葡萄糖代謝重編程在腫瘤基礎(chǔ)研究及臨床診療中的研究進展

江圓，陳亞，謝楊陽，黃信羽，趙健，梁蓓蓓

0 引言

代謝重編程可控制腫瘤能量和生物合成途徑的變化。葡萄糖代謝重編程是腫瘤中最具代表的代謝表征。腫瘤細胞具有獨特的能量代謝方式，即使在有氧情況下也不利用線粒體氧化磷酸化產(chǎn)能，其表現(xiàn)出活躍的有氧糖酵解現(xiàn)象，被稱為Warburg效應(yīng)（有氧糖酵解）。越來越多的研究證實腫瘤葡萄糖有氧糖酵解途徑是腫瘤治療的潛在靶點。基于腫瘤葡萄糖代謝的檢測技術(shù)如PET/CT、同位素示蹤檢測、代謝流等已被廣泛應(yīng)用于腫瘤臨床診斷和治療中。本文將綜述腫瘤葡萄糖代謝重編程及相關(guān)檢測技術(shù)，進一步挖掘腫瘤葡萄糖代謝在臨床應(yīng)用中的潛在價值。

1 腫瘤葡萄糖代謝的特點

葡萄糖代謝是機體最重要的物質(zhì)代謝，主要包括細胞質(zhì)中進行的糖酵解途徑、磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway,PPP）、絲氨酸生物合成途徑（serine synthesis pathway,SSP）和線粒體基質(zhì)中進行的三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle,TCA）途徑。在腫瘤細胞中，這些代謝途徑能夠被重新編輯，快速提供腺苷三磷酸（adenosine triphosphate,ATP）及谷氨酰胺、絲氨酸、精氨酸、脂肪酸和脂類物質(zhì)促進自身增殖，被稱為葡萄糖代謝重編程，也是腫瘤標(biāo)志之一。Warburg效應(yīng)[1]是腫瘤發(fā)生葡萄糖代謝重編程最為顯著的表型，它是腫瘤細胞具有的獨特能量代謝方式，在有氧和無氧的條件下均表現(xiàn)出活躍的有氧糖酵解現(xiàn)象。與正常的細胞相比，腫瘤細胞獲取能量的方式發(fā)生了改變，其代謝方式也被重新編輯，表現(xiàn)在腫瘤細胞通過有氧糖酵解途徑產(chǎn)生了大量的乳酸造成了乳酸堆積，同時獲得了有利于其自身異常生長、增殖及轉(zhuǎn)移的能量及微環(huán)境；其次，大量攝取葡萄糖會積聚糖酵解通路中其他中間代謝產(chǎn)物，增加PPP代謝水平[2]，同時抑制細胞內(nèi)TCA途徑，見圖1。糖酵解與磷酸戊糖途徑的大幅增加，分別以ATP和NADPH的形式為細胞提供能量和電子，這是建立細胞大分子所必需的[3]。Li等[4]發(fā)現(xiàn)線粒體氧化磷酸化受到氧和丙酮酸可用性的調(diào)節(jié)，氧和丙酮酸分別是終端電子受體和主要碳源，線粒體丙酮酸代謝受丙酮酸脫氫酶激酶（PDHK或PDK）和丙酮酸脫氫酶（PDH）的調(diào)控（PDHK1-4亞型），乏氧誘導(dǎo)因子1α（HIF1α）上調(diào)PDHK1的表達，使PDHE1α亞基的S293磷酸化，并抑制丙酮酸脫氫酶（PDH）。這導(dǎo)致丙酮酸代謝和三羧酸（TCA）循環(huán)耦合電子傳遞受到抑制，從而減少線粒體丙酮酸的利用，抑制活性氧ROS的產(chǎn)生，通過排除線粒體消耗丙酮酸，PDHK1的誘導(dǎo)可以促進糖酵解，并提高丙酮酸向乳酸轉(zhuǎn)化的速度，從而促進腫瘤的發(fā)展。并且通過氧化磷酸化（如缺氧、用寡霉素抑制ATP合酶或氫離子）抑制ATP的產(chǎn)生將導(dǎo)致糖酵解通量增加[5]。

