Krooninen sairaus

tiivistelmä

diagnoosi paksusuolen syöpä on invasiivinen ja kallis kolonoskopia, joka suoritetaan yleensä sen jälkeen, kun positiivisen seulontatuloksen. Valitettavasti nykyiset seulontatestit puuttuu spesifisyys ja herkkyys, joten monta turhaa colonoscopies suoritetaan. Kirjoittajat raportoivat mahdollinen uusi seulontatesti peräsuolen syövän perustuu analyysiin haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) kaasutilassa ulosteesta. Ulostenäytteet saatiin potilaasta, joilla oli positiivinen verta ulosteessa näyte (FOBT). Aiheet myöhemmin oli colonoscopies suoritetaan luokittelemaan ne matalan riskin (ei-syöpä) ja suuren riskin (peräsuolen syöpä) ryhmiä. Haihtuvat orgaaniset yhdisteet analysoitiin valitun ionin virtausta putkessa massaspektrometria (SIFT-MS) ja sitten analysoitiin käyttäen sekä yhden ja usean tilastollisia menetelmiä. Ionit todennäköisimmin rikkivety, dimetyylisulfidi ja dimetyylidisulfidi ovat tilastollisesti merkitsevästi suurempi näytteissä suuren riskin, eikä pienen riskin henkilöillä. Tulokset käyttäen monimuuttujamenetelmät osoittavat, että testi antaa oikean luokittelun 75% 78% tarkkuus ja 72% herkkyys FOBT positiiviset näytteet, jotka tarjoavat potentiaalisesti tehokas vaihtoehto FOBT.

Citation: Batty CA, Cauchi M, Lourenço C, Hunter JO, Turner C (2015) käyttö Analyysi Volatile ulosteen Metabolomi vuonna peräsuolen syövän seulonta. PLoS ONE 10 (6): e0130301. doi: 10,1371 /journal.pone.0130301

Academic Editor: Mathias CHAMAILLARD, INSERM, FRANCE

vastaanotettu: 14 tammikuu 2015; Hyväksytty: 19. toukokuuta 2015 Julkaistu: 18 kesäkuu 2015

Copyright: © 2015 Batty et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään

Data Saatavuus: kaikki asiaankuuluvat tiedot kuuluvat paperi- ja tukeminen tiedot tiedostoja.

Rahoitus: Engineering ja fysikaalisten tieteiden tutkimusneuvosto, EPSRC, Grant EP /L011395 /1 (https://www.epsrc.ac.uk/). Rahoitus CT. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

peräsuolen syöpä on neljänneksi yleisin syöpä miehillä ja kolmas yleisin syöpä naisilla. On merkittävä kansainvälinen vaihtelua jakelussa tämä syöpä [1], ja se pidetään usein tauti läntisten teollisuusmaiden. Tämä viittaa vahvasti siihen, että ympäristötekijät voivat olla merkittävä rooli etiologiassa [2], ja korkein ilmaantuvuus kolorektaalisyövän sijaitsevat Pohjois-Amerikassa, Euroopassa ja Oseaniassa [1,3].

Huolimatta korkeampi esiintyvyys tämän syövän kuolleisuus on todettu vähentyneen 13 pois 29 maissa [1]. Lasku on yleensä pidetään parantamisen vuoksi hoitoon, seulonnan ja aiemmin havaita ja nähtiin pitkäaikainen taloudellisesti vakaa maissa, kuten Yhdysvalloissa, Australiassa, Ranskassa ja Iso-Britanniassa. Vielä parempi seulonta ja tunnistus voi parantaa entisestään.

Seulonta Ohjelmat ja strategiat

Useat maat nyt valita seuloa tämän taudin itsestäänselvyys saada aikaisemmin diagnoosi. On yhä enemmän todisteita siitä, että seulonta oireeton ihmiset, jotka ovat keskimäärin paksusuolisyövän riskin tarkoittaa syöpiä yleensä havaita aiemmin, ovat ”parannettavissa” ja johtaa vähentämiseen kuolleisuutta [4]. Uskotaan, että 70-90% tapauksista paksusuolen syövän syntyä premaligni (adenomatoottista) polyypit. Niissä on usein varsi, joka koostuu tervettä kudosta ja ne voivat poistaa helposti ja täydellisesti endoskooppinen ansapyynti joka parantaa riittävistä seulonnan [5].

