Cell Metabolism：癌细胞可以改变远端健康组织的新陈代谢

发布时间：2021-05-17 信息来源：生物通

一项关于斑马鱼的新研究表明，一种致命的皮肤癌——黑素瘤——会改变身体其他部位健康组织的新陈代谢。圣路易斯华盛顿大学的这项研究表明，这些其他组织可能被用于帮助治疗癌症。

肿瘤的生长依赖于不断供应的营养物质。其他组织可以重新规划它们的新陈代谢，使之互补，而不是与肿瘤争夺营养。在某些情况下，这甚至可以让健康组织喂养肿瘤，”华盛顿大学教授Gary Patti说，他的研究组5月13日发表了一项最新研究发现。

癌症消耗大量的葡萄糖，这是人体细胞能量的主要来源。葡萄糖或血糖来源于食物，在进食后通过血液运输到全身。肿瘤积极地吸收葡萄糖作为支持其快速生长的燃料。

这一特性广为人知，因此医生经常将其用作癌症的诊断测试：患者被注射一种特定形式的葡萄糖，可以用PET扫描来监测。目前尚不清楚的是，肿瘤对葡萄糖的偏好如何影响其他组织。

“血糖水平受到严格控制，”Patti说，“当葡萄糖水平过低时，这是危险的。我们想知道一个嗜葡萄糖的肿瘤是否会影响血液中的葡萄糖水平。”

即使健康人长时间不吃东西，血糖水平也会保持相对稳定。这是因为当葡萄糖不能直接从食物中获得时，肝脏可以制造葡萄糖。

“事实证明，肝脏通过合成葡萄糖来对抗肿瘤的影响，”Patti说，“这与禁食期间发生的情况非常相似。”

通过斑马鱼实验，研究人员开发了一种新的方法来研究黑色素瘤对人体不同组织的影响，这种方法使用了一种叫做代谢组学的技术。

他们给斑马鱼喂食带有同位素标签的特殊营养物质。这些标签可以追踪营养物质的去向以及它们被分解成什么样的分子。结果研究人员发现，肿瘤排出的一种分子被肝脏吸收，形成葡萄糖。

通过将代谢组学应用于斑马鱼个体，研究人员观察到，体内的黑色素瘤组织消耗的葡萄糖大约是他们测量的其他组织的15倍。尽管有这样的负担，斑马鱼仍然能够维持循环中的葡萄糖水平，显然是通过一个通常不吃东西就会触发的过程在肝脏中产生葡萄糖。

但很明显，其他健康的组织也会在很多方面受到黑色素瘤的影响。

科学家们检查了斑马鱼的肝脏、肠道、鳍、肌肉、大脑、血液和眼睛的组织。他们观察到大部分组织的代谢失调——这表明黑素瘤广泛影响了整个身体的代谢。

“黑素瘤和其他组织之间存在明显的代谢相互影响，”Patti说，“黑色素瘤和肝脏之间的代谢关系在一定程度上是由癌细胞中一种名为BCAT1的基因所决定的。BCAT1在健康的皮肤细胞中基本被关闭，而在斑马鱼黑色素瘤中却高度表达。通过观察人类患者的黑色素瘤，我们能够确认同样的模式也存在于人类中。”

以前对癌症的很多研究都集中在肿瘤本身的代谢上。

“我们的工作表明，肿瘤之外也发生了很多有趣的代谢变化，我们已经证明，至少在某些情况下，这些非恶性组织的代谢变化发生支持肿瘤。这是令人兴奋的，因为这意味着我们可以以健康组织的新陈代谢为目标，作为一种潜在的癌症治疗方法。”