细胞糖代谢方式改变与肿瘤转移的相关性

肿瘤转移是引起肿瘤相关死亡的主要原因,肿瘤细胞的代谢异常在肿瘤转移中扮演重要角色。肿瘤的糖代谢以“Warburg效应”为显著特征,即细胞在有氧条件下也以糖酵解为主要糖代谢途径提供能量。而这种现象在转移性肿瘤细胞中更为突出,表现为葡萄糖的大量摄取、高糖酵解速率和核酸合成速率等,这为肿瘤细胞的快速生长和增殖提供了重要的能量和物质基础。对于肿瘤转移过程中相关代谢改变的研究,将为最终揭示肿瘤转移的机制打下基础。本文综述肿瘤细胞糖代谢中糖酵解、线粒体有氧代谢及磷酸戊糖途径中的变化与肿瘤转移发生的相关性,其结果为进一步从调控肿瘤代谢角度发现新的肿瘤转移控制手段提供了启示。     

编委推荐

正Molecular Cell|R-2HG通过靶向FTO/m~6A/PFKP/LDHB来抑制白血病细胞的有氧糖酵解为适应肿瘤组织中复杂的微环境以及维持细胞快速生长的需要,肿瘤细胞必须改变代谢模式,即代谢重编程,其中最重要的就是有氧糖酵解。R-2羟基戊二酸(R-2HG)是异柠檬酸酸脱氢酶IDH突变体的代谢产物,曾被报道具有一定的抗肿瘤效果,然而其对肿瘤代谢的影响尚不清楚。美国希望之城国家医学中心的陈建军与苏瑞研究团队发现R-2HG可以通过靶向m~6A修饰来抑制白血病细胞的有氧糖酵解,     

能量代谢途径相关基因变异与肿瘤细胞适应性进化

肿瘤细胞的快速增殖是一个极其耗能的过程,尽管如此,肿瘤细胞即便在有氧条件下也主要以糖酵解获取能量(有氧糖酵解),这是肿瘤细胞的显著特征之一。这种产能方式转变导致肿瘤细胞内部发生一系列生理变化,为其快速增殖提供能量物质和用于新细胞合成所需的生物大分子,同时为有效适应肿瘤微环境改变奠定基础。该文通过介绍能量代谢相关基因变异研究进展,基于分子进化视角探讨肿瘤细胞中相关基因可能存在的适应性进化遗传印记,为诠释肿瘤细胞能量代谢方式发生转变的可能机制提供新的视角和证据。     

缺氧诱导因子HIF-1在肿瘤Warburg效应中作用机制的研究进展

正常状态下人体细胞的能量主要来源于有氧磷酸化,而在肿瘤细胞,其能量主要来源于糖酵解,即使在含有充足氧气的环境中肿瘤细胞依然进行糖酵解,这种现象被称为Warburg效应.在肿瘤细胞中,缺氧诱导因子HIF-1水平的升高与糖酵解活动的增强密切相关,HIF-1上调一系列与糖酵解能量代谢、血管新生、肿瘤细胞存活和红细胞生成相关的基因,从而促进了肿瘤细胞Warburg效应的发生.在肿瘤细胞代谢重编程过程中,丙酮酸激酶M2(PKM2)与HIF-1之间构成一个正反馈过程,而缺氧诱导因子抑制因子1 (FIH-1)能通过抑制HIF-1对重要基因转录因子CPB/p300的招募,来抑制HIF-1的活性.     

瓦氏效应——哺乳动物生殖过程中的有氧糖酵解

糖代谢是生物体赖以生存的基本生化过程之一.哺乳动物体内不同细胞对葡萄糖的利用方式不同.摄氧充足时,细胞通过氧化磷酸化在线粒体中进行有氧呼吸;缺氧的细胞则选择抑制氧化磷酸化,通过糖酵解产生乳酸.但有些细胞在有氧条件下也能进行糖酵解,从而产生大量的乳酸,这种糖酵解途径称为瓦氏效应.以前认为瓦氏效应主要存在于肿瘤细胞中,但近来发现在哺乳动物的生殖过程中也存在瓦氏效应.本文综述了哺乳动物生殖发育过程的瓦氏效应及其与一些生殖疾病的关系.     

