《科学报告》 9 ，文章号： 16820（ 2019）
生酮饮食是一种潜在的辅助癌症疗法，它限制了肿瘤对葡萄糖的利用，同时又为酮体补充了正常组织。我们检查了低碳水化合物生酮饮食（LCKD）（来自脂肪的80％大卡，生酮比1.75：1，w / w）与普通医院饮食（GD）相比对患者血清代谢谱的影响（n = 18， ≥19岁）因胰胆管癌接受了胰腺切除术。术前（第0周）和饮食干预后（第2周）收集的血清样品采用液相色谱-串联质谱法通过非靶向代谢组学方法进行分析。与GD相比，LCKD 2周后血清β-羟基丁酸和总酮水平显着增加（p <0.05）。主成分分析得分图和正交偏最小二乘判别分析也显示了第2周各组之间的显着差异，具有很强的验证性。LCKD和GD之间共有240种代谢物。在LCKD样品中，包括甘油磷脂和鞘脂代谢在内的途径明显富集。LCKD降低了据报道在胰腺癌中较高的C22：1-神经酰胺水平，同时增加了通常在胰腺癌中较低的溶血磷脂酰胆碱（18：2），尿酸，瓜氨酸和肌苷水平。术后LCKD可能有益地调节胰腺胆道癌患者的胰腺癌相关代谢产物。
胰腺癌会导致严重的发病率并具有较高的死亡率，因为其早期诊断很困难，并且存在转移的高风险1。在美国，诊断为胰腺癌的患者的5年生存率（从2004年到2010年）仅为7％2。尽管只有15–20％的胰腺癌患者有资格进行肿瘤切除，但早期发现可以将5年生存率提高到≥50％3。胰腺癌的外科手术治疗通常会导致营养不良，这可能会导致手术结果差和化学放射疗法的毒性增加；因此，胰腺癌患者的术后营养支持对改善预后很重要4。癌症相关的营养不良与生活质量低下，肌肉功能差，住院时间延长，死亡率高和手术并发症有关5。拉托雷等。报道说，手术切除肿瘤后，88％的胰腺癌患者营养不良的风险为中高6。与营养不良风险较低的患者相比，这些患者的恢复时间明显更长，发病率更高6。
生酮饮食最近已被研究作为癌症的辅助治疗方法7。艾伦等。定义生酮饮食的卡路里含量为90％脂肪，8％蛋白质和2％碳水化合物7。生酮饮食被认为是对神经系统疾病（包括癫痫和阿尔茨海默氏病）的有效饮食干预，可增加酮体（例如β-羟基丁酸酯）的含量，β-羟基丁酸酯是血液中的主要酮体8。生酮饮食的低碳水化合物和高脂肪成分会限制癌细胞中葡萄糖的利用7。酮症后，恶病质癌症患者血液中的糖异生底物乳酸，丙酮酸和丙氨酸水平降低，而游离脂肪酸和酮体增加。因此，酮病可以减少向肿瘤的葡萄糖供应，同时为患者提供替代能源9。Shukla 等。报道了β-羟基丁酸酯和乙酰乙酸的酮体与胰腺癌细胞的细胞生长受抑制，葡萄糖摄取减少以及谷氨酰胺和谷氨酸水平降低有关。这些酮体还与患者恶病质减少的措施有关10。在患有胰腺癌的小鼠中，生酮饮食（81％的卡路里来自脂肪）降低了血糖水平，血液和肿瘤中的酮水平升高，肿瘤的生长减少，恶病质减轻（肌肉重量增加了45％，身体增加了20％）体重）与对照饮食相比10。Schroeder 等。研究发现，头颈部癌患者的生酮饮食2-5天会降低肿瘤中的乳酸水平，这表明乳酸可以替代葡萄糖作为肿瘤细胞的能量来源11。Fearon 等。证明在患有胃癌，肺癌或卵巢癌的患者中，生酮饮食（44 kcal / kg /天：中链甘油三酸酯（MCT）产生的能量的70％）在7天后体重增加了2 kg ，没有胃肠道副作用，而正常饮食（碳水化合物中55％大卡的热量和脂肪中31％的大卡）在6天后不会导致任何体重变化9。Breitkreutz 等。报告指出，在接受大肠癌或胃癌化疗的中度营养不良的患者中，与正常饮食相比，除了正常饮食外，8周的高脂流质饮食（脂肪占大卡的66％大卡）显着增加了体重和无脂肪质量12。因此，生酮饮食对癌症具有潜在的治疗作用，并且可以改善处于营养不良风险中的癌症患者的术后营养状况。
