Extracto
El diagnóstico de cáncer colorrectal es una colonoscopia invasiva y costosa, que se lleva a cabo por lo general después de una prueba de detección positiva. Por desgracia, las pruebas de detección existentes carecen de especificidad y sensibilidad, por lo tanto, se realizan muchas colonoscopias innecesarias. Aquí nos informe sobre una posible nueva prueba de detección para el cáncer colorrectal basado en el análisis de compuestos orgánicos volátiles (COV) en el espacio de cabeza de las muestras fecales. Las muestras fecales fueron obtenidos de sujetos que tenían una muestra positiva de sangre oculta en heces (FOBT). Los sujetos tenían colonoscopias realizadas posteriormente clasificarlos en bajo riesgo (no cancerosas) y grupos de alto riesgo (cáncer colorrectal). Los compuestos orgánicos volátiles se analizaron mediante tubo de flujo de iones seleccionados espectrometría de masas (MS-SIFT) y luego se analizaron los datos mediante ambos métodos estadísticos univariados y multivariados. Los iones más probables de sulfuro de hidrógeno, sulfuro de dimetilo y disulfuro de dimetilo son estadísticamente significativamente mayor en las muestras de alto riesgo en lugar de sujetos de bajo riesgo. Los resultados basados en métodos multivariantes muestran que la prueba da una clasificación correcta del 75% con un 78% de especificidad y sensibilidad de 72% en muestras de test positivos, ofreciendo una alternativa potencialmente eficaz para FOBT
Visto:. Batty CA, Cauchi M, Lourenço C, Hunter JO, Turner C (2015) el uso del análisis de la volátiles fecales Metaboloma en el cribado de cáncer colorrectal. PLoS ONE 10 (6): e0130301. doi: 10.1371 /journal.pone.0130301
Editor Académico: Mathias Chamaillard, INSERM, Francia |
Recibido: 14 Enero, 2015; Aceptado: 19-may de 2015; Publicado: 18 Junio 2015
Derechos de Autor © 2015 Batty et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Disponibilidad de datos: Todos los datos relevantes están dentro del papel y archivos de información de apoyo
Financiación:. Ciencias físicas de Investigación de Ingeniería y, EPSRC, Grant EP /L011395 /1 (http://www.epsrc.ac.uk/). Los fondos para la TC. Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:. Los autores han declarado no existen intereses en competencia
Introducción
el cáncer colorrectal es el cuarto cáncer más común en los hombres y el 3er tipo de cáncer más común en las mujeres. Existe una significativa variación internacional en la distribución de este tipo de cáncer [1] y que a menudo se considera como una enfermedad de los países industrializados occidentales. Esto sugiere que los factores ambientales pueden jugar un papel importante en la [2] etiología, y las mayores tasas de incidencia de cáncer colorrectal se encuentra en América del Norte, Europa y Oceanía [1,3].
A pesar del mayor incidencia de este cáncer, la mortalidad se ha encontrado que han disminuido en 13 de los 29 países [1]. La disminución se considera generalmente que es debido a las mejoras en el tratamiento, la detección y la detección temprana y fue visto desde hace mucho tiempo en los países económicamente estables, como los EE.UU., Australia, Francia y el Reino Unido. Aún mejor cribado y la detección pueden mejorar más a fondo.
Programas y Estrategias de cribado
Muchos países ahora elegir para detectar esta enfermedad como una cuestión de rutina para obtener un diagnóstico más temprano. Existe una creciente evidencia de que la inspección de personas asintomáticas con un riesgo promedio de cáncer colorrectal significa cánceres se detectan generalmente antes, son más "curable" y dan como resultado una reducción general de la mortalidad [4]. Se cree que el 70-90% de los casos de cáncer colorrectal surgen de premalignas pólipos adenomatosos (). A menudo tienen un tallo que consiste en tejido sano y permite que sean removidos de manera sencilla y completamente por endoscópica de frenado que aumenta la necesidad de una detección adecuada [5].
