[目 的]体重下降、恶病质和营养不良是结直肠癌（CRC）患者的常见问题,其营养不良发生率高达39.3%,所以肠内肠外营养（PEN）支持在此类癌症患者的营养支持中起着非常重要的作用。然而,目前关于营养制剂中的非必需氨基酸成份对癌症发生发展的影响尚未得到充分研究,因此本课题拟研究营养制剂中的非必需氨基酸成份对消化道肿瘤患者生存预后的影响,筛查出影响患者预后的关键氨基酸,并深入探讨其功能和解析内在机制,以期优化CRC患者营养支持的配方。[方 法]为了筛查影响患者生存预后的关键氨基酸成份,课题组在MD Anderson癌症中心回顾性分析了 2008年至2013年间接受肠胃外营养（PN）支持的消化道肿瘤患者的病历信息（n=1378）,初步筛查出胱/半胱氨酸、天冬氨酸和谷氨酸成份与患者较差生存预后相关,并通过系列体内外实验验证表明胱/半胱氨酸在促进CRC的功能中具有独特和重要的作用。本课题首先通过体外SRB染色和体内异种移植瘤实验,测试了胱氨酸成份对细胞存活、药物敏感性和肿瘤生长的影响;然后,本课题采用流式细胞仪和EdU实验分析了胱氨酸对细胞周期分布、细胞凋亡和DNA合成的影响。接着,本课题通过RNA-seq、WB、qRT-PCR和检测ROS/GSH水平等阐明了胱/半胱氨酸促进结肠癌生长和耐药的机制,并采用小分子抑制剂和siRNAs进行了相关回复实验。最后,本课题采用缺乏不同氨基酸的条件培养基,通过检测细胞存活和细胞凋亡情况,对比了胱氨酸与其它几种非必需氨基酸的在CRC生长和耐药中的作用。[结 果]本研究第一部分的研究结果发现:接受了添加半胱氨酸PN制剂的消化道肿瘤病人,其总生存期较未添加者显著缩短（P<0.001）;胱氨酸在体外实验和免疫缺陷小鼠中均明显地促进了结肠癌的生长,促进了结肠癌细胞周期进程和DNA合成;重要的是,胱氨酸剥夺饮食可以显著抑制结肠癌移植瘤的生长,但不影响小鼠体重的正常增长。本研究第二、三部分的研究结果解析了胱氨酸促进结肠癌生长的机制:其机制主要是通过抑制GCN2-ATF4轴信号转导进而抑制SESN2的转录,最终导致mTORC1激活而促进了结肠癌的生长;敲低mTOR或者用mTORC1抑制剂雷帕霉素、依维莫司均可以阻断胱氨酸介导的促结肠癌细胞生长作用。本研究第四部分的研究结果表明:胱氨酸会诱导结肠癌细胞对奥沙利铂和伊立替康发生耐药,其机制主要是胱氨酸通过合成谷胱甘肽帮助清除化疗诱导产生的活性氧,从而保护细胞免于化疗诱导的凋亡导致化疗抵抗;胱氨酸剥夺饮食显著增加了结肠癌移植瘤对奥沙利铂的敏感性。最后,本研究还比较了胱氨酸和其它几种非必需氨基酸包括亮氨酸、赖氨酸或精氨酸在结肠癌中的作用。与氨基酸完全培养基（AAs+）培养基相比,剥夺其中任何一个氨基酸都会降低细胞存活,但剥夺胱氨酸或精氨酸对结肠癌细胞存活的抑制作用最为最为显著。然而,在奥沙利铂治疗下,仅有胱氨酸的剥夺显著增加了结肠癌细胞对化疗的敏感性,剥夺胱氨酸而非亮氨酸、赖氨酸或精氨酸使奥沙利铂介导的细胞生长抑制作用和细胞凋亡可被进一步增加,提示胱氨酸在CRC中具有更为重要和独特的作用,营养制剂中添加胱氨酸成份导致CRC患者较差预后。[结 论]我们的研究结果表明肠内外营养制剂中的胱/半胱氨酸成份在结直肠癌的发生发展中起着重要作用,限制营养制剂中的胱/半胱氨酸含量或可改善结肠直肠癌患者的生存预后。