肿瘤中糖代谢重编程的研究进展
丙酮酸,糖酵解,激酶,1肿瘤的糖代谢重编程,2葡萄糖代谢的主要途径及其关键酶,1糖酵解,2磷酸戊糖途径,3TCA循环,3糖代谢异常与肿瘤发生,发展,1能量代谢,2生物合成,3氧化还原,4展望
陈 惠,乔 瑞,韩 萌,李 乐(宁夏大学生命科学学院,西部特色生物资源保护与利用教育部重点实验室,银川 750021)
肿瘤是一种严重危害人类健康的疾病。根据国际癌症研究机构(international agency for research on cancer,IARC)最新发布的报道显示,2020年新发癌症病例共计1 930 万例,死亡近1 000万例[1]。能量代谢重编程是肿瘤细胞十大特征之一,与肿瘤的发生、发展密切相关[2]。目前关于肿瘤细胞能量代谢的研究备受瞩目,期望找到肿瘤能量代谢通路中潜在的药物作用靶点,从而达到精准治疗癌症的目的。
1 肿瘤的糖代谢重编程
葡萄糖是哺乳动物细胞最主要的能量来源。正常细胞在有氧条件下,通过糖酵解和三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle)氧化分解葡萄糖生成二氧化碳和水,同时释放大量能量;在缺氧条件下,丙酮酸形成糖酵解的终产物——乳酸。20世纪30年代末,Otto Warburg 发现了肿瘤细胞中的代谢异常:即使在有氧条件下,肿瘤细胞也更倾向于通过“有氧糖酵解”途径获取能量,这一现象也被称为“Warburg 效应”[3]。
众所周知,细胞利用糖酵解途径获取能量的效率是极低的,而快速增殖的肿瘤细胞为什么选择效率较低的糖酵解代谢方式呢?Warburg 将其归因于肿瘤细胞的线粒体呼吸作用可能存在某种缺陷:细胞不能通过氧化磷酸化产生ATP,所以糖酵解作用增强是为了弥补ATP 供应的不足[4]。大量研究[5-7]表明,线粒体在大多数癌症中均无缺陷,肿瘤细胞不仅拥有功能性线粒体,还需要线粒体进行呼吸作用,进而促进肿瘤细胞的生长和转移。除了满足肿瘤细胞的能量需求外,有氧糖酵解对肿瘤细胞的生物大分子合成也具有重要意义。有氧糖酵解被证明有利于肿瘤生长,可增加细胞生物量,产生6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G6P),并为脂肪酸、氨基酸和核酸等合成提供前体物质[8]。
目前尚无适用于所有类型肿瘤细胞葡萄糖代谢重编程的通用机制,但肿瘤细胞可通过几种常见机制调节葡萄糖摄取及糖酵解的重要步骤,以满足正常的生长需要。致癌基因的激活、肿瘤抑制因子的失活和磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)途径的上调,是肿瘤细胞代谢重编程的主要原因[9]。TAp73 能调控6-磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PD)的转录 ......
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