代谢组学是一种功能强大的工具，可用于识别体内代谢变化并分析细胞，组织和生物体中的全套代谢物13。先前的代谢组学分析表明，几种血液代谢物是胰腺癌的标志物。Bathe 等。使用1 H和2D核磁共振（NMR）光谱检测到的谷氨酸，丙酮和β-羟基丁酸水平升高14。使用气相色谱飞行时间质谱，液相色谱-电喷雾电离质谱和液相色谱-串联质谱（LC-MS / MS）进行的代谢组学研究表明，氨基酸，脂肪酸，胆汁酸和脂质，如溶血磷脂酰胆碱（lysoPC）（18：2），磷脂酰胆碱（PC）（34：2）和磷脂酰乙醇胺（PE）（26：0）与胰腺癌15相关。此外，气相色谱-质谱法（GC-MS）检测了胰腺癌患者代谢产物的变化，例如乳酸和天冬酰胺水平的升高以及尿素和饱和脂肪酸水平的降低16，以及血清1,5降低-脱水-D-葡萄糖醇和氨基酸，包括缬氨酸，赖氨酸和酪氨酸17。代谢组学研究使用流动注射傅里叶变换离子回旋共振质谱法检测了胰腺癌患者血清中甘油磷脂（GPL）的变化 18。代谢组学可用于评估饮食干预对活生物体 19代谢的影响，饮食干预后的代谢谱已在患者和癌症小鼠模型 20中进行了研究。一项代谢组学研究比较了17例前列腺癌患者中6周全谷物黑麦和富含黑麦麸的饮食与精制白小麦饮食的影响 20。然而，就我们所知，尚无代谢组学研究生酮饮食对因胰腺胆管癌而接受胰腺切除术的患者的影响。
这项初步研究的目的是检查与普通医院饮食（GD）相比，低碳水化合物生酮饮食（LCKD）对接受胰切除术治疗胰腺胆管癌患者血清代谢谱的术后影响。
这项研究已由位于韩国首尔的Severance医院机构审查委员会（分配号：4-2016-0799）批准并根据其指南进行。所有受试者均提供知情同意。在2016年11月至2017年5月间接受胰十二指肠切除术或远端胰切除术的成年胆管癌（即胰腺癌，十二指肠癌，远端胆管癌或壶腹癌）患者（≥19岁）被纳入胰腺外科。怀孕，文盲，来自国外或患有严重的糖尿病并发症，高脂血症伴心血管并发症或肾功能不全且肾小球滤过率正常的患者，肾小球滤过率<90％。对47位患者进行筛查后，30名自愿入组并随机分配接受GD或LCKD的患者。由于术后并发症，GD组中有1例被排除在外，而由于术后并发症，LCKD组中有11例被排除在外（n = 4），拒绝食用饮食（n = 5），数据丢失（n = 1）和外围数据（n = 1）。最终分析中总共包括18名参与者（请参见补充图 S1）。在整个研究期间，借助受过专业培训的营养师，记录了体重和患者产生的主观全局评估（PG-SGA）得分。
一旦患者在手术后恢复了完全的流质口服饮食，就可以为他们提供GD（n = 9）或LCKD（n = 9）。两种饮食的能量含量均相同（1500 kcal / d），并且在开始放化疗之前的2周住院期间提供6或7天。液态和软质GD分别从碳水化合物（C），蛋白质（P）和脂肪（F）提供55-65％，7-20％和15-30％的能量。完全液态和软质LCKD分别从C，P和F中提供4％，16％和80％的能量，目标成酮比为1.75：1（F：C + P w / w）。饮食开始因手术类型而异。接受保留幽门的胰十二指肠切除术的患者需提供为期5天的透明流质饮食，并从术后第5天（POD）开始提供GD或LCKD。接受远端胰腺切除术的患者应提供纯净的流质饮食直到POD 1-3，GD或全液体LCKD直到POD 4，以及软饮食直到出院。根据患者的病情调整方案；例如，一名GD患者从POD 9喝了5天水，然后继续口服GD直至出院。饮食摄入量是通过每天24小时召回，并由受过专业培训的营养师来衡量。
