文摘

代谢综合症(大都会),一组代谢风险因素包括肥胖、糖代谢和血脂异常与结直肠癌(CRC)的风险增加有关。慢性炎症长期公认的生物机制,风险,大都会的一个特征和CRC风险因素。然而,多余的脂肪也诱发炎性状态,增加了CRC的风险。为了探索之间的关系大都会,体型,炎症,CRC,我们研究了大型面板的炎症和癌症生物标记。我们从Vasterbotten干预计划包括138名参与者重复抽样的场合,10年分开。血浆样品分析178蛋白质标记的距离扩展分析。确定血浆蛋白水平和大都会组件之间的关联,线性混合模型为每个蛋白质。12个蛋白质与至少一个大都会有关组件,其中六与大都会得分。大都会仅是不相关的蛋白质。相反,BMI与生物标记显示到目前为止最强的协会。 One of the 12 MetS score-related proteins (FGF-21), also associated with BMI, was associated with an increased CRC risk (OR 1.71, 95% CI 1.19–2.47). We conclude that overweight and obesity, acting through both inflammation and other mechanisms, likely explain the MetS-CRC connection.

1。介绍

代谢综合症(MetS)与众多的不良健康状况有关,如心血管疾病(CVD)、2型糖尿病(T2DM)病人体内,和几种类型的癌症1- - - - - -4]。它由代谢异常包括中央肥胖、高血压、糖代谢和血脂异常(5,6]。西方的生活方式,与高脂肪的饮食和简单碳水化合物结合低体力活动,可能导致当前发病率上升(7]。

大都会的一个标志是一种慢性炎症状态。一些先前的研究已经报道蛋白质生物标记物与大都会(8),其中很大一部分直接相关的炎症,例如,肿瘤坏死因子-α(TNF -α)和白介素6 (il - 6)。内脏肥胖似乎在推动炎症状态,发挥核心作用,这种类型的脂肪组织分泌单核细胞化学引诱物蛋白1 (MCP-1)和促炎细胞因子,进而诱导巨噬细胞浸润的组织9]。慢性低度炎症,因此造成内脏肥胖可能背后的一个主要机制建立大都会和结直肠癌(CRC)之间的联系(10,11]。然而,这种联系是否依赖于实际的大都会开发,或仅仅是一个肥胖的人工制品,还有待阐明。

我们假设大都会和CRC之间的联系是由炎症、身体成分作为一个重要的组成部分,与炎症相关的蛋白质,因此大都会也与CRC的风险。使用一个独特的重复收集样本Vasterbotten干预计划(VIP)在瑞典北部,我们分析了大型面板的炎症和癌症生物标记与大都会及其组件。MetS-related生物标志物识别检测与患CRC的风险。

2。材料和方法

2.1。研究人群

所有的研究参与者都选择Vasterbotten干预计划(VIP), 1985年开始,仍在进行12]。所有县的居民被邀请一般健康检查每10年(从40年)。他们还捐献血液样本,填写一个广泛的调查问卷对健康和生活方式。

样品为本研究最初选择的CRC生物标志物的前瞻性研究。所有CRC病例必须验证CRC诊断最新抽样后五年内三个月内(不含样品收集诊断),至少有两个可用的生物的血液样本。所有但一个案例集样品收集十年分开。我们选择同等数量的控制对象,与年龄(±12个月),性,和抽样日期(±12个月)。控制必须癌症在最新的后续(2014年12月31日)。只有这两种情况下和控制,样品收集包括至少八小时禁食后,和以前所有的样本解冻。毕竟包含和排除,这项研究包括重复样本69潜在CRC病例和69匹配控制,导致276个样本进行了分析。

