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肿瘤:《自然》高效低耗,肿瘤细胞属实是节能大师!

时间:2023-03-03 13:46:16 | 来源:

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凭借其疯狂的增殖能力,癌细胞大肆抢占着健康细胞的生存空间。因此,普遍观点认为癌细胞代谢能力肯定也强于健康细胞。

近日,一篇发表在《自然》期刊上的文章颠覆了我们这一认知。

美国普林斯顿大学的Joshua D. Rabinowitz和他的同事们,通过在小鼠模型中精准测量两种细胞能量代谢途径的速率后发现,原发性实体肿瘤产生ATP的速度远比相应健康组织要慢,消耗能量更少[1]。

论文首页截图论文首页截图

ATP是细胞中主要的能量货币,可通过糖酵解或三羧酸(TCA)循环产生。其中,TCA循环是人体组织中能量的主要生产环节。在糖酵解过程中,每消耗1摩尔葡萄糖会产生2摩尔ATP;而TCA循环过程中,每消耗1摩尔葡萄糖可产生14.5摩尔ATP。

可是,肿瘤却不走寻常路。可能与信号调控失调、增殖代谢需求有关,与健康组织相比,即使是在氧气充足的情况下,肿瘤也表现出产能较少的糖酵解过程增加,这个现象称为Warburg effect。这种代谢方式的差异引起了科学家们的关注,或许是破解肿瘤增殖优势之谜的关键。

在这项研究中,通过使用同位素示踪、质谱等技术,Joshua D. Rabinowitz等人测得活体小鼠体内不同健康组织或肿瘤中的TCA循环和糖酵解速率,计算出每种代谢途径以及总体ATP生产速率并进行对比。

结果发现,在小鼠体内,与相应健康组织相比,原发性实体肿瘤产生ATP的速率更低。进一步研究结果显示,这其中的原因,是原位实体瘤几乎舍弃了能量高回报的TCA途径,产能方式转而以有氧糖酵解为主。

研究者们在结直肠癌、非小细胞肺癌、胰腺导管腺癌、三阴性乳腺癌等原发性实体瘤小鼠模型中观察到,与相应健康组织相比,原发性实体瘤中的TCA循环均受到抑制。另一方面,与Warburg effect相符,和健康组织相比,肿瘤中的有氧糖酵解增加。

但是从总体来计算的话,有氧糖酵解的增加,远远无法弥补TCA循环减少所导致的ATP产量下调,而且在这种情况下,肿瘤中的ATP水平并不低于健康组织。

也就是说,肿瘤细胞以更少的能量消耗,便可做到疯狂增殖。

肿瘤中ATP来源以糖酵解为主

当然,赚的ATP少了,就得适当做些减法,降低生活标准。

为了保证足够的能量用来增殖、增殖、增殖,肿瘤细胞做到了能省则省,减少“昂贵的开销”。与健康组织相比,细胞内ATP消耗较高的途径,比如胰腺中的酶分泌和脂肪消化、肝脏中的糖异生和糖原代谢、肾脏中的滤过和重吸收等,其中涉及的相关基因在肿瘤中表达均显著下调。

减少高昂开支

不过,研究者们利用两种乳腺癌小鼠模型观察到,与原发性乳腺肿瘤不同,在小鼠体内发生肺转移的乳腺癌肿瘤TCA速率就很高,接近于健康肺组织的水平。

不同于原发性肿瘤,转移性肿瘤随大流

总而言之,不同于当前普遍的观念,这项研究揭示原位实体瘤的代谢速度实际上要慢于健康组织。

这一研究成果为抗肿瘤治疗提供了新的见解。比如,想“饿饿”肿瘤的话可要多加考虑了,毕竟相比于健康组织,肿瘤能够以更少的能量就可以完成生存增殖目的。同时,可以改变肿瘤的ATP“消费观”,用化疗药物等增加肿瘤的能量需求,从而使肿瘤对其他代谢干预方法更加敏感[1,2]。

来自:奇点网

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