在禁食条件下总共采集了3次血样：手术前一天（第0周），出院日（第2周）和首次门诊就诊（第4周）。将血液样品以2,500 rpm离心15分钟。将上清液血清转移至干净的试管中，并保存在-80°C直至分析。
使用Ultimate 3000 UHPLC和Q-Extractive Orbitrap Plus（Thermo Fisher Scientific，USA）通过LC-MS / MS测量血清中的β-羟基丁酸酯（CAS号150-83-4，Sigma-Aldrich，美国） 。标准浓度范围为0.625至50μg/ mL。为了测量总酮（乙酰乙酸酯+β-羟基丁酸酯）的浓度，根据制造商的说明使用了酮体测定试剂盒（Sigma-Aldrich，美国）。使用Tecan GENios多功能酶标仪（Infinite F500，TecanGrödig，奥地利）在340 nm处测量吸光度。使用带有Insulin Reagent试剂盒（德国罗氏）和免疫分析仪（日本罗氏）的化学发光免疫分析法测量血清胰岛素水平。胰岛素敏感性为0.20μU/ mL。血清葡萄糖的测定采用酶法（Asan Diagnostics，韩国），请按照制造商的说明进行操作。血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平根据制造商的说明使用酶联免疫吸附法CyMAX人TNF-α（AbFrontier，韩国）进行测量。在酶标仪（Infinite 200 PRO，Tecan Trading AG，瑞士）上在450nm处测量吸光度。
将对乙酰氨基酚，磺胺二甲肟，特非那定和利血平（加拿大Sigma-Aldrich）在70％乙腈（乙腈：甲醇= 7：3 v / v）中以相同的体积比混合至10 mg / L，并用作内标（IS ）。来自所有患者的合并血清样品用作质量控制（QC）样品。接下来，将100μL每种血清样品与800μL溶剂（甲醇：丙酮= 7：3 v / v）和50μLIS混合。离心后，将澄清的上清液在-84°C的冷冻干燥机中冻干18小时，然后接受100μL的10％甲醇。最后，收集了90μL样品，每个样品5μL用于LC-MS / MS分析。
分析使用Ultimate 3000 UHPLC和Q-Extractive Orbitrap Plus。色谱柱（2.1×150 mm）填充有C18固定的1.7μm大小的树脂。将柱箱保持在50℃。流动相A在水中使用0.1％的甲酸，流动相B在甲醇中使用0.1％的甲酸。总流速为0.4 mL / min，洗脱梯度（A / B，v / v）在15分钟内从100/0变为0/100，在0/100下保持4分钟，然后回到100/0 2分钟。全扫描/ dd-MS 2条件如下：FTMS，质量分辨率为70,000的ESI阳性模式；全扫描范围：80–1000 m / z；dd-MS 2（前10名）解析度为17,500，碰撞能量为30；氮气鞘气和辅助气的流量：40（任意单位）和10（任意单位）；喷雾电压：3.5 kV; 毛细管温度：320℃；S-镜头射频水平：50; 辅助气体加热器温度：300°C。每10个样本中注入QC样本以检查数据质量和可靠性。
