Science子刊！癌细胞依靠原始的能量产生途径来增殖和扩散
2020年07月22日
2020年7月22日讯 /
生物谷BIOON /——为了加速它们的快速增殖，肿瘤细胞依赖于糖酵解，这是一种原始的代谢途径，癌症很容易利用它来获得能量来生长和扩散。
糖酵解是活细胞产生能量的最古老形式。它已经存在了数十亿年，在地球上积累氧气之前就出现了，是地球上第一个原始生命形式的能量生产类型。
这个过程包括葡萄糖分解为细胞代谢活动提供能量。细菌利用糖酵解，更复杂的生物如植物和动物也是如此。然而，后者已经发展出更复杂的能源生产形式，尽管它仍然有糖酵解与较低的能源产量。例如，电子传递链比糖酵解产生更多的ATP能量分子。然而，许多类型的肿瘤细胞优先利用糖酵解来提供足够的能量进行生长和增殖。
图片来源：Science Signaling
英国南安普顿大学医学院癌症科学组的Jeremy Blaydes和Charles N. Birts报告说，癌症细胞中的高糖酵解率仍然是许多人类肿瘤的一个公认特征。能量产生过程为癌细胞提供代谢物，这些代谢物可作为合成代谢途径的前体。
在发表于Science Signaling杂志上的文章中，Blaydes和Birts以及一组癌症研究人员发现，在体外乳腺癌模型中，他们能够发现一些令人吃惊的新东西–他们称之为糖酵解应激反应，涉及p53。p53基因携带着一种叫做肿瘤蛋白p53的蛋白质的DNA蓝图。这种蛋白质在调控细胞活动，如细胞分裂和细胞死亡等方面起着关键作用。研究早就表明，p53的突变会让癌细胞生长和扩散。
Blaydes和Birst在Science Signaling中写道：”基本的好氧糖酵解–Warburg效应–是癌症细胞的一个特征，通常是由癌基因和抑癌基因的突变引起的。它对肿瘤细胞有多种后果，包括产生ATP的能力，ATP的产生减少了对氧气的依赖，从而减少了线粒体电子传递链产生的具有潜在破坏性的活性氧(ROS)。”
20世纪20年代，Otto Warburg证明，即使在不需要氧气的情况下，培养的癌细胞也有很高的葡萄糖摄取和乳酸分泌率。这三种特性–葡萄糖摄取、乳酸分泌和无氧创造能量，是Warburg效应的标志。
Warburg是20世纪初的德国科学家，他首先研究了海胆卵，但在1923年将注意力转向了老鼠肿瘤。这一转变对癌症生物学的学科产生了持久的影响，尤其是在理解肿瘤细胞的能量产生和使用方面。Warburg注意到癌细胞通过从宿主血液中吸收大量葡萄糖来促进自身生长。今天，正电子发射扫描可以通过定位人体细胞消耗大量葡萄糖的区域来帮助识别癌症。这些细胞很容易被认定为癌细胞，因为它们对葡萄糖的贪得无厌。
图片来源：Science Signaling
此外，癌细胞总是选择古老的代谢途径–糖酵解–来产生能量。Warburg意识到，癌细胞已经找到了一种方法，通过开发地球上最古老的能量生产形式来确保它们的生存。据估计，80%的癌症都存在Warburg效应。
现在，南安普顿大学的研究小组通过研究p53，对癌细胞的能量产生有了新的认识。研究人员发现，这种蛋白质是由癌细胞中的”需氧糖酵解”来调控的。这是进一步介导的CtBP家族的NADH依赖的转录调控，这是Warburg从来没有预料到的。研究小组写道：”通过为氧化戊糖磷酸途径提供葡萄糖-6磷酸，糖酵解还能促进生成还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，从而为活性氧物种保护途径提供还原性当量。” （生物谷Bioon.com）
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