En el Reino Unido, mucho esfuerzo se ha colocado en el establecimiento un programa de cribado adecuado. En el consejo de la Comisión Nacional de Cribado, el Departamento de Salud del Reino Unido llevó a cabo un piloto de demostración para probar la viabilidad de un programa nacional de detección para el cáncer colorrectal [6]; éstos fueron luego se expandieron a otros pilotos y tuvieron éxito en su objetivo de acercar la detección del cáncer colorrectal en Servicio Nacional de Salud del Reino Unido (NHS) [7]. Ahora es un protocolo a nivel nacional laminado a cabo en el NHS ofrecen exámenes gratis a todos los hombres y mujeres de edades 60-69 en el Reino Unido cada dos años, y en la solicitud puede ser enviada a cualquier persona mayor de 70 años de edad [8].
tanto en los EE.UU. y el Reino Unido, los medios de tamizaje de personas son generalmente similares con el cribado inicial de ser /pruebas basadas fecales heces, y luego las pruebas basadas estructurales secundarios. Tanto en los EE.UU. y el Reino Unido, las pruebas basadas fecal elegido es la prueba de sangre oculta en heces (FOBT) y luego el ensayo estructural más invasiva es la colonoscopia /sigmoidoscopia [6, 7, 9, 10, 11].
el FOBT está diseñado para detectar oculta (es decir, no acompañada de síntomas o signos perceptibles) en la sangre en las heces y trabaja sobre la base del hecho de que las grandes pólipos y los cánceres colorrectales reales en el colon y el recto tienden a sangrar. La prueba requiere la toma de muestras para manchar una tarjeta con heces dos veces después de una deposición, a continuación, repetir esta operación para otros dos movimientos de intestino, haciendo un total de seis ventanas cubiertas en la tarjeta. Esto es luego enviada en un sobre sellado higiénicamente volver a la clínica relevante y se pone a prueba. Un resultado positivo se considera que cuando cualquiera de las ventanas de regreso si lo "positivo" [12,13].
Los beneficios de esta prueba incluyen su relativamente baja invasividad, bajo costo inicial y el hecho de que requiere pocos especializada recursos. También es posible hacer esta prueba en casa con facilidad, por lo que es perfecto para un programa de cribado a gran escala. También se ha demostrado que ayuda a reducir la incidencia de cáncer colorrectal [4, 11, 14, 15]. Sin embargo, la prueba no es específica para la hemoglobina humana y también no tener en cuenta la sangre que puede ser de otras fuentes, es decir, hemorroides [4] y úlceras pépticas. Otro problema es que la sensibilidad y especificidad de la prueba es variable. Su sensibilidad ha sido reportado en alrededor de 40% para el cáncer y sólo 24% para la detección de adenoma avanzado o
in situ
carcinoma [16]. Si el FOBT se usa como un procedimiento de detección para la población general, el valor predictivo de una prueba positiva no es más que 5% a 10%. Esto significa que la mayoría de los pacientes positivos requerirán un procedimiento caro, incómodo, de confirmación de diagnóstico, como una colonoscopia, cuando en realidad no tienen cáncer colorrectal [17]. A pesar de sangre oculta en heces es la prueba de detección más comúnmente utilizado, que no ofrece los requisitos óptimos de una prueba de detección, debido a su falta de sensibilidad y especificidad. Otra prueba de detección es de ADN anormal en una muestra fecal. Este ADN anormal se debe a mutaciones que ocurren en las células del cáncer o adenoma, que luego pueden ser eliminadas en las heces. Imperiale et al [18] compararon este método con el FOBT y encontraron que en un estudio limitado, que resultó ser más sensible que la prueba FOBT con especificidad similar.
