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。
肿瘤细胞能量代谢特点及应用
检测肿瘤细胞中脂肪酸代谢相关酶的表达水平或活性，可 以为肿瘤的诊断和预后提供重要的参考信息。
抵抗化疗
一些研究表明，脂肪酸代谢的异常与肿瘤细胞对化疗药物 的抵抗性有关。通过调节脂肪酸代谢，有可能提高肿瘤细 胞对化疗药物的敏感性。
营养干预
通过调整饮食中的脂肪酸成分，如增加ω-3脂肪酸的摄入 ，可以影响肿瘤细胞的能量代谢，进而影响其生长和增殖 。这为肿瘤的营养干预提供了新的思路。
肿瘤治疗策略的制定
了解肿瘤细胞的能量代谢特点，可以 为制定针对性的治疗策略提供依据。 例如，针对肿瘤细胞对糖酵解的依赖 ，可以开发抑制糖酵解的药物或联合 其他治疗方法来提高疗效。
VS
通过调节肿瘤细胞的能量代谢过程， 可以抑制肿瘤的生长和增殖。例如， 通过抑制某些关键代谢酶的活性或调 节能量代谢途径，可以降低肿瘤细胞 的能量供应，从而抑制其生长。
肿瘤细胞能量代谢与药物研发
肿瘤细胞能量代谢的特点可以作为药物研发的靶点。例如，针对肿瘤细胞对糖酵解的依赖，可以开发抑制糖酵解酶的药物或 调节能量代谢的药物。
通过研究肿瘤细胞的能量代谢过程，可以发现新的药物作用机制和靶点，为药物研发提供新的思路和方向。同时，了解肿瘤 细胞的代谢特点也有助于评估药物的疗效和安全性。
信号转导通路与能 量代谢
多种信号转导通路参与肿瘤细胞 能量代谢的调控，如PI3K/Akt、 mTOR等。
03
肿瘤微环境与能量 代谢
肿瘤微环境中的氧气、营养物质 和酸性等条件可以影响肿瘤细胞 的能量代谢方式肿瘤细胞糖代谢特点
糖酵解途径
糖酵解途径是肿瘤细胞获取能量的主要方式，即使在氧气充足的条件下， 肿瘤细胞仍优先通过糖酵解途径进行能量代谢。
03 通过调节肿瘤细胞氨基酸代谢，可以干扰其能量 代谢，从而抑制肿瘤的生长和增殖。
代谢与肿瘤的关系
丙酮酸脱氢酶与肿瘤的防治正常细胞的能量代谢特点是使用葡萄糖在线粒体内进行氧化磷酸化( OXPHOS)，这种代谢方式既经济，效率也高。
肿瘤细胞能量代谢的特点表现在活跃地摄取葡萄糖，进行有氧糖酵解。
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。
肿瘤细胞这种能量代谢方式早在20 世纪 20 年代就被德国科学家Otto Warburg观察到，基于这一发现，Warburg提出假设:肿瘤细胞有氧糖酵解的产生反映了线粒体呼吸链的破坏，而且，糖代谢的异常可视为肿瘤发生的始动因素。
大多数体内肿瘤细胞及体外的转化细胞，在氧气充足的情况下，依然呈现葡萄糖高摄取率，增强的糖酵解代谢及代谢产物乳酸增加的这一现象则是普遍存在，并被称之为Warburg Effect[1]。
而在正常细胞中，ATP的产生主要是通过OXPHOS，丙酮酸脱氢酶是连接糖酵解和Krebs的纽带，作为细胞进入三羧酸循环的关键限速酶，在调节糖酵解和糖氧化磷酸化中起重要作用。
因此，丙酮酸脱氢酶的活性可能与肿瘤的发生和发展有关系。
1、丙酮酸脱氢酶的简介丙酮酸脱氢酶（PDH），是由丙酮酸脱氢酶E1α亚单位（PDHA1）和E1β亚单位（PDHB）基因编码的α和β亚基组成的结合硫胺素焦磷酸盐（TPP）的异四聚体[2]。
Koike等[3]首先克隆和测序了编码人类PDHE1α和E1β亚单位的cDNA序列。
PDHA1的基因组DNA全长15.92kB，含有11个外显子，位于X染色体短臂上（Xp22.1~22.2）。
其中含有保守的硫辛酸焦磷酸盐结合区，位于外显子6的编码195氨基酸残基和外显子7的编码255氨基酸残基之间。
