肿瘤细胞能量代谢特点及应用
能量代谢与肿瘤发生的相关性研究
能量代谢与肿瘤发生的相关性研究人体内的能量代谢过程极其复杂，它支撑着身体各项生理活动的进行。
在这其中，葡萄糖、脂肪和蛋白质都是人体得到能源的重要来源。
而在肿瘤发生的过程中，人们又发现了能量代谢与癌症之间的关联。
对此，科学家们展开了一系列的研究，以探明它们之间的具体关系并为治疗癌症寻找新的途径。
我们先来探讨一下人体内的能量代谢过程。
在正常情况下，饮食中的营养物质会被身体消化吸收后变成葡萄糖、脂肪和蛋白质等能量源，在能量代谢过程中被分解为ATP（三磷酸腺苷）等物质，以供身体细胞进行各项代谢活动。
而当人体内存在癌症时，人们发现肿瘤细胞通过不同的代谢途径，以不同方式使用能量源来支持其生长与扩张，从而影响正常的代谢过程，迫使其它身体细胞获得更少的ATP，并借此实现生存和生长。
具体来讲，对于肿瘤细胞而言，它们的快速增长和分裂所需的能量比正常细胞更高。
由此引出一个细胞内能量生成途径转变的问题，即：在生长和分裂过程中，细胞会快速利用葡萄糖或其它有机物质而非氧气生成大量 ATP，这种被称为厌氧糖酵解的代谢过程是肿瘤细胞常规的代谢途径之一。
因此，与正常细胞相比，肿瘤细胞一般会表现出更高的糖摄入和消耗量。
不仅如此，肿瘤细胞通常还会利用一种被称为线粒体功能的固有代谢途径来增强能量代谢。
在线粒体生成的氧化物质包括三磷酸腺苷（ATP），所有细胞都需要ATP 作为能量供应来源，这也因此成为人体能量代谢的核心。
然而，线粒体在肿瘤细胞中的活性往往会发生改变，撑到线粒体肿瘤化通常会在肿瘤细胞中表现为更高的质量但数量减少。
线粒体作用的改变也导致它们在氧化磷酸化过程中生成的ATP 更少。
因此，肿瘤细胞为补偿其精神上的能量需求，会选择转化为依赖厌氧糖酵解产生 ATP 的生存方式。
能量代谢与癌症之间的关联，其中内在的机制和调节已成为癌症治疗领域中备受研究人员关注的焦点。
具体而言，通过控制能量代谢途径，这一领域的研究人员希望开发出一种新的癌症治疗的策略，以达到延缓癌症发展和扩散的目的。
肿瘤代谢学的研究及应用前景
肿瘤代谢学的研究及应用前景随着人们对癌症研究的不断深入，一种新的领域——肿瘤代谢学，被人们所关注。
肿瘤细胞的代谢异常被视为恶性肿瘤发生和发展的重要因素。
代谢异常可以促进肿瘤细胞逃避身体的免疫监视以及抗癌药物的治疗。
而肿瘤代谢学研究就是通过研究肿瘤细胞代谢的变化，发现新的治疗策略和方法。
糖酵解途径是肿瘤细胞中代谢酵素的关键途径，其代谢过程与细胞增殖、分化和期间。
同时，肿瘤细胞还往往通过脂肪酸代谢、氨基酸代谢等途径获取能量和营养物。
因此，研究肿瘤代谢途径对于了解癌细胞的能量代谢特征、确定肿瘤病人的糖代谢状态和提高癌症患者的治疗效果都具有重要意义。
近年来，肿瘤代谢学的发展中涌现了很多新的研究技术和方法，这些技术和方法大大促进了肿瘤代谢学的快速发展。
例如：代谢谱学技术，主要通过质谱，核磁共振等手段来对体液、组织和肿瘤细胞的代谢产物进行定性、定量分析；转录组学对肿瘤代谢相关基因进行筛选和研究；蛋白质组学研究肿瘤代谢酶的细胞定位、功能和调控等。
这些技术和方法的出现极大地丰富了肿瘤代谢学领域研究的手段，可以更加深入地探究肿瘤代谢途径的机制和可能的临床应用。
肿瘤代谢学的研究不仅可以解释癌细胞如何避免宿主的免疫监视和抗药性，还可以为临床治疗提供新的靶点和方法。
通过阻断糖酵解途径，可以减少肿瘤细胞的能量供应，抑制细胞增殖和侵袭；而通过促进肿瘤细胞自噬和分化，可以有效抑制肿瘤细胞的繁殖。