Isossa-Britanniassa, paljon vaivaa on saatettu asettaa käyttöön riittävää seulonta ohjelma. Neuvojen National Screening komitea, Yhdistyneen kuningaskunnan Department of Health toteutti esittelyn pilotti testata toteutettavuutta kansallisen seulontaohjelman peräsuolen syövän [6]; nämä olivat sitten laajeni edelleen lentäjien ja osoittautunut onnistuneeksi niiden tarkoituksena on tuoda peräsuolen syövän seulonnan osaksi Yhdistyneen kuningaskunnan National Health Service (NHS) [7]. Se on nyt kansallisesti kaulitaan protokolla, jossa NHS tarjoavat ilmaisen seulonta kaikille miehille ja naisille 60-69 Britanniassa kahden vuoden välein, ja pyydettäessä voidaan lähettää kaikille yli 70-vuotiaita [8].

sekä Yhdysvalloissa ja Iso-Britanniassa, keinot seulonta aiheet ovat yleensä samanlaisia ​​alustava seulonta on jakkara /ulosteen perustuvat testit, ja sitten toissijainen rakenteellisia perustuvia testejä. Sekä Yhdysvalloissa ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa, valitun ulosteen testien on ulosteen piilevän veren testi (FOBT) ja sitten lisää invasiivisia rakenteellinen testi on kolonoskopia /sigmoidoskopiaa [6, 7, 9, 10, 11].

Euroopan FOBT on suunniteltu havaitsemaan okkultismin (eli mukana ei ole havaittavaa oireita tai merkkejä) veri ulosteessa ja toimii sen perusteella, että suuret polyypit ja todellinen peräsuolen syöpiä paksusuolen ja peräsuolen yleensä verta. Testi edellyttää näytteenottolaitteen mustamaalata kortin ulosteeseen kahdesti jälkeen suolen, niin toista tämä vielä kaksi suolen, eli yhteensä kuusi ikkunaa peitetty kortilla. Tämä lähetetään sitten hygieenisesti suljetussa kirjekuoressa takaisin asiaan klinikalle ja testataan. Positiivinen tulos katsotaan kun jokin ikkunat palaavat kuin ”positiivinen” [12,13].

edut Tämän testin kuuluvat sen suhteellisen alhainen invasiivisuus, alhaiset hankintakustannukset ja siihen se vaatii muutamia erikoistuneita resursseja. On myös mahdollista tehdä tämä testi kotona helposti, joten se sopii suuren mittakaavan seulontaohjelman. On myös osoittautunut auttaa vähentämään kolorektaalisyövän [4, 11, 14, 15]. Kuitenkin testi ei ole spesifinen ihmisen hemoglobiini ja ei myöskään oteta huomioon verta, joka voi olla peräisin muista lähteistä, eli peräpukamat [4] ja mahahaava. Toinen ongelma on se, että herkkyys ja spesifisyys testi on vaihteleva. Sen herkkyys on raportoitu noin 40% syövän ja vain 24% havaitsemiseksi kehittyneiden adenooman tai

in situ

syöpä [16]. Jos FOBT käytetään seulontamenetelmä väestössä, ennustearvo positiivinen testi on enintään 5%: sta 10%. Tämä tarkoittaa Useimmilla potilailla, jotka testi positiivinen vaativat kalliita, epämiellyttävä, vahvistava diagnostinen menettely kuten kolonoskopia kun todellisuudessa heillä ei ole peräsuolen syöpä [17]. Vaikka FOBT on yleisimmin käytetty seulontatesti, se ei tarjoa optimaalista tarvikkeet seulontatestin, koska siltä puuttuu herkkyys ja spesifisyys. Toinen seulonta testi on epänormaalin DNA on ulosteen näytteestä. Tämän epätavallisen DNA johtuu mutaatioista esiintyy tai kasvaimia soluja, jotka sitten voidaan irtoa osaksi ulosteeseen. Imperiale ym [18] verrattuna tämä menetelmä kanssa FOBT ja totesi, että rajoitetussa tutkimuksessa se osoittautui herkempiä kuin FOBT samanlaisia ​​spesifisyys.

käyttö biologisten merkkiaineiden seulonta

ihmisen suolistossa on microbiome, jossa on suuri bakteerien, joka voi olla commensal, mutta on myös osoitettu aiheuttaa haitallisia vaikutuksia. Asennus näyttö on osoittanut suhde taudinaiheuttajien ja joidenkin ihmisen syöpien. Tietyt limakalvon liittyy bakteerilajien tärkeä rooli patogeneesissä peräsuolen syöpä [19]. Aineenvaihduntatuote profilointi haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) ihmisen paksusuolen solulinjojen sisältää normaalit, ja ihmisen karsinooma, tarjoavat paitsi biokemiallisia fenotyypitykseen normaali ja neoplastisen paksusuolikudos, mutta myös eroja haihtuvien Metabolomi eri sairauksien vaiheissa verrattuna haihtuva Metabolomi ei-pahanlaatuisten koolonin epiteelisolujen linjat [20,21].