El uso de biomarcadores en la detección de
La intestino humano tiene un microbioma con una población bacteriana grande que puede ser comensal, pero también se ha demostrado que causa algunos efectos perjudiciales. la creciente evidencia ha demostrado una relación entre agentes infecciosos y algunos cánceres humanos. Certain mucosas especies bacterianas asociadas juegan un papel importante en la patogénesis del cáncer de colon [19]. de perfiles de metabolitos de compuestos orgánicos volátiles (COV) de líneas de células de colon humano incluyendo normal y carcinoma de células humanas, no sólo ofrecen fenotipado bioquímico de tejido normal y neoplásico colon, pero también diferencias en el metaboloma volátil en diferentes etapas de la enfermedad en comparación con los volátiles . metaboloma de líneas de células epiteliales de colon no malignas [20,21]
La 'esencia' de la enfermedad es cada vez más prominente; y detección canina aroma, es decir, el uso de perros, ha demostrado que los perros son capaces de diferenciar entre muestras de pacientes con cáncer y los que no tienen cáncer. Esto sugiere y refuerza que hay diferentes compuestos volátiles '' entre el cáncer y no cáncer [22,23]
.
También se informó de que el patrón de COV aliento diferente entre los controles sanos y los diagnosticados con cáncer colorrectal . El análisis mostró una especificidad inicial de 83% con una sensibilidad de 86% y una precisión global del 85%. Cuando esto pasó luego a más pruebas de validación en 25 sujetos, 19 se identificaron correctamente que conduce a 76% de precisión. Esto es alentador para una prueba de detección más precisa [24].
Los patrones característicos de compuestos orgánicos volátiles en las heces se han reportado para las diversas causas de la diarrea. Como un método potencialmente rápido y conveniente, se abre una nueva área para su uso como una herramienta de diagnóstico no invasivo. Se puede realizar en varias ocasiones, se puede aplicar a los niños recién nacidos incluidos como muestras son fáciles de recoger, y para los pacientes con enfermedad grave donde los procedimientos más invasivos no son fácilmente posible [25,26].
En esta investigación, la diferencia en los perfiles de volátiles de las muestras de alto y bajo riesgo colorrectales se investiga para ver si el análisis VOC tiene potencial para la detección o el diagnóstico de cáncer colorrectal.
Materiales y Métodos
adquisición de muestras
las muestras de cáncer en este estudio fueron recogidos a través del Plan Nacional de Detección de cáncer del SNS del intestino. Este servicio se ofrece a nivel nacional cada 2 años para todos los hombres y mujeres entre las edades de 60 y 69. Los sujetos recibieron una carta de invitación para explicar el programa junto con un folleto informativo desde el centro del cubo programa. Aproximadamente 1 semana después, el FOBT se envía al sujeto con instrucciones paso a paso para completar la prueba en casa y luego cómo enviar la muestra al laboratorio cubo. En la prueba, los participantes se envían un sobre de cartón que contiene tres ventanas en la que puede quedar manchada una muestra de heces delgadas. En el kit hay una espátula para este propósito junto con instrucciones claras. La prueba se llama Haemoccult por Beckman Coulter. Se toma una muestra en tres días separados y una vez completado, el participante luego sella el sobre de cartón y lo envía de vuelta al laboratorio. La tarjeta de prueba se procesa en el laboratorio de cubo y los resultados fueron devueltos al sujeto dentro de 2 semanas
.
Los sujetos que dieron positivo con FOBT y luego aceptó una colonoscopia fueron invitados a participar en esta investigación. Se pide a estos pacientes para producir una muestra de heces más para llevar con ellos en una amplia recipiente estéril de plástico suministrado por el hospital. Fueron estas muestras que hemos estudiado.
Después de la colonoscopia, los pacientes fueron estratificados en grupos de riesgo en función de su histopatología. En total fueron 7 clases, como se ilustra en la Tabla 1.
En este estudio, se obtuvieron 31 muestras del grupo "normal" o de bajo riesgo (clase 1) y 31 muestras se obtuvieron de la alta grupos de riesgo (clase 5 y 6). Sin embargo, todas las muestras eran de personas que habían detectados como positivos mediante la prueba FOB. Después las muestras se obtuvieron de pacientes, que fueron almacenadas a -80 ° C hasta su procesamiento por el tubo de flujo de iones seleccionado espectrometría de masas (SIFT-MS) como se describe a continuación. Los datos resultantes se procesaron mediante técnicas estadísticas multivariantes.
