国产一级a片免费看高清,亚洲熟女中文字幕在线视频,黄三级高清在线播放,免费黄色视频在线看

1. ESCC患者腫瘤相對(duì)于鄰近非腫瘤組織的轉(zhuǎn)錄組學(xué)改變

我們首先從公共數(shù)據(jù)庫(kù)中下載了15例中國(guó)ESCC患者的腫瘤和鄰近非腫瘤組織的RNA測(cè)序數(shù)據(jù)，這些患者的種族、年齡、性別和腫瘤分期與參與血清代謝組學(xué)的92例中國(guó)ESCC患者相似。差異表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)4868個(gè)顯著功能失調(diào)的基因，其中2814個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，2054個(gè)基因表達(dá)下調(diào)(圖1A)。前20個(gè)調(diào)控基因的表達(dá)譜如圖1B所示,GO和KEGG通路富集分析揭示了這些功能失調(diào)基因的功能(圖2和3)。上調(diào)基因在以下功能和途徑中高度富集:(1)細(xì)胞成分的組織和定位;(2)刺激和應(yīng)激反應(yīng);(3)細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);(4)免疫過程;(5) DNA復(fù)制與代謝過程;(6)細(xì)胞周期(特別是有絲分裂過程)。下調(diào)基因與以下功能和途徑有關(guān):(1)細(xì)胞形態(tài)發(fā)生和生物學(xué)特性;(2)分解代謝過程和一些復(fù)合代謝過程(如脂肪酸、丙酸、苯丙氨酸、組氨酸);(3)胞吐作用和異種生物代謝;(4)參與免疫過程的髓細(xì)胞激活;(5)細(xì)胞死亡和自噬。這些結(jié)果表明腫瘤發(fā)生是細(xì)胞的額外刺激信號(hào)，影響正常的細(xì)胞形態(tài)發(fā)生導(dǎo)致DNA復(fù)制、細(xì)胞周期、增殖和凋亡的紊亂。

圖2 上調(diào)基因富集分析氣泡圖

(A) GO -生物過程和(B) KEGG通路的富集項(xiàng)中分別排在前20位(根據(jù)校正后的p值)的功能或通路

圖3 下調(diào)基因富集分析氣泡圖

(A) GO -生物過程和(B) KEGG通路的富集項(xiàng)中分別排在前20位(根據(jù)校正后的p值)的功能或通路

2. 酪氨酸代謝途徑基因的基因集富集分析

途徑富集分析表明ESCC下調(diào)基因在某些代謝途徑中富集，特別是苯丙氨酸-酪氨酸途徑(苯丙氨酸是酪氨酸的生物合成前體，圖3B)。在這項(xiàng)研究中, 苯丙氨酸-酪氨酸通路被選為進(jìn)一步研究基于跟蹤的利益目標(biāo)原因：(1) 苯丙氨酸-酪氨酸通路的多個(gè)化合物,如苯丙氨酸、多巴胺和去甲腎上腺素被報(bào)道與腫瘤發(fā)生密切相關(guān),這意味著ESCC的途徑可能在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用；(2)酪氨酸是重要的神經(jīng)遞質(zhì)，最近被認(rèn)為是觸發(fā)腫瘤進(jìn)展的一種新型因子，因此我們?cè)噲D在這一新的研究領(lǐng)域揭示ESCC的發(fā)病機(jī)制。我們對(duì)酪氨酸代謝基因進(jìn)行了基因集富集分析(Gene Set EnrichmentAnalysis, GSEA)，以評(píng)估這些基因是否與腫瘤狀態(tài)密切相關(guān)。我們將酪氨酸通路基因的表達(dá)譜與全人類基因組基因的表達(dá)譜進(jìn)行比較，將腫瘤和非腫瘤情況劃分為兩種生物學(xué)狀態(tài)(圖4)。結(jié)果表明與非腫瘤組織相比，參與酪氨酸通路的基因在腫瘤組織中傾向于下調(diào)（標(biāo)準(zhǔn)化富集評(píng)分(NES)為?1.64，F(xiàn)DR q值為0.011）。這些結(jié)果證實(shí)了酪氨酸通路相關(guān)基因與ESCC的進(jìn)展顯著相關(guān)，該通路的代謝物可能在腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。