”tuoksu” taudin yleistymässä; ja koiran tuoksu havaitseminen, eli koirien käyttö, on osoittanut, että koirat pystyvät erottamaan näytteitä syöpäpotilaista ja ilman syövän. Tämä viittaa siihen, ja vahvistaa, että on olemassa erilaisia ​​”haihtuvia yhdisteitä” syövän ja ei-syöpä [22,23].

On myös raportoitu, että malli hengityksen haihtuvien orgaanisten yhdisteiden vaihteli terveiden verrokkien ja joilla on diagnosoitu kolorektaalisyöpä . Analyysi osoitti aluksi spesifisyys 83% ja joiden herkkyys on 86% ja yleinen tarkkuus 85%. Kun tämä sitten meni läpi edelleen validointitestejä 25 aiheista, 19 tunnistettiin oikein johtaa 76% tarkkuudella. Tämä on rohkaisevaa tarkempi seulonta testi [24].

Ominaista malleja VOC ulosteessa on raportoitu monista eri syistä ripulia. Koska mahdollisesti nopea ja kätevä tapa, se avaa uuden alueen käytettäväksi ei-invasiivisia diagnostinen työkalu. Se voidaan suorittaa toistuvasti, voidaan soveltaa lapsille myös vastasyntyneille näytteinä on helppo kerätä, ja potilaille, joilla on vakava sairaus, jossa enemmän invasiivisia eivät ole helposti mahdollista [25,26].

Tässä tutkimuksessa, ero haihtuvat profiilit korkean ja matalan riskin peräsuolen näytteet tutkitaan, onko VOC-analyysi on potentiaalia seulontaan tai diagnosointiin paksusuolisyövän.

Materiaalit ja menetelmät

näytteet hankinta

syöpä näytteet tässä tutkimuksessa kerättiin kansallisen NHS suolen Cancer Screening Scheme. Tämä palvelu tarjotaan valtakunnallisesti 2 vuoden välein kaikille miehillä ja naisilla välillä 60-vuotiaille ja 69. Kohteet saivat kutsun kirjeen, ohjelma yhdessä seloste ohjelmasta napa keskus. Noin 1 viikkoa myöhemmin FOBT lähetetään aiheeseen askel-askeleelta ohjeet tehtyjen testi kotona ja sitten miten lähettää näytteen takaisin napaan lab. Testissä osallistujat lähetetään pahvi kirjekuori, joka sisältää kolme ikkunaa, joista saattaa levitä ohut näyte ulosteesta. Sarjaan on lastalla tähän tarkoitukseen yhdessä selkeät ohjeet. Testi on nimeltään Haemoccult Beckman Coulter. Näyte otetaan kolme eri päivänä ja kerran valmis, osallistuja sitten tiivistää pahvi kirjekuoren ja lähettää sen takaisin laboratorioon. Testi kortti on sitten käsitellään napa laboratorioon ja tulokset palautettiin aihe 2 viikon kuluessa.

Koehenkilöt, jotka testataan positiivinen FOBT seulonta ja sitten hyväksytty kolonoskopia kutsuttiin osallistumaan tähän tutkimukseen. Nämä potilaat pyydetään tuottamaan vielä ulostenäytteestä tuomaan mukanaan laaja muovinen steriiliin astiaan, jonka sairaalasta. Juuri nämä näytteet, jotka olemme tutkineet.

jälkeen kolonoskopia, potilaat olivat kerrostuu riskin ryhmään niiden histopatologia. Oli yhteensä 7 luokkiin kuten taulukosta 1

Tässä tutkimuksessa 31 näytettä otettiin ”normaalin” tai alhaisen riskin ryhmän (luokka 1) ja 31 näytettä otettiin korkeasta riskiryhmiin (luokka 5 ja 6). Kuitenkin kaikki näytteet olivat yksilöistä, jotka olivat seulotaan positiivisia käyttäen FOB testiä. Sen jälkeen, kun näytteet saatiin potilailta, ne säilytettiin -80 ° C: ssa, kunnes käsittely valitun ionin virtausta putken massaspektrometria (SIFT-MS), kuten alla on kuvattu. Tuloksena tiedot sen jälkeen käsitelty monimuuttujamenetelmin tilastollisia menetelmiä.