此外，对氨基酸代谢的研究可以为恶性肿瘤如肺癌，乳腺癌等临床治疗提供新的思路和途径。
总之，肿瘤代谢学的研究在深入探索肿瘤细胞代谢变化和寻求新的肿瘤治疗策略上具有极其重要的作用。
同时，肿瘤代谢学的研究仍面临一些挑战和困难，例如如何针对不同类型的肿瘤分析其代谢路径的异质性，如何同时研究和应对代谢途径与细胞周期变化之间的复杂关系等等。
这些问题的解决需要更多研究人员的共同努力和探索。
不可否认的是，肿瘤代谢学领域的发展变得越来越重要，其对于临床癌症的治疗有着重要的借鉴意义，同时也具有广阔的应用前景。
肿瘤细胞能量代谢特点及其研究进展
肿瘤细胞能量代谢特点及其研究进展李其响;张配;刘浩【摘要】肿瘤细胞能量代谢依赖于糖酵解和氧化磷酸化,肿瘤细胞由于其生长迅速,常常出现葡萄糖等营养物质摄取增多、糖酵解增加等现象.近年来,针对肿瘤细胞能量代谢的研究受到了广泛的关注.该文总结了肿瘤细胞能量代谢过程中所需要的营养物质、调控网络以及治疗靶点,为后续研究和临床治疗提供重要参考.%Tumor cell energy metabolism is dependent on glycolysis and oxidative phosphorylation.Tumor cells,because of its rapid growth,often show increased intake of glucose and other nutrients,increased glycolysis and so on.In recent years,the study on energy metabolism of tumor cells has received extensive attention.This paper summarizes the required nutrients,regulatory networks and therapeutic targets in the energy metabolism of tumor cells,and provides important reference for future research and clinical treatment.【期刊名称】《中国药理学通报》【年(卷),期】2017(033)011【总页数】4页(P1499-1502)【关键词】肿瘤细胞;能量代谢;营养物质;调控网络;治疗靶点;瓦博格效应【作者】李其响;张配;刘浩【作者单位】蚌埠医学院药学院,安徽蚌埠233030;蚌埠医学院药学院,安徽蚌埠233030;蚌埠医学院药学院,安徽蚌埠233030【正文语种】中文【中图分类】R-05;R329.24;R333.6;R343;R730.25能量代谢是指有机体在物质代谢过程中能量的产生、释放、转换及利用的过程。
恶性肿瘤细胞能量代谢特点及研究进展
。
磷酸戊糖旁路途径活性增强导致 Ｎ Ａ Ｄ Ｐ Ｐ Ｈ 和谷胱 甘 肽 的产量增 加 ， 两者 将 会 增 加肿 瘤 细 胞 对 氧化 损
伤 和一 些化 疗 药 物 的抵 抗 。而 且 糖 酵解 路 径 比
氧化磷 酸化 短 ， 所 以通 过糖 酵解 方 式 产生 Ａ Ｔ Ｐ的 速
度 比氧化磷 酸化更 快 ， 更 能满 足肿 瘤细胞 快速 分裂 、
一
方式可以代谢更多的葡萄糖 ， 为核酸 、 氨基酸和脂肪