此外，在4号染色体上有一段与PDHA1同源的无内含子的序列，主要在睾丸组织表达。
PDHB基因位于3p13~q23，全长1.5kB，含有10个外显子。
在线粒体中，丙酮酸脱氢酶并不是单独存在的，而是以丙酮酸脱氢酶复合体的形式存在。
肿瘤细胞的代谢特点
肿瘤细胞的代谢特点肿瘤细胞是一类异常细胞，其代谢特点与正常细胞存在明显差异。
这些差异主要体现在肿瘤细胞的能量代谢、营养代谢、氧化还原代谢等方面。
肿瘤细胞的能量代谢特点是高度依赖无氧酵解。
正常细胞通过氧化磷酸化代谢产生大量的三磷酸腺苷（ATP），而肿瘤细胞由于缺乏氧气供应和线粒体功能异常，无法进行完全的氧化磷酸化，因此主要依靠无氧酵解产生能量。
无氧酵解可以在缺氧环境下快速产生ATP，但其产生的ATP量较少，效率较低。
这也是肿瘤细胞生长迅速、对缺氧环境适应能力强的原因之一。
肿瘤细胞的营养代谢特点是偏好利用葡萄糖为主要能源。
相比于正常细胞，肿瘤细胞对葡萄糖的摄取和利用更为高效。
肿瘤细胞表面的葡萄糖转运蛋白（GLUT）数量增加，使得肿瘤细胞能够更快速地摄取血液中的葡萄糖。
此外，肿瘤细胞还会通过增加糖酵解途径的活性，进一步提高对葡萄糖的利用效率。
这种偏好利用葡萄糖的特点被称为“Warburg效应”，也是肿瘤细胞能够在低氧环境下生存的重要途径之一。
肿瘤细胞的氧化还原代谢也存在一定的特点。
正常细胞主要通过线粒体进行氧化还原反应，产生细胞所需的能量和还原型辅酶。
而肿瘤细胞的线粒体功能通常异常，导致氧化还原反应受到抑制。
为了维持细胞内还原型辅酶的稳定，肿瘤细胞会通过增加糖酵解途径和脂肪酸代谢来提供还原型辅酶。
这也导致肿瘤细胞产生大量的乳酸和丙酮酸，进一步增加了细胞外酸化的风险。
除了上述代谢特点外，肿瘤细胞还存在一些其他的代谢异常。
例如，肿瘤细胞的脂质代谢通常增加，表现为脂质合成增加和脂肪酸β氧化降低。
这一特点使得肿瘤细胞能够更好地利用脂质作为能源和生物合成物质。
此外，肿瘤细胞还会通过改变氨基酸代谢来满足生长和增殖的需要。
肿瘤细胞通常会增加氨基酸摄取和代谢，以提供蛋白质合成所需的氨基酸。
这些代谢特点使得肿瘤细胞能够适应恶劣的环境，快速生长和扩散。
肿瘤细胞的代谢特点与正常细胞存在明显差异，主要表现为高度依赖无氧酵解的能量代谢、偏好利用葡萄糖的营养代谢、线粒体功能异常的氧化还原代谢等特点。
利用能量代谢途径揭示肿瘤细胞的增殖机制
利用能量代谢途径揭示肿瘤细胞的增殖机制随着医学越来越发达，人们对于肿瘤疾病的研究也日渐深入。
在如今的研究中，能量代谢途径成为了研究肿瘤细胞增殖的热点。
本文将从糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化三个方面来讨论这个话题。
I. 糖酵解作为一种在胞浆中发生的不需氧气的过程，糖酵解在糖类分解中具有重要的地位。
但是，在肿瘤细胞中，糖酵解却发生了某种变化——细胞通过高速糖酵解路径（Warburg效应）来产生ATP。
这种特殊的糖酵解过程形成了细胞对高糖、低氧的微环境的适应。
同时，强烈糖酵解的结果还会影响到其他能量代谢途径。
通过调节相关酶进行覆盖，Warburg效应能够稳定固定在肿瘤细胞中，从而促进细胞生长和转移。
II. 三羧酸循环三羧酸循环是一种跨膜循环途径，只在线粒体内进行。
在这个循环中，三种羧酸（环丙酮酸、苹果酸、草酰乙酸）在还原型辅酶A的参与下，进行四次氧化，并生成ATP。
与糖酵解不同的是，三羧酸循环所产生的ATP量更多，同时还能产生丰富的电子供体，将其引入氧化磷酸化途径而帮助产生更多ATP。
