大家都知道，腫瘤消耗葡萄糖的速度很快。早在1922年，德國生理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者Otto Warburg就提出，癌細(xì)胞快速擴(kuò)張時會大量消耗葡萄糖，但是與氧化磷酸化這正常的產(chǎn)能方式相比，癌細(xì)胞選擇的卻是更“低效”的糖酵解形式，導(dǎo)致大量的葡萄糖能源被浪費(fèi)。這一假說后來成為癌癥代謝領(lǐng)域的經(jīng)典理論。

然而，美國范德堡大學(xué)的研究人員最近帶來的一項報告卻顛fu了這個百年來被人們奉為圭臬的理論。他們發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞其實是背上了“敗家”的“黑鍋”，真正大量消耗葡萄糖的其實是腫瘤微環(huán)境中的非癌細(xì)胞，谷氨酰胺才是癌細(xì)胞攝入最高的營養(yǎng)來源。

這項報告以Cell-programmed nutrient partitioning in the tumour microenvironment為題發(fā)表在4月7日的《Nature》上。 

氟代脫氧葡萄糖（18F-FDG）是21世紀(jì)最重要的影像學(xué)檢查PET/CT常用的顯像劑，能夠準(zhǔn)確反映體內(nèi)器官/組織的葡萄糖代謝水平。

在這項試驗中，研究人員首先使用18F-FDG PET探測了結(jié)直腸癌、腎癌和乳腺癌等不同腫瘤小鼠模型中的葡萄糖攝取量，以量化腫瘤微環(huán)境中不同細(xì)胞群對葡萄糖的攝入情況。結(jié)果令人驚訝，葡萄糖優(yōu)先被分配給了浸潤性免疫細(xì)胞，而非癌細(xì)胞。

葡萄糖優(yōu)先被免疫細(xì)胞而不是癌細(xì)胞消耗

微珠細(xì)胞分離分析顯示，與癌細(xì)胞及其他免疫細(xì)胞相比，CD11B+髓樣細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的FDG攝取能力，細(xì)胞外通量分析顯示，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM，一種免疫細(xì)胞）以及單核樣髓原抑制細(xì)胞（M-MDSCs）消耗的葡萄糖量最多，并始終保持著強(qiáng)大的葡萄糖代謝活性。

骨髓細(xì)胞比癌細(xì)胞吸收更多的葡萄糖

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mTORC1)信號通路是細(xì)胞內(nèi)最主要的能量感受器。在這項研究中，研究人員觀察到，骨髓細(xì)胞具有比癌細(xì)胞更高的磷酸化核糖體蛋白S6（pS6）水平，并且mTORC1通路的活性升高。這是否意味著，mTORC1可能在腫瘤微環(huán)境的葡萄糖攝取中發(fā)揮著作用呢？

為了解開謎題，研究人員連續(xù)4天對MC38腫瘤小鼠施用雷帕霉素，盡管處理后的小鼠在腫瘤大小、腫瘤微環(huán)境內(nèi)葡萄糖和谷氨酰胺濃度方面保持不變，但是pS6水平、T細(xì)胞浸潤、癌細(xì)胞和T細(xì)胞中的細(xì)胞增殖標(biāo)志物Ki67水平明顯降低，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞也顯著變小，說明mTORC1在腫瘤微環(huán)境中調(diào)節(jié)著葡萄糖代謝。

不僅如此，研究人員還發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺和脂質(zhì)以癌細(xì)胞消耗為主，并且mTORC1驅(qū)動的谷氨酰胺攝取過程可能會抑制癌細(xì)胞中糖酵解相關(guān)基因的表達(dá)和葡萄糖代謝。當(dāng)谷氨酰胺攝入受*，腫瘤浸潤細(xì)胞會增加對葡萄糖的消耗。

癌細(xì)胞攝取谷氨酰胺和脂質(zhì)，抑制谷氨酰胺的攝取將促使癌細(xì)胞轉(zhuǎn)而消耗葡萄糖

該報告的主要作者之一、醫(yī)學(xué)博士Matthew Z. Madden說：“多年來，醫(yī)學(xué)界一直認(rèn)為是癌細(xì)胞更能掠奪葡萄糖，從而導(dǎo)致免疫細(xì)胞因缺乏能量而‘失職’。然而我們的研究顛fu了這一觀點，不存在哪一類細(xì)胞攝入不足的情況，它們都在按程序攝取不同的營養(yǎng)素，谷氨酰胺和脂肪酸被分配給癌細(xì)胞，而葡萄糖則優(yōu)先提供給免疫細(xì)胞。”

總之，這項研究揭示了腫瘤微環(huán)境內(nèi)不同細(xì)胞群的營養(yǎng)攝取程序，這將有助于研究人員了解不同患者對癌癥治療的反應(yīng)，并推動靶向特定類型細(xì)胞的新型癌癥療法的誕生。

參考資料：

1.Cell-programmed nutrient partitioning in the tumour microenvironment

2.Study revises understanding of cancer metabolism

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來源：生物探索

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