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乳酸脱氢酶和Warburg效应的研究进展
糖代谢过程的关键限速酶乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)可提升糖酵解速率和促使局部形成酸性微环境.研究发现LDH与恶性肿瘤关系密切,LDH通过Warburg效应调节乳酸产生,而适当的酸性调控则对LDH形成负反馈调节回路.肿瘤细胞的LDH-A基因异常激活常伴随着LDH-B基因的异常失活,LDH-A的异常激活及丙酮酸脱氢酶的失活,可进一步促使丙酮酸转化为乳酸,后者不仅仅作为代谢产物,而且是肿瘤细胞的主要能量来源.
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马蔺子素放射增敏作用对MDA-MB231细胞Warburg效应的影响
目的 研究马蔺子素放射增敏作用在人乳腺癌MDA-MB231细胞照射过程中对Warburg效应的影响.方法 取指数生长期的人乳腺癌MDA-MB231细胞,分为空白对照组、马蔺子素组、单纯照射组、马蔺子素+照射组、阴性对照组及转染己糖激酶-Ⅱ(HKⅡ)siRNA的实验组.克隆形成实验检测MDA-MB231细胞的存活分数;单击多靶模型拟合细胞存活曲线并计算放射增敏比(SER);用流式细胞仪检测各组细胞凋亡情况;通过qRT-PCR和Western blot分别检测各组细胞HKⅡmRNA和蛋白相对表达水平.结果 马蔺子素+照射组的D0、Dq及SF2较单纯照射组均有所下降,放射增敏比(SER)为1.52.马蔺子素+照射组凋亡率高于空白对照组、马蔺子素组、单纯照射组、转染HKⅡsiRNA组,差异有统计学意义(=13.29、12.09、5.90、3.83,P＜0.05).马蔺子素+照射组与空白对照组、马蔺子素组、单纯照射组相比,HKⅡmRNA的相对表达水平明显降低,差异有统计学意义(t=9.14、10.48、3.40,P＜0.05),HKⅡ蛋白的相对表达水平也明显降低,差异有统计学意义(t=13.39、16.08、5.81,P＜0.05).结论 马蔺子素放射增敏作用能通过下调HKⅡ基因的表达,从而抑制MDA-MB231细胞的Warburg效应.
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雷贝拉唑的抑酸活性对提高胃癌化疗效果的临床研究
目的 探讨雷贝拉唑的抑酸活性对提高胃癌化疗的效果以及其佳给药时间. 方法 将30例胃癌患者随机分为对照组、试验A组和试验B组,每组10例. 对照组予以口服2000 mg? m-2? d-1卡培他滨,每日2次,第1~14天加静脉滴注130 mg? m-2? d-1奥沙利铂,第1天;试验A组在对照组的基础上,加用口服雷贝拉唑20 mg,每天1次,第1~14天;试验B组在对照组的基础上,加用口服雷贝拉唑20 mg,每天1次,第-7~13天(即在化疗药开始前7天即开始使用). 3组患者均接受2个周期的治疗,每个周期21 d. 比较3组患者治疗后的临床疗效和不良反应发生率. 结果 对照组、试验A组、试验B组的有效率分别为 25.00%, 33.33%和 30.00%,疾病控制率分别为 62.50%、77.78%和70.00%,组间比较差异无统计学意义( P>0.05 ) ,但试验组的有效率和疾病控制率较对照组呈增高的趋势. 治疗期间,3组患者的主要不良反应为消化道反应、血液学毒性和手足综合征,但组间比较差异无统计学意义( P>0.05 ). 试验A组与试验 B 组的雷贝拉唑血药浓度比较差异无统计学意义( P >0.05 ).结论 卡培他滨联合奥沙利铂的临床疗效较好,不良反应较轻,雷贝拉唑提前1d给药即可达稳态.