圖4 酪氨酸代謝基因的基因集富集分析

3. ESCC患者與健康對(duì)照的代謝物表達(dá)譜

我們通過靶向代謝組法進(jìn)一步探討了ESCC患者和健康對(duì)照組酪氨酸通路相關(guān)代謝物的表達(dá)量。我們定量檢測(cè)了九種代謝物，包括苯丙氨酸(PHE)，4-羥基苯基乳酸(HPLA)，3,4-二羥基苯丙氨酸(DOPA)，3,4-二羥基苯乙酸(DOPAC)，酪氨酸(TRY)，香草醛酸(VMA)，高香草酸(HVA)，多巴胺和去甲腎上腺素。但由于多巴胺和去甲腎上腺素的質(zhì)譜信號(hào)較弱，我們未對(duì)酪氨酸代謝通路的多巴胺和去甲腎上腺素進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)，而是通過計(jì)算與其相應(yīng)內(nèi)標(biāo)的峰面積比來評(píng)估7種剩余代謝物的相對(duì)豐度。與健康對(duì)照相比，所有7種代謝物的表達(dá)豐度在ESCC和轉(zhuǎn)移性ESCC患者中都有增加的趨勢(shì)(圖5)。

隨后我們進(jìn)行了差異分析揭示健康對(duì)照、ESCC和mESCC患者的標(biāo)志性代謝物(表1和表2)。值得注意的是四種代謝物(即PHE、HPLA、DOPA和DOPAC)在ESCC和mESCC患者中與健康對(duì)照組相比均有顯著差異(p < 0.05)。在mESCC患者和健康對(duì)照之間TYR也顯示了差異表達(dá)（p <0.05）。非轉(zhuǎn)移性和轉(zhuǎn)移性ESCC患者的PHE和TYR有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表3)。

圖5 健康對(duì)照、ESCC和轉(zhuǎn)移性ESCC患者中酪氨酸通路代謝物的表達(dá)豐度

表1 健康對(duì)照組與ESCC患者代謝物豐度的比較

表2 健康對(duì)照組和轉(zhuǎn)移性ESCC患者代謝物豐度的比較

表3 非轉(zhuǎn)移性ESCC患者與轉(zhuǎn)移性ESCC患者代謝產(chǎn)物豐度的比較

4. ESCC的診斷與預(yù)后模型

logistic回歸函數(shù)用于ESCC診斷預(yù)測(cè)，而至于非轉(zhuǎn)移性ESCC患者,診斷模型如下:P = exp.(Int + w1×PHE+ w2×HPLA + w3×DOPA+ w4×DOPAC) / [1 + exp.(Int + w1×PHE + w2××HPLA + w3×DOPA+w4×DOPAC)], P是ESCC的發(fā)生概率,Int的攔截模型，w1, w2, w3, w4微分代謝物的表達(dá)量。我們采用五交叉驗(yàn)證方法對(duì)診斷模型的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，以靈敏度、特異性和準(zhǔn)確性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，該模型的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度分別為0.9111、0.8000和0.8714。受試者工作特征(ROC)曲線下面積(area under curve,AUC)為0.8622。我們也建立了轉(zhuǎn)移性ESCC患者的診斷模型，模型定義為P = exp.(Int+w0×TYR+w1×PHE+w2×HPLA+w3×DOPA+w4×DOPAC)/[1+exp.(Int+w0×TYR+w1×PHE+w2×HPLA+w3×DOPA+w4×DOPAC)]。靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度分別為0.9378、0.8800、0.9172,AUC達(dá)到0.9311，這些結(jié)果表明，兩種診斷模型都能正確地區(qū)分ESCC和mESCC患者與健康對(duì)照。臨床上轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的典型征象，因此我們構(gòu)建了一個(gè)基于代謝物差異將mESCC患者與ESCC患者分類的預(yù)后模型。預(yù)后模型定義為P = exp.(Int +w0×TYR + w1×PHE)/[1+ exp.(Int + w0×TYR + w1×PHE)]。該模型的敏感性為0.7644，特異性為0.6222，準(zhǔn)確性為0.6971，AUC為0.6030，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示具有較好的預(yù)后預(yù)測(cè)效果。綜上所述，酪氨酸代謝途徑中的代謝產(chǎn)物可作為預(yù)測(cè)ESCC腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的潛在標(biāo)志物。