批准的项目区域Umea大学的伦理审查委员会,瑞典。之前所有贵宾参与者提供书面知情同意捐赠他们的样本为研究目的,他们撤回保留权利,同意在未来的任何时候。

2.2。大都会变量

大都会组件测量体重指数(BMI)、甘油三酸酯水平,总胆固醇水平,mid-blood压力(平均收缩压和舒张压)和空腹血糖水平。变量被缩放的意思是0和标准偏差(SD) 1 (z变换)分别对性和取样。由于偏态分布,甘油三酯是对数转换。我们计算复合大都会分数求和所有缩放变量除了总胆固醇,从而扭曲了分数的比例根据高密度脂蛋白和低密度脂蛋白(VLDL总胆固醇测量。大都会得分也分别按比例性和取样一次。敏感性分析,我们定义了一个二分大都会变量根据国际糖尿病联合会标准的肥胖(体重指数≥30公斤/米2)和至少两个的甘油三酯水平升高(≥1.7更易/ l或降脂药物)、高血压(SBT≥130毫米汞柱或印度生物技术部≥85毫米汞柱或降压药物),和空腹血糖水平升高(≥5.6更易/ l或自报糖尿病)。

2.3。蛋白质生物标记物

所有276个样本进行了分析同时为178独特的蛋白质生物标记物在两个预先设计Proseek多元®免疫测定板(Olink蛋白质组学,乌普萨拉,瑞典)相关的炎症和癌症(补充表中列出了所有的蛋白质 可以在网上https://doi.org/10.1155/2017/4803156)。处理、输出数据质量检查和标准化是由Olink蛋白质组学。所有数据都作为归一化蛋白表达(NPX) log2范围值。log2 NPX值是按比例缩小的意思1和SD 1数据分析之前,为了便于比较蛋白质之间的关联。数据值低于检测水平(LOD)从数据集中删除。蛋白质缺失值< 50% (IL-20RA、IL-2RB IL-1-alpha, 2, TSLP, IL-10RA, il - 22生成。RA1, IL-24, IL-13, ARTN, TNF, IL-20, IL-33, IFN-gamma, IL-4, LIF, NRTN, and IL-5) were excluded, leaving 160 proteins for further analysis.

2.4。统计数据

所有的计算都是在R v.3.3.1 (R统计计算的基础,维也纳,奥地利)。

蛋白质之间的关联标记和大都会是由拟合线性混合模型中每一个蛋白质使用lme函数lm R-package。混合模型包括参与者随机因素协变量(随机拦截)和大都会和固定因素。两个模型是适合每一个蛋白质,包括大都会分数和一个包括每个大都会组件。其他协变量调整模型CRC状态(控制)、年龄(连续),性别(男、女)、身体活动(5级量表从永远> 3次/周),吸烟(非、电流和烟民)和教育水平(小学,上中学,和大学)。大都会的贡献及其组件蛋白质差异测试使用方差分析的方差分析方法。lme函数。评价蛋白质含量的变化和个人之间,我们计算同类(ICC)的相关性,定义为总方差的比例由于个体之间的差异,使用方差估计混合模型。我们也计算方差解释为固定因素(R2米)和方差解释为固定和随机因素(R2c)使用RsqGLMM函数MuMIn包。模型假设进行评估通过视觉检查皮尔逊标准化残差。离群值,定义为标准化残差> 3,每个蛋白质分别被排除在外。系数的混合模型是解释为SD蛋白质含量的变化每SD大都会变量的变化。

我们评估了大都会和lifestyle-adjusted MetS-associated蛋白质之间的联系通过计算部分枪兵的相关性估计残差从混合模型使用成对的核心功能完整的观察。

所有 值的多个测试使用Bonferroni调整方法。 值低于0.05被认为是重要的。

我们还研究了大都会和MetS-associated蛋白质与CRC风险使用条件逻辑回归模型分层匹配的案例集。优势比(ORs)估计每sd大都会变量的变化。评估是否协会根据不同随访时间从取样到CRC诊断,我们测试了采样时间点之间的交互,大都会,蛋白质变量。

3所示。结果

3.1。参与者的特征

特征的参与者在第一次和第二次抽样的场合展示在表1(一),特征分层状态表1 (b)。第一次抽样平均年龄是49.9岁。收缩压、空腹血糖略有增加。BMI也温和增长随着时间的推移,更多的人归类为肥胖在第二个采样时刻。大都会的患病率在第一个采样时刻从9%上升到17%在第二个(表1(一))。BMI之间更大比例的总方差,和少,参与者相比其他大都会组件(ICC = 0.86,补充图S1)。总胆固醇高的情况下相比,控制( 、表1 (b))。没有其他大都会组件之间存在较大的差异,大都会的分数,或者大都会CRC例之间的患病率和控制。同样的模式被认为在第一次采样时刻。

