腫瘤細胞也喜歡“甜食”和“脂肪”?這2篇高分綜述,提供“抗癌”新思路!

近10年內 , 『代謝重編程』這一方向都是國自然申請中的重中之重 , 在資助項目中數量以及占比增勢顯著 , 2022年國自然中標數飆升至第九名(325項) 。
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那么 , 代謝重編程的研究方向又有哪些呢?
1.前浪-糖酵解:自warburg效應被發現以來 , 糖酵解這一代謝途徑就成了腫瘤研究的主流方向 , 今天我們將以一篇高分綜述“Tumorglycolysis,anessentialsweettoothoftumorcells”看一下腫瘤細胞必不可少的“甜食”的作用 。
2.后浪-脂質代謝:近年來 , 除能量代謝外 , 脂肪酸的代謝也逐漸被大家所重視 。 尤其是 , 由于脂肪酸代謝具有較復雜的代謝途徑 , 所以“只許成功 , 不許失敗”的靶向策略在癌癥治療中至關重要 。
01前浪——糖酵解
腫瘤細胞必不可少的甜食
一、摘要
癌細胞需要代謝適應以滿足對能量、增殖和氧化還原反應的巨大需求 。 即使在有氧氣存在的情況下 , 腫瘤也表現出葡萄糖親和和乳酸分泌行為 , 這一過程稱為有氧糖酵解 。
腫瘤細胞也喜歡“甜食”和“脂肪”?這2篇高分綜述,提供“抗癌”新思路!】作為癌細胞代謝的支柱 , 癌細胞會通過多種途徑增強糖酵解的速度和效率 , 且葡萄糖代謝與其他代謝途徑交織在一起 , 使癌癥代謝多樣化和異質性 , 其中糖酵解起著核心作用 。 致癌信號加速糖酵解酶的代謝活性 , 主要是通過增強其表達或通過翻譯后修飾 。 有氧糖酵解將葡萄糖發酵成乳酸 , 乳酸通過各種機制支持腫瘤生長和轉移 。
這篇綜述重點研究了腫瘤糖酵解與磷酸戊糖途徑、谷氨酰胺代謝、一碳代謝和線粒體氧化在腫瘤進展中的相互作用 , 并總結了糖酵解的終產物乳酸在腫瘤生長中的作用 , 以及轉移過程中的代謝適應 。
二、背景
癌癥進展是一個復雜的多步驟過程 , 伴隨著多個腫瘤抑制因子和癌基因的遺傳改變 , 以消除細胞施加的屏障(細胞凋亡和衰老) , 進而導致不受控制的細胞增殖 。 1920年 , 奧托·沃伯格(OttoWarburg)觀察到腫瘤組織即使在氧氣存在的情況下 , 癌細胞也會消耗更多的葡萄糖并將其發酵成乳酸而不是線粒體氧化 , 即Warburg效應 。 癌細胞更喜歡有氧糖酵解來滿足不受控制的生長的生物合成和生物能量需求 , 并將葡萄糖向乳酸的高速轉化與葡萄糖轉運蛋白(GLUTs)對葡萄糖的攝取增加相結合以促進腫瘤進展 。
癌細胞需要通過有氧糖酵解的方式產生乳酸 , 并通過單羧酸轉運蛋白(MCT)將乳酸從癌細胞中轉運出 , 而運出的乳酸則會改變腫瘤微環境(TME)的pH值 , 形成免疫抑制性微環境 。 總之 , 糖酵解介導的葡萄糖分解代謝可通過多種途徑維持細胞無限增殖(圖1) 。
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圖1.腫瘤糖酵解代謝途徑
三、癌癥患者體內 , 有氧糖酵解優先于線粒體呼吸
在健康細胞中 , 糖酵解為線粒體提供丙酮酸 , 并通過TCA循環和OXPHOS進行氧化 , 糖酵解與線粒體呼吸相結合是一種有效的能量產生過程 , 可完全氧化葡萄糖并提取約38個ATP 。 然而 , 癌細胞更喜歡有氧糖酵解這種效率較低的代謝途徑(Warburg效應) 。
雖然大多數癌細胞都具有功能完善的線粒體 , 但由于以下原因 , 相比于線粒體呼吸途徑 , 癌細胞更喜歡糖酵解代謝:
癌細胞更喜歡能量產生較快的途徑 , 而不是能量產生效率高的途徑;
腫瘤組織是乏氧的 , 而這種乏氧對糖酵解代謝更為有利;
線粒體代謝會產生較多的ROS促進癌細胞死亡;