为II级(表4)。OIPN组NRS-2002≥3的比例(90.97%)显著高于CONT组(77.33%),组间差异具有统计学显著性(p=0.005)。OIPN组异常(降低)的白蛋白水平为36.25±2.66 g/L,组间差异具有统计学显著性(p=0.000)。同样,OIPN组异常(降低)的血红蛋白水平为105.14±12.27 g/L,组间差异显著(p=0.022)(表5)。


                                  2.代谢物谱分析及分类


                                  对结直肠癌患者血清样本进行代谢组学分析。依据营养风险筛查(NRS-2002),参与者被分为三个队列:总体队列(n=219,包括144例OIPN和75例CONT)、营养不良组(NRS-2002≥3,n=189,包括131例OIPN和58例CONT)及营养良好组(NRS-2002<3,n=30,包括13例OIPN和17例CONT)。图1展示了正负离子模式下OIPN与CONT样本的代表性总离子流色谱图。经代谢物功能分析并排除未达定性阈值的离子峰后,共可靠鉴定出521种代谢物,其中315种和206种分别在正离子和负离子模式下检出。这些代谢物被分为22个类别。丰度最高的五个类别为:氨基酸及其衍生物(75种,14.40%)、苯及其取代衍生物(44种,8.45%)、脂肪酸及共轭物(40种,7.68%)、醇及多元醇(33种,6.33%)及脂质(32种,6.14%)。

                                  3.代谢物多变量统计分析


                                  对总体样本集(OIPN vs. CONT)、营养亚组(营养良好和营养不良)及质量控制(QC)样本的代谢物谱进行主成分分析(PCA)。前两个主成分(PC1和PC2)在正负离子模式下分别解释了总方差的47.4%和37.8%。PCA显示OIPN与CONT组沿PC1清晰分离,OIPN患者表现出更大的代谢组变异。不同营养状态下各组间亦呈现明显聚类。
                                  为进一步评估数据可靠性,应用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)。置换检验确认无过拟合,支持模型的有效性和可重复性。层次聚类分析同样显示所有营养条件下OIPN与CONT代谢物之间的清晰分离(图2A-F)。
                                  与PLS-DA相比,正交PLS-DA(OPLS-DA)降低了模型复杂度,同时保持预测性能并增强可解释性。OPLS-DA得分图显示总体队列及各营养亚组中OIPN与CONT组间存在分离良好的簇,无重叠(图2A'-F'),表明无论营养状态如何,OIPN与CONT患者之间均存在独特的代谢物谱。

                                  4.差异表达代谢物的鉴定与分析


                                  采用既定标准(VIP>1,p≤0.05;双样本t检验)鉴定OIPN与CONT组间差异表达代谢物(DEMs),在总体队列中揭示了独特的代谢谱。共检出179种DEMs,包括82种上调和97种下调代谢物(图3A)。按营养状态分层后,营养不良组检出178种DEMs(75种上调,103种下调;图3B),营养良好组检出130种DEMs(77种上调,53种下调;图3C)。这些DEMs涵盖多种化学类别——如醇及多元醇、胺类、氨基酸及其衍生物、苯及其取代衍生物、碳水化合物、酯类、黄酮类及有机酸及其衍生物——其中氨基酸及其衍生物最为丰富,其次为脂肪酸及共轭物、苯及其取代衍生物、碳水化合物、有机酸及其衍生物,以及核苷酸及其衍生物(图3D)。
                                  在已鉴定的差异代谢物中,三大营养类别——氨基酸、脂质和碳水化合物——的比例及比较分析总结于图3E。差异氨基酸代谢物在所有组中占比最高。除蛋白质合成的基本功能外,氨基酸还发挥重要的生理功能,其丰度改变相对于脂质和碳水化合物具有统计学显著性。
                                  进一步分析证实,氨基酸及其衍生物构成差异表达代谢物的最大类别。它们在特定代谢通路中的显著参与表明,这些氨基酸不仅是蛋白质的基本构建单元,也是多种具有生物学和生理学重要意义分子的关键前体。在显著改变的氨基酸及衍生物中,亚精胺在总体队列中显著上调。定量分析显示,所有营养分层中OIPN与CONT组间亚精胺水平存在极显著差异:总体队列(图3F,p<0.001)、营养不良组(图3G,p<0.001)及营养良好组(图3H,p<0.001)。这种在精氨酸代谢通路富集背景下的一致上调,将亚精胺定位为神经毒性发展中潜在的重要代谢节点。

                                  5.差异表达代谢物的功能富集分析


                                  使用京都基因与基因组百科全书(KEGG)进行功能富集分析,揭示了总体队列及不同营养状态下前20条代谢通路。氨基酸相关通路在这些顶级通路中出现频率最高,在总体队列OIPN vs. CONT中出现于7条通路(图4A),营养不良组出现于6条通路(图4B),营养良好组出现于8条通路(图4C)。其次为涉及神经、消化、肠道及内分泌系统的有机系统代谢通路,在总体队列中占5条,在营养不良和营养良好组中各占3条。此外,膜转运和传导通路也较为突出,在总体队列中占1条,在两个营养亚组中各占2条(图4A-C)。
                                  对分类样本中共享代谢通路的分析显示,氨基酸代谢是最一致代表的类别。鉴于氨基酸代谢对生理应激、感染及营养变化敏感,这些通路可能反映患者的营养状态,并在不同营养状态下的OIPN发病机制中发挥核心作用。
                                  值得注意的是,“精氨酸生物合成”通路(hsa00220)被反复鉴定为关键通路。其富集与总体OIPN组中亚精胺的上调一致,因精氨酸通过鸟氨酸循环作为亚精胺合成的底物。此外,该通路在营养不良患者中的富集程度显著低于营养良好个体,提示其活性受营养状态调控。
                                  精氨酸是一种功能多样的氨基酸,作为一氧化氮、磷酸肌酸和多胺的前体,并参与基因调控。其代谢失调日益被认为是癌症代谢的标志,并与结直肠癌进展密切相关。研究表明,调节精氨酸生物合成可抑制肿瘤增殖和转移。值得注意的是,研究揭示在衰老和组织损伤(如化疗诱导的肠道损伤)背景下,精氨酸代谢可适应性转向多胺合成,以支持上皮再生并缓解蛋白稳态应激。这种代谢可塑性提示,靶向营养策略(包括精氨酸或多胺补充)可用于改善组织修复并减轻老年个体治疗相关副作用。临床上,精氨酸补充已被证明可改善癌症患者营养状态、减少并发症并增强免疫力,突显其在兼顾再生效益与肿瘤学风险的谨慎平衡框架内的潜在治疗价值。
                                  本研究中,精氨酸生物合成通路包含7种差异代谢物。与富集分析结果比较显示,存在1种上调代谢物(L-谷氨酰胺)和6种下调代谢物:富马酸、L-天冬氨酸、L-精氨酸、鸟氨酸、酮戊二酸和N-α-乙酰瓜氨酸(图4D-F)。该模式进一步突显了精氨酸代谢、宿主营养与OIPN发展之间的紧密相互作用。
                                  基于上述结果,可假设精氨酸生物合成通路可能与结直肠癌患者奥沙利铂代谢及副作用相关。该通路可能是进一步探索OIPN发生的关键因素。同时,从不同患者营养状态角度探究OIPN的内在关联,或可为精准营养支持提供依据,尤其针对营养不良的癌症患者,旨在预防和治疗化疗诱导的副作用。

                                  更多结果和补充图表:doi:10.3389/fnut.2026.1781882



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