圖1 腫瘤葡萄糖代謝過程Figure 1 Glucose metabolism in tumors

2 腫瘤葡萄糖代謝重編程發(fā)生的驅(qū)動因素

2.1 基因水平的改變

癌基因和抑癌基因可以通過多種機制影響腫瘤細胞的葡萄糖代謝，被認(rèn)為是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生并驅(qū)動葡萄糖代謝重編程的首要因素。大鼠肉瘤（rat sarcoma,RAS）是酵母和哺乳動物細胞增殖的主要調(diào)節(jié)因子，也是主要的原癌基因產(chǎn)物。在RAS基因中，KRAS對人類癌癥影響最大,癌基因KRAS能夠通過多種方式改變腫瘤細胞的代謝進程[6]，包括增強腫瘤細胞的葡萄糖攝取和糖酵解過程，即使腫瘤組織中含有大量的氧氣（Warburg效應(yīng)）[7]。研究顯示，KRAS基因?qū)δ[瘤代謝的影響能通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白以及糖酵解酶來實現(xiàn)[8]。腫瘤抑制因子P53是癌癥的主要調(diào)控因子，可通過直接或間接調(diào)控幾種關(guān)鍵酶的表達來調(diào)控葡萄糖代謝[9]。例如，通過降低HK2 mRNA的穩(wěn)定性來下調(diào)HK2蛋白的水平，并通過下調(diào)磷酸甘酸突變酶1（PGAM1）的蛋白水平，抑制糖酵解，具體機制有待研究。P53激活劑APR-246（2-(Hydroxymethyl）-2-(methoxymethyl)-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-one,2-(羥甲基)-2-(甲氧基甲基)奎寧-3-酮）和小分子COTI-2（將突變型P53轉(zhuǎn)化為野生型P53）正用于臨床試驗中，這些藥物的研究開發(fā)對腫瘤的治療具有重要的參考價值[10-11]。Ohnishi等[12]發(fā)現(xiàn)成骨細胞分化降低了腫瘤抑制因子P53的表達，增加葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1（glucose transporter type 1,GLUT1）的表達，增強了由PI3K調(diào)控的Akt磷酸化，從而使其代謝途徑轉(zhuǎn)換為糖酵解。綜上，這些癌基因或抑癌基因會導(dǎo)致癌細胞葡萄糖代謝變化，在癌癥進展過程中起關(guān)鍵作用，靶向這些基因的藥物研發(fā)為抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展及治療提供有效前景。

