Abstract
Diagnostisering av tykk- og endetarmskreft er en invasiv og kostbar koloskopi, som vanligvis utføres etter en positiv screeningtest. Dessverre, eksisterende screeningtester mangler spesifisitet og sensitivitet, er derfor mange unødvendige koloskopier utføres. Her rapporterer vi på en potensiell ny screening test for tykktarmskreft basert på analyse av flyktige organiske forbindelser (VOC) i luftrommet i avføringsprøver. Avføringsprøver ble innhentet fra personer som har hatt en positiv blod i avføringen prøve (FOBT). Emner senere hadde koloskopier utføres for å klassifisere dem i lav risiko (ikke-kreft) og høy risiko (kolorektal kreft) grupper. Flyktige organiske forbindelser ble analysert ved hjelp av utvalgt ion-strømningsrør massespektrometri (sile-MS) og deretter ble analysert ved hjelp av både univariable og multivariate statistiske metoder. Ioner mest sannsynlig fra hydrogensulfid, dimetylsulfid og dimetyl disulfid er statistisk signifikant høyere i prøvene fra høy risiko snarere enn lav risiko fag. Resultater ved hjelp av multivariate metoder viser at testen gir en korrekt klassifisering av 75% med 78% spesifisitet og 72% sensitivitet på FOBT positive prøver, og tilbyr en potensielt effektivt alternativ til FOBT
Citation. Batty CA, Cauchi M, Lourenço C, Hunter JO, Turner C (2015) bruk av Analyse av flyktige Sanitære metabolomet i screening for tykktarmskreft. PLoS ONE 10 (6): e0130301. doi: 10,1371 /journal.pone.0130301
Academic Redaktør: Mathias Chamaillard, INSERM, FRANCE
mottatt: 14 januar 2015; Godkjent: 19 mai 2015; Publisert: 18 juni 2015
Copyright: © 2015 Batty et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet: All relevant data er innenfor papir og saksdokumenter filer
Finansiering:. Engineering og Fysisk Sciences Research Council, EPSRC, Grant EP /L011395 /1 (https://www.epsrc.ac.uk/). Midler til CT. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:. Forfatterne har erklært noen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
tykktarms~~POS=TRUNC kreft~~POS=HEADCOMP er den fjerde vanligste kreftformen hos menn og den tredje vanligste kreftformen hos kvinner. Det er betydelig internasjonal variasjon i fordelingen av denne kreftformen [1], og det blir ofte sett på som en sykdom i vestlige industriland. Dette tyder sterkt på at miljøfaktorer kan spille en viktig rolle i forbindelse med utvikling [2], og de høyeste forekomst av tykk- og endetarmskreft er lokalisert i Nord-Amerika, Europa og Oseania [1,3].
Til tross for høyere forekomsten av denne kreftformen, er funnet død å ha falt i 13 av 29 land [1]. Nedgangen er generelt ansett for å være på grunn av forbedringer i behandling, screening og tidligere deteksjon og ble sett i langvarige økonomisk stabile land som USA, Australia, Frankrike og Storbritannia. Enda bedre screening og testing kan forbedre dette ytterligere.
Screening Programmer og strategier
Mange land nå velger å skjerm for denne sykdommen som en selvfølge å få tidligere diagnose. Det er økende bevis for at screening asymptomatiske folk som er på en gjennomsnittlig risiko for tykktarmskreft betyr kreft er vanligvis oppdaget tidligere, er mer «kureres», og resultere i en samlet reduksjon i dødelighet [4]. Det er antatt at 70-90% av tilfellene av kolorektal kreft oppstår fra premaligne (adenomatøse) polypper. De har ofte en stilk som består av friske vevet og gir dem mulighet til å bli fjernet enkelt og helt ved endoskopisk snarefangst som forbedrer behovet for adekvat screening [5].