Ethics selvitys

Näytteitä otettiin National NHS suoliston syövän seulontaa järjestelmään. Myönteinen eettinen lausunto saatiin ottamiseksi myöhemmin sopivia aiheita tässä tutkimuksen Cambridgeshire 2 REC, REF 08 /H0308 /13, ja kirjallinen suostumus on saatu kustakin aiheesta ja suostumuslomakkeesta sitten pidettiin turvallisesti. Kaikki näytteet tunnistetiedoista ennen analyysiä ja vain syövän asema oli tiedossa tekijöille.

Näytteiden esikäsittely

Ihmisen ulostenäytteet poistettiin -80 ° C pakastimesta ja 5g sub näytteet punnittiin ulos. Kukin osanäyte pantiin Nalophan pussiin ja suljettiin Swagelokconnector ja putki. Pussi täytettiin hiilivedyn vapaata ilmaa ja asetettiin inkubaattoriin 45 minuutiksi.

SIFT-MS-analyysi

Kaikki tiedot siitä, miten SIFT-MS: ää analysoida kaasujen ja haihtuvien orgaanisten yhdisteitä voidaan löytää muualta [27] kuitenkin lyhyt selitys on perusteltua tässä. In SEULOA-MS, esiaste ionit (H

3 O

+, NO

+ ja O

2

+) syntyy mikroaaltouuni vastuuvapautta ja valittu ioni valitaan jonka kvadrupolimassa- suodattaa. Valittu ioni injektoidaan sitten nopeasti virtaavaa helium kantokaasun ja alas virtaus putkeen. Näyte syötetään sitten virtauksen putkeen, ja edeltäjä ioni reagoi kaasujen ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden näytteessä. Edeltäjä ja tuote ionien kantokaasun erotetaan toisessa kvadrupolissa massaspektrometrin ja sen jälkeen laskettiin ilmaisin. Tietoja voidaan saatu skannaamalla spektri on käyttäjän määrittämä valikoima Massan ja varauksen suhde (m /z) arvot ja kvantifiointi suoritetaan käyttäen kinetiikan tietokannan tallennettu väline.

Inkubaation jälkeen näytepussit hautomoon kytkettiin SEULOA-MS kautta lämmitetty näytteenottolinja, ja sitten analysoitiin käyttämällä kunkin kolmen edeltäjä ionit saatavilla SEULOA MS ja samassa järjestyksessä H

3 o

+ sitten NO

+ ja lopuksi O

2

+. M /z-alue asetettiin 10-140, ja kokonaisaika analysoitavaksi käyttämällä kutakin edeltäjä oli 30 sekuntia.

Tyhjä näytteitä tausta ilman analysoitiin myös. Tiedot siirrettiin sitten tietokoneen analysoidaan välillä yhdisteiden kunkin näytteen.

Tilastollinen

Data (tiedostojen S1 taulukko) analysoitiin käyttäen sopivia yhden ja usean tilastollisia menetelmiä . Monimuuttuja-analyysi suoritettiin erikoisvalmisteinen skriptejä kirjoitettu MATLAB R2011a (MathWorks Inc., Nattick, USA) käyttäen funktioita PLS Toolbox (versio 3.5, ominaisvektori Research Inc., USA).

univariate tekniikka mukana ei-parametrinen U-testi analyysi, jota käytettiin, koska tiedot eivät ole normaalisti jakautunut. Analyysi suoritettiin käyttäen Excel ja valittiin tämä testi ei oleta normaalijakaumaa tai että varianssit kahden populaation ovat yhtä suuret. Se on myös käyttökelpoinen tekniikka pienemmille näytteen ryhmien ja perustuu vertailuun kunkin havainnon ensimmäisestä ryhmän jokaisen havainnon toisesta ryhmästä. Tiedot kustakin ryhmästä sitten erikseen verrattuna yhdessä. Se on myös hyödyllinen tekniikka semikvantitatiivinen tiedot ja on hyvä todennäköisyys tuottaa tilastollisesti merkittäviä tuloksia [28].

