结直肠癌(colorectal cancer,CRC)作为常见的消化道恶性肿瘤疾病,正严重威胁着人们的生存与生活质量。结直肠癌可分为左半结肠癌、右半结肠癌与直肠癌,其中左半结肠与右半结肠在临床发病率、靶向药物敏感性及预后等多方面都截然不同。代谢组学作为近些年来新兴的一门学科,越来越多的应用在生物研究中,用于寻找疾病诊断相关的标志物、揭示疾病发生的具体机制。依托课题组现有的UPLC-MS平台,本研究首先获得了87例结、直肠组织(51例结、直肠癌组织和配对的36例癌旁组织)的代谢谱图,并利用主成分分析(PCA)对样本进行组间代谢轮廓分析,结果发现结、直肠癌与癌旁的代谢轮廓差异显著。以p<0.05和VIP>1进行筛选,在直肠癌与癌旁组织间筛选鉴定出包括肉毒碱、氨基酸、嘌呤类及牛磺酸四类代谢物共14个差异代谢物,结肠癌与癌旁组织间筛选鉴定出氨基酸、脂酰肉碱及其衍生物共18个差异代谢产物。同时,在基于患者年龄分析中发现赖氨酸与琥珀酸在大于70岁的患者病灶组织中呈上调趋势,而基于患者性别、分期及不同病理类型等因素无分组趋势。在此基础上,本研究分别对左半结肠癌(包含乙状结肠)、右半结肠癌与癌旁组织样本进行PCA和PLS-DA模型的构建,以p<0.05和VIP>1进行筛选,发现左半和右半癌旁组织之间16个差异代谢产物,左半癌和右半癌组织之间7个差异代谢产物,表明无论在癌旁组织还是癌症组织,左半和右半均存在显著的代谢差异。进一步对左结肠癌、右半结肠癌与癌旁组织间的差异代谢物进行筛选与鉴定,得到13个左半结肠癌显著差异的代谢物和8个右半结肠癌显著差异的代谢物。在获得稳定可靠的差异代谢物后,对差异的代谢通路进行相关分析。结果表明直肠癌倾向于β氧化过程的改变,结肠癌倾向于TCA循环的失衡,并与氨基酸代谢可能相关,这些结果提示结、直肠癌的发生与能量代谢密切相关。进一步分析发现犬尿酸、血清素、天冬氨酸、牛磺酸和4-氨基-2-亚甲基丁酸在左半、右半结肠癌中均存在显著差异,它们可能与结肠癌的发生有关。其中血清素、天冬氨酸在左半和右半结肠癌中显著升高,犬尿酸、牛磺酸和4-氨基-2-亚甲基丁酸在左半和右半结肠癌中显著下降。除了共同的差异代谢物,左半结肠癌与癌旁组织间特异性的差异代谢物为甲硫氨酸、甲硫基腺苷、胞磷胆碱、焦磷酸酯、谷氨酸、尿酸、羟基丁二酸和次黄嘌呤;右半结肠癌与癌旁组织间的特有的差异代谢物为硬脂酰肉碱、视晶酸和黄嘌呤核苷。通过比较三种不同结、直肠癌类型的差异代谢物,发现牛磺酸在三种类型的结、直肠癌中含量均显著上升。谷氨酸在左半结肠癌和直肠癌中显著上升,表明这些代谢物的变化与结、直肠癌的发生均密切相关。本研究利用前期已建立的基于LC-MS的组织代谢轮廓分析平台,系统地分析了不同类型的结、直肠癌组织的代谢轮廓变化,筛选并鉴定了结、直肠癌与癌旁,特别是左半与右半结肠癌的组间差异代谢物,并进行相关代谢通路分析,该研究结果为深入探讨结直肠癌代谢生物标志物及其相关机制奠定了基础,并为后续不同类型的结直肠癌的治疗及靶向药物的研发有着重要的意义。