I Storbritannia, mye arbeid har vært lagt vekt på å sette opp en tilstrekkelig screeningprogram. Etter råd fra National Screening Committee, den britiske helsedepartementet gjennomført en demonstrasjon pilot for å teste muligheten for et nasjonalt screeningprogram for kolorektal kreft [6]; disse ble deretter utvidet til ytterligere piloter og vist seg vellykket i deres mål om å bringe colorectal cancer screening i Storbritannias National Health Service (NHS) [7]. Det er nå et nasjonalt rullet ut protokoll hvor NHS tilbyr gratis screening til alle menn og kvinner i alderen 60-69 i Storbritannia hvert annet år, og på forespørsel kan sendes til alle over 70 år [8].
i både USA og Storbritannia, de hjelp av screening fag er generelt lik med innledende screening være avføring /avføringsbaserte tester, og deretter sekundærstrukturbaserte tester. I både USA og Storbritannia, er de valgt fekal baserte tester på blod i avføringen test (FOBT) og deretter mer invasive strukturelle testen er koloskopi /sigmoidoskopi [6, 7, 9, 10, 11].
den FOBT er designet for å oppdage okkult (dvs. ikke ledsaget av merkbare symptomer eller tegn) blod i avføringen og arbeider på grunnlag av det faktum at store polypper og selve kolorektal kreft i tykktarm og endetarm tendens til å blø. Testen krever sampler å smøre et kort med avføring to ganger etter avføring, deretter gjenta dette i ytterligere to avføring, slik at totalt seks vinduene dekket på kortet. Dette blir så sendt i en hygienisk forseglet konvolutt tilbake til den relevante klinikken og testes. Et positivt resultat anses å være når noen av vinduene tilbake som «positive» [12,13].
Fordelene med denne testen har sin relativt lave invasivitet, lav første pris og det faktum at det krever noen spesialiserte ressurser. Det er også mulig å gjøre denne testen hjemme lett, noe som gjør den perfekt for en stor skala screening program. Det har også vist seg å bidra til å redusere forekomsten av tykktarmskreft [4, 11, 14, 15]. Imidlertid, er testen ikke er spesifikt for humant hemoglobin og også tar ikke hensyn til blod som kan komme fra andre kilder, dvs. hemoroider [4] og peptisk ulcus. Et annet problem er at følsomheten og spesifisiteten til testen er variabel. Dens følsomhet er blitt rapportert på rundt 40% for kreft og bare 24% for påvisning av avansert adenom eller
in situ
karsinom [16]. Dersom FOBT brukes som en screeningsprosedyre for befolkningen, den prediktive verdi for en positiv test er ikke mer enn 5% til 10%. Dette betyr at de fleste pasienter som tester positivt vil kreve en dyr, ubehagelig, bekreftende diagnostisk prosedyre som koloskopi når faktisk de ikke har tykktarmskreft [17]. Selv FOBT er den mest brukte screening test, betyr det ikke tilby de optimale forutsetningene for en screening test, på grunn av sin mangel på sensitivitet og spesifisitet. En annen screening test er for unormal DNA i en fekal prøve. Dette unormal DNA oppstår fra mutasjoner forekommer i kreft eller adenom celler, som deretter kan kaste inn i avføringen. Imperiale et al [18] sammenlignet denne metoden med FOBT og fant at i en begrenset studie, viste det seg å være mer sensitive enn FOBT med lignende spesifisitet.
Bruk av biomarkører i screening
menneskelige tarmen har en mikrobiomer med en stor bakteriepopulasjon som kan være kommensal, men har også blitt vist å forårsake noen skadelige effekter. Montering bevis har vist en sammenheng mellom smittestoffer og enkelte kreft hos mennesker. Visse slimhinne forbundet bakteriearter spiller en viktig rolle i patogenesen av kolorektal kreft [19]. Metabolittprofilering av flyktige organiske forbindelser (VOC) fra human tykktarm cellelinjer, inkludert det normale, og menneskecelle karsinom, gir ikke bare biokjemisk fenotyping av normalt og neoplastisk tykktarm vev, men også forskjeller i flyktig metabolomet i forskjellige sykdomsstadier i forhold til den flyktige . metabolomet av ikke-maligne kolon epiteliale cellelinjer [20,21]
«duft» av sykdom blir mer fremtredende; og canine duft deteksjon, dvs. bruk av hunder, har vist at hundene er i stand til å skille mellom prøver fra kreftpasienter og de uten kreft. Dette tyder på og forsterker at det finnes ulike «flyktige forbindelser» mellom kreft og ikke-kreft [22,23].
Det ble også rapportert at mønsteret av pusten VOC skilte mellom friske kontroller og de diagnostisert med tykktarmskreft . Analyser viste en første spesifisitet på 83% med en sensitivitet på 86% og en total nøyaktighet på 85%. Når dette gikk deretter gjennom ytterligere validering testing på 25 fag, ble 19 korrekt identifisert som fører til 76% nøyaktighet. Dette er oppmuntrende for en mer nøyaktig screening test [24].
