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[研究背景]结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是最常见的恶性肿瘤之一;2020年统计的最新数据显示:对于男女两性,结直肠癌被诊断率(10.0%),排第三,仅次于乳腺癌及肺癌;癌症死亡原因(9.4%)排第二位,仅次于肺癌。结直肠癌的发病机制尚未完全清楚,目前研究显示其发病机制与遗传因素、环境因素、饮食习惯、肠道炎症等有关。现研究认为结直肠癌的形成遵循着从正常粘膜-大肠腺瘤-癌途径且是一个多步骤、多阶段的演变过程,约80%的结直肠癌由结直肠腺瘤演变而来。研究证实健康人肠道排放的气体主要为氮气、氧气、二氧化碳、氢气、甲烷和少量硫化氢等;肠道气体与很多肠道疾病相关,如迷走神经切断术后和胆囊切除术后的非特异性腹泻、克罗恩病、溃疡性结肠炎、肠癌、肝病等可能亦相关,但具体机制尚不明确,值得进一步证实。气体信号分子一氧化碳(CO)、一氧化碳释放相关药物(CORMs)具有清除自由基、减少炎症细胞浸润、具有抗氧化、抗凋亡等作用;一氧化碳对肿瘤的发生发展也有重要影响,但其作用及其机制仍不十分明确,研究认为一氧化碳可能通过抑制上皮细胞重组、增殖迁移及血管形成达到抑制肿瘤生长的目的,但是也存在完全相反的研究结果,且现已被证明CO合成酶(HO-1)可通过多种机制促进肿瘤进展。硫化氢(H2S)作为第三种气体信号分子,研究发现,目前的研究已经明确了硫化氢在低浓度范围内促进结直肠癌进展以及在高浓度区间抑制肿瘤进展的双相作用模型,且结肠癌组织硫化氢含量及硫化氢合成酶(CBS)表达量均较高;研究也发现高患病人群甲烷(CH4)、氢气(H2)呼出气体的浓度比低患病人群更高,肠癌患者也具备产甲烷的良好肠道环境,包括厌氧环境、产甲烷细菌增多等,氢气作为甲烷合成的底物,有研究证实氢气抑制原代人大肠腺癌细胞生长。本研究检测结直肠癌、肠道息肉、正常对照人群肠道气体一氧化碳CO、硫化氢H2S、可燃气体(甲烷CH4和氢气H2)的检出率及含量差异情况,进一步检测CO合成酶HO-1、H2S合成酶CBS在各组之间的表达差异,初步探索肠道气体及合成酶对结直肠癌发生发展的机制,并评估肠道气体C0、H2S、可燃气体(CH4、H2)对结直肠癌临床意义,为结直肠癌的诊疗提供新理论依据。[研究方法](1)收集经病理确诊结直肠癌31例、肠道息肉65例(息肉/低危腺瘤38例、高危腺瘤27例)、正常人群31例研究对象的肠道气体,男性70例,女性57例,平均年龄在57.94±10.30(31~77)岁;(2)通过肠道气体特定分析检测仪测定各研究对象特定气体检出情况及含量差异;(3)随机收集各组部分研究对象的肠道组织行免疫组化检测一氧化碳合成酶HO-1、硫化氢合成酶CBS表达情况;(4)设计问卷对研究对象的一般临床资料进行调查和评估;通过肠道气体合成酶HO-1、CBS表达进一步对肠道气体与结直肠癌的关系进行初步探索;最后分析各组之间肠道气体检出率及含量差异并进一步评估其临床意义。[研究结果](1)肠道气体CO总体检出率为40.94%(52/127),各组分别为结直肠癌58.06%、高危腺瘤22.22%、低危腺瘤/息肉36.84%、正常对照组45.16%,组间检出率有显著性统计学差异(P<0.05),各组间含量也有显著性统计学差异(P<0.05),两两之间比较,结直肠癌组与高危腺瘤组有显著性差异(P<0.05),其他各组间比较没有差异(P>0.05);(2)肠道气体H2S总体检出率为12.60%(16/127),各组分别为结直肠癌35.48%、高危腺瘤7.41%、低危腺瘤/息肉2.63%、正常对照组6.45%,组间检出率有显著性统计学差异(P<0.001),各组间含量也有显著性统计学差异(P<0.05),两两之间比较,结直肠癌组与正常对照组、低危腺瘤/息肉组有显著性差异(P<0.05),其他各组间比较没有差异(P>0.05);(3)肠道可燃气体(CH4、H2)总体检出率为24.41%(31/127),各组分别为结直肠癌45.16%、高危腺瘤11.11%、低危腺瘤/息肉18.42%、正常对照组22.58%,组间检出率有显著性统计学差异(P<0.05),各组间含量也有显著性统计学差异(P<0.05);两两之间比较,结直肠癌组与高危腺瘤组有显著性差异(P<0.05),其他各组间比较没有差异(P>0.05);(4)肠道组织CO合成酶(H0-1)、硫化氢合成酶(CBS)在各组肠道组织均有表达,但表达面积百分比及强度有差异(P<0.05);(5)肠道气体检出率与性别、年龄、身高、体重及肿瘤病理类型、分期未见明显差异(P>0.05);与人格类型、学历、营养状况、大便潜血、肿瘤指标(CEA和CA724)有显著相关性(P<0.05);(6)肠道气体C0从正常对照组、低危腺瘤/息肉、高危腺瘤和结直肠癌组,其检出率与含量差异均表现为U型变化,其合成酶HO-1在肠道表达平均含量呈倒U型变化;肠道气体H2S在结直肠癌组检出率明显高于其他三组(P<0.001),但其合成酶CBS在肠道表达含量也呈倒U型变化。[研究结论](1)结直肠癌患者肠道气体CO、H2S、和可燃气体(CH4、H2)检出率较其他组更高,肠道组织中CO合成酶(HO-1)、H2S合成酶(CBS)表达从正常组织到低危腺瘤/息肉、高危腺瘤逐渐增多,但到结直肠癌其表达量反而有所降低,肠道气体CO/HO-1、H2S/CBS与结直肠癌的发生发展有关,但其具体内在机制尚需进一步探索;(2)肠道气体CO、可燃气体(CH4、H2)在结直肠癌组与高危腺瘤组之间有差异,有利于高危腺瘤与肠癌之间的鉴别,肠道气体硫化氢在结直肠癌组中的检出率及含量均明显高于其他组,对结直肠癌的筛查有很大价值。