《自然》：高效低耗，腫瘤細胞屬實是節(jié)能大師

近日，一篇發(fā)表在《自然》上的研究顯示，美國普林斯頓大學的Joshua D.Rabinowitz和他的同事們，通過在小鼠模型中精準測量兩種細胞能量代謝途徑的速率后發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性實體腫瘤產(chǎn)生ATP的速度遠比相應(yīng)健康組織要慢，消耗能量更少。ATP是細胞中主要的能量貨幣，可通過糖酵解或三羧酸（TCA）循環(huán)產(chǎn)生。

該研究通過使用同位素示蹤、質(zhì)譜等技術(shù)測得活體小鼠體內(nèi)不同健康組織或腫瘤中的TCA循環(huán)和糖酵解速率，計算出每種代謝途徑以及總體ATP生產(chǎn)速率并進行對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在小鼠體內(nèi)，與相應(yīng)健康組織相比，原發(fā)性實體腫瘤產(chǎn)生ATP的速率更低。進一步研究顯示，其原因是原位實體瘤幾乎舍棄了能量高回報的TCA途徑，產(chǎn)能方式轉(zhuǎn)而以有氧糖酵解為主。

研究者們在結(jié)直腸癌、非小細胞肺癌、胰腺導(dǎo)管腺癌、三陰性乳腺癌等原發(fā)性實體瘤小鼠模型中觀察到，與相應(yīng)健康組織相比，原發(fā)性實體瘤中的TCA循環(huán)均受到抑制。另一方面，與Warburg effect相符，和健康組織相比，腫瘤中的有氧糖酵解增加。但總體上有氧糖酵解的增加，遠遠無法彌補TCA循環(huán)減少所導(dǎo)致的ATP產(chǎn)量下調(diào)，這種情況下，腫瘤中的ATP水平并不低于健康組織。也就是說，腫瘤細胞以更少的能量消耗，便可做到快速增殖。與健康組織相比，細胞內(nèi)ATP消耗較高的途徑，比如胰腺中的酶分泌和脂肪消化、肝臟中的糖異生和糖原代謝、腎臟中的濾過和重吸收等，其中涉及的相關(guān)基因在腫瘤中表達均顯著下調(diào)。研究者們利用兩種乳腺癌小鼠模型觀察到，與原發(fā)性乳腺腫瘤不同，在小鼠體內(nèi)發(fā)生肺轉(zhuǎn)移的乳腺癌腫瘤TCA速率就很高，接近于健康肺組織的水平。

這項研究揭示原位實體瘤的代謝速度實際上要慢于健康組織。這一研究成果為抗腫瘤治療提供了新的見解。比如，想“餓餓”腫瘤的話可要多加考慮了，畢竟相比于健康組織，腫瘤能夠以更少的能量就可以完成生存增殖目的。同時，可以改變腫瘤的ATP“消費觀”，用化療藥物等增加腫瘤的能量需求，從而使腫瘤對其他代謝干預(yù)方法更加敏感。