De karakteristiske mønstre av VOC i avføring er rapportert for de mange ulike årsaker til diaré. Som et potensielt rask og enkel metode, åpner det opp et nytt område for bruk som en ikke-invasiv diagnostisk verktøy. Det kan utføres gjentatte ganger, kan brukes på barn, inkludert nyfødte som prøvene er enkelt å samle, og til pasienter med alvorlig sykdom der mer invasive prosedyrer ikke er lett mulig [25,26].
I denne forskningen, forskjellen i flyktige profiler av høy og lav risiko kolorektal prøvene er undersøkt for å se om VOC analyse har potensial for screening eller diagnostisering av tykk- og endetarmskreft.
Materialer og metoder
Prøve oppkjøpet
kreft~~POS=TRUNC prøvene i denne studien ble samlet gjennom National NHS tarmkreft Screening Scheme. Denne tjenesten tilbys nasjonalt hvert 2. år til alle menn og kvinner i alderen 60 og 69. Forsøkspersonene fikk en invitasjon brev som forklarer programmet sammen med en informasjonsbrosjyre fra programmet hub sentrum. Omtrent en uke senere, er FOBT sendt ut til faget med trinn-for-trinn-instruksjoner for å fullføre testen hjemme og deretter hvordan å sende prøven tilbake til navet lab. I testen er deltakerne sendt ut en papp konvolutt som inneholder tre vinduer som kan smurte et tynt avføringsprøve. I settet er det en spatel for dette formål sammen med klare instruksjoner. Testen kalles Haemoccult av Beckman Coulter. En prøve tatt på tre forskjellige dager, og en gang fullført, deltakeren forsegler deretter papp konvolutt og sender det tilbake til laboratoriet. Testen kortet blir deretter behandlet på navet lab og resultatene ble returnert til emnet innen 2 uker.
Temaer som testet positivt med FOBT screening og deretter akseptert en koloskopi ble invitert til å delta i denne forskningen. Disse pasientene blir bedt om å gi en ytterligere avføringsprøve for å ta med seg i en bred plast steril beholder levert av sykehuset. Det var disse prøvene som vi studerte.
Etter koloskopi, ble pasientene stratifisert i risikogrupper basert på deres histopatologi. Totalt var det 7 klasser som vist i tabell 1.
I denne studien ble 31 prøver hentet fra «normal» eller lav risikogruppe (klasse 1) og 31 prøver ble innhentet fra det høye risikogrupper (klasse 5 og 6). Men alle prøvene var fra personer som hadde testet positivt med FOB test. Etter at prøver ble oppnådd fra pasienter, ble de lagret ved -80 ° C inntil behandling av utvalgt ion-strømningsrør massespektrometri (sile-MS) som beskrevet nedenfor. De resulterende dataene ble deretter behandlet ved hjelp av multivariate statistiske teknikker.
Etikk uttalelse
Prøver ble tatt under National NHS tarmkreft screening ordningen. Gunstig etisk oppfatning ble innhentet for senere inkludering av egnede individer i denne forskningen ved Cambridgeshire 2 REC, NR 08 /H0308 /13, og skriftlig informert samtykke innhentes fra hvert fag og samtykkeerklæring deretter holdt sikkert. Alle prøver ble anonymisert før analyse og bare kreften status var kjent for forfatterne.
Prøvepreparering
Menneskeavføringsprøver ble fjernet fra -80 ° C fryser og 5g under prøvene ble veid ute. Hvert under prøve ble plassert i en Nalophan pose og forseglet med en Swagelokconnector og rør. Posen ble fylt med hydrokarbon fri luft og plassert i inkubatoren i 45 minutter.
sile-MS analyse
Alle detaljer om hvordan sile-MS kan brukes til å analysere sporgasser og flyktige organiske forbindelsene kan bli funnet andre steder [27], men en kort forklaring er påkrevet her. I SIFT-MS, forløperionene (H
3O
+, NO
+ og O
2
+) genereres i en mikrobølgeovn utslipp og den valgte ion er valgt av en kvadrupol masse filter. Den valgte ion injiseres deretter inn i en hurtig strømmende helium bæregass, og ned et strømningsrør. En prøve blir deretter innført i strømningsrøret, og forløperen ion reagerer med spor gasser og flyktige organiske forbindelser i prøven. Forløper og produkt ioner i bærergassen separeres i en andre kvadrupol massespektrometer og deretter tellet i en detektor. Data kan bli oppnådd ved å skanne et spektrum på en brukerdefinert spekter av masse-til-ladning-forhold (m /z) verdier og kvantifisering utføres under anvendelse av en kinetikk database lagres i instrumentet.
