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背景:胆囊癌(gallbladdercarcinoma,GBC)是一种常见的胆道恶性肿瘤,起病隐匿,早期缺乏典型的临床表现,预后较差。近年来针对胆囊癌开展的相关研究越来越多,但是针对胆囊癌特异性的生物标志物仍有待进一步的发现。明确胆囊癌相关的生物标志物,将有利于胆囊癌的早期诊断和精准治疗。代谢组学是一种新兴的组学技术,主要用于研究生物样品中存在的小分子物质,研究对象包括组织、细胞和各种体液等。近几年来,代谢组学广泛应用于肿瘤诊断模型的建立和发生机制的探索,但是至今关于胆囊癌的代谢组学研究鲜有报道。目的:探讨胆囊癌、良性胆囊疾病以及健康人的血浆代谢组学特点,并建立合适的代谢物诊断模型用于胆囊癌的早期诊断。资料和方法:收集2018年1月份至2019年9月份在郑州大学第一附属医院确诊的44例胆囊癌、94例良性胆囊疾病以及60例健康人的血浆和临床资料,应用液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)的方法检测血浆中的小分子代谢物。对检测结果进行主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA),联合人类代谢组数据库(HDMB)鉴定出差异代谢物,并对其进行层次聚类分析和代谢通路富集分析,找到关键性的代谢通路。然后利用差异代谢物建立疾病诊断模型,进一步筛选出可用于胆囊癌诊断的血浆生物标志物。此外,比较在胆囊癌与良性胆囊疾病中建立的诊断模型与癌胚抗原(CEA)、糖类抗原19-9(CA19-9)对于胆囊癌的诊断性能。结果:在健康人vs胆囊癌组、健康人vs良性胆囊疾病组、良性胆囊疾病vs胆囊癌组鉴定出包括脂肪酸、氨基酸、磷脂、肉碱、胆汁酸等在内的33种差异代谢物。层次聚类分析发现33种代谢物在3组中分层明显,分别有19种、3种和11种代谢物在胆囊癌组、良性胆囊疾病组和健康人组中峰强度较高。代谢通路富集分析发现这些差异代谢物与α-亚麻酸和亚油酸代谢、短链饱和脂肪酸的线粒体β-氧化、苯丙氨酸和酪氨酸代谢、磷脂的生物合成等有关。此外,本研究利用差异代谢物在训练集中建立疾病诊断模型,在健康人vs胆囊癌组中,以苯丙氨酰色氨酸、α-亚麻酸为组合的诊断模型可以很好的鉴别两类人群,受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)为 0.945(0.89,1.00)(P<0.001),敏感度与特异度分别为96.4%、82.5%。在健康人vs良性胆囊疾病组,以苯丙氨酰色氨酸、油酰胺、LPE(20:4)和甘氨鹅去氧胆酸为组合的诊断模型对健康人和良性胆囊疾病人群区分较好,AUC为0.90,敏感度、特异度分别为86.9%、80.0%。而在良性胆囊疾病vs胆囊癌组中,以吲哚丙烯酸单独作为诊断模型,AUC为0.90,敏感度、特异度分别为85.7%、91.8%。同时比较了在良性胆囊疾病vs胆囊癌组中、新型代谢物诊断模型(吲哚丙烯酸)、CEA、CA19-9的诊断性能,结果显示吲哚丙烯酸的AUC较高(CEA和CA19-9的AUC分别为0.69和0.73),灵敏度远高于 CEA(33.3%)和 CA19-9(44.4%),而特异性稍低于二者(100%和 98.4%)。最后,我们在验证集中对各个诊断模型和CEA、CA19-9的诊断性能进行验证,得到了与在训练集中相同的结果。综合来看,相较于CEA和CA19-9,吲哚丙烯酸的诊断性能更好。结论:本研究通过应用LC-MS的代谢组学方法,鉴定出了良恶性胆囊疾病以及健康人之间的差异代谢物,并进一步成功建立了胆囊癌诊断模型,为胆囊癌的早期筛查与鉴别诊断提供了新的思路。