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西达本胺对结肠癌细胞能量代谢的调节作用
目的：考察西达本胺对结肠癌细胞HCT-8和HT-29能量代谢调节的作用。方法西达本胺5，10和20μmol· L-1分别处理HCT-8和HT-29细胞，普通光学显微镜观察细胞形态变化，MTT法检测细胞存活，荧光细胞活性试剂盒检测ATP含量，糖酵解压力试剂盒检测代谢变化，荧光定量PCR和Western蛋白印迹法分别检测糖酵解关键酶乳酸脱氢酶A（LDH-A）在mRNA水平和蛋白水平的表达。结果与对照组相比，西达本胺处理组HCT-8和HT-29细胞形态不规则，出现变形、皱缩和细胞碎片，增殖抑制率显著升高（P<0.05）；西达本胺5和10μmol · L-1处理16 h，HCT-8和HT-29细胞内ATP总含量均无差异，而20μmol·L-1处理组ATP总含量显著降低（P<0.05）。西达本胺20μmol·L-1处理HCT-8和HT-29细胞16 h，有氧呼吸水平均无差异，而糖酵解ATP产生速率分别降低30.7%和37.9%（P<0.05）；LDH-A mRNA水平无差异，蛋白水平显著下调（P<0.01）。结论西达本胺具有抑制结肠癌细胞糖酵解能力的作用，可能与下调LDH-A有关。
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M2型丙酮酸激酶在肿瘤形成中的作用
丙酮酸激酶有4种同工酶,其中活性强的M2型丙酮酸激酶(PKM2)是糖酵解途径中的限速酶,它在催化磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸中起关键作用.PKM2可根据肿瘤细胞代谢的需要在低活性二聚体和高活性四聚体之间进行动态转换,从而在肿瘤代谢和增殖中起重要作用.目前,关于PKM2的调控机制尚不清楚.但通过探讨PKM2在蛋白质相互作用、微RNA、信号分子等方面对肿瘤代谢的影响,阐述PKM2和肿瘤信号通路之间的联系,挖掘PKM2作为临床肿瘤诊断和治疗靶点的潜力,可为临床恶性肿瘤的早期诊断和治疗提供新思路.
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生长抑制因子5逆转Warburg效应抑制肿瘤增殖的研究
目的 研究生长抑制因子5(ING5)对肺癌A549细胞Warburg效应的影响.方法 肺癌A549 ING5过表达细胞系通过慢病毒转染GV218-EGFP-ING5(吉凯基因)构建,空质粒转染为对照细胞系A549-control.Western blot验证ING5的表达;增殖和克隆形成实验观察ING5对A549细胞增殖和克隆形成的影响;乳酸脱氢酶(LDH)活性和乳酸(LD)分泌检测实验观察ING5对A549细胞Warburg效应的影响.结果 Western blot结果表明,A549-ING5-OE的ING5表达显著高于对照组,差异有高度统计学意义(p＜0.01).增殖和克隆形成实验结果表明,A549-ING5-OE的增殖和克隆形成能力较对照组显著降低,差异有统计学意义(P＜ 0.05或P＜0.01).LDH活性和LD分泌检测实验结果表明,A549-ING5-OE的LDH活性和LD分泌较对照组明显降低,差异有高度统计学意义(P＜0.01).结论 ING5通过逆转肺癌A549细胞的Warburg效应抑制其增殖.
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ATF4过表达对HepG2细胞凋亡的影响及其机制
目的 观察转录激活因子4(ATF4)过表达对人肝癌HepG2细胞凋亡的影响,并探讨其机制.方法 构建ATF4表达质粒,采用脂质体瞬时转染HepG2细胞.实验分为空白对照组、空质粒组和ATF4质粒组.采用流式细胞术检测细胞凋亡率,检测HepG2细胞培养液中乳酸含量,Western blot检测Warburg效应蛋白M2型丙酮酸激酶(PKM2)的表达.结果 与空质粒组比较,ATF4质粒组HepG2细胞凋亡率显著增加,细胞培养液中乳酸含量显著降低,HepG2细胞中PKM2蛋白的表达显著下调(均P＜0.05).结论 过表达ATF4促进HepG2细胞的凋亡,其机制可能与抑制Warburg效应有关.
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肿瘤代谢重编程与药物耐药性
代谢重编程是肿瘤细胞的重要特征之一.为了满足快速增殖对于物质、能量以及氧化还原力的需求,肿瘤细胞对其代谢通路进行重编程.代谢重编程使细胞内外特定代谢物的水平或种类发生变化,这一变化通过影响基因表达、细胞状态以及肿瘤微环境而促进肿瘤生长.葡萄糖代谢、谷氨酰胺代谢及脂质代谢是肿瘤细胞中变化显著的代谢通路,靶向代谢重编程可以显著抑制肿瘤生长并促进凋亡.肿瘤耐药是目前肿瘤治疗中的热点和难点,代谢重编程与肿瘤耐药密切相关,靶向耐药肿瘤相关代谢过程可以逆转肿瘤对药物的抗性.
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果糖-1,6-二磷酸酶与肿瘤代谢
代谢重编程已被定义为肿瘤细胞的标志性特征之一.果糖-1,6-二磷酸酶1(fructose-1,6-bisphosphatase 1,FBP1)是糖异生的限速酶,其在多种类型肿瘤组织中的表达均下调,可能的机制为DNA甲基化,转录因子、微小RNA及蛋白泛素化调控等.FBP1低表达与癌症低生存率和高复发率相关.FBP1抑制Warburg效应以及Wnt/β-Catenin、缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)及RAS/MAK等信号通路,从而抑制肿瘤进展.同时,FBP1在NK细胞的免疫杀伤过程中也发挥作用.但FBP1在癌症进展中的作用仍有众多问题需要研究.