Etter inkubering sample poser i inkubatoren ble koblet til støv MS via den oppvarmede prøvetakingsledningen, og deretter analysert ved hjelp av hver av de tre forløperionene tilgjengelig i SIFT-MS og i samme rekkefølge av H
3O
+ deretter NO
+ og til slutt O
2
+. M /z-serien ble angis fra 10 til 140, og den totale tiden for analyse ved bruk av hver forløper var 30 sekunder.
Blanke prøver av bakgrunns luft ble også analysert. Data ble deretter overført til datamaskinen som skal analyseres for omfanget av forbindelser til stede i hver prøve.
Statistisk analyse
Data (i filen S1 tabell) ble analysert ved hjelp av egnede univariate og multivariate statistiske teknikker . Multivariat dataanalyse ble utført av spesialbygde skript skrevet i MATLAB R2011a (MathWorks Inc., Nattick, USA) ved hjelp av funksjoner fra PLS Toolbox (versjon 3.5, egenvektoren Research Inc., USA).
Den univariate teknikk involverte den ikke-parametriske Mann-Whitney U-test-analyse som ble anvendt fordi dataene ikke var normalfordelt. Analysen ble utført ved hjelp av Excel og ble valgt som denne testen ikke anta normalfordeling eller at avvikene for to populasjoner er like. Det er også en nyttig teknikk for mindre prøvegrupper og er basert på sammenligningen av hver observasjon fra den første gruppen med hver observasjon fra den andre gruppen. Dataene fra hver gruppe blir deretter individuelt i forhold sammen. Det er også en nyttig teknikk for semi-kvantitative data og har god sannsynlighet for fremstilling av statistisk signifikante resultater [28].
Før multivariat dataanalyse, data generert av H
3o
+, NO
+ og O
2
+ forløperionene ble slått sammen til ett stort datasett. Intensitetsverdiene i området fra m /z-verdier innenfor dataene ble normalisert mot intensitetsverdiene for H
3o
+ forløperioner (m /z verdi på 19). M /z-verdier knyttet til de kjente addukter (isotopologues) av forløper-ioner ble fjernet; disse hadde følgende m /z-verdier: 19, 21, 30, 32, 34, 37, 39, 48, 55, 57, 66, 73, 75, og 91. Til slutt, m /z-verdier som angår datakolonner som bare består nuller ble også fjernet.
Undersdataanalyse ved hjelp av hovedkomponentene analyse [29] viste ingen utkantprøver.
Etter funksjonsvalg via enten parametrisk student
t
test [ ,,,0],30] eller ikke-parametrisk Wilcoxon T test [31], multivariat klassifisering via Partial Least Squares diskriminant analyse (PLS-DA) ble utført [32,33]. Dette er en veiledet mønstergjenkjenning teknikk der datamaskinen er opplært til å gjenkjenne mønstre i data som vil hjelpe skille mellom pasienter med lav og høy risiko. For å sikre en robust og trygg resultat ble oppnådd, ble en to-trinns prosess bootstrapping som anvendes i hvilken det første trinn utleder en optimal modell, og det andre trinnet evaluerer modellen. Dette ble gjentatt 150 ganger for å oppnå en gjennomsnittlig ytelse på alle modeller opprettet.,. Den statistiske signifikans av klassifiseringen nøyaktighet ble bestemt ved å utføre permutasjon testing [33] som er involvert Random klassen assignation 300 ganger, og for hvert vilkårlig assignation ble den to-trinns prosess bootstrapping utført. Den statistiske z-test [34] ble benyttet for å bestemme betydning (
p
0,05).
Resultater og Diskusjon
Univariat analyse
innledende sammenligninger med Mann-Whitney U test analyse og H
3O
+ forløperion viste to ioner for å være statistisk signifikant. Disse var m /z 35 (fig 1) og m /z 90 (fig 2)
CPS = tellinger per sekund, LR = lav risiko, HR = høy risiko.
CPS = tellinger per sekund, LR = lav risiko, HR = høy risiko.