2.2 腫瘤微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment,TME）的改變是驅(qū)動腫瘤代謝重編程的關(guān)鍵因素。TME是由細胞外基質(zhì)、造血來源細胞（免疫細胞和炎性細胞）和間充質(zhì)來源細胞（成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、脂肪細胞）組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，腫瘤及其微環(huán)境之間的相互作用對腫瘤的發(fā)展至關(guān)重要[13]。缺氧條件促進腫瘤血管生成，也促進乏氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1,HIF-1）誘導(dǎo)糖酵解發(fā)生[14]。研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1參與非小細胞肺癌的血管生成，在肺癌組織中HIF-1和血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）表達水平顯著高于癌旁正常肺組織，且HIF-1與VEGF表達呈正相關(guān)[15]。HIF-1調(diào)控糖代謝表現(xiàn)為上調(diào)糖酵解關(guān)鍵酶并同時抑制線粒體的生物合成，HIF-1高表達調(diào)控編碼己糖激酶與葡萄糖轉(zhuǎn)運相關(guān)基因促進糖酵解[16]。Wong等[17]證實缺氧刺激了RE1-沉默轉(zhuǎn)錄因子（RE1-silencing transcription factor,REST）的表達，REST是一種HIF-1誘導(dǎo)基因，也是蛋白質(zhì)精氨酸N甲基轉(zhuǎn)移酶6（protein arginine N-methyltransferase 6,PRMT6）的轉(zhuǎn)錄抑制因子，刺激丙酮酸激酶2（pyruvate kinase 2,PKM2）入核，驅(qū)動糖酵解相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄。HIF-1主要通過VEGF調(diào)節(jié)血管生成，通過鈉氫泵調(diào)節(jié)pH值，上調(diào)己糖激酶（hexo-kinase,HK）、醛縮酶、丙酮酸激酶（pyruvate kinase,PKM），下調(diào)丙酮酸脫氫酶（pyruvate dehydrogenase,PDH），促進丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，進入檸檬酸循環(huán)來調(diào)節(jié)糖酵解[17]。TME中低pH也被發(fā)現(xiàn)顯著促進單核細胞來源的樹突狀細胞的分化，表現(xiàn)出減少葡萄糖消耗、上調(diào)線粒體呼吸基因和抑制mTORC1活性[19]。因此，中和TME中的低pH值可能對提高腫瘤治療療效有重要影響。Gómez團隊[20]發(fā)現(xiàn)抗炎性腫瘤相關(guān)巨噬細胞分泌的細胞因子TGF-β減少了琥珀酸脫氫酶的表達，而琥珀酸脫氫酶是乳腺癌細胞中氧化磷酸化的關(guān)鍵酶。這種代謝酶的減少增強了轉(zhuǎn)錄因子HIF-1的穩(wěn)定性促進了糖酵解通路，從而增強了腫瘤血管形成和免疫抑制。由于腫瘤微環(huán)境的變化，巨噬細胞和髓樣抑制細胞的促炎性活化增加腫瘤CD8+T細胞中干擾素-γ的表達，使髓樣抑制細胞中的一般性調(diào)控阻遏蛋白激酶2（general control nonderepressible 2,GCN2）缺失促進腫瘤相關(guān)巨噬細胞和髓樣抑制細胞的表型轉(zhuǎn)變，從而促進了抗腫瘤免疫反應(yīng)[21]。

2.3 代謝酶活性改變

腫瘤細胞糖酵解途徑中代謝酶的活性及蛋白質(zhì)表達水平顯著上調(diào)，其中包括HK、6-磷酸果糖激酶-1（phosphofructose kinase,PFK）、PKM和乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase,LDH）等[22-23]。越來越多的研究證實腫瘤葡萄糖代謝的關(guān)鍵酶是腫瘤治療的潛在靶點（如GLUT1、HK2、PFKFB3、PKM2等），抑制其糖代謝酶的活性，有利于抑制腫瘤的生長[24]。

2.3.1 己糖激酶 HK是糖酵解的第一個限速酶，該酶主要包括HK1、HK2、HK3、HK4和己糖激酶結(jié)構(gòu)域蛋白1（hexokinase domain containing 1,HKDC1）5個亞型，其中HK2在多種癌細胞中表達異常升高，且HK2高表達與肝癌患者不良預(yù)后顯著相關(guān)，相關(guān)研究表明，沉默HK2表達可有效地降低糖酵解活性[25]。Liu等[26]發(fā)現(xiàn)，抑制HK2有助于抑制人乳頭瘤病毒16e7蛋白（human papilloma virus 16e7 protein,HPV16e7）誘導(dǎo)的腫瘤糖酵解代謝表型，減少對糖酵解的依賴，抑制腫瘤生長，誘導(dǎo)細胞凋亡，阻斷癌細胞能量來源可提高人乳頭瘤病毒（human papilloma virus,HPV）（+）宮頸癌細胞對放療敏感度。肝癌中HK2缺乏顯著增加了索拉非尼誘導(dǎo)的細胞死亡，并增強了索拉非尼對體內(nèi)腫瘤生長的抑制作用[27]。HK2小分子抑制劑3-溴丙酮酸（3-Bromopyruvic acid,3bp）可以殺死在組織培養(yǎng)中生長的癌細胞，根除動物體內(nèi)的腫瘤，防止腫瘤轉(zhuǎn)移，也是一種正在進行臨床開發(fā)的抗癌新藥[28]。近年來關(guān)于HK2作為腫瘤治療靶點的研究不斷涌現(xiàn)，有研究指出在肝癌細胞中減少HK2表達不但可以抑制有氧糖酵解、促進氧化磷酸化，而且還可以增加細胞對二甲雙胍治療的敏感度[27]。