Ennen monimuuttuja-analyysi, data tuottamat H

3 O

+, NO

+ ja O

2

+ edeltäjä ionit yhdistettiin yhdeksi suureksi aineisto. Intensiteetin arvot alueella m /z-arvot kuuluvat tiedot normalisoitiin vastaan ​​sävyarvot H

3O

+ esiaste ionien (m /z-arvo 19). M /z-arvot, jotka liittyvät tunnetun addukteja (isotopologeja) prekursori-ionien poistettiin; nämä olivat seuraavat m /z-arvot: 19, 21, 30, 32, 34, 37, 39, 48, 55, 57, 66, 73, 75, ja 91. m /z-arvot, jotka liittyvät sarakkeita, jotka sisältävät vain nollia myös poistettu.

valmisteleva tietojen analysoinnin pääkomponenttianalyysi [29] ei paljastanut mitään syrjäisillä näytteitä.

Seuraa ominaisuuksien hallintaan kautta joko muuttujien opiskelija

t

testi [ ,,,0],30] tai epäparametrinen Wilcoxonin T testi [31], monimuuttujatestaus luokittelu kautta osittainen pienimmän neliösumman erotteluanalyysi (PLS-DA) suoritettiin [32,33]. Tämä on valvottu hahmontunnistuksen tekniikka, jossa tietokone on koulutettu tunnistamaan kuvioita tiedot, jotka auttavat erottamaan matalan ja korkean riskin potilailla. Jotta voidaan varmistaa vankka ja varma tulos saavutettiin, kaksivaiheinen Käynnistysprosessi käytettiin, jossa ensimmäinen askel päättelee optimaalisen malli, ja toinen vaihe arvioi mallia. Tämä toistettiin 150 kertaa saavuttaa keskimäärin suorituskykyä kaikissa malleissa luotu.,. Tilastollinen merkitys luokitustarkkuudesta määritettiin suorittamalla permutaatio testaus [33], jossa mukana hajautustaulukon luokan assignation 300 kertaa, ja kunkin satunnainen assignation, kaksivaiheinen Käynnistysprosessi suoritettiin. Tilastollinen z-testi [34] käytettiin määrittämään merkitystä (

p

0,05).

Tulokset ja keskustelu

Univariate Analysis

Alkuperäinen vertailut käyttäen U-testi analysointi ja H

3 O

+ edeltäjä ion havaittiin kaksi ioneja olevan tilastollisesti merkitsevä. Nämä olivat m /z 35 (kuvio 1) ja m /z 90 (kuvio 2) B

CPS = impulssit sekuntia kohden, LR = vähäinen riski, HR = suuri riski.

CPS = impulssit sekuntia kohden, LR = vähäinen riski, HR = suuri riski.

Kun käytetään NO

+ esiaste ioni, ei ioneja havaittiin olevan tilastollisesti merkitsevä. Lopuksi O

2

+ tiedot analysoitiin käyttäen Mann-Whitneyn tekniikoita ja kaksi ioneja havaittiin olevan tilastollisesti merkitsevä. Nämä olivat m /z 62 ja m /z 94. Kuvio 3 havainnollistaa merkittävää m /z-arvot löydetty ja niitä vastaavat identiteettien ja arvojen.

CPS = impulssit sekuntia kohden, LR = vähäinen riski, HR = suuri riski .

Yksi alustavasti tunnistettu VOC-yhdisteiden on rikkivety. Koska pienimolekyylipainoista yhdistettä, on helpompi samaistua SEULOA-MS johtuen vähemmän mahdollisia muita päällekkäisiä ioneja, ja on kohtuullisen todennäköistä, että m /Z35 on todellakin H

2S. Rikkivety on laajalti keskusteltu suhteen suolessa ja peräsuolen syöpä. Nyt on hyvin tunnettua, että rikkivety on endogeeninen ja se on valmistettu sekä entsymaattisella reaktiolla ja mikrobiston suolessa [35]. Pitoisuus ihmisen ulosteesta nähdään olevan ”normaali” tasolle, kun se on alueella 1,0-2,4 mmol /kg [36]. Pienemmillä pitoisuuksilla rikkivedyn tuottaa positiivisen biologinen vaikutus, mutta korkeammilla tasoilla, se on myrkyllinen. Mielenkiintoista se ei vaadi erityistä reseptorin solunsisäinen signalointi ja sitoutuu hemin molekyyliin. Tärkeä vaikutus rikkivetyä sen sitoutumisen sytokromi c oksidaasi [35, 37, 38], joka on ratkaiseva mekanismi vastuussa sen myrkyllisyydestä. Sitovat hapen sytokromi c oksidaasi estyy rikkivetyä ei-kilpailukykyisesti. Tämä esto aiheuttaa vähenemistä solun Adenosiinitrifosfaatti (ATP), joka myöhemmin on suora vaikutus ATP herkkiä kaliumkanavia. Aktivointi näiden kanavien on merkittävä rooli tasapainossa biologisista vaikutuksista rikkivetyä. Pysyvät kolonisaatiota sulfaatinpelkistäjäbakteerit ja läsnäolo rikkivetyä suolistossa ja ulosteessa on osoitettu olevan läsnä, jos potilaalla on haavainen paksusuolen tulehdus sekä peräsuolen syöpään [39, 40, 41] ja ovat sekaantuneet roolissa tuottaa DNA-vaurion at genomitasolla [34]. Epäonnistuminen colonocytes eriyttää tarkoituksenmukaisesti saattaa merkitä sitä, että ne ovat alttiimpia rikkivetyä ontelon. Tuloksena vaikutus tämän voi olla tulehdus suolessa ja solukuolemaa nähty haavainen paksusuolen tulehdus. Jatkuva ärsytys tällä tavalla saattaa sitten johtaa geenimuutoksia lopulta aiheuttavat peräsuolen syöpä [42]. Mekanismi, jolla tämä vahinko on ajateltu tapahtua on kautta häiriintyminen tasapainon apoptoosin, lisääntyminen ja erilaistuminen suolen epiteelissä. Nämä tiedot osoittavat, että rikkivety voisi olla tärkeä tekijä edistymistä, kehittäminen ja diagnoosi paksusuolisyövän.

