Roles of serum amino acid determinations in the diagnosis of early non-small-cell lung cancer

doi:10.3969/j.issn.1673-8640.2022.12.011

Abstract

Abstract:

Objective To investigate the roles of serum amino acid determinations in the auxiliary diagnosis of early non-small cell lung cancer（NSCLC）. Methods Totally，14 serum amino acids of 64 patients with early NSCLC（early NSCLC group），55 patients with advanced NSCLC（advanced NSCLC group），65 patients with benign pulmonary disease（benign pulmonary disease group） and 80 healthy subjects（healthy control group） were determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry（LC-MS/MS），and serum amino acids included alanine（Ala），glycine（Gly），leucine（Leu），proline（Pro），phenylalanine（Phe），valine（Val），methionine（Met），tyrosine（Tyr），glutamic acid（Glu），arginine（Arg），histidine（His），lysine（Lys），citrulline（Cit） and ornithine（Orn）. Carbohydrate antigen（CA） 19-9，carcinoembryonic antigen（CEA），cytokeratin 19 fragment（CYFRA 21-1） and squamous cell carcinoma antigen（SCC-Ag） were determined simultaneously. The stepwise binary Logistic regression analysis was used to fit the best diagnostic combination of various indexes. Receiver operating characteristic（ROC） curve was used to evaluate the diagnostic efficacy of single and combined determinations. Results The levels of serum His and Lys in early NSCLC group were lower than those in healthy control group（P<0.05），and the levels of serum Ala，Glu，Pro，Val，Cit，Orn，CA 19-9，CEA and CYFRA 21-1 in early NSCLC group were higher than those in healthy control group（P<0.05）. The levels of serum Ala，Glu，His，Leu，Lys，Pro，Val，Cit，Orn，CA 19-9 and CYFRA 21-1 in early NSCLC group were higher than those in benign pulmonary disease group（P<0.05）. The levels of serum Ala，Glu，Leu，Lys and Val in advanced NSCLC group were lower than those in early NSCLC group（P<0.05）. There was no statistical significance in the levels of serum SCC-Ag among all the groups（P>0.05）. Cit had the best performance in diagnosing early NSCLC，and the area under curve（AUC） was 0.709. The best combination of all the indexes in diagnosing early NSCLC was Glu+Val+Cit+CYFRA 21-1，and the AUC was 0.808. Conclusions The changes of serum aminogram are related to the occurrence and development of NSCLC. The model composed of Glu，Val，Cit and CYFRA 21-1 is potential in the auxiliary diagnosis of early NSCLC.

Key words: Amino acid, Tumor marker, Non-small cell lung cancer, Liquid chromatography-tandem mass spectrometry

CLC Number:

R446.1

XU Runhao, ZOU Chen, CAO Yun, CHEN Feng, LIU Yijing, ZHANG Shulin, ZHANG Jie. Roles of serum amino acid determinations in the diagnosis of early non-small-cell lung cancer[J]. Laboratory Medicine, 2022, 37(12): 1157-1163.

Figures/Tables 5

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组别	例数	Ala/ （μmol/L）		Gly/ （μmol/L）	Leu/ （μmol/L）	Pro/ （μmol/L）
正常对照组	80	481.02±103.69		327.35（286.29~357.34）	175.81±39.90	190.55（159.60~217.98）
肺良性疾病组	65	454.02±116.35		322.41（282.71~367.71）	165.56±33.01	178.87（146.18~219.41）
早期NSCLC组	64	534.02±116.33^**##		334.17（288.36~426.44）	180.69±40.42^#	198.85（172.33~255.82）^*##
中晚期NSCLC组	55	469.59±111.74^△△		320.77（268.82~409.97）	164.85±36.33^△	185.61（158.39~214.44）
组别	Phe/ （μmol/L）		Val/ （μmol/L）	Met/ （μmol/L）	Tyr/ （μmol/L）	Glu/ （μmol/L）
正常对照组	103.00（88.10~111.44）		288.66±59.62	29.03±4.79	80.89±13.52	226.11（180.67~256.29）
肺良性疾病组	101.28（85.27~118.71）		277.93±53.86	29.81±5.83	73.18±15.35	186.78（64.49~258.84）
早期NSCLC组	107.79（95.05~122.21）		320.76±63.01^**##	30.18±7.62	78.44±17.64	248.27（212.99~302.44）^**##
中晚期NSCLC组	100.15（88.02~111.11）		281.36±57.58^△△	29.85±6.13	78.46±19.01	198.48（182.78~238.07）^△△
组别	Arg/ （μmol/L）		His/ （μmol/L）	Lys/ （μmol/L）	Cit/ （μmol/L）	Orn/ （μmol/L）
正常对照组	121.22±26.23		102.22±16.35	284.49±61.26	30.92（24.1~37.24）	118.07（101.28~140.40）
肺良性疾病组	120.98±35.51		81.72±17.34	237.49±55.65	28.02（23.44~33.97）	126.95（97.12~151.19）
早期NSCLC组	118.63±40.68		91.04±17.55^**##	262.60±60.81^*#	36.50（29.74~47.39）^**##	143.50（125.59~170.89）^**##
中晚期NSCLC组	117.68±41.03		86.54±19.05	242.14±46.13^△	32.88（30.38~38.71）	134.80（116.18~164.58）