2.3.2 丙酮酸激酶 PKM是一種限速酶，負責(zé)催化糖酵解的最后一步。PKM2在肺癌、肝癌、膠質(zhì)瘤、腎癌等組織中均有高表達，且與腫瘤分期、臨床分期、預(yù)后等密切相關(guān)[29]。最近發(fā)現(xiàn)將PKM2抑制劑化合物3K注射到小鼠尾靜脈可以抑制小鼠移植瘤的生長，導(dǎo)致細胞死亡[29]，從而證實了降低PKM2的表達可有效抑制腫瘤生長。多項研究表明，降低PKM2表達會導(dǎo)致癌細胞死亡、代謝活性降低和減少腫瘤發(fā)生，并同時提高腫瘤細胞對多西紫杉醇、順鉑等藥物的敏感度，從而促進腫瘤組織死亡，降低腫瘤發(fā)生[30]。

2.3.3 6-磷酸果糖激酶-1 PFK是糖酵解的另一種限速酶，能催化6-磷酸果糖反應(yīng)生成1,6-二磷酸果糖。2,6-二磷酸果糖激酶（phosphofructokinase-2/fructose-2,6-bisphosphatase,PFKFB）是PFK的最強變構(gòu)激活劑，它的亞型PFKFB3變構(gòu)激活磷酸果糖激酶-1（PFK-1），促進了2,6-二磷酸果糖的合成，進而促進了腫瘤的糖酵解，參與腫瘤細胞的生存和增殖，已被發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤中高表達[31]。Li等[32]證明PFKFB3在保護化療藥物誘導(dǎo)的癌細胞凋亡中起關(guān)鍵作用，DNA損傷劑可以刺激PFKFB3在賴氨酸472（K472）處的乙酰化，從而增加PFKFB3的細胞質(zhì)積累和促進糖酵解的能力，這對于細胞在DNA損傷化療藥物作用下的生存是非常重要的。此外，基于PFKFB3的抑制使細胞對順鉑誘導(dǎo)的凋亡敏感，有研究提出了一種以PFKFB3為靶點的潛在的抗癌化學(xué)治療策略[32]。經(jīng)研究證實PFKFB3的小分子拮抗劑3PO（3-（3-pyridinyl）-1-（4-pyridinyl）-2-propen-1-one,3-（3-吡啶基）-1-（4-吡啶基）-2-丙烯-1）可促進微管毒物誘導(dǎo)的有絲分裂阻滯期乳腺癌細胞的死亡[33]。

2.3.4 葡萄糖轉(zhuǎn)運體GLUTs GLUTs是負責(zé)轉(zhuǎn)運葡萄糖的重要載體蛋白。在腫瘤細胞中，葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的表達明顯上調(diào)，增加了葡萄糖攝取和參與糖代謝的多條途徑。Yakisich等[34]發(fā)現(xiàn)雙胍類抗腫瘤藥物可以與GLUT1抑制劑WZB-117（3-hydroxy-benzoic acid，3-羥基-苯甲酸）聯(lián)合使用，增強對肺癌干細胞的靶向作用。根皮素可以抑制耐藥結(jié)腸癌細胞株中過表達的GLUT1，并通過激活P53介導(dǎo)的信號誘導(dǎo)細胞凋亡，從而抑制耐藥癌細胞的生長[35]。最近，Chen等[36]證實肺癌細胞GLUT5的特異性小分子抑制劑2,5-脫水-D-甘露醇（2,5-Anhydro-D-mannitol），可在體外和體內(nèi)模型中抑制肺癌細胞的果糖利用，從而下調(diào)其脂肪酸合成活性，抑制肺癌細胞的體內(nèi)惡性生長，為肺癌的治療提供了新策略。