Når du bruker NO
+ forløperion ble det ikke ioner funnet å være statistisk signifikant. Endelig O
2
+ data ble analysert ved anvendelse av Mann-Whitney teknikker og to ioner ble funnet å være statistisk signifikante. Disse var m /z 62 og m /z 94. Figur 3 illustrerer de betydelige m /z-verdier funnet og deres tilhørende identiteter og verdier.
CPS = tellinger per sekund, LR = lav risiko, HR = høy risiko .
en av de forsøksvis identifisert VOC er hydrogensulfid. Som en lav molekylvekt sammensatte, er det lettere å identifisere seg med støv MS på grunn av færre potensielle andre overlappende ioner, og det er en rimelig sannsynlighet for at M /Z35 er faktisk H
2S. Hydrogensulfid har vært mye diskutert i forhold til tarmen og tykktarmskreft. Det er nå vel kjent at hydrogensulfid er endogen og er produsert av både enzymatisk reaksjon og bakterieflora i tarmen [35]. Konsentrasjonen i human faeces sees å være i det «normale» nivå når den er i området fra 1,0 til 2,4 mmol /kg [36]. Ved lavere konsentrasjoner av hydrogensulfid produserer en positiv biologisk effekt, men på et høyere nivå, blir det giftig. Interessant den ikke krever en spesifikk reseptor for intracellulær signalisering og binder seg til haem molekylet. Den viktige effekt av hydrogensulfid er dens binding til cytokrom c oksidase [35, 37, 38] som er det avgjørende mekanismen som er ansvarlig for dets toksisitet. Binding av oksygen til cytokrom c oksidase inhiberes av hydrogensulfid ikke-konkurransedyktige. Denne inhibering fører til en reduksjon i celle adenosin trifosfat (ATP), som deretter har en direkte virkning på ATP-sensitive kaliumkanaler. Aktivering av disse kanalene spiller en stor rolle i balansen av de biologiske effektene av hydrogensulfid. Vedvarende kolonisering av sulfatreduserende bakterier og tilstedeværelsen av hydrogensulfid i tarmen og avføring er blitt vist å være til stede hos pasienter med ulcerøs kolitt, så vel som kolorektal kreft [39, 40, 41] og har vært implisert i rollen av å generere DNA-skade på genomisk nivå [34]. Unnlatelse av colonocytes å skille riktig kan bety at de er mer utsatt for hydrogensulfid i lumen. Den resulterende effekten av dette kan være betennelse i tarmen og celledød som det fremgår av ulcerøs kolitt. Kontinuerlig irritasjon på denne måten kan vel da føre til genetiske endringer som til slutt fører til kolorektal kreft [42]. Mekanismen ved hvilken disse skadene er tenkt å skje er via forstyrrelse av balansen av apoptose, proliferasjon og differensiering i tarmepitelet. Disse dataene indikerer at hydrogensulfid kan være en viktig faktor i utviklingen, utvikling og diagnostisering av tykk- og endetarmskreft.
multivariat analyse
På analyse med PLS-DA, de beste resulterende data ble oppnådd ved kombinere datasettene ved hjelp H
3O
+, NO
+ og O
2
+ ved hjelp av PLS-DA følgende funksjonsvalg via studenten
t
test (STT) . Her en samlet klassifisering nøyaktighet på 75% ble oppnådd som hadde en spesifisitet på 78% og en sensitivitet på 72%.
PLS-DA følgende funksjonsvalg med Wilcoxon T test (WTT) også produsert en lovende resultat med en klassifisering nøyaktighet på 75%, en spesifisitet på 79%, og en sensitivitet på 70%. De respektive fordelinger er vist i figur 4.
De to-tailed z-tester produsert beregnede p-verdier på 1,0 × 10
-6 for STT (Fig 4A) og WTT (fig 4B) ved α = 0,05. Som de beregnede p-verdier er mye mindre enn α blir null hypotesen forkastet som således beviser at det er en betydelig forskjell mellom de to gruppene, dvs. lav og høy risiko.
Videre analyse av den optimale PLS- DA-modellen resulterte i dannelsen av PLS-DA score og belastninger. Poengene demonstrere hvordan de høye og lave risikogruppene har blitt distribuert og er vist i figur 5 for STT og WTT. De belastninger tillater de individuelle m /z-verdier for å bli identifisert som bidrar til skillet mellom de lave og høye risiko prøver. Disse verdiene er vist i tabell 2.
Figur 5 viser at skillet mellom lav og høy risiko er fanget i Latent variabel 2 (LV2) akse for både STT og WTT som er støttet av det faktum at det optimale antallet latente variabler (LVS) som produserte de optimale modellene i begge tilfeller var 2.