表1
(一)研究对象的特点,分层抽样。(b)的特点,研究参与者,分层结直肠癌(CRC)在第二个采样状态。
3.2。蛋白质含量

的160个蛋白质,通过质量控制,六人与大都会分数:3 (TNFSF14, HGF和FGF-21)大都会分数和BMI,两个(自洽场和ERBB2)大都会分数和甘油三酸酯水平,和一个(Furin)大都会得分,BMI和甘油三酸酯水平。单独一个额外的五个蛋白质与BMI (TNFSF10 SEZ6L, il - 6, FGF-BP1 ESM-1),和一个(功能)和总胆固醇(图有关1、表2)。重大关联的方向是自洽场的逆,ESM-1, SEZ6L, FGF-BP1和积极功能,TNFSF10, il - 6, ERBB2, TNFSF14, FGF-21, HGF, Furin(图2、补充图S2)。


图1
重要的代谢综合征(大都会)及其组件之间的关联,每个蛋白质。连接蛋白差异说明重大贡献(Bonferroni纠正 值< 0.05)。
表2
列表与大都会得分显著相关的蛋白质或它的一个组件。
(一)
(一)
(b)
(b)
图2
火山地块为代谢综合征(大都会)BMI (a)和(b),虚线表示Bonferroni-adjusted意义阈值。系数是解释为SD蛋白质含量变化1 SD大都会分数和体重指数的变化,分别。R 2 米比例的方差解释为包括固定因素。

蛋白质含量差异的比例由固定因素来解释在我们的模型中,R2米,各式各样的0到35%之间(图3)。方差的比例由大都会5 - 30%的蛋白质鉴定。内il - 6、FGF-21 TNFSF14不同更多的参与者之间的测量与其他重要蛋白质(ICC < 0.50,补充图S3),而个体内的差异对于SEZ6L采样情况下更低,TNFSF10,和FGF-BP1 (ICC: 0.69 - -0.71)。

(一)
(一)
(b)
(b)
图3
贡献方差解释为代谢综合征(大都会)和其他协变量包括。(一)方差解释为包括大都会(x设在)。(b)方差解释为包括大都会组件。根据ICC蛋白质是颜色编码,也就是个人间方差占总方差的比例。蛋白质高的ICC在和参与者之间相差太多,而较低的蛋白质ICC和更多的参与者之间相差太多。蛋白质在黑色明显与大都会或任何大都会组件。

Furin与大都会和HGF显示最强的协会。的关系很大程度上由BMI, 20 - 30个基点的变化解释为固定因素归因于BMI(图3)。功能与总胆固醇显著相关,但只有一小部分(5百分点)的方差解释为包括固定因素可归因于大都会组件。相反,大部分(25%)的方差在功能用年龄来解释。在敏感性分析,使用预定义的否决定义大都会和大都会组件给类似的结果但用更少的重要蛋白质协会(数据未显示)。

部分MetS-associated蛋白质之间的相关性提出了补充图S4。几乎所有的相关性是积极的。更相关的蛋白质在场的两个集群:集群1:自洽场,功能,ERBB2, SEZ6L, ESM-1, FGF-BP1;集群2:HGF, TNFSF14 Furin, il - 6, FGF-21, TNFSF10。