Ética declaración
Las muestras se tomaron bajo el esquema de detección del cáncer de colon Nacional NHS. Se obtuvo opinión favorable ética para su posterior inclusión de temas adecuados en esta investigación por Cambridgeshire 2 REC, REF 08 /H0308 /13, y el consentimiento informado por escrito obtenido de cada forma sujeto y el consentimiento después se mantiene de forma segura. Todas las muestras fueron anónimos antes del análisis y sólo el estado del cáncer era conocida por los autores.
Preparación de muestras
muestras fecales humanos fueron retirados del -80 ° C muestras del congelador y se pesaron 5 g sub fuera. Cada muestra de sub se colocó en una bolsa de Nalophan y sellado con un Swagelokconnector y el tubo. La bolsa se llena de aire libre de hidrocarburos y se coloca en la incubadora durante 45 minutos.
SIFT-MS análisis
Los detalles completos de cómo SIFT-MS puede ser utilizado para analizar gases traza y compuestos orgánicos volátiles compuestos se pueden encontrar en otros lugares [27], sin embargo, una breve explicación se justifica aquí. En SIFT-MS, iones precursores (H
3O
+, NO
+ y O
2
+) se generan en una descarga de microondas y el ion elegido es seleccionado por una masa cuadrupolo filtrar. se inyecta el ion seleccionado luego en un gas portador de helio que fluye rápido, y abajo un tubo de flujo. Una muestra se introduce entonces en el tubo de flujo, y el ion precursor reacciona con los gases traza y compuestos orgánicos volátiles en la muestra. Los iones precursores y productos en el gas portador se separan en un segundo espectrómetro de masas cuadrupolo y posteriormente se contaron en un detector. Los datos pueden ser obtenidos a través de la exploración de un espectro en un rango definido por el usuario de los valores de masa-carga (m /z) y la cuantificación se lleva a cabo utilizando una base de datos de la cinética almacenada en el instrumento.
Después de la incubación, bolsas de muestras en la incubadora se conectaron a la SIFT-MS a través del conducto de muestreo calentado, y luego analizados utilizando cada uno de los tres iones precursores disponibles en SIFT-MS y en el mismo orden de H
3O
+ a continuación, NO
+ y finalmente O
2
+. El rango de m /z fue definir entre 10 y 140, y el tiempo total para el análisis utilizando cada precursor fue de 30 segundos.
También se analizaron muestras de aire en blanco de fondo. Los datos fueron luego transferidos al ordenador para ser analizados para la gama de compuestos presentes en cada muestra.
El análisis estadístico
Datos (en el archivo de la Tabla S1) se analizaron utilizando técnicas estadísticas univariantes y multivariantes apropiadas . El análisis multifactorial de los datos se realizó mediante scripts personalizados incorporado escritas en MATLAB R2011a (The MathWorks Inc., Nattick, EE.UU.) utilizando las funciones de la caja de herramientas PLS (versión 3.5, vector propio Research Inc., EE.UU.).
La técnica univariado participan el análisis no paramétrico de Mann-Whitney U que se utilizó debido a que los datos no se distribuyen normalmente. El análisis se realizó utilizando Excel y se eligió ya que esta prueba no asume distribución normal o que las varianzas de dos poblaciones son iguales. También es una técnica útil para grupos de muestra más pequeños y se basa en la comparación de cada observación del primer grupo con cada observación del segundo grupo. Los datos de cada grupo se comparan entonces individualmente juntos. También es una técnica útil para los datos semicuantitativos y tiene una buena probabilidad de producir resultados estadísticamente significativos [28].