酸等生 物大分 子 的合 成 提 供 物 质基 础 。其 次 ， 糖 酵 解 产生 的乳 酸排 出到 胞 外 ， 使 肿瘤 细 胞 局 部保 持 酸 性 环境 ， 有利 于肿瘤 细胞 对周 围组织 的侵 袭 。再 者 ，
、
肿瘤有 氧糖 酵解
早在 １ ９ ２ ７年 ， Ｗａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｇ等 刮 观 察 到肿 瘤 细 胞 比正 常 细胞代 谢更 多 的糖 并转 化为 乳酸 。为 了证实 这个 现象 ， 他们 将 大 鼠肝 癌 组 织 和正 常 肝 脏 组织 分 别 切成 薄片 ， 测 量其 乳 酸的产 量和 氧 的消耗率 ， 发现 正 常肝 组织表 现 出 巴斯 德效 应 ， 即 氧气 的存 在抑 制 了乳 酸 的产生 ， 而 肿瘤 组 织 不 管有 无 氧 都 有 乳 酸 的 产生 ， 同时他 们在 人类 其 他 几 个 肿瘤 中也 观 察 到相 同的结 果 。随 后 ， Ｗａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｇ等 发 现 肿 瘤 组 织 代 谢 的葡萄 糖是正 常组 织 的十 多 倍 ， 乳 酸 的产 量 比正 常 组 织多 两倍 。 因此 ， 他们 提 出 了肿 瘤代 谢 采 用 有 氧 糖 酵解 的假说 ， 这 一理论 使他 在 １ ９ ３ １年获 得 了诺 贝 尔奖 。 目前 这种 有氧糖 酵解 代谢方 式 在多种 肿瘤 中 已证 实 存 在 ， 如 肾癌、 肺 癌、 乳 腺 癌、 结 肠癌 、 肝 癌
肿瘤细胞无氧糖酵解,有氧糖酵解,氧化磷酸化_概述说明
肿瘤细胞无氧糖酵解,有氧糖酵解,氧化磷酸化概述说明1. 引言1.1 概述肿瘤细胞代谢一直是细胞生物学和肿瘤学领域的研究热点之一。
在正常情况下，细胞通过有氧糖酵解进行能量产生，然而肿瘤细胞则表现出了与正常细胞不同的代谢特征。
其中，无氧糖酵解和有氧糖酵解作为主要能量转化途径引起了广泛关注。
另外，氧化磷酸化作为细胞内能量生成的关键过程也牵涉到了肿瘤细胞代谢调控的重要问题。
本文将对这三个主题进行概述，并探讨它们在肿瘤细胞生长、恶性转化以及治疗中的作用。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行阐述。
首先是引言部分，对文章内容进行概览介绍。
接着，将详细说明肿瘤细胞无氧糖酵解的概念、特点以及对肿瘤生长的影响。
随后，将介绍肿瘤细胞有氧糖酵解的关系、恶性转化的关联性以及在肿瘤形成中的作用机制。
然后，将探讨氧化磷酸化与肿瘤细胞代谢的关系，包括概述氧化磷酸化反应和其在能量产生中的作用，以及肿瘤细胞代谢异常与氧化磷酸化之间的联系。
最后，通过调节氧化磷酸化来治疗肿瘤的潜在方法也将被讨论。
最后一部分是结论部分，总结文章所述内容并展望肿瘤细胞代谢研究的前景和重要性。
本文旨在全面介绍肿瘤细胞代谢中的三个主要过程：无氧糖酵解、有氧糖酵解和氧化磷酸化，并阐述它们之间的关系及其对肿瘤生长、恶性转化以及治疗手段方面可能产生的影响。
通过深入理解这些过程可以为进一步开展相关领域的基础和临床应用提供依据，有助于深入认识肿瘤的发生和发展机制，以及寻找有效的肿瘤治疗策略。
2. 肿瘤细胞无氧糖酵解2.1 糖酵解的基本概念糖酵解是生物体内一种重要的能量供应途径，通过分解葡萄糖产生能量(ATP)。
它可以分为有氧和无氧两种类型。
有氧糖酵解需要在充足氧气的条件下进行，而无氧糖酵解则在缺乏氧气的环境下进行。