将原始LC-MS数据文件（.raw）导入到XCMS在线平台（https://xcmsonline.scripps.edu/），以在时域中对数据进行非线性对齐并提取峰强度21。参数设置为10秒带宽，数据库搜索容差为15 ppm，未显示值的默认值。提取的数据包括保留时间，m / z和离子强度。在包括HMDB（www.hmdb.ca）和MycompoundID（www.mycompoundid.org）在内的在线数据库中验证了微分离子的确切质量。使用拟合得分≥0.9，将查询质量的质量和强度与数据库中的质量和强度进行比较。MetaboAnalyst 4.0（www.metaboanalyst.ca/）用于进行层次聚类分析并绘制热图以验证代谢物的分类能力。使用相同的工具进行Pearson相关分析。MetaboAnalyst 4.0是一个开放访问的在线工具，支持代谢组学数据的统计分析，可视化和解释22。
MetaboAnalyst 4.0用于进行途径分析，考虑到鉴定出的代谢物的浓度，并且预测（VIP）值> 1.0和p <0.005的变量变量具有重要意义。生成代谢组视图图，以允许识别和分析受到严重影响的途径23。通路定义为显着富集 ，对于校正后的错误发现率（经FDR校正），使用p <0.05的临界值；对于通路影响得分，使用> 0.1的临界值。KEGG Pathway数据库（https://www.kegg.jp/kegg/pathway.html）和SMPDB（http://smpdb.ca/）用于搜索包含每个单独代谢物的超途径和途径。在代谢物参与多种代谢途径的情况下，表明暴露程度最高的途径。
对所有代谢物进行单变量非参数Mann-Whitney U检验，并使用SIMCA 14.1版（Umetrics Inc.，瑞典）对所有组进行多元主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）24，25，26。在使用SIMCA 14.1（Umetrics，Inc.，Sweden）28进行多变量分析之前，对代谢峰强度进行对数转换并使用Pareto缩放27进行缩放。对数转换用于标准化代谢物强度值的右偏分布29。已针对较大值的相对重要性调整了帕累托缩放比例27。使用参数R 2 X，R 2 Y和Q 2 Y以及交叉验证的方差分析（CV-ANOVA）评估结果的稳健性和有效性。将代谢物过滤为单变量统计p值<0.05 30和VIP值> 1.0。有关患者的医疗和人体测量指标的信息表示为平均值±标准差（SD）。
表1总结了参与者的一般特征 。两组之间的平均年龄，男女比例，组织癌类型和手术类型没有显着差异。研究的时间线如图1a所示 。GD组（17.2±11.8天）和LCKD组（13.4±5.5天）之间的平均术后天数没有差异。在住院期间，GD组和LCKD组之间的总总热量摄入没有差异（图 1b）。但是，两组之间的饮食脂肪累积热量摄入量显着不同（图 1c）。在研究期间，GD组和LCKD组之间的体重无显着差异（图 1d）。PG-SGA评分表明手术后患者的营养状况较差，但两组均在第4周得到缓解，两组之间无显着差异（图 1e）。在第2周，LCKD组的酮水平明显高于GD组，这表明LCKD诱导了酮体的产生（图 1f，g）。在第4周，与各组内或各组之间的基线相比，酮水平无显着差异（图 1f，g）。围手术期GD组和LCKD组的血清胰岛素，葡萄糖和TNF-α水平无差异（图 1h–j）。两组之间的血液化学变化（包括肌酐，白蛋白前水平，胆固醇，高密度脂蛋白胆固醇，低密度脂蛋白胆固醇，甘油三酸酯，脂蛋白，转铁蛋白，CEA和CA19-9）的变化在两组之间无统计学意义。学习期（见补充表 S1）。