3.3。大都会、蛋白质含量和CRC的风险

没有大都会组件与CRC的风险显著相关条件逻辑回归模型调整了年龄、性别、设立分层和取样日期,另外通过吸烟状况和教育水平回归(图4)。大都会得分是无足轻重的CRC的风险增加(或每1 sd大都会增加得分:1.28,95% CI: 0.97—-1.70)。12与大都会显著相关的蛋白质和/或其组成部分,五与CRC风险有关。FGF-21水平较高,在我们的数据集与大都会分数和BMI直接相关,与CRC风险增加有关(或每1 sd增加蛋白质含量:1.71,95% CI: 1.19—-2.47)。更高水平的SEZ6L, TNFSF10、HGF和ESM-1 CRC较低风险相关(口服补液盐每1 sd增加蛋白质含量:0.59 - 0.39)。大多数蛋白质放大了风险评估包括大都会评分模型。或者大都会评分显著增大时包括自洽场,TNFSF10, HGF和减毒当包括FGF-21和SEZ6L(图4)。类似的口服补液盐被认为对身体质量指数的变化。没有重要的大都会和蛋白质之间的相互作用,或大都会或MetS-related蛋白质之间,取样时间点。


图4
代谢综合征之间的关联(大都会)得分,大都会组件,蛋白质含量,CRC的风险。所有的优势比(ORs)使用条件逻辑回归计算,项目分层。大都会,优势比(ORs)调整为吸烟状况和教育水平。口服补液盐蛋白质模型,调整吸烟状况和教育水平。口服补液盐是另外大都会分数调整的调整。大都会分数或口服补液盐和大都会分数P和对应 大都会分数的值在蛋白质模型。

4所示。讨论

代谢综合征是越来越常见,许多研究表明直接大都会和患CRC的风险之间的联系和其他形式的癌症,可能驱动的,至少在某种程度上,身体成分和炎症(13,14]。为了研究假设炎症之间的驱动因素是大都会和CRC,我们评估160独特的蛋白质生物标记物,已知与癌症和炎症,在重复样本138人(其中半数发达CRC后5年内第二次抽样的场合)。12个蛋白质与至少一个大都会有关组件,其中六也与大都会得分。六,FGF-21, CRC风险呈正相关。

有趣的是,五12蛋白质识别与体重指数相关,所有这些都包括在预定义的肿瘤蛋白质标记面板由于潜在的与癌症(有或没有炎症连接)。然而,六与大都会分数相关的蛋白质,蛋白质有炎症和癌症之间平均分配。因此,身体成分可能有助于癌症发展不仅通过慢性炎症,还通过其他途径。

MetS-associated的蛋白质,只有一个,这也与体重指数相关,与CRC风险呈正相关,FGF-21(成纤维细胞生长因子21)。包含大都会加强FGF-21和CRC风险之间的关系和减毒大都会和CRC风险之间的关系,表明中介效应。增加BMI和大都会分数导致大量FGF-21蛋白水平变化,最大的变化,它是蛋白质水平每大都会分数增加。符合我们的观察,FGF-21之间的关联,BMI,大都会之前描述(15,16似乎和健壮的血浆或血清样本。FGF-21是成纤维细胞生长因子家族的一部分,其中包括18个哺乳动物蛋白(FGF1-FGF10和FGF16-FGF23) (17]。然而,FGF-21不是一个明确的生长因子,而是作为代谢激素,因为它缺乏FGF-heparin-binding域,因此可以分散离开组织的起源(18,19]。FGF-21在多种组织中表达的是17)和酪氨酸激酶FGF-receptors介导信号通过绑定。的主要功能之一FGF-21似乎代谢功能和刺激葡萄糖摄取的规定(20.]。它已经被证明可以增加患者的2型糖尿病(21]。最近,使用FGF-21作为预后的可能性或诊断癌症标记已经提高了肾癌和评估,和有前景的结果(22]。我们所知,FGF-21此前还没有评估CRC的生物标志物的风险。我们的结果表明,它可能是适合这个目的。然而,FGF-21水平受到相当高的个体内的变化(0.46),意义随着时间的变化是常见的。个体内的变化需要考虑为所有未来的应用程序包括FGF-21潜在生物标志物(23]。

