Gastroenterology | 支链氨基酸的增加预警胰腺癌风险

2018-12-27 11:57:01, 麦特绘谱麦特绘谱生物科技(上海)有限公司

胰腺癌是美国和日本癌症死亡的主要风险因素，未来几十年全球胰腺癌患者将显著增加。早诊早治是应对胰腺癌高发的有效手段之一，但由于胰腺癌早期症状并不明显，且很少有可用于筛选的方法或生物标记物，大多数患者被确诊时已处于晚期阶段。最近的代谢组学研究结果发现，循环支链氨基酸（BCAAs）即异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸是肥胖、胰岛素抵抗及未来发展成糖尿病的新标志物，BCAAs水平可能会准确地反映肥胖症状态或胰岛素和葡萄糖代谢状况。考虑到肥胖、糖尿病和胰腺癌之间已有的关联，推测BCAAs水平可能与胰腺癌的发生有关。在一项美国成人的前瞻性研究中发现BCAAs水平与未来发展为胰腺癌的风险之间存在明显的正相关关系。

Motoki Iwasaki研究团队基于日本公共卫生中心（JPHC）的前瞻性队列，队列I（5个PHC）和队列II（6个PHC）经严格遴选（从1990年-2009年底，包含基线、5年和10年随访人群，并排除基线时体重指数[BMI]、吸烟频率、饮用酒精和咖啡、糖尿病状态信息不全的人群）共收集血浆样本30,239例，采用巢式队列（对于每个病例，从30,239名符合条件的参与者中选出年龄、性别、PHC区域和空腹采血时间匹配的2个对照组）研究设计，同时对生活方式（如吸烟、饮酒、饮食、身高和体重、个人和家庭病史、身体活动等）开展基线调查，在病例组中报告有胰腺癌家族史和自我报告糖尿病的参与者明显多于对照组（表1），最终筛选出170例新发胰腺癌和340例对照样本。对血浆样本采用LC/QqQMS以及稳定同位素标记的L-isoleucine (D₁₀),L-leucine (¹³C₆ ), L-valine (D₈)进行靶向定量代谢组学分析。

前瞻性队列胰腺癌病例与匹配对照基线研究

血浆氨基酸浓度与胰腺癌风险的关联性

表2列出了表示血浆氨基酸浓度与胰腺癌风险之间关联的优势比（Odds Ratios, ORs）及95％置信区间（Confidence Intervals, CIs），从中观察到BCAAs水平与胰腺癌风险之间呈浓度依赖性正相关。BCAAs经过BMI在内的复杂因素（C肽水平和已知糖尿病除外）进行矫正后，最高四分位数和每SD的OR分别为2.29（95％CI 1.16-4.51）和1.34（95％CI 1.07-1.68）。进一步联合C肽水平和已知糖尿病进行校正后结果并没有显著改变，与BCAAs最低四分位数相比，四分位数Q2-Q4的OR分别为1.39（95％CI 0.71-2.71）, 1.63（0.83-3.22）和2.43（1.21-4.90），每SD的OR为1.32（95％CI 1.05-1.67）。根据调查问卷和血糖水平调整糖尿病以检查其敏感性，最高四分位数的OR为2.40（95％CI 1.19-4.80），每SD的OR为1.34（95％CI 1.06-1.69）。排除2年（8例）和5年（28例）基线诊断的胰腺癌患者后，这些结果没有明显改变; 排除2年诊断人群，每SD的OR为1.46（95％CI 1.13-1.88），排除5年诊断人群后，每SD的OR为1.44（1.07-1.92）。从样品采集到癌症确诊时间跨度至少10年的癌症病例中观察到BCAAs水平的增加。四分位数Q2-Q4的OR分别为1.63（95％CI 0.60-4.39）, 2.96（1.01-8.64）和4.28（1.39-13.1），每SD的OR为1.53（95％CI 1.04-2.32, P = .03）。从样本采集到确诊时间少于10年的情况下未发现BCAAs增加，对于四分位数Q2-Q4，OR分别为1.17（95％CI 0.43-3.16），1.16（0.43-3.15）和1.50（0.56-4.05），每SD的OR为1.22（95％CI 0.91-1.65, P = .19; 见图1）。每种氨基酸水平的结果与总BCAAs水平的结果相似。