Tolking av resultatene
etter bruk av multivariat dataanalyse på SIFT -MS data, det analysemetode og teknikken anvendt til det viste en 75% korrekt klassifisering for å legge prøvene i enten sin høy risiko eller lav risikogruppen, når alle forløperioner ble kombinert i analysen. Dette sammen med en spesifisitet på 78% og en sensitivitet på 72% betyr at samlet denne metoden er bedre på screening for tykktarmskreft enn FOBT. Dataene viste seg å være spesielt av interesse, på grunn av det faktum at kolorektal Prøver ble tatt etter en innledende positiv FOBT, og etter kolonoskopi var blitt utført. Som FOBT hadde allerede blitt utført, og klassifisert alle prøvene som «positive», og deretter ved å utføre analysen følger denne, noen mulighet til å skille prøvene i de riktige grupper demonstrerer en forbedring i forhold til FOBT screening-metode.
Videre har både univariate og multivariate dataanalyse av SIFT-MS data aktivert spesifikke forbindelser som skal forsøksvis identifisert som var signifikant forskjellig mellom lav risiko og høy risikogruppene. En ion var m /z 35 bruker H
3O
+ som kan tenkes å være hydrogensulfid. Som diskutert tidligere, er det blitt vel etablert at hydrogensulfid spiller en viktig rolle i tykktarmen, og kan være innblandet i tykktarmskreft. Dette kan indikere en endring i tarmfloraen, og det er mulig at sulfatreduserende bakterier er av behandlingen økes tilgjengelige hydrogen, eller i det faktum at de sulfatreduserende bakterier som er til stede i en større mengde i tarmen av høyrisikogruppen. Shen et al. [43] undersøkt adherente bakterier i tarmslimhinnen adenom og ikke-adenom fag. De fant en signifikant høyere overflod av Proteobacteria og betydelig lavere overflod av Bacteriodetes i adenom pasienter enn de ikke-adenom. Sulfatreduserende bakterier som finnes i 5 distinkte slekter av Delta oppdeling av Proteobacteria rekken. Tre av disse slekter forbruker delvis reduserte fermenteringsprodukter (for eksempel laktat) og redusere sulfat til sulfid, mens de to andre er hydrogen krevende [37, 44]. Rødt kjøtt er også tenkt å øke nivåene av sulfatdannende bakterier som er i stand til å bruke svovelrester fra kjøtt [45]. Høyere nivåer av fett, rødt kjøtt, og fedme har alle vært knyttet til økt risiko for tykktarmskreft, så kan alle være veldig relevant.
For m /z 35, de teller per sekund for høyrisikogruppen var 965 som hadde et mye bredere spekter enn lav risikogruppen, sammen med høyere tellehastighet, noe som tyder på at m /z 35 var langt mer utbredt i høyrisiko prøvene. Dette m /z verdien ble også identifisert ved bruk av multivariat analyse som en vesentlig m /z-verdi som ytterligere styrker sannsynligheten for at det kan være klinisk relevant. I tillegg, når O
2
+ data ble vurdert ved hjelp av univariat analyse, to ioner, m /z 62 og m /z-94 ble identifisert som godt kan vise seg å støtter teorien om at øket produksjon av sulfider er mer utbredt i høyrisikogruppen som de ble identifisert som henholdsvis forbindelser dimetylsulfid og dimetyl disulfid.