两种蛋白质与大都会和BMI有很大的关联,也就是说,HGF(肝细胞生长因子)和Furin。这两种蛋白质之前与大都会(24,25]。胶质瘤是一种细胞因子分泌脂肪细胞组织,增加高血压和肥胖和最有可能受遗传因素(26]。在目前的研究中,HGF大都会分数和BMI呈正相关但与CRC风险负相关,大都会的效果加强,通过调整分数。这与之前的研究,提出了血清HGF水平升高作为肿瘤恶化的生物标志物,并建议加强血管生成和肿瘤细胞入侵27]。Furin属于proprotein转化酶家族和流程不活跃的蛋白质进入他们的活动形式28]。它是研究最多的蛋白质在这个家庭,和它的功能和表达进行了调查与几种类型的癌症。Furin在蛋白质激活的作用使它重要的肿瘤进展和转移。抑制剂Furin活动因此癌症治疗的潜在目标(29日]。同时,过度的Furin有关在肝细胞癌(肿瘤抑制和更好的预后30.]。我们没有发现重大Furin和CRC在我们的数据集之间的联系,可能由于前瞻性研究设计,对之前收集的等离子体样本进行CRC诊断。然而,零关系明显,甚至在第二个采样一次,在这情况下更有可能癌变前的或colorectum恶性过程。

最密切相关的蛋白质与CRC风险ESM-1(内皮特异性molecule-1), BMI和CRC成负相关的数据集,但与大都会无关。ESM-1曾被证明是在CRC患者和与不良预后相关(31日]。增加水平在我们的数据集的事实表明了CRC风险显示了翻译标记识别困难诊断潜在样本。ESM-1似乎有一个积极的角色在CRC通过调节生长和转移,可能是有用的作为一个治疗目标(32),但背后的机制的逆协会进一步调查我们发现使用prediagnostic样品是必要的。

另一个蛋白质,SEZ6L(癫痫6的蛋白质),也与BMI和CRC成负相关。它控制突触连接和运动协调和也的衬底β分泌酶BACE1,神经系统和一个重要的药物中高度表达的目标在阿尔茨海默病(33]。虽然此前还没有涉及CRC,一项研究发现一个SEZ6L基因的遗传多态性与肺癌的风险增加(34]。

我们的研究的弱点包括缺乏一个中央肥胖测量(代替BMI)和高密度脂蛋白胆固醇测量。总胆固醇值与蛋白质测量但不包括在大都会分数定义的角色冲突高密度脂蛋白和低密度脂蛋白,这两个总胆固醇。此外,c反应蛋白(c反应蛋白),一个建立和重要的炎症标记之前连接到大都会(35),并不包括在Olink面板中,炎症和tnf(著名的大都会(炎症的标志和特点8])省略是因为缺失值。因此,这些都在我们的研究中解决。

研究的主要优点包括使用高质量的血液样本收集前瞻性对CRC诊断,与所有参与者禁食至少八小时取样之前,并没有先前thaw-freeze周期。贵宾群也提供了一个独特的机会使用重复样本两种情况下和time-matched控制,允许我们占、数量化。最后,研究的一个重要优势是大量的蛋白质生物标记物评估同时使用一个高度敏感的平台。

5。结论

本身在我们的研究中大都会不出现炎症癌症的关系作出贡献。大都会得分与六种不同蛋白质在我们的调查。然而,所有也与BMI和/或甘油三酸酯水平相关。评估个人的大都会组件,BMI显示到目前为止最强的对炎症和癌症生物标记。虽然外部需要复制,我们的数据表明,大都会和CRC风险之间的关系的主要原因可能是多余的脂肪,通过下和其他pro-carcinogenic机制。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

索菲娅Harlid和罗宾Myte贡献同样这项工作。

确认

这项研究是由最大的癌症研究基金会、于默奥大学;瑞典北部的癌症研究基金会;瑞典社会医学;瑞典癌症协会;年轻科学家和其他郡议会的研究资助Vasterbotten,瑞典,通过区域Umea大学协议和Vasterbotten郡议会合作领域的医学、牙科学、和健康;于默奥大学的医学院,瑞典Umea。

补充材料

图S1:大都会每个体及其组件。图S2:大都会相关蛋白质水平(log2)个人随着时间的推移。图S3: protein-MetS关联的方向。图S4:蛋白质大都会协会相关的蛋白质。表S1:蛋白质包含在Proseek多元®免疫测定板。

  1. 补充材料