monimuuttujamenetelmin

analyysi PLS-DA, paras tuloksena tiedot saavutettiin Yhdistämällä aineistoja käyttäen H

3 O

+, NO

+ ja O

2

+ käyttäen PLS-DA seuraavan ominaisuuden valinta kautta opiskelija

t

testi (STT) . Tässä yleinen luokittelu tarkkuus 75%, saavutettiin joka oli spesifisyys 78% ja tarkkuus 72%.

PLS-DA seuraavan ominaisuuden valinta Wilcoxonin T testi (WTT) tuotti myös lupaava tulos luokittelu tarkkuus 75%, spesifisyys 79%, ja herkkyys 70%. Vastaavat jakaumat on esitetty kuvassa 4.

kaksitahoiset z-testeissä tuotetun laskettu p-arvot 1,0 × 10

-6 STT (kuvio 4A) ja WTT (kuvio 4B) on α = 0.05. Koska laskettu p-arvot ovat paljon vähemmän kuin α, nollahypoteesi hylätään, joka näin ollen osoittaa, että on olemassa merkittävä ero näiden kahden ryhmän välillä, eli matalan ja korkean riskin.

lisäanalyysi optimaalinen PLS- DA malli johti sukupolven PLS-DA pisteitä ja kuormia. Tulokset osoittavat, kuinka korkean ja matalan riskin ryhmissä on jaettu, ja on esitetty kuviossa 5 STT ja WTT. Kuormitukset sallivat yksittäisten m /z-arvot voidaan tunnistaa, jotka edistävät ero matalan ja korkean riskin näytteitä. Nämä arvot on esitetty taulukossa 2.

Kuvio 5 osoittaa, että ero matalan ja korkean riskin siepataan Latentti muuttuja 2 (LV2) akseli sekä STT ja WTT joka on tukee se seikka, että optimaalinen latenttien muuttujien määränä (LVS), joka tuotti optimaalisen mallit molemmissa tapauksissa oli 2.

tulosten tulkitseminen

käytön jälkeen monimuuttuja-analyysin SIFT -MS data, analyysimenetelmä ja tekniikkaa sovelletaan se osoitti 75% oikea luokittelu laittaa näytteet joko korkean riskin tai alhaisen riskin ryhmään, kun kaikki esiaste ionit yhdistettiin analyysissä. Tämä yhdessä spesifisyyden 78% ja tarkkuus 72% tarkoittaa, että kaiken kaikkiaan tämä menetelmä on parempi ja peräsuolen syövän seulonta kuin FOBT. Tiedot ovat osoittautuneet erityisen kiinnostavia, koska peräsuolen otettiin näytteitä sen jälkeen, kun ensimmäisen positiivisen FOBT, ja sen jälkeen kolonoskopia oli suoritettu. Koska FOBT oli jo suoritettu ja luokiteltu kaikki näytteet nimellä ”positiivinen”, sitten suorittamalla analyysi seuraavien kaikki kyky erottaa näytteet oikeassa ryhmissä osoittaa parannus FOBT seulontamenetelmää.