在研究期间，GD和LCKD组的营养变化和血液状况。显示了（a）研究的时间表，（b）膳食总热量摄入总量，以及（c）膳食总脂肪摄入总量（kcal）。通过Mann-Whitney U检验，（d）体重（kg）没有差异。PG-SGA评分是一种营养评估工具，可识别住院患者的营养不良。分数越高表明营养状况越差。（e）PG-SGA评分，血清（f）β-羟基丁酸酯，（g）总酮体，（h）胰岛素，（i）葡萄糖和（j）的统计差异在各时间段之间（一般线性模型）和各组之间（Kruskal Wallis）分析TNF-α水平。* p <0.05；** p ＜0.01。条形图上不同的小写字母（a，b）表示组内差异很大（Dunnett T3）。平均值±SE PG-SGA，患者产生的主观整体评估；TNF-α，肿瘤坏死因子-α。
使用LC-MS / MS 在ESI +模式下总共检测到11,657个离子化化合物。当QC样品紧密聚集时（图 2a），在二维PCA评分图分析中，GD和LCKD的结果在第2周时明显分开了（图 2b）。在每个时间点（第0、2和4周）的OPLS-DA得分图分析表明，各组之间的基线特征没有差异（表 2）。在第2周时，仅在GD组和LCKD组之间检测到良好的分类模型（表 2和图 2c）。使用500个排列检验对OPLS-DA模型进行了统计验证（图 2d）。从XCMS检索到的总峰的热图如图2e所示 。这些结果表明，仅在第2周时，检测到GD组和LCKD组之间的代谢产物差异。
GD和LCKD之间（第2周）的代谢谱分析结果的PCA评分图，OPLS-DA三维评分图和验证图。PCA评分图比较了（a）样本，QC和（b）GD组和LCKD组在第2周时的情况。（c）OPLS-DA评分图（三个潜在变量，p = 0.024，R 2 Y = 0.964，Q 2 = 0.555） （d）500置换图在ESI +模式下验证了GD对LCKD 。左侧的所有置换R2和Q2值均低于右侧的点，并且Q2回归线的截距为负。（R2 ＝ 0.933959，Q2 ＝ -0.174472）。（e）使用分层聚类分析热图可视化第2周GD和LCKD之间的总峰强度。OPLS-DA，正交偏最小二乘判别分析；PCA，主成分分析；质量控制，质量控制。
在β羟基丁酸酯的轻微的上调是通过用LCKD靶向定量分析在第2周检测相比GD（p = 0.05）（图 3A）。为了比较第2周时GD和LCKD的代谢组学数据，使用OPLS-DA VIP评分的截断值> 1.0和p <0.05，从而检测到588个差异峰。C22：1神经酰胺，与先前报导的胰腺癌特异性代谢物31，被显著下调而溶血PC（18：2）15，18，尿酸16，瓜氨酸32，和肌苷15进行的LCKD组在第2周显著上调（图 3b）。排除药物（n = 20），异种生物（n = 82），拟合度得分<0.9（n = 99）和基线时的代谢物明显不同（n = 147）之后，总共240种代谢物被包括在进一步的相关性分析中（参见补充表 S2）。
与GD相比，富含LCKD的240种代谢物的代谢组学分析。除图3a以外的所有数字均 代表第2周与基线相比的数据。（a）以箱形图的形式比较基线和第2周或第4周之间使用LC-MS / MS定量分析得出的血清β-羟基丁酸水平的变化。（b）显着改变的胰腺癌特异性生物标志物的箱形图。使用对数转换和帕累托缩放对峰进行归一化。（c）使用65种代谢产物的途径分析概述（VIP> 1.0，p <0.005）。MetaboAnalyst共检测到33条代谢途径。重要的代谢途径（经FDR调整的<0.05，途径影响> 0.1）以粗体标记，而与碳水化合物有关的途径以纯文本标记。（d）在240种检测到的代谢物中碳水化合物相关的代谢途径的概述（p <0.05）。