Antes del análisis multivariado de datos, los datos generados por el H
3O
+, NO
+ y O
2
+ iones precursores se combinaron en un gran conjunto de datos. Los valores de intensidad en el intervalo de valores de m /z dentro de los datos se normalizaron frente a los valores de intensidad de la H
3O
+ (valor m /z de 19) iones precursores. Los valores de m /z correspondientes a los aductos conocidos (isotopólogos) de los iones precursores se eliminaron; éstas tenían las siguientes m /z valores: 19, 21, 30, 32, 34, 37, 39, 48, 55, 57, 66, 73, 75, y 91. Finalmente, los valores de m /z relativas a las columnas de datos que consisten solamente de ceros también se extrajeron.
el análisis exploratorio de datos usando análisis de componentes principales [29] no reveló muestras periféricas.
Después de la selección de funciones por medio ya sea el estudiante paramétrica
t
prueba [ ,,,0],30] o la no paramétrica de Wilcoxon T de ensayo [31], la clasificación multivariante mediante mínimos cuadrados parciales se realizó un análisis discriminante (PLS-DA) [32,33]. Esta es una técnica de reconocimiento de patrones supervisada en la que el equipo está entrenado para reconocer patrones en los datos que ayudarán a distinguir entre los pacientes de bajo y alto riesgo. Para asegurar un resultado robusto y seguro que se alcanzó, se empleó un proceso de bootstrapping de dos pasos en el que el primer paso deduce un modelo óptimo, y el segundo paso evalúa el modelo. Esto se repitió 150 veces para alcanzar un rendimiento promedio de todos los modelos creados.,. La significación estadística de la precisión de la clasificación se determinó mediante la realización de pruebas de permutación [33] que implicaba que asignó al azar la asignación de clase 300 veces, y para cada asignación al azar, se llevó a cabo el proceso de bootstrapping de dos pasos. Se empleó la estadística z-test [34] para determinar la significación (
p Hotel & lt; 0,05).
Resultados y Discusión
Análisis univariante
comparaciones iniciales utilizando el análisis de la prueba de Mann-Whitney U y el H
3O
+ ión precursor mostraron dos iones para ser estadísticamente significativa. Estos eran m /z 35 (figura 1) y m /z 90 (figura 2)
CPS = cuentas por segundo, LR = bajo riesgo, HR = alto riesgo.
CPS = cuentas por segundo, LR = bajo riesgo, HR = alto riesgo.
Cuando se utiliza el nO
+ ión precursor, no se encontraron iones para ser estadísticamente significativa. Por último, el O
2
+ datos fueron analizados utilizando técnicas de Mann-Whitney y se encontraron dos iones para ser estadísticamente significativa. Estos eran m /z 62 y m /z 94. La figura 3 muestra los valores de m /z significativas encontradas y sus correspondientes identidades y valores.
CPS = cuentas por segundo, LR = bajo riesgo, HR = alto riesgo .
Uno de los compuestos orgánicos volátiles tentativamente identificado es el sulfuro de hidrógeno. Como un compuesto de bajo peso molecular, es más fácil identificarse con SIFT-MS, debido a un menor número de posibles otros iones que se solapan, y hay una probabilidad razonable de que m /z35 es de hecho H
2S. El sulfuro de hidrógeno ha sido ampliamente discutido en lo que respecta a la tripa y el cáncer colorrectal. Ahora es bien conocido que el sulfuro de hidrógeno es endógena y se produce tanto por reacción enzimática y la microbiota en el intestino [35]. La concentración en las heces humanas se ve que es a niveles "normales" cuando está dentro de la gama de 1,0 a 2,4 mmol /kg [36]. A concentraciones más bajas de sulfuro de hidrógeno produce un efecto biológico positivo, pero a niveles más altos, se convierte en tóxico. Curiosamente no requiere un receptor específico para la señalización intracelular y se une a la molécula de hemo. El efecto importante de sulfuro de hidrógeno se su unión a citocromo c oxidasa [35, 37, 38], que es el mecanismo fundamental responsable de su toxicidad. La unión de oxígeno al citocromo c oxidasa es inhibida por el sulfuro de hidrógeno no competitiva. Esta inhibición produce una reducción