基于有氧糖酵解的天然小分子抑制剂的研究进展CSCD

有氧糖酵解作为恶性肿瘤最显著的能量代谢特征之一,肿瘤细胞中大约有50%的ATP是通过有氧糖酵解途径合成的,同时糖酵解过程中产生的各种中间代谢产物也是合成蛋白质等生物大分子重要的原料来源。此外酵解途径导致的乳酸增加为肿瘤细胞提供了一个酸性成长环境,有利于其浸润和转移,因此其在维持肿瘤细胞能量需求、合成代谢平衡和肿瘤浸润和转移方面发挥着重要作用。研究表明有氧糖酵解的过程与葡萄糖转运蛋白、己糖激酶、丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶等密切相关。目前靶向有氧糖酵解相关转运蛋白和关键限速酶已经成为抗肿瘤药物研发的有效途径,本文对目前天然产物中靶向有氧糖酵解相关蛋白的小分子抑制剂研究最新进展及作用机理进行总结,以期为相关领域药物研究人员提供新的思路和参考。     

生物能量分析仪在肿瘤细胞生物能量代谢中的应用研究

靶向肿瘤细胞代谢过程中关键调控分子抑制肿瘤细胞生长的研究日益成为热点。目前,研究肿瘤细胞氧化磷酸化和有氧糖酵解主要是应用Clark氧电极法测定细胞氧耗率以及对相关中间代谢物的测定,如乳酸和葡萄糖。但是,这些方法测定的指标相对单一,而且过程繁琐。该文详细介绍了生物能量分析仪在研究肿瘤细胞糖酵解和线粒体氧耗率中的应用,并通过研究肿瘤细胞应用阿霉素及相关药物处理后生物能量代谢的变化,深入探讨了这一方法在研究肿瘤细胞生物能量代谢方面中的优越性。研究结果表明,羰基氰–对–三氟甲氧基本腙(carbonylcyanide p-trifluoro methoxyphenylhydrazone,FCCP)的浓度以及细胞数量对于研究肿瘤细胞的氧耗率十分关键,应用阿霉素能够显著抑制肿瘤细胞的有氧糖酵解和线粒体氧耗率。通过该文的介绍,期望能为肿瘤细胞生物能量代谢研究提供进一步的参考。     

肿瘤有氧糖酵解的研究进展CSCD

代谢重编程是肿瘤细胞重要的标志特征。本文通过介绍恶性肿瘤细胞己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、磷酸果糖激酶(PFK)、葡萄糖转运蛋白(GLUT)等糖酵解过程中关键酶;PI3K/PKB、m TOR和AMPK等细胞信号转导途径;p53、c-myc和HIF-1等转录因子在肿瘤细胞有氧糖酵解中的研究进展,进而深入了解其在肿瘤诊断和治疗中具有的潜在价值。     

肿瘤有氧糖酵解的研究进展

代谢重编程是肿瘤细胞重要的标志特征。本文通过介绍恶性肿瘤细胞己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、磷酸果糖激酶(PFK)、葡萄糖转运蛋白(GLUT)等糖酵解过程中关键酶;PI3K/PKB、m TOR和AMPK等细胞信号转导途径;p53、c-myc和HIF-1等转录因子在肿瘤细胞有氧糖酵解中的研究进展,进而深入了解其在肿瘤诊断和治疗中具有的潜在价值。     

肿瘤能量代谢：糖酵解还是氧化磷酸化？

正常细胞代谢活动所需要的能量主要由线粒体氧化磷酸化产生的ATP提供。与正常细胞不同,肿瘤细胞糖酵解增强,氧化磷酸化功能降低。长期以来,肿瘤细胞的有氧糖酵解被认为是由于线粒体出现不可逆的损伤。最近有不少研究结果对这一观点提出质疑,认为多数肿瘤的线粒体氧化磷酸化功能是完好的,肿瘤有氧糖酵解的改变被认为是其他多种因素（例如癌基因、肿瘤抑制基因、低氧微环境、mtDNA突变等）综合作用的结果。     