Lisäksi sekä yhden ja usean data analyysi SEULOA-MS-data aktivoitu tiettyjä yhdisteitä voidaan alustavasti määrittänyt jotka olivat merkitsevää eroa matalan riskin ja korkean riskin ryhmiin. Yksi ioni oli m /z 35 avulla H

3 O

+ joka on todennäköisesti rikkivetyä. Kuten aiemmin, se on vakiintunut, että rikkivetyä on merkittävä rooli paksusuolen ja voi kohdistua peräsuolen syöpä. Tämä voi osoittaa muutoksen suolistoflooran, ja on mahdollista, että sulfaattibakteerit Käsittelemme lisääntynyt käytettävissä vetyä, tai se, että sulfaattibakteerit on läsnä suurempi määrä suolistossa korkean riskiryhmän. Shen, et ai. [43] tutki tarttuu bakteereja suolistossa limakalvolla adenooman ja ei-adenooma aiheista. He löysivät aiempaa suurempi runsaasti proteobacteria ja huomattavasti alhaisempi runsaasti Bacteriodetes vuonna kasvain potilaille kuin ei-adenooma. Sulfaattibakteerit löytyy 5 erillistä sukujen Delta alaosastoa proteobacteria phylum. Kolme näistä suvuista kuluttaa osittain alennetussa käymistuotteista (esim. Laktaatti) ja vähentää sulfaatti sulfidiksi, kun taas kaksi muuta ovat vety vieviä [37, 44]. Punainen liha arvellaan myös korottaa sulfaatti tuottavien bakteerien, jotka pystyvät käyttämään rikki jäämiä lihasta [45]. Korkeammalla rasvaa, punaista lihaa, ja lihavuus on kaikki liitetty suurentunut riski paksusuolen syövän joten voisi kaikki olla suuri merkitys.

m /z 35, lukemat sekunnissa korkean riskin ryhmässä oli 965 joka oli paljon laajempi kuin matalan riskin ryhmään, samoin kuin korkeamman laskentataajuus, mikä viittaa siihen, että m /z 35 oli huomattavasti yleisempää korkean riskin näytteitä. Tämä m /z-arvo määriteltiin myös kun monimuuttujamenetelmin merkittävänä m /z-arvo, joka vahvistaa entisestään todennäköisyyttä, että se voi olla kliinisesti merkittävä. Lisäksi kun O

2

+ tiedot arvioitiin käyttäen univariate analyysiä, kaksi ionit, m /z 62 ja m /z 94, tunnistettiin joka saattaa hyvinkin osoittautua tukevat teoriaa, että lisääntynyt tuotanto sulfideja on enemmän yleisempiä korkean riskiryhmään ne tunnistettiin yhdisteitä dimetyylisulfidi ja dimetyylidisulfidi vastaavasti.

kaksi muuta yhdisteitä, jotka olivat vastuussa erottamiseksi ryhmille monimuuttujamenetelmin tilastot olivat ammoniakin ja asetaldehydin. M /z 18 ja 54 olivat merkittäviä ioneja; m /z 18 ollessa NH

4

+ ja m /z 54 ollessa NH

4

+. 2 H

2O. Nämä ionit olivat suuremmat korkean riskiryhmän kuin matalan riskin ryhmään. Kuten aiemmin mainittiin, ammoniakki on tuote, kun undigested proteiini, joka saavuttaa paksusuolen on käymisen saa mikroflooran. Korkea ammoniakin on raportoitu olevan erilaisia ​​myrkyllisiä vaikutuksia, jotka ovat parantaa solujen lisääntymistä ja suositaan pahanlaatuisten solujen kasvuun [46]. Kun kaikki kolme lähtöaineiden analysoitiin yhdistettiin, yksikään asetaldehydin m /z-arvot havaittiin merkittäväksi PLS-DA, ja STT mutta m /z 81 (joka on protonoitu asetaldehydi 2 vesimolekyylien) oli merkittävä käyttäen PLS-DA ja WTT . Mahdollista merkitystä tätä yhdistettä peräsuolen syöpä on, että se on hajoamistuote alkoholi (etanoli). Alkoholi on osoitettu olevan riskitekijä peräsuolen syövän [47], ja jos lisääntynyt määriä alkoholia on tuotettu, tai jos bakteereja suolistossa tuottavat lisääntyisi alkoholin myöhemmin mikä lisää asetaldehydiä on todennäköistä tämä tahto vahingoittaa. Asetaldehydi on jaoteltu alkoholidehydrogenaasi ja yleensä nopeasti metaboloituu jota aldehydidehydrogenaasille asetaatiksi. Kuitenkin suolistossa, se voi paikallisesti kertyä, kun paikallinen mikrobiston hapettuvat etanolia ja siellä, jos folaatti on läsnä, asetaldehydi hajoaa sen ja voi aiheuttaa folaatin puute [48]. Nämä tulokset viittaisivat siihen, että joko alkoholin kulutus olisi vähennettävä, tai jälleen, että tasapaino mikrobiston on arvioitava tasapainottaa jakautuminen tuotteita, jotka voivat aiheuttaa haitallisia vaikutuksia.

