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目的:检测结直肠癌(colorectal cancer,CRC)患者血清中游离单糖和降解单糖及肿瘤组织和癌旁组织中单糖的含量,探讨血清单糖标志物对CRC的诊断价值。方法:1.CEA与CA19-9诊断性能的评估:收集2013年1月至2018年1月青岛大学附属医院经手术与病理证实的4513例CRC患者及2757例健康志愿者的CEA含量进行受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析;同时收集到上述4513例CRC患者中的4166人同上述2757例健康志愿者中的930人血清CA19-9含量进行ROC曲线分析评估其诊断性能。2.样本的采集和分组:本次实验回顾性队列共征集414例患者的血清样本(CRC=148,腺瘤=121,健康对照=145),随机分为模型组(n=324)和回顾性验证组(n=90);另外征集53例患者(CRC=25,健康对照=28)作为前瞻性队列。在回顾性模型组中有47例患者收集到血清样本的同时收集到对应的肿瘤组织和癌旁组织。回顾性队列中根据样本的可得性同时收集到11例患者的术前和术后1周血清样本。上述队列以外收集到30例术后3个月患者的血清样本。3.单糖测定仪器方法:利用高效液相色谱法(HPLC)和高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法(HPAEC-PAD)测定血清和组织中单糖的含量。4.统计学方法:计学分析采用t检验、Mann-Whitney U检验或Kruskal-Wallis检验、Pearson相关分析及Logistic回归分析等。结果:1.临床大数据分析显示CEA诊断曲线下面积(AUC)为0.7059,准确性为61.90%;CA19-9的AUC为0.6176,准确性为56.04%。2.血清游离单糖与降解单糖(含量)水平:CRC患者血清中游离单糖:葡萄糖(Glc-F)4399.3(3533.8-5317.9)umol/L、甘露糖(Man-F))89.7(60.2-120.7)umol/L。降解单糖:岩藻糖(Fuc-D)147.1(98.04-191.5)umol/L,;半乳糖胺(GalN-D)174.8(140.1-218.1)umol/L,;葡萄糖胺(GlcN-D)2558.1(2197.6-2992.4)umol/L;半乳糖(GalD)1846.7(1427.9-2229.2)umol/L;葡萄糖(Glc-D)3797.1(3154.0-5703.9)umol/L和甘露糖(Man-D)2490.8(1937.3-2812.0)umol/L。健康对照组血清中游离单糖:葡萄糖(Glc-F)3946.5(3133.1-4566.5)umol/L;甘露糖(Man-F))55.1(45.7-65.2)umol/L;降解单糖:岩藻糖(Fuc-D)105.0(76.1-138.0)umol/L;半乳糖胺(GalN-D)138.2(106.0-171.6)umol/L,;葡萄糖胺(GlcN-D)1915.0(1575.9-2790.1)umol/L;半乳糖(GalD)1364.7(1124.4-1484.6)umol/L;葡萄糖(Glc-D)2630.1(1873.0-3141.7)umol/L和甘露糖(Man-D)1487.6(1232.5-1947.4)umol/L。结果显示CRC患者血清中两种游离及六种降解单糖明显高于健康对照组(P<0.05)。3.将各种血清单糖含量通过Logistic回归分析构建CRC诊断模型,分别称为GF1和GF2,GF1用于CRC的诊断,GF2用于结直肠腺瘤的诊断。回顾性队列实验组中GF1诊断CRC曲线下面积为0.9403,准确性为91.34%,高于CEA和CA19-9的诊断性能(P<0.05);GF2诊断结直肠腺瘤曲线下面积为0.8025,准确性为78.04%。4.对模型的诊断性能进行进一步验证:回顾性验证组和前瞻性队列中GF1诊断准确性分别为88.00%和81.13%。回顾性验证组中GF2的诊断准确性为82.61%。5.随访的术前和术后1周CRC患者血清单糖比较:GF1值未见显著差异(P>0.05)。30例术后3个月的CRC患者中有15例(50%)GF1值转为阴性。6.肿瘤组织降解单糖含量:Fuc-D:0.037(0.023-0.055)mg/g;GalN-D:0.110(0.088-0.145)mg/g;GlcN-D:0.340(0.264-0.424)mg/g;Gal-D:0.273(0.225-0.308)mg/g,Glc-D:0.188(0.135-0.263)mg/g和Man-D:0.186(0.149-0.221)mg/g。癌旁组织降解单糖含量:Fuc-D:0.018(0.014-0.024)mg/g;GalN-D:0.058(0.046-0.074)mg/g;GlcN-D:0.234(0.175-0.306)mg/g;Gal-D:0.198(0.159-0.227)mg/g,Glc-D:0.203(0.149-0.286)mg/g和Man-D:0.127(0.105-0.146)mg/g。结果显示除Glc-D外,肿瘤组织中岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、半乳糖和甘露糖含量均高于癌旁组织(P<0.05)。组织降解单糖与血清降解单糖含量的相关分析显示二者之间无明显相关性(P>0.05)。结论:1.CRC患者血清中游离单糖和降解单糖的含量高于健康对照组;2.根据血清单糖含量构建的CRC诊断模型GF1对CRC有较好的诊断价值;诊断模型GF2对结直肠腺瘤有一定的诊断价值;3.肿瘤组织中除Glc外其他降解单糖的含量均高于癌旁组织,Glc含量低于癌旁组织。CRC患者血清降解单糖含量与肿瘤组织降解单糖含量变化无明显相关性。