此外，该研究还按性别、年龄、吸烟、BMI、禁食时间（~7小时）和糖尿病状态进行分层分析（表3）。研究结果虽然仅在女性患者中显著，但BCAAs浓度的升高往往与男性和女性患胰腺癌的风险呈正相关。当BCAAs浓度进行性别特异性四分位数分析时，这种关联是相似的。敏感性分析的结果仅在禁食时间至少为7小时的参与者基本没有变化，没有糖尿病的患者的分析结果也显示出类似的关联。

以上研究结果表明，基线时血浆BCAAs水平升高与胰腺癌风险增加有关，与BCAAs最低四分位数水平相比，最高四分位数水平的OR为2.43（95％CI 1.21-4.90），BCAAs水平每SD的OR增加达到1.32（95％CI 1.05-1.67）。对于在癌症诊断前至少10年采集的血样（每SD的OR 1.60, 95％CI 1.10-2.32）与诊断前不到10年检测到的血液样本相比，这种关联尤为强烈（OR每SD 1.16, 95％CI 0.86-1.57）。

小结

本研究首次基于亚洲人群开展大规模长期随访的前瞻性队列研究，在诊断癌症前收集血液样本，充分显示在常规病例对照研究中可能扭曲的关联。同时发现在调整潜在的混杂因素后，血浆BCAAs水平与未来胰腺癌风险存在正相关关系，且这种正相关性在老年患者和从样本采集到确诊超过10年的患者中更加显著，推测随访期间胰岛素抵抗等风险因素的恶化可能是BCAAs水平与胰腺癌风险之间关联的原因。美国Mayers等前瞻性研究报告也发现BCAAs水平与胰腺癌风险之间的正相关性，其研究假设由未知信号引起的肌肉中蛋白质分解是胰腺癌早期BCAAs浓度增加的原因，在胰腺癌中发现了可能诱导肌肉分解的KRAS和TP53突变，但尚未观察到BCAAs消耗或BCAAs摄取的增加；另一项研究报道谷氨酰胺是胰腺癌肿瘤生长所必需的，胰腺肿瘤生长可能促使肌肉分解以获得足够的谷氨酰胺，而BCAAs的增加可能是这种分解的副产物。虽然胰腺癌从开始突变到远端转移可能需要十多年的时间，但目前尚不清楚肌肉分解假说是否可以解释本研究结果中BCAAs水平与胰腺癌之间的关系，有必要进一步研究BCAAs水平与胰腺癌之间关联的确切机制，并评估BCAAs水平作为未来胰腺癌发展标志物的预测性能。综上，日本的这项大型前瞻性研究中，血浆BCAAs浓度增加与胰腺癌风险增加有显著关联，其与美国队列的研究结果一致，这种一致性在流行病学上得到证实，因此为BCAAs水平与未来胰腺癌风险的关联提供更全面的证据。

不足：

1）对于禁食时间，大多数参与者采血时的禁食时间短于7小时，不排除存在非禁食的影响；

2）尽管对协变量进行了调整，但剩余混杂的影响仍然存在，例如关于肥胖的指标除了BMI以外并没有其他参考指标，且并非所有糖尿病病例都被排除在亚组分析之外；

3）需要进一步调查研究参与者的慢性胰腺炎（胰腺癌危险因素）的完整信息；

4）日本人群中胰腺癌的发病率较低，病例数量有限（男性和女性每年大致发病率，从1990年到2009年为每10万人11.8至24.5），在亚组分析中统计能力可能不足。

注：

Odds ratio, OR称优势比，是反映关联强度的指标，指病例组中暴露人数与非暴露人数的比值除以对照组中暴露人数与非暴露人数的比值。

OR值=1，表示该因素对疾病的发生不起作用。

OR值大于1，表示该因素是一个危险因素。

OR值小于1，表示该因素是一个保护因素。

OR是否有意义还要看其P值，一般95%CI 上限小于1时说明可能是保护因素，相反如果下限大于1则说明可能是危险因素。

参考文献：

R Katagiri, A Goto, T Kobayashi , Motoki Iwasaki, et al. Increased Levels of Branched-chain Amino Acid Associated With Increased Risk of Pancreatic Cancer in a Prospective Case–Control Study of a Large Cohort.[J]. Gastroenterology, 2018.

DOI: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2018.07.033