肿瘤细胞能量代谢特点及其意义

<正>常细胞代谢所需的能量主要由线粒体氧化磷酸化产生的ATP提供,而肿瘤细胞即便氧供充足也偏好利用增强糖酵解供能。同时,肿瘤细胞对葡萄糖和谷氨酰胺的摄取利用也十分活跃。肿瘤缺氧微环境,癌基因的激活,线粒体功能的抑制以及如炎症、micro RNA等因素共同促成肿瘤细胞糖酵解代谢表型,它不仅为肿瘤细胞提供充足的ATP,还为新肿瘤细胞的构筑提供生物大分子原料,从而利于生长增殖。基于肿瘤能量代谢模式的内在分子机制研究,将揭开靶向肿瘤治疗的新局面。     

糖酵解参与痫性发作时能量代谢及痫性发作终止机制

痫性发作时大量神经元异常同步放电而导致脑内生物能量大量消耗,在此应激状态下,无氧酵解供能系统启动以缓解有氧代谢(三羧酸循环)供能系统的能量供应短缺。研究表明,糖酵解过程作为生物体内重要的旁路供能途径,参与了痫性发作过程,为痫性发作提供能量,而其代谢产物乳酸可能参与痫性发作的终止。现就糖酵解过程参与痫性发作的可能作用机制,从下述两个方面进行综述(1)糖酵解过程在痫性发作能量代谢中的作用;(2)糖酵解过程代谢产物可能影响痫性发作的终止。     

肿瘤生长的能量代谢特点及其临床应用

肿瘤细胞与人体正常细胞在代谢上有些不同,这主要体现在能量代谢和物质代谢上。肿瘤细胞能量代谢的特点表现在活跃地摄取葡萄糖和谷胺酰胺,进行有氧糖酵解(Warburg效应)。这种看上去很不经济的能量供给方式对肿瘤细胞却是必需的,它既为肿瘤细胞的不断生长提供能量,也为它们提供了生物合成的原料。肿瘤不同的代谢方式既是挑战也是机遇,弄清肿瘤细胞的代谢机制,对肿瘤早期诊断和靶向治疗具有重要意义。     

肿瘤细胞能量代谢中潜在的治疗靶点

细胞能量异常是肿瘤细胞的十大特征之一。快速增殖的癌细胞生长所需要的能量主要是由糖酵解而非氧化磷酸化提供,癌细胞这种特殊的糖代谢被称为Warburg效应。近年来肿瘤的靶向治疗成为研究的热点,异常的糖酵解、脂代谢和氨基酸代谢的过程涉及到大量的限速酶和关键酶,这些都是潜在的药物治疗靶点。本文仅围绕着调控癌细胞糖酵解进程中直接调控的关键酶和限速酶,脂代谢过程中脂肪酸合成酶和谷氨酰胺代谢过程中的谷氨酰胺酶进行分析和综述。     

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。     

乳腺癌细胞能量代谢特点

乳腺癌是严重威胁女性健康的最常见的恶性肿瘤之一。在乳腺癌的恶性转化过程中,癌细胞能量代谢变化是癌细胞的主要特征并促进癌细胞增殖。乳腺癌细胞通过增加葡萄糖代谢产生能量。近年来,人们对代谢改变的复杂机制进行了深入研究,参与这些过程的基因被用作乳腺癌的临床治疗靶点。本文总结近年来与乳腺癌细胞异常代谢特征、调节机制、它们之间的联系以及相关治疗策略相关的最新发现,以期为乳腺癌的预防、诊断、及治疗提供新的思路。     

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。     

胚胎干细胞向心肌细胞分化过程中能量代谢变化的研究

本文通过定向诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞,对分化过程中胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞糖酵解能力和线粒体氧化磷酸化能力进行实时定量检测,旨在探索分化过程中细胞能量代谢表型的转换机制.用GSK3抑制剂CHIR99021和Wnt信号通路小分子抑制剂IWP2的方法定向分化人胚胎干细胞为心肌祖细胞和心肌细胞;细胞免疫荧光检测人胚胎干细胞标志物,流式细胞术检测人心肌祖细胞和心肌细胞标志物;应用细胞外流量分析(extracellular flux analysis)方法检测人胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞能量代谢情况.研究发现,人胚胎干细胞干性保持稳定,均表达Nanog、OCT4、SOX2细胞标志物;在向心肌分化过程中,第7 d心肌祖细胞标志物Isl1表达99%以上,分化第14 d心肌细胞标志物cTnT表达83%以上;人胚胎干细胞糖酵解代谢能力最强,心肌细胞线粒体功能最强,心肌祖细胞处于两种代谢方式的过度阶段.因此推断,在人胚胎干细胞向心肌细胞分化的过程中,细胞糖酵解能力逐渐减弱,线粒体氧化磷酸化能力逐渐增强,细胞的能量代谢类型发生转变.本研究旨在优化人胚胎干细胞定向分化为心肌细胞的方法,揭示...     