在 3种途径中命中的65种代谢产物（VIP> 1.0，p <0.005）中，被LCKD上调和下调的那些分别用红色和蓝色箭头标记。（e）240种代谢物与β-羟基丁酸酯变化之间的相关性分析（Pattern Hunter，Pearson）。红色和蓝色分别表示正相关和负相关。（f）在途径和相关性分析中发现的4种重要代谢物的箱形图。LysoPC，溶血磷脂酰胆碱；PC，磷脂酰胆碱；LPA，溶血磷脂酸；α-G6P，α-D-葡萄糖-6P；G1P，-1-磷酸葡萄糖；PEP，2-磷酸烯醇式丙酮酸；5A6-5′PRbAU，S-氨基-6-（5′磷酸位氨基）尿嘧啶；GGMSC，γ-谷氨酰-Se-甲基硒代半胱氨酸；CerP，磷酸神经酰胺；GalCer，半乳糖苷神经酰胺；NAGly，N-花生四烯酸甘氨酸。
对于代谢途径分析，我们选择VIP评分> 1.0和p <0.005 的更严格的临界值，从而得到65种不同的代谢产物进行分析（图 3c，另见补充表 S3）。发现总共有8条途径被显着富集，包括鞘脂（FDR调整后= 0.003，途径影响= 0.337）和GPL（FDR调整后= 0.005，途径影响= 0.375）代谢途径（图 3c，另请参见补充）表 S3）。此外，还发现了8种差异代谢产物（VIP> 1.0，p <0.05）中与碳水化合物相关的代谢途径，包括葡萄糖-1-磷酸（G1P）和2-异丙基苹果酸（图 3d）。
我们对第0周至第2周之间的代谢物变化与LCKD诱导的β-羟基丁酸酯水平变化进行了相关分析（参见补充表 S4）。在63种和7种代谢物中分别检测到显着的正相关和负相关（见补充表 S4）。图3e显示了前11种上调和3种下调的代谢物 。为了进一步研究LCKD在胰腺癌术后患者中的意义，选择了在途径和相关性分析中均发现的代谢物。在这些代谢物中，具有文献重要性的代谢物在图3f中被总结为方框图 。
数据表明，在接受胰切除术的胰胆管癌（壶腹和远端胰腺癌）术后患者中，我们的LCKD具有生酮作用并诱导了代谢改变。生酮饮食通常脂肪含量高，生酮比为3：1至4：1，F：C + P（w / w）7。Johns Hopkins协议中还使用了低血糖指数治疗和改良的Atkins饮食（生酮比为1：1），该协议通过将碳水化合物限制在10–20 g /天，而不限制蛋白质，液体或能量来诱发酮症33。我们的LCKD的生酮比为1.75：1，营养成分分别为C，P和F，分别为15.95 g（4％大卡），60.00 g（16％大卡）和132.91 g（80％大卡）。为防止身体蛋白质流失，根据欧洲临床营养与代谢学会（ESPEN）指南34，提供了至少20〜25 kcal / kg的蛋白质和每千克1.0 g的蛋白质。
LCKD显着提高了血清总酮和β-羟基丁酸酯的水平，表明生酮过程得到了增强。在我们的代谢组学分析中，LCKD检测到β-羟基丁酸酯并显着上调了β-羟基丁酸酯，但该变化在第4周被抵消。这支持LCKD的生酮作用。使用酮产生的饮食临床癌症研究表明，酮症可以在肿瘤组织中降低乳酸水平，减少肿瘤相关标志物，并提高体重在恶病质癌症患者和小鼠9，10。酮体的抗癌作用因其作为线粒体功能改变的癌细胞的能量来源无效而受到关注35。补充β-羟基丁酸酯可减少转移性癌细胞的增殖并降低其进程，并增加小鼠的存活率35。最近，在胰腺癌细胞中已经报道了β-羟基丁酸酯诱导的包括c-Myc及其靶基因在内的mTOR致癌信号通路的减少[ 36]。β-羟基丁酸酯治疗胰腺癌细胞还通过影响上皮-间质转化标记物降低了运动能力，并抑制了炎性细胞因子36。