2.2 无氧糖酵解的特点肿瘤细胞由于基因突变等因素影响，会选择性地依赖无氧糖酵解来获取能量。
与正常细胞相比，肿瘤细胞对无氧糖酵解有以下特点：首先，肿瘤细胞表达高水平的乳酸脱氢酶(LDH)，这是主要参与无氧代谢的关键酶之一。
肿瘤细胞代谢异常及其在治疗中的应用
肿瘤细胞代谢异常及其在治疗中的应用随着科学技术的发展，人们对于肿瘤细胞的研究也日益深入。
肿瘤细胞代谢异常是指与正常细胞相比，肿瘤细胞在能量代谢途径上的变化和调节异常，它是许多肿瘤细胞的共同特点。
这种异常代谢导致肿瘤细胞的生长、分化、转移等行为受到破坏，肿瘤细胞呈现出比正常细胞更高的需氧代谢和更强的酸化程度。
针对肿瘤细胞代谢异常的调控，已经成为了治疗肿瘤的新方向。
一、肿瘤细胞代谢异常的特点1. 糖酵解过程高速进行相比之下，正常细胞的氧化磷酸化途径是高效能量代谢途径。
因为肿瘤细胞的能量需要比正常细胞高，所以肿瘤细胞会优先选择糖酵解途径。
这种途径使肿瘤细胞能够快速地获取能量和生物合成所需的原料。
2. 由于血管新生不足，导致缺氧状态的持续肿瘤细胞由于快速生长，需要更多的营养和氧气，并且不断释放代谢废料和二氧化碳，这样一来肿瘤细胞会对邻近组织的营养供给造成影响。
由于肿瘤组织的血管新生不足，缺氧状态的持续会刺激肿瘤细胞进一步通过糖酵解途径来获取能量。
3. 细胞动态平衡被破坏肿瘤细胞的细胞动态平衡被破坏，使得肿瘤细胞之间互相协作，形成了肿瘤的整体性。
肿瘤细胞的代谢异质性意味着它们可能具有不同的虚弱点。
因此，针对这些虚弱点进行干预，可以对肿瘤治疗产生重要影响。
二、肿瘤细胞代谢异常在治疗中的应用1. 代谢抑制剂代谢抑制剂是通过靶向肿瘤细胞的代谢过程，以抑制肿瘤细胞增殖为目的的抗肿瘤药物。
该类药物通过抑制肿瘤细胞的能量代谢和生物合成，进而导致肿瘤细胞死亡。
例如，糖酵解抑制剂2-磷酸葡糖酸酰基转移酶（PFKFB3）抑制剂可以抑制肿瘤细胞的能量代谢，从而使其死亡。
2. 营养基因靶向药营养基因是指肿瘤细胞依赖于其生长和存活的营养转运方式。
营养基因靶向药可以靶向这些代谢途径的特定酶，从而阻断肿瘤细胞营养的供应。
例如，靶向谷氨酰胺转运蛋白（ASCT2）的抑制剂可以阻断肿瘤细胞的谷氨酸转运通路，从而抑制肿瘤细胞的生长和转移能力。
肿瘤病人的代谢特点
营养不 良 的 肿 瘤 病 人 能 量 消 耗 异 常 的 分 别 达 到 #D= 和 两篇著作均表明能量消耗降低病人比例要多于能量 #’= ， 消耗升高的病人。 I,?0 等人发现肿瘤病人的生存期与能量代谢的改变 密切相关， 在代谢正常病人平均生存时间仅为 !%ED 个月， 低代谢病人为 %!E" 个月， 高代谢病人为 (%ED 个月。他们的 研究显示能量代谢的改变与病人年龄、 性别、 体重、 营养状 况以及有无肝脏转移无明显相关
［L］ 通过动物实验揭示在肿瘤的不同时期能 J/K3<@ 等人
恶性肿瘤病人中营养不良的发生率甚高， 尤以胃肠道 肿瘤病人明显。肿瘤病人出现营养不良的原因和机制颇为 复杂， 有肿瘤导致全身的代谢改变， 也有来自抗肿瘤治疗的 相关因素。本文拟就肿瘤病人的代谢改变作一综述。 ! 能量代谢改变 肿瘤的存在将改变宿主能量消耗 （ +,+-./ +01+,2345-+， 。在众多文献中， 肿瘤病人实测的能量消耗主要为基 66） 础能量消耗 （ 766） 或通过代谢测定的静息能量消耗 （ )66） 。 预测的能量消耗是通过 89--3:;7+,+23<4 公式计算， 定义能量 大 消耗的测定值在预测值的 ’"= > !!"= 之间为正常代谢， 于 !!"= 为高代谢， 小于 ’"= 为低代谢。 大多数但并非所有肿瘤病人出现能量消耗增加， 早期 对成 人 急 性 白 血 病 的 研 究 显 示 基 础 代 谢 率 上 升 &= >