5. 整合轉(zhuǎn)錄組和代謝組數(shù)據(jù)的生物學(xué)模型

我們通過主成分分析法評(píng)估酪氨酸通路基因具有區(qū)分腫瘤組織和正常組織的能力(圖6A)。對(duì)于酪氨酸代謝的代謝物，我們也用同樣的方法檢測(cè)了它們區(qū)分ESCC患者和健康對(duì)照組的能力(圖6B)。結(jié)果表明，酪氨酸代謝相關(guān)基因和代謝物均可幫助識(shí)別和控制腫瘤，暗示這些基因和代謝物在ESCC的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，酪氨酸代謝可能是其關(guān)鍵通路。因此我們結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)，建立了酪氨酸代謝通路的生物學(xué)模型來解釋其潛在的機(jī)制(圖7)。其中一個(gè)重要的分支是酪氨酸通過一些重要的化合物轉(zhuǎn)化為高香草酸(HVA)，包括3,4-二羥基苯丙氨酸(DOPA)、多巴胺(DA)、3-甲氧基酪胺(3MT)、3-甲氧基-4-羥基苯乙醛(MOPAL)、3,4-二羥基苯乙醛(DOPAL)、3,4-二羥基苯乙酸酯(DOPAC)。我們之所以關(guān)注這一分支，是因?yàn)槔野彼?、DA、DOPA和DOPAC是重要的神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)，它們被認(rèn)為是某些神經(jīng)元疾病和腫瘤的關(guān)鍵因素。苯丙氨酸是酪氨酸生物合成的前體，而高香草酸是酪氨酸的下游代謝產(chǎn)物；有趣的是，與健康對(duì)照組相比，該途徑的上下游代謝物(即苯丙氨酸、酪氨酸、DOPA、DOPAC和HVA)在ESCC患者中呈上升趨勢(shì)，此外隨著ESCC的轉(zhuǎn)移進(jìn)展，這些代謝物在一定程度上比健康對(duì)照組有更高的從非轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。在轉(zhuǎn)錄組學(xué)水平上，該分支的大部分上游催化酶編碼基因(IL4I1、TYR、DDC、COMT、AOC2)也表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，這與代謝組學(xué)的改變一致。這些結(jié)果證實(shí)了酪氨酸代謝基因和代謝物是ESCC進(jìn)展過程中的重要因素，酪氨酸代謝紊亂與該疾病的腫瘤發(fā)生有關(guān)。

圖6 ESCC患者和健康對(duì)照的主成分分析(A)基因和(B)酪氨酸代謝代謝物

圖7 酪氨酸代謝過程的生物學(xué)模型

對(duì)于ESCC患者和健康對(duì)照組的比較，上下箭頭表示代謝物的表達(dá)譜，上下三角形表示基因的特征

在這項(xiàng)研究中，我們比較了腫瘤和非腫瘤組織的轉(zhuǎn)錄譜并鑒定出ESCC中的失調(diào)基因。GO和通路富集分析表明，這些失調(diào)基因與細(xì)胞生理、免疫應(yīng)答和生物代謝過程顯著相關(guān)。隨著ESCC的發(fā)展，正常的細(xì)胞形態(tài)發(fā)生、增殖和凋亡被腫瘤發(fā)生破壞，導(dǎo)致DNA復(fù)制和細(xì)胞周期紊亂，此外細(xì)胞的免疫過程也受到嚴(yán)重影響導(dǎo)致淋巴系統(tǒng)紊亂，一些紊亂的代謝過程導(dǎo)致許多重要代謝物的異常積累嚴(yán)重影響細(xì)胞行為。