此外，据报道，β-羟基丁酸酯可通过增加抗氧化应激因子（FOXO3A和MT2）来抑制氧化应激，这是I类组蛋白脱乙酰酶抑制作用的一部分37。我们的LCKD研究是第一个研究术后生酮饮食对接受胰腺切除术的胰腺胆管癌患者的影响的试验。尽管与GD相比，使用LCKD的7天不能预防体重减轻，但血清代谢产物（包括与胰腺癌有关的代谢产物）有显着变化。LCKD对体重缺乏的影响可能是由于饮食时间不足所致。以往的研究表明，生酮饮食持久的癌症患者7天或8周限制体重损失有经验的减肥7，11。一项关于胰腺癌患者术后长期使用生酮饮食的精心设计的前瞻性研究有必要评估围手术期和长期内生酮饮食对营养状况的潜在作用。
胰腺胆管癌患者术后观察到LCKD引起的血清代谢物的显着改变。在显着改变的代谢产物中，分别有48.8％，27.5％，10.8％，8.8％和2.9％参与脂质，氨基酸，核苷酸，辅因子和维生素以及碳水化合物的代谢。我们的途径分析表明，鞘脂，色氨酸，抗坏血酸盐和藻酸盐，GPL，硫胺素，半胱氨酸和蛋氨酸，视黄醇，淀粉和蔗糖的代谢途径可能已发生变化。
鞘脂作为生物活性脂质参与癌细胞信号转导网络内，以调节肿瘤的生长，增殖，迁移和转移38。与GD相比，LCKD似乎降低了C22：1-神经酰胺，磷酸C18-神经酰胺，加拉波西酰基神经酰胺和葡萄糖基神经酰胺的血清水平。此前，特定个人的神经酰胺，这是鞘脂途径的代谢产物的显著立面图，报告了癌症患者的血液18，31，39，40。血清C24：6-神经酰胺18和血清外泌体C22：1-神经酰胺31胰腺癌中的胆固醇水平上调。C18-神经酰胺磷酸酯是一类神经鞘脂脂（C1P）。C1P是人类胰腺癌细胞迁移和侵袭的关键调节剂41。据报道，galabiosylceramide（d18：1/18：1）在卵巢癌中被上调42。在我们的研究中，LCBD降低了加拉巴西神经酰胺（d18：1/24：0）和加拉巴西神经酰胺（d18：1/24：1）的水平。几个葡糖被紧扣抗癌药物抗性43，44。与GD不同，LCKD可能引起血液神经酰胺水平的变化，以抵抗与胰腺癌相关的血液代谢产物的失调。
GPL，包括PC，PE，PS，磷脂酰肌醇，缩醛磷脂乙醇胺和缩醛磷脂胆碱在细胞膜的脂双层中起结构性作用45。GPL代谢途径与胰腺癌有关[ 46]。PC（16：0/22：6）在胰腺癌患者18的血清中被下调，但被我们的LCKD升高。PC（14：0 / P-18：0），将其在乳腺癌中上调47，48，结肠癌，食道癌，和胃癌组织48，用LCKD降低。Longnecker 等。结果表明，与无胆碱饮食相比，饮食中添加胆碱可减轻大鼠胰腺癌的病变49。在我们的研究中，LCKD增加了lysoPC的血清水平（18：2）。上溶血PC报告（18：2）在胰腺癌患者水平不一致，显示降低血清溶血PC（18：2）13，18和增加的血浆溶血PC（18：2）15。此外，当GPL降解时，会产生各种生物活性脂质介体，例如磷脂酸和溶血磷脂酸（LPA）50。与非癌组织相比，卵巢癌患者血浆LPA升高51，但人结肠癌组织中LPA 18：2明显下调52。我们的LCKD使胰腺癌患者的LPA 18：2增加。LCKD部分逆转PC（16：0/22：6）和PC（14：0 / P-18：0）等GPL代谢物的行为可能表明LCKD诱导了针对胰腺胆道癌的GPL代谢的某些变化。
已知低碳水化合物和高脂肪饮食可以减少胰腺癌细胞的葡萄糖和ATP供给，从而抑制其生长和增殖10。另外，生酮可能会伴随肝糖原消耗和脂肪酸氧化而发生53。我们搜索了LCKD诱导的葡萄糖代谢代谢物的变化。在LCKD组中检测到G1P的上调，这可能表明酮源饮食引起的生酮饮食引起的糖原降解。G1P通过糖原磷酸化酶从糖原衍生而来，在糖酵解，戊糖合成，ATP生成和脂肪酸合成中发挥重要作用54。LCKD增加了另一种代谢物2-异丙基苹果酸，它是由乙酰辅酶A合成的丙酮酸代谢的中间体，尽管它在结肠癌起始细胞中被下调了55。