［="］ ［=%］ 发生变化， 对某些氨基酸有特殊需求 。王亮等人 的
肿瘤代谢学
肿瘤代谢学肿瘤代谢学是研究癌细胞代谢的学科，也被称为肿瘤代谢研究。
肿瘤代谢学探索了肿瘤细胞的生物化学特点、代谢途径以及与正常细胞不同之处，旨在为开发新的抗癌治疗策略提供科学依据和思路。
肿瘤代谢学的研究始于上世纪20年代，当时一些科学家发现肿瘤细胞的代谢与正常细胞存在明显不同。
后来的研究表明，肿瘤细胞更倾向于使用糖类代谢途径产生能量，产生大量的乳酸，这被称为「截糖酵解」。
除此之外，肿瘤细胞还利用酮体、脂肪酸等代谢途径来满足生长和扩散的需要。
肿瘤代谢学的研究有以下三个方向：1.代谢特点：肿瘤细胞的能量代谢存在明显的变化，主要表现在截糖酵解和氧化磷酸化代谢途径。
与正常细胞不同，在正常细胞中，血糖通过呼吸链产生大量的ATP分子，为细胞提供能量，而在肿瘤细胞中，大部分血糖被通过截糖酵解转化成乳酸，产生小量的ATP，但可以满足肿瘤细胞快速增殖的需求。
除此之外，肿瘤细胞的脂肪酸代谢、氨基酸代谢等也存在明显变化。
2.生长调控：肿瘤细胞代谢的变化与细胞生长和增殖的需要有关，体现在肿瘤细胞的某些代谢途径被加强或减弱。
一些代谢酶的表达也会发生变化，这些酶主要参与截糖酵解、氧化磷酸化、脂肪酸合成与合成等代谢途径。
肿瘤细胞的生长调控与代谢之间相互作用十分复杂，需要进一步深入研究。
3.抗癌治疗：肿瘤细胞的代谢特点可以被用来设计和开发抗癌治疗策略。
一些化疗药物可以影响肿瘤细胞的代谢途径，抑制特定酶的活性，干扰细胞生长和分裂。
还有一些新的药物和技术可以被用来治疗癌症，例如代谢切割物，选择性杀死肿瘤细胞，不影响正常细胞等。
总的来说，肿瘤代谢学是近年来兴起的一个新兴学科，可以通过研究肿瘤细胞生长调控和代谢特点，为新的抗癌治疗提供科学依据和方向。
虽然目前肿瘤代谢学的研究还处在发展的早期，但相信在不久的将来，这个领域会给医学领域带来更多的突破和进展。
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癌细胞进行有氧糖酵解的生理意义
1：首先肿瘤细胞采用有氧糖酵解方式可以代谢更 多的葡萄糖，为核酸氨基酸和脂肪酸等生物大分 子的合成提供物质基础
2：其次，糖酵解产生的乳酸排出到胞外，使肿瘤 细胞局部保持酸性环境，有利于肿瘤细胞对周围 组织的侵袭
3 磷酸戊糖旁路途径活性增强导至NADPPH 和谷胱甘肽的产量增加，两者将会增加肿 瘤细胞对氧化损伤和一些化疗药物的抵抗 4 糖酵解路径比氧化磷酸化短，所以通过糖 酵解 方式产生ATP的速度比氧化磷酸化更 快，更能满 足肿瘤细胞快速分裂生长的 需求 。
呼吸链（respiratory chain) 概念：线粒体内膜中的一系列递氢和递电子酶及其辅酶按照 一定顺序排列成的连锁性氧化还原体系。
A 代谢脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连 锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水； B 该酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内膜上； C 此过程与细胞呼吸有关。因此，称为呼吸链。