en la adenosina trifosfato celular (ATP), que posteriormente tiene un efecto directo sobre los canales de potasio sensibles ATP. La activación de estos canales juega un papel importante en el equilibrio de los efectos biológicos de sulfuro de hidrógeno. colonización persistente por bacterias reductoras de sulfato y la presencia de sulfuro de hidrógeno en el intestino y las heces se ha demostrado que estar presente en los pacientes con colitis ulcerosa, así como el cáncer de colon [39, 40, 41] y han sido implicados en la función de generación de daño en el DNA a nivel genómico [34]. La falta de colonocitos para diferenciar adecuadamente puede significar que están más expuestos al sulfuro de hidrógeno en el lumen. El efecto resultante de esto puede ser la inflamación en el intestino y la muerte celular como se ve en la colitis ulcerosa. irritación continua de esta manera también puede entonces conducir a los cambios genéticos que finalmente ocasionan cáncer colorrectal [42]. El mecanismo por el cual se cree que este daño a ocurrir es a través de la ruptura del equilibrio de la apoptosis, la proliferación y la diferenciación en el epitelio intestinal. Estos datos indican que el sulfuro de hidrógeno podría ser un factor importante en el progreso, el desarrollo y el diagnóstico del cáncer colorrectal.
Análisis multivariado
En el análisis con PLS-DA, los mejores datos resultantes se logra la combinación de conjuntos de datos utilizando H
3O
+, NO
+ y O
2
+ usando PLS-DA siguiente selección de funciones por medio del estudiante
t
prueba (STT) . Aquí se logra una precisión general de clasificación del 75% que tenía una especificidad del 78% y una sensibilidad del 72%
.
PLS-DA siguiente selección de características con la prueba de la t de Wilcoxon (WTT) también produjo un resultado prometedor, con una precisión de la clasificación de 75%, una especificidad del 79% y una sensibilidad del 70%. Las respectivas distribuciones se muestran en la Figura 4.
Las pruebas z de dos colas producidas p-valores calculados de & lt; 1.0 × 10
-6 de STT (figura 4A) y WTT (figura 4B) a α = 0,05. Como los valores de p calculados son mucho menos de α, la hipótesis nula es rechazada, por lo tanto, que demuestra que existe una diferencia significativa entre los dos grupos, es decir, bajo y alto riesgo.
Un análisis más detallado de la PLS-óptima el modelo DA dio lugar a la generación de resultados y las cargas PLS-DA. Las puntuaciones muestran cómo los grupos de alto y bajo riesgo se han distribuido y se muestra en la figura 5 para STT y WTT. Las cargas permitir que los valores m /z individuales a ser identificados que contribuyen a la distinción entre las muestras de bajo y alto riesgo. Estos valores se muestran en la Tabla 2.
La figura 5 muestra que la distinción entre el bajo y alto riesgo se captura en el eje 2 La variable latente (LV2) tanto para STT y WTT cual es apoyada por el hecho de que el número óptimo de variables latentes (LVS) que produjeron los modelos óptimos en ambos casos era 2.
Interpretación de los resultados
Tras el uso de análisis de datos multivariados en la SIFT datos -ms, el método analítico y la técnica que se le aplica mostraron una clasificación correcta 75% para poner las muestras en cualquiera de su alto riesgo o grupo de bajo riesgo, cuando todos los iones precursores se combinaron en el análisis. Esto, junto con una especificidad del 78% y una sensibilidad del 72% significa que en general este método es mejor en la detección del cáncer colorrectal que la sangre oculta en heces. Los datos demostraron ser particularmente de interés, debido al hecho de que se tomaron las muestras después de una colorrectales FOBT positiva inicial, y después de la colonoscopia se habían realizado. A medida que el FOBT ya había sido realizado y clasificado todas las muestras como "positiva", a continuación, llevando a cabo el análisis después de esto, cualquier capacidad de separar las muestras en los grupos correctos demuestra una mejora sobre el método de cribado FOBT.