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生酮饮食抗肿瘤治疗研究
早在1921年Wilder[1]提出生酮饮食(ketogenic diet,KD)能够治疗难蜒治性癫痫,疗效确切.近十年来再度引起广泛关注与进一步研究,而且KD在肥胖[2-3]及恶性肿瘤治疗[4]等其他医学领域取得了新的进展,本文对KD治疗恶性肿瘤的研究进展加以综述.
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癌细胞葡萄糖代谢重编程的分子基础
代谢的重编程是癌细胞的基本特征之一，其中葡萄糖代谢方式和途径的改变对癌症的发生和发展至关重要。即使在氧气足够充足的情况下，快速增殖的癌细胞生长所需的能量主要由糖酵解而非氧化磷酸化提供，癌细胞这种特殊的糖代谢现象被称为Warburg效应。这种特有的能量获取方式已在多种癌细胞中得到验证，以癌细胞对葡萄糖高摄取率和利用增加为原理的18F-FDG PET/CT显像已广泛应用于临床的癌症诊断。但癌细胞为何利用有氧酵解获取能量以及有氧酵解进行的分子基础目前尚不明确，本文围绕调控癌细胞糖酵解进程中的直接调控酶、癌基因及致癌代谢小分子进行分析和综述。
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胃癌BGC-823细胞中HIF-1α、HIF-2α对PKM2的调控作用
目的 研究siRNA特异性沉默人胃癌BGC-823细胞中缺氧诱导因子(HIF-1α、HIF-2α)后PKM2的表达情况,探索HIF-1α、HIF-2α对胃癌细胞内PKM2的调控作用.方法 用Realtime RT-PCR及Western blot法检测转染HIF-1α、HIF-2α及Control siRNA后细胞内PKM2表达情况.结果 RNA干扰技术能有效沉默BGC-823细胞中的HIF-1α、HIF-2α.转染HIF-1α、HIF-2α siRNA后,PKM2在mRNA及蛋白表达水平均下降(P<0.05),其中siRNA抑制HIF-1α后,PKM2下调明显;转染Control siRNA后,PKM2在mRNA及蛋白表达水平均无明显变化(P>0.05).结论 HIF-1α和HIF-2α均参与调控PKM2的表达,其中HIF-1α起主要调控作用,HIF-1α、HIF-2α与PKM2共同促进肿瘤的Warburg效应.
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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.
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长期低剂量亚砷酸钠暴露诱导人膀胱上皮细胞Warburg效应
目的 探求长期亚砷酸钠暴露对体外培养的人膀胱上皮细胞(SV-HUC-1) Warburg效应的影响.方法 采用体外培养的方法,以0.0(对照)、0.5 mol/L亚砷酸钠作用SV-HUC-1细胞,分别培养10、20、30周.使用试剂盒分别检测各组SV-HUC-1细胞分泌乳酸和消耗葡萄糖的情况,蛋白质免疫印迹(Westemblot)、实时荧光定量PCR (Real-time PCR)检测糖酵解相关基因SCL2A1和己糖激酶(HK2)的蛋白和mRNA表达水平.结果 亚砷酸钠处理10、20、30周细胞乳酸分泌水平[(4.67±0.20)、(7.47±0.28)、(12.46±0.47) mmol/L]、葡萄糖消耗水平[(2.86±0.11)、(4.25±0.19)、(6.38±0.05)mmol/L]、HK2蛋白表达水平(1.21±0.06、1.36±0.13、1.60±0.12)均显著高于对照组[(3.04±0.11)、(3.90±0.32)、(4.77±0.24)mmol/L,(2.17±0.15)、(2.48±0.24)、(2.71±0.13)mmol/L,1.00±0.00,P均＜0.05].亚砷酸钠处理20、30周细胞SCL2A1、HK2基因mRNA表达水平,SCL2A1蛋白表达水平均显著高于对照组(P均＜0.05);处理10周细胞与对照组比较差异无统计学意义(P均＞ 0.05).结论 长期低剂量亚砷酸钠暴露可以增强SV-HUC-1细胞糖酵解,诱导Warburg效应发生.