Muita yhdisteitä alustavasti tunnistettu ovat pyridiini ja pyrroli . Kun tarkastellaan pyridiini yksin, ei ole raportoitu yhteys on löytynyt peräsuolen syövän, mutta heterosyklinen amiini (HCA) 2-amino-1-metyyli-6-fenyyli-imidatso [4,5-b] pyridiini (PhIP) on laajalti tunnistettu osallisina etiologiassa paksu- ja peräsuolisyövän. Heterosykliset amiinit muodostuu kypsennyksen aikana proteiinia runsaasti elintarvikkeita, kuten lihaa, erityisesti korkean lämpötilan menetelmillä (yli 150 ° C), kuten grillataan grillata ja pannulla paistamiseen. PhIP nähdään merkittävämpiä Suhteen peräsuolen syöpä, koska se on hallitseva HCA löytyy lihajalosteiden [49,50]. Lämmitys liha luo eri imidatsokinoliini, imidazoquinoxaline ja imidatsopyridiiniä yhdisteitä, jotka ovat tehokkaita ja erittäin mutageeninen kohti joidenkin kantojen Salmonella typhimurium [51]. Vastaavasti joissakin pyrroli pigmenttejä on tunnistettu, joilla on syöpää aiheuttava aine adsorbointiominaisuudet, joka sisältää hemiiniä ja klorofylli. Joissakin tutkimuksissa antimutagenesis on todettu näiden ja muiden pyrroli pigmenttejä sekä in vitro että in vivo [52].

Yksi varoituksen käsiteltäessä analyysi VOC ulostenäytteistä on, että koska potilaat tuottavat ulostenäytteet omalla ajallaan, eikä aina klinikalla (kuten olisi asianlaita virtsan tai verinäytteitä, esimerkiksi), on jonkin verran epävarmuutta siitä, miten näytteet käsitellään ja varastoidaan ennen niiden palauttamista klinikalle /lab ja sitten asianmukaista varastointi. Potilaille voidaan antaa neuvoja sopiva tapa käsitellä ja näytteiden säilytystä mutta tutkijat ovat mitenkään tietää, onko tämä on tehty. Tämä voi aiheuttaa vaihtelua näytteiden laatua ja vähentää näin tehokkuutta tähän muuten lupaava tekniikka.

Johtopäätökset

Kaiken mitä kaikki tiedot viittaavat siihen, että ero voidaan ennustaa välillä korkealla riskiryhmän ja matalan riskin ryhmässä vain käyttämällä monimuuttuja mallin välillä tunnetun korkean riskin ja pienen riskin näytteitä. Tämä malli voisi sitten käyttää tuntemattomia näytteitä ennustaa, jos he todennäköisesti putoavat korkean riskin tai alhaisen riskin ryhmään, joka perustuu niiden yleistä metabolisen ’SIFT-MS profiilin. Tämä voisi olla hyödyllistä ennustettaessa onko joku joutuu tai saada peräsuolen syövän, ja tämä menetelmä on todennäköisesti tuottaa paljon vähemmän vääriä positiivisia kuin FOBT, mikä vähentää tarpeettomien paksusuolen tähystyksen.

Mikä voisi myös silloin lisätään vahvistaa kliininen kokonaiskuva on, että näyte voitaisiin sitten analysoida nimenomaan etsiä tarkastelluilla yhdisteillä ja jos nämä esitellään tietyn väkevyyden yläpuolella, ne kaikki viittaavat lisätutkimus saattaa olla voimassa peräsuolen syövän. Erityisesti rikkivetyä voi olla merkittävä markkeri apuna seulontaan tai diagnosointiin paksusuolisyövän.

tukeminen Information

S1 Taulukko. Taulukko on SEULOA-MS data käyttää tuottamaan havaintojen raportoitu täällä on saatavilla Microsoft Excel-muodossa.

Doi: 10,1371 /journal.pone.0130301.s001

(XLSX) B

Kiitokset

kirjoittajat ovat kiitollisia Nigel Hall ja osastolla peräsuolen leikkaus Addenbrooke sairaalassa heidän tuestaan.