por otra parte, tanto el análisis de datos univariados y multivariados de los datos SIFT-MS habilitado compuestos específicos que se tentativamente identificados que fueron significativamente diferentes entre los grupos de bajo riesgo y de alto riesgo. Un ion era m /z 35 usando H
3O
+ que es probable que sea el sulfuro de hidrógeno. Como se discutió anteriormente, se ha establecido que el sulfuro de hidrógeno juega un papel importante en el colon y puede estar implicado en el cáncer colorrectal. Esto puede indicar un cambio en la flora intestinal, y es posible que las bacterias reductoras de sulfato procesando aumentaron hidrógeno disponible, o en el hecho de que el sulfato de reducción de las bacterias están presentes en una cantidad mayor en el intestino del grupo de alto riesgo. Shen et al. [43] investigaron bacterias adherentes en la mucosa del intestino de los sujetos adenoma y no adenoma. Encontraron una mayor abundancia significativa de las proteobacterias y significativamente menor abundancia de Bacteriodetes en los pacientes con adenoma que los no-adenoma. bacterias reductoras de sulfato se encuentran en el 5 géneros distintos de la subdivisión Delta de Proteobacteria phylum. Tres de estos géneros consumen productos de fermentación parcialmente reducidas (por ejemplo, lactato) y reducen el sulfato a sulfuro, mientras que los otros dos son el consumo de hidrógeno [37, 44]. La carne roja también se cree que aumentar los niveles de bacterias productoras de sulfato, que son capaces de utilizar los residuos de azufre a partir de carne [45]. los niveles más altos de grasa, la carne roja, y la obesidad han sido relacionados con un mayor riesgo de cáncer colorrectal así todos podrían ser muy relevante.
Para m /z 35, las cuentas por segundo para el grupo de alto riesgo fue 965 que tenía una gama mucho más amplia que en el grupo de bajo riesgo, junto con la tasa de recuento superior, lo que sugiere que el m /z 35 era mucho más frecuente en las altas muestras de riesgo. Este valor m /z También se identificó utilizando análisis multivariante como un valor m /z significativo que refuerza aún más la probabilidad de que pueda ser clínicamente relevante. Además, cuando el O
2
+ datos fueron evaluados mediante análisis univariante, dos iones, m /z 62 y m /z se identificaron 94 que bien podría para apoyar la teoría de que el aumento de la producción de sulfuros es más frecuente en el grupo de alto riesgo, ya que se identificaron como el sulfuro de dimetilo y compuestos disulfuro de dimetilo, respectivamente.
los otros dos compuestos que eran responsables de la separación de los grupos que utilizan la estadística multivariante fueron el amoniaco y el acetaldehído. M /z 18 y 54 fueron significativas iones; m /z 18 siendo NH
4
+ y m /z 54 siendo NH
4
+. 2H
2O. Estos iones eran más altas en el grupo de alto riesgo de que el grupo de bajo riesgo. Como se mencionó anteriormente, el amoníaco es el producto cuando la proteína no digerida que alcanza el colon es fermentada por la microflora. Los altos niveles de amoníaco se ha informado que tienen una serie de efectos tóxicos que incluyen la mejora de la proliferación celular y que favorecen el crecimiento de las células malignas [46]. Cuando se analizaron los tres precursores combinado, ninguno de los valores de m /z de acetaldehído se encontraron para ser significativa con PLS-DA y STT pero m /z 81 (que está protonado acetaldehído con 2 moléculas de agua) fue significativa usando PLS-DA y WTT . La importancia potencial de este compuesto en el cáncer colorrectal es que es un producto de degradación de alcohol (etanol). El alcohol se demuestra que es un factor de riesgo para el cáncer colorrectal [47], y si se están produciendo mayores cantidades de alcohol, o si las bacterias en el intestino están produciendo volúmenes de alcohol que posteriormente conducen a un mayor aumento de acetaldehído, entonces es probable que esta voluntad causar daño. El acetaldehído es degradado por la alcohol deshidrogenasa y por lo general se metaboliza rápidamente por un aldehído deshidrogenasa a acetato. Sin embargo en el intestino, se puede acumular localmente cuando la microbiota locales oxidan etanol y allí, si el folato está presente, el acetaldehído degrada y pueden causar la deficiencia de folato [48]. Estos resultados sugieren que, o bien el consumo de alcohol debe ser reducida, o más, que el equilibrio de la microbiota necesita ser evaluado para reequilibrar la distribución de productos que pueden dar lugar a efectos adversos.