结语
细胞无氧糖酵解的发生可以是微环境的改变， 特别是缺氧所致；也可以是基因异常表达的表型改 变。未来深入研究癌细胞的能量代谢特点及其与环 境及基因表达的关系有助于深入了解癌细胞的生物 学特点，也为以能量代谢的关键酶或载体为靶点进 行分子靶向治疗提供了理论基础。 然而，癌细胞的能量代谢存在巨大的异质性，不 仅与所处的微环境、基因表达、信号转导通路等相 关，也与癌细胞的来源有关，因此以能量代谢为靶 点进行治疗也存在一定的挑战。目前，一些针对糖 酵解关键酶或葡萄糖转运载体的抑制剂被应用于体 内或体外研究中。
2：作为另一个Myc和HIF-1的下游调节位点，LDH-A在肿瘤形成中 扮演关键角色。使用LDH-A抑制剂可抑制体外培养肝癌细胞生长， 减少癌细胞ATP水平，增加化疗药物敏感性，但不影响正常细胞的 糖代谢。
3：研究表明，二氯乙酸DCA可通过“正常化”癌细胞异常能量代谢杀 伤癌细胞。DCA可抑制癌细胞糖酵解，促进氧化磷酸化，增加线粒体 H2O2，激活电压门控K+通道。
肿瘤细胞七大特性
1肿瘤的自我增殖能力 5持续的血管生成能力 6组织侵袭转移能力 7有氧糖酵解能力非常强
2凋亡抵抗
3无限的复制潜能 4对抗生长信号的不敏感 性
其中有氧糖酵解是肿瘤的最重要特征之一，他为肿瘤细 胞提供了生存优势目前多数观点认为恶性肿瘤不仅是一 种基因病。也是一种能量代谢性疾病。
肿瘤细胞糖酵解代谢活跃的机制
1：HIF的激活导致肿瘤细胞糖酵解增加
肿瘤组织由于其快速生长的特点, 加之肿瘤组织的血管 结构异常导致供血减少, 因此缺氧是肿瘤细胞普遍存在 的状态。缺氧的微环境会刺激细胞低氧诱导因子 (hypoxia induciblefactor, HIF)基因的转录而HIF1的 激活使葡萄糖转运子糖酵解酶的表达增加并加速糖酵解 ，结果使乳酸产生增多，增加肿瘤微环境的酸性进而促 进糖酵解，此外，HIF1也能激活丙酮酸脱氢酶激酶 （ PDKs) ， PDKs使线粒体中的丙酮酸脱氢酶复合体失活， 减少葡萄糖来源的丙酮酸进入三羧酸循环，因此使氧化 磷酸化和氧消耗减少，使肿瘤细胞的糖酵解增加，并在 低氧条件下节约氧，因此进一步促进了肿瘤的有氧糖酵 解的发生。
临床应用 以能量代谢作为靶点进行靶向治疗
有氧糖酵解是癌细胞区别于正常细胞的显著特征，癌细胞异常的能 量代谢有望作为分子靶向治疗的重要靶点
1：HK-2是Myc和HIF-1的重要调节靶点，多年前已被作为分子靶向 治疗的靶点。而最近的蛋白质组学研究表明3-溴丙酮酸实为3-磷酸 甘油醛脱氢酶抑制剂。尽管缺乏特异性，并具有烷化作用，但3-溴 丙酮酸在体内具有强大的抗肿瘤效应。
高能磷酸化合物
高能磷酸化合物在生物 机体的能量转换过程中 起着很重要的作用，在 机体内有很多高能磷酸 化合物，其磷酸键中贮 存有大量的能量，这种 能量称为磷酸键能。这 类化合物的典型代表是 三磷酸腺苷（ATP)
其他高能化合物
分类及举例 UTP、CTP、GTP 1,3-二磷酸甘油酸、 磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸肌酸 乙酰CoA、琥珀酰CoA、脂酰CoA 43.9 kJ/mol 31.4 kJ/mol 释放能量（pH7.0,25℃) 30.5 kJ/mol 61.9 kJ/mol
