癌細(xì)胞依靠原始的能量產(chǎn)生途徑來增殖和擴(kuò)散

為了加速它們的快速增殖，腫瘤細(xì)胞依賴于糖酵解，這是一種原始的代謝途徑，癌癥很容易利用它來獲得能量來生長和擴(kuò)散。

糖酵解是活細(xì)胞產(chǎn)生能量的最古老形式。它已經(jīng)存在了數(shù)十億年，在地球上積累氧氣之前就出現(xiàn)了，是地球上**個原始生命形式的能量生產(chǎn)類型。

這個過程包括葡萄糖分解為細(xì)胞代謝活動提供能量。細(xì)菌利用糖酵解，更復(fù)雜的生物如植物和動物也是如此。然而，后者已經(jīng)發(fā)展出更復(fù)雜的能源生產(chǎn)形式，盡管它仍然有糖酵解與較低的能源產(chǎn)量。例如，電子傳遞鏈比糖酵解產(chǎn)生更多的ATP能量分子。然而，許多類型的腫瘤細(xì)胞優(yōu)先利用糖酵解來提供足夠的能量進(jìn)行生長和增殖。

英國南安普頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院癌癥科學(xué)組的Jeremy Blaydes和Charles N. Birts報告說，癌癥細(xì)胞中的高糖酵解率仍然是許多人類腫瘤的一個公認(rèn)特征。能量產(chǎn)生過程為癌細(xì)胞提供代謝物，這些代謝物可作為合成代謝途徑的前體。

在發(fā)表于Science Signaling雜志上的文章中，Blaydes和Birts以及一組癌癥研究人員發(fā)現(xiàn)，在體外乳腺癌模型中，他們能夠發(fā)現(xiàn)一些令人吃驚的新東西--他們稱之為糖酵解應(yīng)激反應(yīng)，涉及p53。p53基因攜帶著一種叫做腫瘤蛋白p53的蛋白質(zhì)的DNA藍(lán)圖。這種蛋白質(zhì)在調(diào)控細(xì)胞活動，如細(xì)胞分裂和細(xì)胞死亡等方面起著關(guān)鍵作用。研究早就表明，p53的突變會讓癌細(xì)胞生長和擴(kuò)散。

Blaydes和Birst在Science Signaling中寫道："基本的好氧糖酵解--Warburg效應(yīng)--是癌癥細(xì)胞的一個特征，通常是由癌基因和抑癌基因的突變引起的。它對腫瘤細(xì)胞有多種后果，包括產(chǎn)生ATP的能力，ATP的產(chǎn)生減少了對氧氣的依賴，從而減少了線粒體電子傳遞鏈產(chǎn)生的具有潛在破壞性的活性氧(ROS)。"

20世紀(jì)20年代，Otto Warburg證明，即使在不需要氧氣的情況下，培養(yǎng)的癌細(xì)胞也有很高的葡萄糖攝取和乳酸分泌率。這三種特性--葡萄糖攝取、乳酸分泌和無氧創(chuàng)造能量，是Warburg效應(yīng)的標(biāo)志。

Warburg是20世紀(jì)初的德國科學(xué)家，他首先研究了海膽卵，但在1923年將注意力轉(zhuǎn)向了老鼠腫瘤。這一轉(zhuǎn)變對癌癥生物學(xué)的學(xué)科產(chǎn)生了持久的影響，尤其是在理解腫瘤細(xì)胞的能量產(chǎn)生和使用方面。Warburg注意到癌細(xì)胞通過從宿主血液中吸收大量葡萄糖來促進(jìn)自身生長。今天，正電子發(fā)射掃描可以通過定位人體細(xì)胞消耗大量葡萄糖的區(qū)域來幫助識別癌癥。這些細(xì)胞很容易被認(rèn)定為癌細(xì)胞，因?yàn)樗鼈儗ζ咸烟堑呢澋脽o厭。

此外，癌細(xì)胞總是選擇古老的代謝途徑--糖酵解--來產(chǎn)生能量。Warburg意識到，癌細(xì)胞已經(jīng)找到了一種方法，通過開發(fā)地球上最古老的能量生產(chǎn)形式來確保它們的生存。據(jù)估計，80%的癌癥都存在Warburg效應(yīng)。

現(xiàn)在，南安普頓大學(xué)的研究小組通過研究p53，對癌細(xì)胞的能量產(chǎn)生有了新的認(rèn)識。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種蛋白質(zhì)是由癌細(xì)胞中的"需氧糖酵解"來調(diào)控的。這是進(jìn)一步介導(dǎo)的CtBP家族的NADH依賴的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，這是Warburg從來沒有預(yù)料到的。研究小組寫道："通過為氧化戊糖磷酸途徑提供葡萄糖-6磷酸，糖酵解還能促進(jìn)生成還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，從而為活性氧物種保護(hù)途徑提供還原性當(dāng)量。"