de to andre forbindelser som var ansvarlig for å skille grupper med multivariat statistikk var ammoniakk og acetaldehyd. M /z 18 og 54 var signifikante ioner; m /z 18 blir NH
4
+, og m /z 54 blir NH
4
+. 2H
2o. Disse ionene var høyere i høyrisikogruppen enn lav risikogruppe. Som tidligere nevnt, er ammoniakk på produktet når ufordøyd protein som når tykktarmen fermenteres av mikrofloraen. Høye nivåer av ammoniakk har blitt rapportert å ha en rekke toksiske effekter som blant annet forbedrer celleproliferasjon og som favoriserer vekst av ondartede celler [46]. Når alle tre forløpere ble analysert samlet, ble ingen av acetaldehyd m /z-verdier funnet å være signifikant med PLS-DA og STT men m /z 81 (som er protonert acetaldehyd med 2 vannmolekyler) var betydelig hjelp PLS-DA og WTT . Den potensielle betydning av denne forbindelse i kolorektal kreft, er at det er et nedbrytningsprodukt av alkohol (etanol). Alkohol er vist å være en risikofaktor for kolorektal kreft [47], og hvis økede mengder alkohol blir produsert, eller hvis bakteriene i tarmen er å produsere økte volumer av alkohol-deretter fører til øket acetaldehyd-så er det sannsynlig at dette vil forårsake skade. Acetaldehyd brytes ned av alkohol dehydrogenase og er vanligvis raskt metaboliseres av et aldehyd dehydrogenase til acetat. Men i tarmen, kan det lokalt akkumuleres når de lokale bakterieflora oksyderer etanol og der, hvis folat er til stede, acetaldehyd forringer den, og kan føre til folatmangel [48]. Disse resultatene tyder på at enten alkoholforbruk bør reduseres, eller igjen at balansen av bakterieflora må vurderes å rebalansere nedbryting av produkter som kan føre til bivirkninger.
Andre forbindelser forsøksvis identifisert omfatter pyridin og pyrrol . Når man ser på pyridin alene, er det ikke rapportert kobling fant med kolorektal kreft, men det heterosykliske amin (HCA) 2-amino-1-metyl-6-fenylimidazo [4,5-b] pyridin (PhIP) har blitt mye identifisert som implisert i forbindelse med utvikling av menneskelige tykktarmskreft. Heterosykliske aminer dannes under tilberedning av proteinrike matvarer som kjøtt, spesielt ved høye temperaturer metoder (over 150 ° C) som grilling, grilling og pan steking. PhIP er sett til å være av større betydning i forhold til kolorektal kreft, fordi det er den dominerende HCA finnes i stekt kjøtt [49,50]. Oppvarming kjøtt skaper ulike imidazoquinoline, imidazoquinoxaline og imidazopyridine forbindelser som er potent og svært mutagene mot noen stammer av Salmonella typhimurium [51]. Motsatt noen pyrrolbaserte pigmenter har blitt identifisert som har kreftfremkallende adsorpsjon egenskaper, som inkluderer hemin og klorofyllin. I noen studier antimutagenesis har blitt funnet med disse og andre pyrrolbaserte pigmenter både in vitro og in vivo [52].
En liten advarsel i arbeidet med analysen av VOC fra fekale prøver er at fordi pasienter produsere fekale prøver i sin egen tid, og ikke alltid på klinikken (som ville være tilfelle med urin eller blodprøver, for eksempel), er det en viss usikkerhet med hensyn til hvordan prøvene håndteres og lagres før de kommer tilbake til klinikken /lab og deretter passende lagring. Pasienter kan få råd om den riktige måten å håndtere og lagre prøvene, men forskerne har ingen måte å vite om dette har blitt gjort. Dette kan føre til variasjon i kvaliteten på prøvene og dermed redusere effekten av denne ellers lovende teknikk.
Konklusjoner
Totalt sett hva alle data tyder på at en forskjell kan forutsies mellom høy risikogruppe og den lave risikogruppe bare ved å bruke den multivariate modellen mellom den kjente høy risiko og lav risiko prøver. Denne modellen kan da bli ansatt på ukjente prøver å forutsi om de ville trolig falle i høy risiko eller lav risiko gruppe, basert på deres samlede «metabolsk» sile-MS-profil. Dette kan da være nyttig i å forutsi om noen kommer til å ha eller få tykktarmskreft, og denne metoden er sannsynlig å produsere langt færre falske positive enn FOBT, og dermed redusere antall unødvendige colonoscopies.
Hva kunne også da tilsettes for å styrke den totale kliniske bildet er at prøven kan deretter bli analysert for å se spesielt for forbindelsene diskutert, og hvis disse er presentert ovenfor en viss konsentrasjon, ville de alle foreslår videre undersøkelser kan være gyldig for kolorektal kreft. Spesielt kan hydrogensulfid være en betydelig markør for å hjelpe i screening eller diagnostisering av tykk- og endetarmskreft.
Hjelpemiddel Informasjon
S1 Table. En tabell over støv MS data som brukes til å generere funnene som presenteres her, er tilgjengelig i Microsoft Excel-format
doi:. 10,1371 /journal.pone.0130301.s001 plakater (XLSX)
Takk
forfatterne er takknemlige for Mr Nigel Hall og institutt for kolorektal kirurgi ved Addenbrooke Hospital for deres støtte.