鸡胚胎干细胞能量代谢的特点

细胞能量代谢与细胞生命活动紧密相关, 但目前对于鸡胚胎干细胞能量代谢特点的研究较少. 本研究利用前期建立的chES细胞模型, 通过电子显微镜发现未分化的chES细胞胞质内储存大量糖原颗粒和卵黄颗粒. 逆转录-聚合酶链反应对能量代谢途径中的主要限速酶的基因表达分析显示, 未分化的chES细胞不表达丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶, 与鸡胚胎成纤维细胞相比低表达葡萄糖转运蛋白1和磷酸果糖激酶, 高表达己糖激酶1和糖原合成酶; 分化中的chES细胞与成年母鸡肝脏相比少量表达PCX和PCK2, 与CEF细胞相比高表达GLUT1, HK1, PFK, 而GYS的表达没有显著性差异. 过碘酸希夫氏染色显示, 细胞培养过程中未分化chES细胞中储存的糖原颗粒未见减少, 而分化中的chES细胞的糖原颗粒逐渐减少. 此外, 通过赫斯特荧光染料33342和碘化丙啶双染色发现, 大量未分化的chES细胞在体外培养过程中死亡, 而添加外源性6-磷酸葡萄糖显著减少细胞死亡. 上述结果说明, 未分化chES细胞主要以糖原合成为主, 无糖异生代谢, 而分化中的chES细胞以糖酵解代谢为主. 未分化的chES细胞以大量消耗代谢中间产物G6P为代价进行糖原合成, 造成细胞内源性G6P相对不足引起细胞死亡. 因此, 细胞内糖原的含量反映了chES细胞的分化程度. chES细胞在体外培养时可通过添加G6P来提高生存率.     

异色瓢虫越冬聚集行为对其能量代谢的影响

异色瓢虫以成虫滞育越冬,越冬期间聚集行为尤为显著。为探讨异色瓢虫越冬聚集行为的适应意义,本研究利用便携式红外线CO2分析仪测定了6 种聚集度（分别用1头、2头、5头、10 头、20头和50头表示）下异色瓢虫越冬成虫的呼吸量,并通过呼吸量计算得到各聚集度下的呼吸速率（Respiration rate, Rr）和能量代谢速率（Metabolism rate, Rm）。结果表明: 不同聚集度间异色瓢虫越冬成虫的呼吸速率和能量代谢速率均存在显著性差异,相关性分析表明Rr和Rm值与聚集度之间呈显著负相关。即随着聚集度的增加,越冬成虫的呼吸速率和能量代谢速率呈逐渐降低的趋势。此外,利用“Y”形嗅觉仪测定了异色瓢虫实验种群和越冬种群成虫对不同味源的选择趋性,表明异色瓢虫均对各自的群体表现出趋性,而其越冬聚集行为的发生需要一种特殊的气味物质。本研究表明聚集行为可以有效降低异色瓢虫的新陈代谢速率,减少能量消耗,有利于其种群成功越冬,这对其越冬来说具有非常重要的意义。     

单个肿瘤细胞测序研究进展

肿瘤是机体在各种致癌因素作用下,遗传物质受损导致特定细胞失去对正常生长调控,引起其克隆性异常增生而形成的恶性赘生物。随着单细胞分离技术及单细胞测序技术日益成熟,单个肿瘤细胞全基因组测序已成为肿瘤研究的一个崭新的领域。该文就对单个肿瘤细胞的获取及单个肿瘤细胞测序研究进展进行综述。     

始红蝽越冬聚集行为对其能量代谢的影响

聚集行为是动物适应不良环境的一种生态对策。始红蝽Pyrrhocoris apterus在成虫滞育越冬期间具有显著的聚集行为。采用LI-6400型光合仪测定了5种聚集度(分别用1头、5头、10头、20头和50头的群体大小表示)下始红蝽的呼吸量,通过呼吸量计算得到各聚集度始红蝽的呼吸速率(rate of respiration,Rr)及能量代谢速率(rate of metabolism,Rm),旨在明确聚集行为是否能够对始红蝽越冬时的能量代谢产生影响。结果表明： 不同聚集度间始红蝽的Rm值存在显著性差异; 并且随聚集度的增加,Rm值与聚集度呈显著负相关,Rm值依次为0.052,0.044,0.041,0.037和0.033 W/g。结果说明聚集行为可以有效降低始红蝽新陈代谢速率,有利于种群成功越冬。     