2.4 其他

腫瘤中被異常激活的癌基因和促癌相關(guān)通路也被認(rèn)為是潛在的分子靶標(biāo)。研究表明，抑制致癌基因YAP/TAZ（yes associated protein,YAP/transcriptional coactivator with PDZ-binding motif,TAZ）的表達和轉(zhuǎn)錄活性可以顯著抑制腫瘤細胞的生長和侵襲，并誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，用其靶向藥物維替普芬治療腫瘤細胞，顯著逆轉(zhuǎn)了腫瘤細胞的惡性生物學(xué)行為[37]。此外，二甲雙胍可以激活單磷酸腺苷活化蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate（AMP）-activated protein kinase,AMPK）通路、抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1（mammalian target of rapamycin complex-1,mTORC1）通路及腫瘤糖酵解活性，增強葡萄糖氧化磷酸化，從而抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[27]。從代謝方向?qū)@些生物靶點進行針對性檢測治療，或可為腫瘤臨床診斷治療提供有效的方法。

3 基于腫瘤葡萄糖代謝的檢測技術(shù)及其臨床應(yīng)用

3.1 分子影像成像技術(shù)

分子影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展就是通過大通量篩選和開發(fā)新的分子探針，定位特異性的新靶點；通過新的成像技術(shù)如正電子發(fā)射體層攝影術(shù)（positron emission computed tomography,PET）、磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）、X射線計算機體層攝影術(shù)（computed tomography,CT）和超聲成像（ultrasound,US）等成像定量方法，不斷提高成像的敏感度、特異性和分辨率，更早期、準(zhǔn)確地獲取生物細胞分子信息，從而達到預(yù)測醫(yī)學(xué)、定量醫(yī)學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的目的。基于大多數(shù)腫瘤表現(xiàn)出明顯的糖酵解活性，PET/CT技術(shù)被廣泛應(yīng)用于腫瘤臨床治療。PET/CT的出現(xiàn)是醫(yī)學(xué)影像的又一次革命，其中氟代脫氧葡萄糖（2-Deoxy-2-[18F]fluoroglucose,18F-FDG）PET/CT顯影技術(shù)是分子影像學(xué)技術(shù)在目前臨床腫瘤學(xué)研究中最成功的應(yīng)用之一。18F-FDG是18F標(biāo)記的葡萄糖類似物，被廣泛用于腫瘤的定位和表征[38]且被FDA批準(zhǔn)用于可疑或現(xiàn)有癌癥的診斷。在早期和局部晚期非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）中，18F-FDG PET/CT分別是臨床診斷和分期的推薦檢測技術(shù)[39]。18F-FDG PET和3’-脫氧-3’-18F-氟代胸苷（3’-deoxy-3’-18Ffluorothymidine,18F-FLT）PET被廣泛用于腫瘤良惡性程度、分期及轉(zhuǎn)移監(jiān)測診斷，并可有效地檢測藥物對腫瘤治療的早期臨床反應(yīng)。針對分化程度較好的腫瘤診斷的假陽性現(xiàn)象，18F-FDG PET和11C-乙酸聯(lián)合應(yīng)用進行PET顯像，極大提高了診斷的準(zhǔn)確度。此外，18F-FDG PET聯(lián)合單氨基酸螯合（99mTc）偶聯(lián)磷脂酰絲氨酸結(jié)合肽（SAAC（99mTc）-PSBP-6）凋亡顯像能更快速地反映腫瘤對化學(xué)治療藥物的敏感度[40]。