某些癌细胞线粒体中高浓度的ROS抑制了顺乌头酸 酶活性, 结果柠檬酸被运送到胞质, 由柠檬酸裂解 酶(ACL)分解为草酰乙酸(OAA)和AcCoA。OAA被还 原成苹果酸再被运回到线粒体中。在线粒体中苹果 酸又被转换成OAA (在此过程中产生的NADH抑制三 羧酸循环), 与Ac-CoA反应生成柠檬酸完成三羧酸 循环。Ac-CoA (包括来自线粒体的)主要用来合成 脂肪酸和胆固醇。截短的三羧酸循环是不完全的三 羧酸循环, 几乎不产生能量, 但它却为快速生长的 肿瘤细胞提供了大量供生物合成的原料。
4：糖酵解的其他关键酶如丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶、磷酸果糖 激酶Ⅰ 也可作为肿瘤治疗的潜在靶点。另外，癌细胞的氨基酸和脂 肪代谢也存在一定程度的异常改变。属于氨基酸的谷氨酰胺也与癌 细胞的代谢密切相关，也可作为治疗靶标
（二）Warburg效应用作肿瘤诊断
18F-氟脱氧葡萄糖(18F-flurodeoxyglucose, 18FFDG)为葡萄糖代谢示踪剂,
生物氧化的特点
1. 生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程， 反应条件温和（水溶液，中性pH和常温）。 2. 氧化进行过程中，必然伴随还原反应的发生。同 时，水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水 脱氢作用直接参予了氧化反应。 3. 在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进 行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常 由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。
part3 肿瘤细胞能量代谢特点及应用
肿瘤细胞与人体正常细胞在代谢上有些不同, 这主要体现在能量代谢和物质代谢上。肿瘤细胞 能量代谢的特点表现在活跃地摄取葡萄糖和谷胺 酰胺, 进行有氧糖酵解(Warburg效应)。这种看上 去很不经济的能量供给方式对肿瘤细胞却是必需 的, 它既为肿瘤细胞的不断生长提供能量, 也为 它们提供了生物合成的原料。
正常细胞的能量代谢
细胞代谢依赖ATP提供能量。细胞产生ATP的方式 主要有两种, 糖酵解和氧化磷酸化。糖酵解是指在细 胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程, 此过程仅产生2 个ATP。正常细胞从糖酵解中获取大约20%~30%自身代 谢所需的能量。在有氧条件下, 丙酮酸被转运至线粒 体内进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环（ TCA cycle), 经氧化磷酸化完全分解成水和二氧化碳 并产生ATP和NADPH。这一过程提供了细胞代谢所需能 量的70%。在缺氧条件下丙酮酸被乳酸脱氢酶A (lactate dehydrogenase A, LDH-A)还原为乳酸, 伴 有NADH的氧化过程, 形成的NAD+对维持糖酵解过程是 必需的
氧 化 呼 吸 链 NADHFMN(Fe-S)Qbc1caa3O2 琥 珀 酸 氧 化 呼 吸 链 琥珀酸FAD(Fe-S)Qbc1caa3O2
NADH
氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）
呼吸链中电子的传递过程偶联ADP磷酸化， 生成ATP的方式，称为氧化磷酸化；是体内 产生ATP的主要方式。
癌细胞能量代谢异常的实现途径
1.癌细胞的葡萄糖转运载体的活性增高 癌细胞具有很高的能量需求，而糖酵解是一种相 对低效的代谢方式，这就要求癌细胞增加葡萄糖的 摄取和利用。癌细胞葡萄糖转运体（Glut）的表达 水平明显高于正常细胞。 2.糖酵解关键酶的活性升高 癌细胞糖酵解增强的重要原因是一些关键酶的基 因表达增强，相应蛋白质的合成增加，活性增高。 糖酵解的关键酶有已糖激酶(HK)、磷酸果糖激酶1 （PFK-1）和丙酮酸激酶等。
高能化合物之间的转换
GDP ATP + UDP CDP
核苷二磷酸激酶
GTP ADP + UTP CTP
ADP累积时，也可产生ATP： ADP + ADP ATP + AMP
腺苷酸激酶
氧化磷酸化
呼吸链中电子的传递过程偶联ADP磷酸化，生成ATP的 方式，称为氧化磷酸化；是体内产活性或数量的改变也与基因 的异常改变密切相关，如原癌基因Ras,Myc等异 常活化，或是抑癌基因如P53突变等的失活。癌 组织中普遍存在的缺氧微环境会进一步增加这些 基因和酶的活性。缺氧和Ras蛋白也通过增加 HIF-1α和HIF-β2上调糖酵解。HIF-1的激活在 癌细胞糖酵解相关酶或载体的转录和翻译过程中 扮演重要角色。
3线粒体氧化磷酸化功能的损害
有氧糖酵解的另一个重要环节是线粒体功能缺陷, 会造成线粒体氧化磷酸化功能的损害。引起线粒 体氧化磷酸化功能的损害的原因有多种, 如线粒 体DNA变异、电子传递链机能障碍、能量代谢相 关酶类的表达异常等。
葡萄糖经GLUT进入细胞后经糖酵解生成丙酮酸，在正常条件 下丙酮酸在线粒体内进行氧化磷酸化，而在缺氧条件下丙酮酸被 LDH-A还原为乳酸，癌细胞即使在有氧条件下也将丙酮酸转化成 乳酸癌细胞还具有大量摄入谷氨酰胺供其生长的能力Myc和P53分 别在不同层面影响细胞能量代谢myc激活或p53失活使癌细胞能量 代谢向有氧糖酵解倾斜
敬请指正
谢谢
动物机体能量来源与去路图
植物能量代谢图
微 生 物 能 量 代 谢 图
Part2：生物氧化
生物氧化
糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分 解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化（ biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼吸 代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。在真 核细胞内生物氧化多在线粒体内进行；在不含线粒体 的原核生物（如细胞）体内生物氧化则在细胞膜上进 行。
是目前临床和 研究应用最广泛、最成熟的肿瘤代谢显像剂 。18F-FDG和葡萄糖的分子结构相似, 在注入 体内后,18F-FDG与葡萄糖一样通过细胞膜上 GLUT进入细胞内。18F-FDG进入细胞后在己糖 激酶II (HK-II)的作用下被磷酸化, 形成6磷酸-18FDG (6-P-18FDG), 但与葡萄糖不同的 是, 6-P-18FDG不能被进一步代谢, 而是滞留 堆积在细胞内。肿瘤细胞由于具有高摄取葡 萄糖的特点,故能聚集较多的18F-FDG