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。     

白念珠菌能量代谢与致病性

白念珠菌是人类正常菌群,也是致死性真菌感染最重要的病原体之一。目前,白念珠菌致病的决定性机制仍未明确,其对宿主的致病性主要取决于菌体的毒力因子、菌体与宿主相互作用两方面。能量代谢是白念珠菌生长繁殖的基础,也是影响其致病性的重要因素。深入研究白念珠菌能量代谢特征,探索其在致病过程中的作用,或可为发现新的药物靶点奠定基础。白念珠菌是人类正常菌群,也是致死性真菌感染最重要的病原体之一。目前,白念珠菌致病的决定性机制仍未明确,其对宿主的致病性主要取决于菌体的毒力因子、菌体与宿主相互作用两方面。能量代谢是白念珠菌生长繁殖的基础,也是影响其致病性的重要因素。深入研究白念珠菌能量代谢特征,探索其在致病过程中的作用,或可为发现新的药物靶点奠定基础。     

昼夜节律与能量代谢

地球上大多数生物存在内源性的昼夜节律生物钟,它使得生物个体能够预知环境中由于地球自转产生的周期性昼夜变化。这种预知性使得生物个体的内在生理节律与周围环境的变化周期保持一致,从而能够更有效地从周围环境中摄取能量,在体内更高效地利用能量,亦即更好的适应环境以获得进化上的优势。生物钟能够广泛调控哺乳动物的睡眠、进食和代谢等多个方面的行为和生理功能,生物钟的破坏与多种代谢疾病相关;同时代谢过程和进食行为也能反过来调控生物钟。近年来对生物钟的不断研究加深了人们对肥胖和糖尿病等代谢疾病的理解,为这些疾病的治疗提供了新的思路和方法。本文主要综述哺乳动物生物钟与能量代谢之间的关系及研究进展。     

环境温度对爪鲵体温及能量代谢的影响

应用封闭式小动物能量代谢仪测定了爪鲵在6℃、10℃、15℃、20℃和25℃环境条件下的体温和能量代谢以及在极端环境中的耐受性,探讨环境温度对爪鲵体温及能量代谢的影响.结果表明:爪鲵体温与环境温度呈正相关,其直线回归方程为:Tb=0.6966 0.9518Ta,相关非常显著.爪鲵对极端环境温度的耐受力较弱,在32℃-35℃高温和-2℃到-6℃低温 环境中的致死体温(TbL50)分别为27.7℃±0.9165℃和2.85℃±0.1539℃.在环 境温度为6℃-25℃的范围内,爪鲵的能量代谢与环境温度呈指数回归相关,指数方程为MR=0 .7495e0.0408x,相关显著.其代谢水平随环境温度的升高而升高,不同于内热源动物的代谢特征,爪鲵的体温调节和能量代谢显示出外热源动物的特点     

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。     

糖尿病病人的红细胞能量代谢

糖尿病病人内环境的改变影响了其体内红细胞的葡萄糖摄取率、胞内糖酵解酶活性、能量代谢中间产物含量以及ATP的储存与利用。这些因素共同作用于红细胞能量代谢的整个过程,使病人红细胞能量代谢发生改变,从而影响红细胞自身的结构、性质以及功能,引起机体组织微循环紊乱、供氧不足等,促进糖尿病并发症的产生。本文对糖尿病病人红细胞能量代谢的相关研究及分子机制进行总结,这些有助于了解糖尿病病人红细胞能量代谢发生的改变,并为糖尿病病人微血管病变的预防、诊断及治疗提供新的思路。     

肿瘤发生过程中髓源性抑制细胞能量代谢的特点

髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)作为免疫调节细胞,在肿瘤发生和发展中起重要作用。糖代谢参与MDSCs功能的调节,但是,对于肿瘤进程中MDSCs代谢水平的变化,相关报道甚少。基于此,本研究利用小鼠肿瘤模型,采用流式细胞术先后分析肿瘤发生中MDSCs的丰度、周期及线粒体质量,利用ELISA试剂盒检测MDSCs乙酰辅酶A的含量,并在2-脱氧-D-葡萄糖(2-deoxy-D-glucose, 2-DG)改变糖代谢水平之后检测线粒体质量和细胞凋亡。结果发现:肿瘤发生中MDSCs的丰度明显增加,进入分裂期的细胞数增多;肿瘤状态下MDSCs乙酰辅酶A的含量增加,线粒体质量显著增加; 2-DG处理后,肿瘤条件下MDSCs的线粒体质量恢复至正常水平且细胞凋亡减少。以上结果表明,在肿瘤发生过程中, MDSCs主要依赖氧化磷酸化代谢获取能量,改变其糖代谢水平可能导致细胞功能变化。     

用磷光探针测定肿瘤细胞

用磷光探针测定肿瘤细胞马贵斌（山西大学化学系,太原０３０００６）关键词磷光探针,肿瘤细胞磷光是三重态蜕变到基态的辐射过程。它需要改变电子的自旋,因此是一种“禁止”跃迁。这就使磷光成为一种不可几的过程,所以在液态溶液中很少观察到磷光。但是在低温下（例如...