3.2 同位素檢測技術(shù)

同位素示蹤法是利用放射性核素（或穩(wěn)定性核素）及其化合物，作為一種標(biāo)記，將糖代謝通路相關(guān)靶點進行同位素標(biāo)記，檢測其中間代謝產(chǎn)物的標(biāo)記情況，從而反映出癌細胞的代謝調(diào)控因素，為疾病的診斷、治療提供策略，為臨床藥物的開發(fā)提供思路。You等[41]使用同位素標(biāo)記葡萄糖（1，2-13C2-葡萄糖葡萄糖）結(jié)合葡萄糖攝取和乳酸分泌來確定糖酵解和PPP兩條通路的相對活性。證明了在索拉菲尼耐藥細胞中，增強了糖酵解途徑，而通過PPP的葡萄糖通量減少。超極化的[1-13C]丙酮酸代謝的13C磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy imaging,MRSI）已被證明可以作為腫瘤治療反應(yīng)的早期指標(biāo)[42]。Hesketh等[43]研究證實超極化的[1-13C]丙酮酸和內(nèi)源性乳酸鹽之間的標(biāo)記通量減少會導(dǎo)致腫瘤體積的變化，并能可靠地檢測到治療反應(yīng)。Vinaixa等[44]提出了一種基于核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）的穩(wěn)定同位素示蹤研究的代謝組學(xué)方法——質(zhì)子定位富集分析（positional enrichment by proton analysis,PEPA），PEPA檢測碳標(biāo)記在同位素富集代謝物中的位置，并通過使用1D-1H-NMR譜間接測定13C峰來定量其分級富集的代謝物，擴大了在細胞提取物中檢測到的同位素富集代謝物的范圍。

3.3 代謝流檢測技術(shù)

近年來基于穩(wěn)定同位素示蹤的腫瘤代謝流分析技術(shù)，將腫瘤發(fā)生、發(fā)展的代謝通路及產(chǎn)物作為一個整體進行分析，成為了研究腫瘤代謝重編程機制及個性化精準(zhǔn)治療的重要工具。代謝流檢測是同位素標(biāo)記的又一次進步，首先確定細胞糖代謝通路，在此基礎(chǔ)上了解其調(diào)控機制和影響因素（即代謝控制分析）；最后確定代謝設(shè)計的靶點（同位素標(biāo)記）根據(jù)標(biāo)志物代謝流分布和調(diào)控結(jié)果，便可得到腫瘤細胞代謝狀態(tài)對其影響及代謝通路的活躍狀態(tài)。Reyes-Caballero等[45]使用穩(wěn)定同位素分析和代謝組學(xué)檢測在空氣污染顆粒PM2.5條件下的小鼠對13C6葡萄糖肝臟代謝途徑的影響，通過離子色譜儀-傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（ion chromatography-Fourier-transform mass spectrometry,IC-FTMS）或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS）分析肝臟中13C進入不同代謝狀態(tài)的情況。結(jié)果顯示13C在糖酵解中間產(chǎn)物的相對量降低，提示糖酵解減弱，而PPP途徑的氧化分支增加和13C的合并，提示脂肪酸合成能力的增強。Jiang等[46]為了量化由溶質(zhì)載體家族25成員1（solute carrier family 25 member 1,SLC25A1）編碼的線粒體檸檬酸轉(zhuǎn)運蛋白（citrate transport,CTP）缺陷對代謝通量的影響，實驗中用一組13C-葡萄糖和13C-谷氨酰胺示蹤劑對細胞進行培養(yǎng)，結(jié)果數(shù)據(jù)通過對代謝通量分析（metabolic flux analysis,MFA）進行整合，發(fā)現(xiàn)缺乏CTP的細胞抑制PDH和丙酮酸羧化酶（pyruvate carboxylase,PC）誘導(dǎo)的葡萄糖依賴性貧血，還發(fā)現(xiàn)了在CTP缺陷細胞中，抑制異檸檬酸脫氫酶1（isocitrate dehydrogenase（NADP (+) 1）,IDH1）可以抑制葡萄糖或谷氨酰胺的脂肪生成。Trefely等[47]以[13C6]-葡萄糖摻入乙酰輔酶A和HMG-CoA為例。來自葡萄糖的碳可以以2個13C為單位結(jié)合到乙酰輔酶A中，然后以2個13C為單位結(jié)合到HMG-CoA中。因此，可以將2、4或6個標(biāo)記的13C添加到HMG-CoA分子中，分別產(chǎn)生M2、M4或M6同位素同系物，見圖2[47]。13C和12C的不同組合（同位素）的相對豐度反映了標(biāo)記底物與其他潛在底物的競爭。由此可見，代謝流分析可檢測腫瘤細胞代謝活性，對發(fā)現(xiàn)腫瘤關(guān)鍵治療靶點也有巨大潛力。