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肿瘤微环境在肿瘤细胞有氧糖酵解中的作用
肿瘤的发生发展和细胞代谢异常密切相关.肿瘤细胞摄入大量的葡萄糖,即使有足够的氧份供应,也主要借助糖酵解途径产生能量满足快速生长的需求.肿瘤细胞糖酵解受多方面因素影响,肿瘤微环境即为其中之一.近年来,有证据表明在肿瘤细胞糖代谢中,肿瘤微环境的免疫/炎症因子,转化生长因子β(Transforming growth factor-β,TGF-β)、肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factor alpha,TNF-α)、白细胞介素-4(Interleukin,IL-4)和白细胞介素-6(Interleukin,IL-6)等通过调控肿瘤细胞有氧糖酵解产生的能量与物质使细胞快速增殖,在肿瘤细胞糖代谢中起着至关重要的作用.因此,从肿瘤微环境中的免疫/炎症因子调控肿瘤细胞糖酵解的角度关注肿瘤的发生发展,可能为肿瘤的控制及临床治疗提供新思路.
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野百合碱肺动脉高压大鼠SIRT3和Warburg效应关键酶的变化
目的:研究野百合碱(MCT)肺动脉高压大鼠沉默信息调节因子3(SIRT3)和Warburg效应关键酶的表达变化. 方法:16只SD大鼠随机分为对照组和MCT组,每组8只,MCT组大鼠腹腔注射MCT 1次,对照组腹腔注射等体积生理盐水,常规饲养28 d,超声检测肺动脉血流动力学、右心功能相关指标,右心导管测定右心室收缩压,称重并计算右心室/(左心室+室间隔)的比值,苏木素伊红染色检测肺动脉重构,Western blot和免疫组织化学法检测SIRT3和Warburg效应关键酶的表达. 结果:与对照组相比,MCT组肺动脉血流加速时间缩短[(22.33±1.53) ms对(33.67±5.51) ms,P＜0.05],右心室内径增大[(3.33±0.22) mm对(2.29±0.21) mm,P＜0.05],右心室收缩压明显升高[(30.90±4.28) mmHg对(7.83±0.67) mmHg,P＜0.05],三尖瓣收缩期位移缩短[(2.01±0.09) mm对(2.59±0.19) mm,P＜0.05],右心室/(左心室+室间隔)的比值增加(0.63±0.10对0.29±0.02,P＜0.05).苏木素伊红染色显示MCT组大鼠肺动脉中膜较对照组明显增厚[(378.47±129.97) μm对(105.16±61.17) μm,P＜0.05].Western blot结果显示,MCT组大鼠肺组织中的葡萄糖转运体1 (Glut1,1.61±0.96对1.13±0.65,P＜0.05)、葡萄糖转运体4(Glut4,0.98±0.63对0.69±0.47,P＜0.05)、乳酸脱氢酶(LDH,1.14±0.12对0.66±0.12,P＜0.05)、单羧酸转运蛋白4(MCT4,1.01±0.23对0.62±0.11,P＜0.05)的蛋白表达水平明显高于对照组,丙酮酸脱氢酶(PDH,0.77±0.30对0.92±0.36,P＜0.05)和SIRT3(0.91±0.11对1.44±0.11,P＜0.05)的蛋白表达水平明显低于对照组.免疫组织化学染色结果显示,MCT组大鼠肺小动脉中Glut1(0.24±0.07对0.20±0.04,P＜0.05)、Glut4 (0.26±0.02对0.23±0.02,P＜0.05)、LDH (0.50±0.07对0.24±0.06,P＜0.05)、MCT4(0.22±0.02对0.16±0.02,P＜0.05)的蛋白表达水平明显高于对照组,PDH(0.13±0.01对0.22±0.01,P＜0.05)和SIRT3 (0.13±0.01对0.21±0.02,P＜0.05)的蛋白表达水平明显低于对照组. 结论:MCT肺动脉高压大鼠模型中存在肺动脉重构,重构肺动脉中存在Warburg效应增强及SIRT3表达下调.
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中药干预肿瘤Warburg效应的研究进展
Warburg效应是肿瘤糖代谢重编程的重要表现,密切参与肿瘤形成并支持其恶性表型.从Warburg效应的成因及调控入手,突出了肿瘤糖代谢重编程的病理意义和研究价值,评价中药对肿瘤Warburg效应的调控靶点及机制,以期为抗肿瘤中药的药理学研究提供新的视角.