过表达2型丙酮酸激酶通过下调p53稳定性促进线粒体融合

正肿瘤细胞的代谢状态转变是有别于正常细胞的标志。大多数肿瘤细胞在有氧条件下仍表现出活跃的葡萄糖摄取及糖酵解,这种现象被称为Warburg效应。在这一过程中,丙酮酸激酶作为糖酵解的最后一步激酶,可以催化丙酮酸为乳酸并产生ATP。2型丙酮酸激酶(PKM2)高表达于胚胎组织及肿瘤细胞中。     

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Molecular Cell|R-2HG通过靶向FTO/m6A/PFKP/LDHB来抑制白血病细胞的有氧糖酵解为适应肿瘤组织中复杂的微环境以及维持细胞快速生长的需要,肿瘤细胞必须改变代谢模式,即代谢重编程,其中最重要的就是有氧糖酵解。R-2羟基戊二酸(R-2HG)是异柠檬酸酸脱氢酶IDH突变体的代谢产物,曾被报道具有一定的抗肿瘤效果,然而其对肿瘤代谢的影响尚不清楚。     

T细胞的效应功能受有氧糖酵解的转录后调控

非增殖细胞将葡萄糖代谢为丙酮酸,进而进入线粒体的三羧酸循环,通过氧化磷酸化产生还原当量和ATP。然而,增殖细胞如激活的T细胞和癌细胞,它们进行糖酵解,在胞浆中将丙酮酸代谢为乳酸,有充足的氧气可以进行氧化磷酸化(OX-PHOS)。这一现象被称为Warburg效应。显然,后者在提供能量方面效率不如前者,提示这一过程可能有其他功能。之前有学者认为有氧糖酵解在增殖产生子细胞营养物质生物合成的过程中是必需的。但是氧化磷酸化转变为有氧糖酵解是T细胞激活而不是增殖的标志,所以作者希望探索有氧糖酵解对T细胞是否有增殖以外其他方面的功能。他们的研究成果发表在2013年6月6日在线出版的《细胞》(cell)杂志上。     

磷酸果糖激酶缺陷损伤类风湿性关节炎T细胞ATP的产生、自噬与氧化还原平衡

<正>在类风湿性关节炎疾病中,CD4+T细胞是慢性炎症反应中至关重要的驱动者。最近研究表明,T细胞在接触抗原诱导后会迅速进行克隆增殖,通过上调有氧糖酵解和自噬来满足其能量代谢的需求。在糖酵解中,通过磷酸果糖激酶1(PFK1)将磷酸果糖磷酸化为二磷酸果糖是一个不可逆的关键步骤。PFK1受到下游产物中的2,6-二磷酸果糖(F2,6BP)调控。F2,6BP能增加糖酵解,并且不受ATP的抑制作用,从而能有效地将糖酵解与细胞生物能解偶联。F2,6BP本身是受到一种双功能酶,磷     

低氧微环境中肿瘤的能量代谢

处于低氧微环境中的肿瘤细胞,其血管生成和代谢方式的改变使之能在低氧环境中生存及增殖。Warburg早已发现肿瘤细胞的代谢方式的改变．即在有氧环境中也优先利用糖酵解而非有氧呼吸来获得能量。与有氧呼吸有关的酶,如COX、SDH、FH,发生改变及抑癌基因p53的突变与其发生机制有关。     

葡萄糖介导SCAP的N-糖基化为SREBP-1激活和肿瘤生长所必需

正细胞代谢的改变是许多肿瘤的一个重要特征。在肿瘤细胞中,有氧糖酵解和脂质生成的增加能提供肿瘤细胞生长所需的能量和脂质。然而葡萄糖代谢和脂质生成通路之间的相互联系依然不清楚。本文的研究人员立足于此,探讨了葡萄糖代谢和脂质生成通路之间的联系,发现葡萄糖能通过胰岛素非依赖的通路来控制SCAP并促进脂质生成。研究表明,EGFR信号能增加肿瘤细胞对葡萄糖的摄取。细胞内的葡萄糖主要进入了糖酵解通路的分支己糖胺生物合成     