维生素和氨基酸代谢产物也受到LCKD的调节。LCKD降低了腺苷，肌苷，L-色氨酸，1-甲基组氨酸和肌酐水平。胰腺癌患者的血清腺苷水平上调18。通过基于GC和LC-MS的代谢组学分析检测到的肌苷在胰腺导管腺癌患者15的血浆样品中上调。胰腺癌小鼠异种移植物中血清色氨酸上调，鼠胰腺肿瘤组织中1-甲基组氨酸上调46。胰腺癌患者使用1 H NMR光谱代谢谱分析发现血清肌酐水平升高56但是通过GC-MS 17分析发现减少了。然而，LCKD可使视黄酸，N-花生四烯酸甘氨酸，γ-谷氨酰基-Se-甲基硒代半胱氨酸，胞二磷胆碱，尿酸和瓜氨酸水平升高。视黄酸水平的升高与胰腺癌细胞的细胞周期停滞和细胞凋亡的协同作用有关，并联合化疗治疗57。N-花生四烯酸甘氨酸在大鼠耳部水肿和腹膜炎模型中表现出抗炎作用58。有机硒化合物γ-谷氨酰-Se-甲基硒代半胱氨酸在结肠癌的大鼠模型中显示出抗癌作用59。胞磷胆碱对大鼠结肠炎的保护作用已有报道，与它对抗炎和抗氧化机制的贡献有关60。与健康受试者相比，胰腺癌患者的尿酸水平下调16。在基于LC-MS的血浆分析研究中，胰腺癌患者瓜氨酸的含量降低了32。总体而言，LCKD可能部分提供抗胰腺癌的有益作用。
动物研究显示，生酮饮食与非生酮饮食相比，存活率提高。但是，很少有人类临床研究对此进行过研究61。在动物研究中，通过明显减少肿瘤质量，可以证明生酮饮食的抗癌作用61。与标准食物（成分未知）相比，在胶质瘤细胞移植小鼠中，生酮饮食（C：P：F = 0.76％：8.36％：78.8％）降低了肿瘤的生长并提高了存活率（中位生存期：生酮饮食= 25天，标准饮食= 19天）62。与标准饮食（C：P：F）相比，添加了omega-3脂肪酸和MCT（C：P：F = 0.2％：13.0％：35.5％）的生酮饮食会延迟人胃癌细胞移植小鼠的肿瘤形成。 = 36.4％：23.8％：7.0％）（每100克饮食）63。LCKD可能通过减少术后残留的癌细胞的增殖来提供抗癌作用。基于本研究，有必要进行一项前瞻性随机临床试验，以评估LCKD对胰腺胆管癌患者生存的影响。
尽管本研究是一项I期前瞻性临床试验，证明了LCKD术后使用的安全性和可行性及其对胰腺胆管癌患者代谢组学的影响，但该研究存在一些局限性。首先，由于较高的排除率和退出率，研究人群很小。如果更频繁地使用其他来源（例如尿液），则酮体的测量可能会提供更多的见识。目前的代谢组学分析已通过OPLS-DA模型高度验证，这表明我们的结果显示GD和LCKD之间存在显着差异。作为一项在术后癌症患者中进行饮食干预的新的代谢组学研究，我们的结果可能为进一步的研究提供有用的数据。
总而言之，我们的研究成功地证明，通过增加术后癌症患者的血清总酮和β-羟基丁酸酯，来自脂肪的80％kcal的LCKD可引起中度酮症。此外，LCKD可能会逆转某些胰腺癌代谢物生物标志物，例如C22：1-神经酰胺，lysoPC（18：2），尿酸，瓜氨酸和肌苷，还可能影响碳水化合物，氨基酸和维生素的代谢。在我们的研究中使用的LCKD可能为接受胰腺切除术的胰腺胆道癌患者提供潜在的益处。为了确定LCKD引起的血清代谢物变化的影响，必须进行进一步的研究。
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