表達(dá)基因是遺傳信息的上游產(chǎn)物，而表達(dá)代謝物是遺傳信息的下游產(chǎn)物，因此，基因表達(dá)的改變自然會(huì)導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展過程中代謝物的改變，轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析表明許多重要的細(xì)胞代謝通路在ESCC中被破壞。本文通過靶向代謝組學(xué)進(jìn)一步研究酪氨酸通路的代謝概況確定代謝標(biāo)志物，建立ESCC進(jìn)展的生物學(xué)模型。我們的數(shù)據(jù)表明，酪氨酸途徑的代謝產(chǎn)物在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用。該途徑的一些重要化合物苯丙氨酸、4-羥基苯乳酸、3,4-二羥基苯丙氨酸、3,4-二羥基苯乙酸和酪氨酸可作為潛在的ESCC診斷生物標(biāo)志物。這些結(jié)果證實(shí)了靶向代謝組學(xué)可以探索特定通路的代謝譜，驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄的可變性，從而幫助生物學(xué)家理解腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的機(jī)制。

為了闡明ESCC的發(fā)病機(jī)制，我們結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)失調(diào)建立了一個(gè)完整的酪氨酸代謝通路生物學(xué)模型。首先，腫瘤患者中酪氨酸及其前體苯丙氨酸的表達(dá)水平高于正常對(duì)照組，L-氨基酸氧化酶(IL4I1基因)能將l -苯丙氨酸分解為苯丙酮酸繼而生成酪氨酸。最近IL4I1被報(bào)道為一種免疫抑制劑，其高活性與腫瘤發(fā)生相關(guān)，它參與B細(xì)胞和T細(xì)胞免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)；IL4I1的高表達(dá)抑制了B和T細(xì)胞的活性導(dǎo)致免疫逃避，從而提供了腫瘤生長(zhǎng)的微環(huán)境。多巴胺是由酪氨酸通過羥基反應(yīng)產(chǎn)生的DOPA脫羧生成的，單胺氧化酶A基因(MAOA基因)響應(yīng)多巴胺的降解，其失調(diào)與多巴胺紊亂有關(guān)。本研究中在ESCC患者中觀察到相關(guān)的MAOA和多巴胺的變化，這是一種代謝應(yīng)激，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，阻止腫瘤細(xì)胞凋亡。多巴胺高表達(dá)可誘導(dǎo)瓦伯格效應(yīng)，導(dǎo)致能量代謝重編程，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲性和轉(zhuǎn)移能力。ALDH3家族被認(rèn)為是細(xì)胞凋亡和自我更新的重要因素，家族成員可以神奇地減少化合物積累誘導(dǎo)的致癌特性。從轉(zhuǎn)錄和代謝方面來看，ESCC患者的ALDH3家族酶活性降低，導(dǎo)致細(xì)胞自我更新能力較差，細(xì)胞癌變傾向較強(qiáng)。

本研究采用轉(zhuǎn)錄組和代謝組的綜合分析來揭示ESCC的發(fā)病機(jī)制，ESCC患者的轉(zhuǎn)錄和代謝譜揭示酪氨酸通路失調(diào)與ESCC的腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。本研究建立的生物學(xué)模型提供了對(duì)ESCC進(jìn)展的更深入的理解，并為該疾病提供了有前景的診斷生物標(biāo)志物。