组别	例数	Ala/ （μmol/L）		Gly/ （μmol/L）	Leu/ （μmol/L）	Pro/ （μmol/L）
正常对照组	80	481.02±103.69		327.35（286.29~357.34）	175.81±39.90	190.55（159.60~217.98）
肺良性疾病组	65	454.02±116.35		322.41（282.71~367.71）	165.56±33.01	178.87（146.18~219.41）
早期NSCLC组	64	534.02±116.33^**##		334.17（288.36~426.44）	180.69±40.42^#	198.85（172.33~255.82）^*##
中晚期NSCLC组	55	469.59±111.74^△△		320.77（268.82~409.97）	164.85±36.33^△	185.61（158.39~214.44）
组别	Phe/ （μmol/L）		Val/ （μmol/L）	Met/ （μmol/L）	Tyr/ （μmol/L）	Glu/ （μmol/L）
正常对照组	103.00（88.10~111.44）		288.66±59.62	29.03±4.79	80.89±13.52	226.11（180.67~256.29）
肺良性疾病组	101.28（85.27~118.71）		277.93±53.86	29.81±5.83	73.18±15.35	186.78（64.49~258.84）
早期NSCLC组	107.79（95.05~122.21）		320.76±63.01^**##	30.18±7.62	78.44±17.64	248.27（212.99~302.44）^**##
中晚期NSCLC组	100.15（88.02~111.11）		281.36±57.58^△△	29.85±6.13	78.46±19.01	198.48（182.78~238.07）^△△
组别	Arg/ （μmol/L）		His/ （μmol/L）	Lys/ （μmol/L）	Cit/ （μmol/L）	Orn/ （μmol/L）
正常对照组	121.22±26.23		102.22±16.35	284.49±61.26	30.92（24.1~37.24）	118.07（101.28~140.40）
肺良性疾病组	120.98±35.51		81.72±17.34	237.49±55.65	28.02（23.44~33.97）	126.95（97.12~151.19）
早期NSCLC组	118.63±40.68		91.04±17.55^**##	262.60±60.81^*#	36.50（29.74~47.39）^**##	143.50（125.59~170.89）^**##
中晚期NSCLC组	117.68±41.03		86.54±19.05	242.14±46.13^△	32.88（30.38~38.71）	134.80（116.18~164.58）

来源	NSCLC组/例			正常对照组/例	样本类型	Ala	Gly	Leu	Pro	Phe
来源	总例数	Ⅰ期	Ⅱ期	正常对照组/例	样本类型	Ala	Gly	Leu	Pro	Phe
本研究	64	55	9	80	血清	↑↑	—	—	↑	—
MAEDA等^[6]	136	69	8	423	血浆	↑↑	↑↑	↑↑	↑↑	↑↑
KLUPCZYNSKA等^[7]	90	42	29	63	血清	↓	—	—	↓	↑↑
SHINGYOJI等^[8]	75	33	5	323	血浆	—	—	↑↑	↑↑	↑↑
KIM等^[9]	71	14	5	70	血浆	↓	↓	↓	↓	—
邹琛等^[10]	95	14	12	90	血清	↓↓	—	↓↓	—	—

来源	NSCLC组/例			正常对照组/例	样本类型	Ala	Gly	Leu	Pro	Phe
来源	总例数	Ⅰ期	Ⅱ期	正常对照组/例	样本类型	Ala	Gly	Leu	Pro	Phe
本研究	64	55	9	80	血清	↑↑	—	—	↑	—
MAEDA等^[6]	136	69	8	423	血浆	↑↑	↑↑	↑↑	↑↑	↑↑
KLUPCZYNSKA等^[7]	90	42	29	63	血清	↓	—	—	↓	↑↑
SHINGYOJI等^[8]	75	33	5	323	血浆	—	—	↑↑	↑↑	↑↑
KIM等^[9]	71	14	5	70	血浆	↓	↓	↓	↓	—
邹琛等^[10]	95	14	12	90	血清	↓↓	—	↓↓	—	—

组别	例数	CA 19-9/（U/mL）	CEA/（ng/mL）	CYFRA 21-1/（ng/mL）	SCC-Ag/（ng/mL）
早期NSCLC组	64	12.75（8.53~26.45）	2.38（1.52~3.40）	2.53（1.70~3.55）	1.20（0.89~1.42）
正常对照组	80	9.47（7.32~15.71）^*	1.42（0.82~2.39）^*	1.86（1.39~2.46）^*	1.13（0.90~1.66）
肺良性疾病组	65	10.20（7.57~12.35）^*	2.43（1.45~3.48）	1.72（1.28~3.14）^*	1.10（0.75~1.52）