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神经胶质瘤中的细胞生物学-代谢串扰

编辑:INC|发布时间:2020-12-03 14:01|点击次数:
神经胶质瘤,总的来说,葡萄糖和谷氨酰胺是大多数肿瘤细胞的主要能量和生物合成来源,就能量和生物合成过程的贡献而言,脂类是第三(Board和Newsholme,1990年;癌细胞中谷氨酰胺代谢的...

  本综述将重点介绍肿瘤细胞代谢变化对细胞生物学过程的影响,从而促进肿瘤的发展和进展,重点介绍最常见的原发性脑肿瘤,弥漫性胶质瘤。在神经胶质瘤的背景下,将详细考虑能量代谢解除管制的新特征和肿瘤促进炎症的激活特征。

神经胶质瘤

神经胶质瘤

  Eagle在20世纪50年代的研究中确定了哺乳动物细胞在体外培养中对氨基酸的需求,并发现谷氨酰胺比其他大多数氨基酸需要更高的浓度(Eagle H, 1955;Eagle H等,1956)。谷氨酰胺代谢长期以来被认为有助于合成代谢过程中正常增殖的细胞,如胸腺细胞和淋巴细胞(Brand, 1985;Newsholme等人,1985年)和肿瘤细胞(Moreadith和Lehninger, 1984年;Mares-Perlman and Shrago, 1988)。在缺乏谷氨酰胺的情况下,某些肿瘤细胞可以通过谷氨酰胺合成酶活性的增加来产生谷氨酰胺(Colquhoun和Newsholme, 1997;Tardito等,2015)。这种活性的增加允许细胞为支持持续的细胞增殖所必需的生物合成过程提供前体。总的来说,葡萄糖和谷氨酰胺是大多数肿瘤细胞的主要能量和生物合成来源,就能量和生物合成过程的贡献而言,脂类是第三(Board和Newsholme, 1990年;DeBerardinis等,2007;Moreno-Sanchez等,2007;DeBerardinis和Chandel, 2016)。葡萄糖代谢的增加在癌症细胞可以为生物合成提供多个中间体,以及ATP的生产,包括glucose-6-phosphate糖原合成、二羟丙酮磷酸脂质合成,柠檬酸三羧酸循环的脂肪酸、胆固醇和类异戊二烯合成、ribose-5-phosphate核苷酸磷酸戊糖途径的合成、和NADPH脂肪酸合成和氧化还原平衡(板等,1990;Kroemer和Pouyssegur, 2008)。

  癌细胞中谷氨酰胺代谢的增加也提供了这两者ATP,通过谷氨酰胺分解,和生物合成中间体,包括谷氨酸用于氨基酸和谷胱甘肽(GSH)的合成,苹果酸用于丙酮酸和NADPH的合成,谷氨酰胺本身用于氨基己糖和核苷酸的生物合成(Board et al, 1990;Board和Newsholme, 1996年;DeBerardinis等,2008年;DeBerardinis和Cheng, 2010)/

  肿瘤细胞代谢重编程中致癌基因和肿瘤抑制基因的参与,使新陈代谢研究重新焕发活力,并导致癌症治疗代谢干预研究的新途径的发展(Pedersen, 2007;Tennant等,2010)。主要的代谢变化是基因突变的结果可以激活信号通路如Ras, phosphoinositide-3-kinase (PI3K),一种蛋白激酶和哺乳动物雷帕霉素靶复杂1 (mTORC1)和转录因子Myc,低氧诱导因子1α(HIF-1α)和类固醇反应元件结合蛋白1 (SREBP-1)。这些改变倾向于渗透到生物合成、能量供应和氧化还原平衡等主要功能中,所有这些都是维持生长所必需的(Kroemer和Pouyssegur, 2008;Obre和Rossignol, 2015年;DeBerardinis和Chandel, 2016年;Vander Heiden和DeBerardinis, 2016)。

  癌症代谢研究的主要驱动力之一是需要更清楚地了解新陈代谢是如何在癌细胞中被重新编程的,以及存在于大部分肿瘤细胞和具有干细胞样特性的罕见细胞之间的差异。尽管IDH1突变是胶质瘤的一个重要靶点,但如何在绝大多数未突变IDH1的原发性GBMs中识别代谢靶点仍是一个挑战。在胶质瘤中,各种脂类的复杂代谢和与炎症相关的二十烷类物质的产生的控制只是表面的了解。

  个体的促炎和抗炎二十烷不仅在胶质瘤的发生和发展中,而且在它们对手术、放疗和化疗的反应中,还需要进一步的研究来确定它们的作用。

  随着对神经胶质瘤中代谢重编程的控制以及如何针对它们之间的差异有了更好的了解,未来有可能为特定群体的神经胶质瘤患者提供更个性化的治疗选择。

  参考文献:Doi: 10.1016 / j.biocel.2017.05.022

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