圖2 [13C6]-葡萄糖摻入乙酰輔酶A和HMGCoA的示意圖[47]Figure 2 Schematic of incorporation of [13C6]-glucose into acetyl-CoA and HMGCoA[47]

4 展望

利用細胞中的高葡萄糖通量可能會成為癌癥治療的創(chuàng)新方法。多個研究表明，靶向腫瘤細胞異常表達的代謝酶、癌基因及相關(guān)通路可顯著抑制腫瘤生長、轉(zhuǎn)移及改善腫瘤耐藥。以腫瘤代謝為靶點的研究呈現(xiàn)出良好的臨床應(yīng)用前景。本課題組之前研究了關(guān)于P53促凋亡蛋白2（apoptosis stimulating protein of p53 2,ASPP2）調(diào)控肝癌甲羥戊酸代謝途徑，發(fā)現(xiàn)抑制ASPP2表達促進該代謝途徑相關(guān)酶表達，腫瘤細胞膽固醇水平增加，促進其生長[48]。其中GC/MS圖譜中發(fā)現(xiàn)抑制ASPP2表達可以提高肝癌細胞的葡萄糖攝取和乳酸的產(chǎn)生，這對我們對肝癌葡萄糖代謝的后續(xù)研究有重大意義。目前相關(guān)腫瘤代謝的藥物研發(fā)主要是腫瘤代謝通路中特異變化的轉(zhuǎn)運體及關(guān)鍵代謝酶，靶向葡萄糖代謝研究中的關(guān)鍵代謝酶，已有多個藥物進入臨床研究階段，如2-脫氧-D-葡萄糖（2-Deoxy-D-glucose,2-DG）和3-溴丙酮酸（3-Bromopyruvic acid3-bp）（靶向HK2）、3PO（靶向PFK2）、二氯乙酸鈉（sodium dichloroacetate，DCA）（靶向PDK）等[49]。但這些通過靶向腫瘤糖代謝關(guān)鍵酶的藥物對正常細胞可能也有不利影響。因此，有待進一步開發(fā)安全有效的代謝靶向抑制劑。此外，基于腫瘤葡萄糖代謝的檢測方式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于腫瘤的基礎(chǔ)研究和臨床診療中，如18F-FDG、18F-FLT、代謝流等，為腫瘤體內(nèi)復(fù)雜的生物化學(xué)過程及形態(tài)變化檢測及腫瘤臨床診療提供了良好的方式。這些方式將腫瘤發(fā)生、發(fā)展的代謝通路和產(chǎn)物作為一個整體進行分析，成為了研究腫瘤葡萄糖代謝重編程機制及探討個性化精準(zhǔn)治療的重要工具，為腫瘤代謝靶向藥物的研發(fā)及腫瘤精準(zhǔn)治療方案的制訂等創(chuàng)造了有利條件，值得深入探討。