Otros compuestos identificados tentativamente incluyen piridina y pirrol . Al mirar piridina solo, no enlace informado se encuentra con el cáncer colorrectal, sin embargo, la amina heterocíclica (HCA) 2-amino-1-metil-6-fenilimidazo [4,5-b] piridina (PhIP) ha sido ampliamente identificada como implicada en la etiología del cáncer colorrectal humano. aminas heterocíclicas se forman durante la cocción de los alimentos ricos en proteínas como la carne, especialmente por métodos de alta temperatura (por encima de 150 ° C), tales como asar a la parrilla, asar y freír cacerola. PhIP se ve que es de mayor importancia en lo que respecta a cáncer colorrectal, ya que es el HCA predominante que se encuentra en las carnes cocidas [49,50]. carne de calefacción crea diversos compuestos de imidazoquinolina, imidazoquinoxalina y de imidazopiridina que son potentes y altamente mutagénico hacia algunas cepas de Salmonella typhimurium [51]. Por el contrario algunos pigmentos de pirrol se han identificado que tienen propiedades de adsorción de carcinógenos, que incluyen hemina y clorofilina. En algunos estudios se ha encontrado antimutagenesis con estos y otros pigmentos de pirrol, tanto in vitro como in vivo [52].
Una nota de precaución al tratar con el análisis de compuestos orgánicos volátiles a partir de muestras fecales es que debido a que los pacientes producen muestras fecales en su propio tiempo, y no siempre en la clínica (como sería el caso de la orina o de sangre, por ejemplo), hay cierta incertidumbre en cuanto a cómo se manejan las muestras y se almacenan antes de su regreso a la clínica /laboratorio y luego apropiada almacenamiento. Los pacientes pueden recibir consejos sobre la manera adecuada de manejar y almacenar muestras, pero los investigadores no tienen manera de saber si esto se ha hecho. Esto puede causar variabilidad en la calidad de las muestras y por lo tanto reducir la eficacia de esta técnica de otro modo prometedor.
Conclusiones
En general, lo que sugieren todos los datos es que la diferencia se puede predecir entre el alto grupo de riesgo y el grupo de bajo riesgo simplemente empleando el modelo multivariado entre el alto riesgo conocido y muestras de bajo riesgo. Este modelo podría entonces ser empleado en muestras desconocidas para predecir si es probable caer en el grupo de alto riesgo o de bajo riesgo, en función de su "metabólica" global perfil SIFT-MS. Esto podría ser útil para predecir si una persona va a tener o padecer cáncer colorrectal, y este método es probable que produzcan muchos menos falsos positivos que FOBT, reduciendo así el número de colonoscopias innecesarias
. Lo que también podría entonces se añade a fortalecer el cuadro clínico general es que la muestra podría entonces ser analizada para buscar específicamente los compuestos discutidos y si éstos presentan por encima de una cierta concentración, todos ellos se sugiere una mayor investigación puede ser más válida para el cáncer colorrectal. En particular, el sulfuro de hidrógeno puede ser un marcador significativo para ayudar en la detección o el diagnóstico de cáncer colorrectal.
información de apoyo
Tabla S1. Una tabla de los datos SIFT-MS utilizadas para generar los resultados aquí presentados se encuentra disponible en formato Microsoft Excel
doi:. 10.1371 /journal.pone.0130301.s001 gratis (XLSX)
Agradecimientos
los autores agradecen al Sr. Nigel Hall y el departamento de cirugía colorrectal en el hospital de Addenbrooke por su apoyo.