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缺氧条件下肝癌细胞和正常肝细胞能量代谢通路的差异
目的 比较缺氧条件下肝癌细胞与正常肝细胞能量代谢通路的差异,探索肿瘤细胞的耐缺氧机制.方法 采用环境缺氧(0.2％O2缺氧培养箱)模拟肿瘤的体内环境,比较肝癌细胞株HepG2与原代分离的小鼠肝脏细胞在不同缺氧时间下的能量代谢情况.流式细胞术检测各组活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,MTT法检测各组细胞缺氧后细胞活力及生存率,real-time PCR方法检测己糖激酶2(hexokinase 2)、异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase)等糖代谢关键酶及p53、TIGAR/Tigar、SCO2/Sco2基因的mRNA水平,NADH比色法检测乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase)活性,氧电极法检测各组细胞耗氧量,高效液相色谱法检测细胞内ATP含量.结果 缺氧后,肿瘤细胞HepG2与正常小鼠肝脏细胞相比生存率更高,活性氧增幅更小.两种细胞在缺氧下耗氧量都下降,但肝癌细胞的ATP产量代偿性增加,而正常肝细胞的ATP显著下降;有氧氧化相关酶基因在缺氧小鼠肝脏细胞中代偿性上调,而在缺氧HepG2细胞中下降;糖酵解相关酶基因在缺氧HepG2细胞中上调更迅速,幅度更大;进一步研究表明,缺氧时,小鼠肝脏细胞p53、Tigar、Sco2基因表达上调,而HepG2细胞p53、TIGAR、SCO2基因表达下调.结论 在缺氧应激状态下,正常细胞主要依赖有氧氧化补偿能量,肿瘤细胞则主要依赖糖酵解.ROS或可通过调节肿瘤细胞p53/TIGAR、p53/SCO2通路及糖酵解关键酶活性促进Warburg效应与肿瘤耐缺氧能力.
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沉默PGAM1基因对食管癌细胞生物学功能的影响
目的 探讨沉默磷酸甘油酸变位酶1( PGAM1)基因对食管癌细胞生物学功能的影响及可能机制.方法收集2016年7月至2017年6月间在我院行手术切除的67例食管癌及对应癌旁正常组织,采用免疫组化SP法检测PGAM1表达并分析其表达与临床病理特征的关系. PGAM1 shRNA(shPGAM1组)或shRNA?NC(NC组)转染至食管癌Eca?109细胞,分析PGAM1基因沉默对Eca?109细胞凋亡和增殖的影响.采用实时荧光定量PCR(QPCR)和Western blotting法检测PGAM1对Akt／mTOR信号通路关键分子的影响.结果 食管癌组织中PGAM1高表达率为58. 2%(39／67),高于癌旁组织的31. 3%(21／67),差异有统计学意义(P＜0. 05). PGAM1表达与临床分期、分化程度、浸润深度有关(P＜0. 05),而与年龄、性别、淋巴结转移等无关(P＞0. 05). shPGAM1组和NC组中PGAM1 mRNA表达量分别为0. 48±0. 10和1. 01±0. 14,差异有统计学意义(P＜0. 05). MTT法检测结果显示,培养24、48、72、96 h后,shPGAM1组Eca?109细胞增殖率分别为(87. 65±7. 42)%、(79. 34± 9. 11)%、(70. 17±6. 84)%、(60. 36±7. 95)%,明显低于NC组,差异有统计学意义(P＜0. 05). 48 h后shPGAM1组和NC组的Eca?109细胞凋亡率分别为(45. 36±5. 38)%和(24. 81±4. 67)%,差异有统计学意义(P＜0. 05);shPGAM1组和NC组Eca?109细胞培养上清的葡萄糖消耗量分别为(56. 84±11. 35)%和(99. 87±10. 48)%,shPGAM1组和NC组Eca?109细胞培养上清的乳酸含量分别为(48. 02±10. 18)%和(99. 00±12. 35)%,差异均有统计学意义(P＜0. 05). shPGAM1组细胞的PTEN表达量高于NC组(P＜0. 05),而p?Akt、p?mTOR表达量均低于NC组(P＜0. 05).结论 PGAM1高表达与食管癌的发生、发展有关,通过激活Akt／mTOR信号通路诱导的Warburg效应,促使肿瘤细胞增殖,抑制其凋亡.
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糖酵解代谢在恶性肿瘤细胞中的特异性表型及其意义
活跃的糖酵解代谢是恶性肿瘤细胞显著的生化特征.即使在有氧条件下,恶性肿瘤细胞糖酵解代谢仍明显活跃,这一特殊生化表型,被称为Warburg效应.临床上已利用Warburg效应,通过正电子发射断层显像(PET)技术来诊断恶性肿瘤,而探索通过干预糖酵解代谢途径来治疗恶性肿瘤的策略正备受关注.本文就恶性肿瘤细胞糖酵解活跃的机制,Warburg效应在恶性肿瘤诊断及靶向性治疗中的作用作一综述.