PKM2对乳腺癌细胞有氧糖酵解、增殖和凋亡的影响

[目的]探讨siRNA介导的PKM2基因沉默对乳腺癌细胞中有氧糖酵解、细胞增殖和凋亡产生的影响。[方法]荧光定量PCR检测乳腺癌细胞转染siRNA-PKM2的效率,葡萄糖和乳酸试剂盒及Western Blot检测细胞的糖酵解能力,CCK-8法检测细胞增殖能力,Western Blot检测细胞的凋亡状况。[结果]与对照组相比,转染PKM2的siRNA 48h后,细胞摄取葡萄糖量及乳酸分泌量均明显降低(P0.05),两种与糖酵解相关的蛋白Glut1和PFK-1表达量均降低;细胞增殖速率减慢(P0.05);抗凋亡蛋白bcl-x L蛋白表达降低,促凋亡蛋白caspase-9蛋白表达增多。[结论]siRNA介导的PKM2基因沉默能抑制乳腺癌细胞的有氧糖酵解及增殖能力,并促进细胞凋亡。     

U1调控乳腺癌细胞耐药性的分子机制

[目的]探讨糖酵解在乳腺癌细胞耐药性中的潜在关联及机制。[方法]筛选乳腺癌细胞HCC1937、MCF7顺铂抗性细胞系。三氟甲氧基羰基氰苯腙(FCCP)诱导后细胞的耗氧率(OCR)的检测表示乳腺癌细胞的糖酵解水平。miRNA高通量测序和遗传学筛选鉴定乳腺癌耐药株中调节糖酵解和耐药性的关键分子。[结果]乳腺癌耐药株在将糖酵解途径重编程为有氧糖酵解。过表达miR-485-5p时耐药株中FCCP诱导的OCR显著上升(P<0.05)。过表达miR-485-5p时耐药株对顺铂的抗性减弱(P<0.05)。敲低MICU1时,耐药株中FCCP诱导的OCR显著上升(P<0.05),耐药株对顺铂的抗性减弱(P<0.05)。过表达miR-485-5p时MICU1的mRNA水平和蛋白水平均下降(P<0.05)。同时,miR-485-5p靶向MICU1 mRNA的3′端非编码区。[结论]乳腺癌中miR-485-5p靶向MICU1 mRNA的3′端非编码区减少了MICU1的表达水平。MICU1促进乳腺癌细胞的有氧糖酵解,促进了乳腺癌细胞对顺铂的抵抗作用。     

微RNA在肿瘤细胞糖代谢中的功能

大多数癌细胞产生能量是通过高速率糖酵解,然后在胞液中进行乳酸发酵。而在大多数正常细胞中,糖酵解速率相对较低,丙酮酸主要在线粒体中进行有氧氧化。即使在氧充足的条件下,快速生长的恶性肿瘤细胞进行糖酵解的速率通常要比其正常组织来源的细胞高二百多倍。微RNA（microRNA,miRNA）是一类具有转录后调控功能的非编码RNA。近年来,越来越多的研究表明,miRNA主要通过诱导缺氧环境、影响葡萄糖摄入、调节糖酵解过程中的关键酶以及乳酸去路等诸多方面参与糖代谢过程,从而在肿瘤细胞糖代谢中发挥重要作用。     

PD-1通过抑制糖酵解,促进脂质裂解和脂肪酸氧化改变T细胞代谢重编码

<正>外周免疫耐受对维持免疫系统稳态至关重要。PD-1(CD279)及其配体,PD-L1(B7-H1;CD74)和PD-L2(B7-DC;CD273),参与外周免疫耐受的调控。T细胞激活伴随代谢重编码,并影响细胞发挥不同的效应功能。本文作者发现,PD-1信号可以抑制激活T细胞上调有氧糖酵解以及氨基酸代谢,增加细胞脂肪酸β氧化。PD-1通过上调CPT1A促进内源性脂质的氧化,通过增加ATGL诱导脂质裂解。同为共抑制分子,CTLA-4则在抑制糖酵解同时却不改变脂肪酸氧化,提示CTLA-4将细胞维持在非激活的代谢状态。作者发现了PD-1介导的抑制效应性T细胞分化的代谢机制--抑