癌症研究人员发现肿瘤的新陈代谢比怀疑的要慢

科学家们从未确切地知道癌性肿瘤在哺乳动物体内生长会消耗多少能量。

他们假设它消耗大量能量，搅动营养物质并使健康组织 - 心脏，肝脏，胰腺 - 处于劣势，因为代谢系统传播营养财富。

但在一项新的研究中，普林斯顿化学和路德维希普林斯顿分部的研究人员首次证明，事实恰恰相反：肿瘤将营养物质转化为可用细胞能量的速度明显、可量化地缓慢。

这种嗜睡可能有助于肿瘤为生长和转移等更邪恶的任务保存能量，根据路德维希普林斯顿分院主任Joshua Rabinowitz发表在《自然》杂志上的一项新研究，化学教授和刘易斯 - 西格勒综合基因组学研究所及其团队。

在五种不同类型的癌症中，研究小组发现肿瘤在低能量预算下成功增殖，部分原因是它们忽视了健康器官为整个身体的利益而进行的正常组织功能。

这一发现对抗癌策略具有巨大的意义，因为它将我们的注意力引向了缓慢的能量代谢。

一些针对癌症患者的治疗方法围绕着“饿死肿瘤”的策略，假设没有营养，肿瘤就无法蓬勃发展。从能源基质的一般角度来看，这种策略现在充其量是值得怀疑的。

但研究人员确实发现，肿瘤比正常组织更多地使用一种特定的营养素葡萄糖，因此与将标准癌症疗法与减少循环葡萄糖的饮食(如生酮饮食)相结合的可能性一致。

“我认为人们认为癌症确实需要大量的能量，因为它必须付出分裂和增殖的代价。但是没有人真正测量过癌症与你的健康器官相比产生和使用的能量，“Rabinowitz小组的副研究学者，该论文的主要作者Caroline Bartman说。

“我们开发了一种在癌症中测量它的方法，并发现了肿瘤和其他组织之间的巨大差异。所以现在，我们有了这样的范式，癌症是节俭的——它将停止将能量用于所有这些健康的任务，而只是将其用于增殖。这告诉你的是，这些类型的途径，比如饿死癌症，本身不会是好的治疗策略。

拉比诺维茨说，他和他的团队对他们的研究结果感到非常惊讶。

“当你回顾过去时，这是你可以合理化的事情之一，”他说。“肿瘤正面临着恶劣的代谢环境，因为它们没有在身体其他部位发育的适当脉管系统。因此，他们被迫用更少的钱凑合。

“但可以肯定的是，由于肿瘤在很多方面都是高代谢的，我们预计我们会看到高能量的新陈代谢，这将支持它们的生长和分化能力。

他补充说，“我想重要的信息是，增长是昂贵的，但不像拥有思想或移动肌肉或正常器官执行的哺乳动物生活的其他方面那么昂贵。

同位素示踪量化能源使用

为了量化他们的研究，研究小组使用了一种称为同位素追踪的调查方法，该方法涉及用重同位素标记营养物质并监测它们在哺乳动物中代谢的速度。

哺乳动物的组织和器官主要通过三羧酸(TCA)循环获得能量，该循环氧化脂肪和碳水化合物以产生主要能量货币ATP。大约95%的ATP(哺乳动物的可用能量)来自这个循环。通过研究营养物质从血液中吸收到TCA循环的速度，研究人员能够量化与健康组织相比，癌组织产生和使用的能量。

例如，在肺癌，胰腺癌和结肠癌中，他们在“原发性”实体瘤(即尚未开始扩散的肿瘤)中发现了缓慢的TCA通量和ATP生产周期。

他们还发现，转移性癌症比原发性肿瘤产生和使用更多的能量，并且其水平与健康组织相当。

这些发现使研究人员得出结论，癌细胞会脱落能量昂贵的组织特异性功能，为肿瘤生长储备能量。

这是首次在体内量化肿瘤能量产生，并作为比较研究的一部分。

研究人员现在使用的一些方法以前已经被利用过，巴特曼说。例如，TCA循环的途径是在大约80年前发现的。但技术进步和更好的光谱法正在提供惊人的新发现。

“我认为对于这个领域来说，这是一个激动人心的时刻，”巴特曼说，“因为随着过去50年的进步，这是一个非常富有成效的时刻，可以回顾所有这些旧概念，并利用它们来更好地了解疾病和癌症现在。

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