Cyranose 320电子鼻技术用于肺癌呼出气分析研究

肺癌是世界范围内导致癌症相关性死亡最常见的癌症类型，2008年有137万人死于肺癌（1,2）。与较晚期的肺癌（III期，5年生存率23%）相比，早期诊断的肺癌（I期）生存率较高（5年生存率67%）（3）。仅仅依靠症状不可能早期诊断肺癌，因为这些症状常在晚期才出现。在高危无症状的人群中应用新的技术早期诊断肺癌可以显著提高生存率。这篇综述的目的是阐述对肺癌患者呼出气和呼出气冷凝物（EBC）分析的相关研究进展。

背景

早在罗马时代，呼出气的气味就有助于协助医生诊断疾病。例如，甜味、丙酮气味与未控制的糖尿病有关；肝脏衰竭患者可产生鱼腥样气味；肾衰竭患者散发出尿样气味（4）。

McCulloch发现，受训后的狗可以通过闻患者呼出的气体百分之百地辨别出不同分期的肺癌和乳腺癌（5）。这说明呼出的气体中存在一些标志物，它们有助于诊断疾病。

过去的40年中，许多研究分析了呼出气体中的标志物。1971年，Pauling等用气相色谱仪（GC）从人呼出气中检测出250种不同的化合物（6）。此后Phillips分别在1997年和1999年从正常人中检测出1,259和3,000种化合物（7,8）。

呼出气分析

呼出气中的化合物与肺癌发展的过程相关。这些化合物包括：

I. 非有机化合物，例如二氧化碳、氧和一氧化氮。

II. EBC中的非挥发性化合物，例如异前列腺素、细胞因子、白三烯和过氧化氢（4）。

III. 挥发性化合物（VOCs），包括不同的类别。例如饱和的碳氢化合物（乙烷、戊烷和醛）、不饱和的碳氢化合物（异戊二烯）、含氧化合物（丙酮）、含硫化合物（乙硫醇、二甲基硫醚），以及含氮化合物（二甲醚、氨）（9）。最常检测到的VOCs是异戊二烯、丙酮、乙醇、甲醇、其他醇类及烷烃化合物（8）。

挥发性化合物（VOCs）

目前对呼出的挥发性化合物（VOCs）的产生机制所知甚少。某些VOCs被认为是内源性产生的，他们是机体代谢产生的终末产物，例如异戊二烯，一种不饱和的碳氢化合物，在胆固醇合成的甲羟戊酸途径中产生（10）；含氧化合物丙酮，由葡萄糖代谢途径产生；饱和碳氢化合物或烷烃化合物如乙烷和戊烷，由细胞膜的脂肪酸在氧自由基介导的脂质过氧化过程中产生（11）。后两者化合物被认为是氧化应激的标志物。VOCs的组分还包括外源性污染物，这些污染物通过肺或皮肤从外部环境中吸入得来。VOCs除了从肺部呼出外，也可以通过肝脏和肾脏代谢后排出体外（12）。

许多研究报道了各种呼吸系统疾病中检测到的VOCs，如哮喘、COPD、肺囊性纤维化和肺癌。