因此，三羧酸循环对于肿瘤细胞的增殖也起着重要的作用。
III. 氧化磷酸化氧化磷酸化是一种依靠线粒体氧化过程产生ATP的方式。
它主要通过线粒体的色素体和呼吸链系统，进行NH2中元素的被氧化和去除。
到了最后的关键步骤，细胞会生成大量的ATP。
这种产能模式对于各种细胞而言都相当重要，但对肿瘤细胞而言就更具有挑战性。
因为肿瘤细胞中电子耦合较弱，酶机制失调，而其他能量代谢途径也会受到糖酵解影响。
所有这些问题都会对氧化磷酸化的ATP合成产生负面影响，同时也会对肿瘤细胞的增殖带来障碍。
综上所述，能量代谢途径对于肿瘤细胞增殖有着极其重要的影响。
目前，在细胞代谢研究中，研究人员逐渐开发出了利用这些途径来揭示肿瘤细胞内部生长的机制。
对于这个领域，我们可以更加深入了解肿瘤生长与不同能量代谢途径之间的联系，并开发新的治疗方法，以防止或治疗肿瘤等疾病。
肿瘤细胞能量代谢特点及应用课件
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。
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
释放能量（pH7.0,25℃) 30.5 kJ/mol 61.9 kJ/mol
43.9 kJ/mol 31.4 kJ/mol
高能化合物之间的转换
GDP ATP + UDP
直接转化成热量前转换成ATP, 但是转化的效率为30—60％, 转化成 热能的一部分用于维持体温, 或补偿由于蒸发而散失的热量等。捕 获和贮藏的化学能根据需要而转换成力学能、电能、光能等。
➢ 生物体的能量代谢也服从于热力学第二定律。如果对生物界能量
代谢的能流追根问底的话, 那么太阳能几乎是一切能的来源。
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
细胞能量代谢与肿瘤发生研究
细胞能量代谢与肿瘤发生研究在生物学中，能量代谢是一个重要的关键词。
细胞需要能量来维持生命活动所需的各种化学反应，从而实现正常细胞功能的执行。
然而，对于有些肿瘤细胞而言，它们对能量的需求更为巨大，因为它们处于不断分裂和生长的状态中。
因此，细胞的能量代谢与肿瘤发生之间有着密切的关系，也成为了现代医学研究的焦点之一。
革命性转变：肿瘤代谢研究的发展在过去的几十年中，肿瘤研究的主要关注点是基因变异和蛋白质功能异常。
这种以分子生物学为主导的研究方式，研究者们利用先进的技术和器械，寻找肿瘤生成的根本原因。
但是，这种追求从基因、蛋白质角度解析肿瘤的方式，存在一定的缺陷，因为肿瘤病变是一个复杂的生命过程。
因此，研究者们发现，从代谢角度来研究肿瘤生成和生长，会有更可靠而且更实用的方式来研究和理解肿瘤的发生规律。
在这一过程中，研究者将注意力集中在细胞能量代谢和肿瘤病变之间的关系上。
这个新的研究领域揭示了在肿瘤病变过程中，细胞代谢出现了革命性的转变。
肿瘤病态代谢的背景细胞代谢是指在各种生物学条件下，细胞利用各种有效机制，获得每个细胞所需的能量，物质和碳化合物等其他生物分子的过程。
简单说，细胞代谢是细胞追求长期生存和生产所需的重要过程。
正常细胞对于糖原产生代谢，乳酸产生和氧气代谢等代谢途径都是相互平衡，从而实现对能量和生物分子等的充分利用。
在和组织器官之间的作用过程中，这些细胞代谢途径和细胞空间位置也不停发生变化。
但是，当细胞发生病变或恶化时，细胞能量代谢过程会发生很大的变化，这种代谢变化揭示了肿瘤生成与肿瘤病态代谢之间的密切关系。
肿瘤代谢转换与基因功能失调肿瘤细胞具有的代谢特点主要表现在两个方面：第一，它们通过产生乳酸来代替正常细胞使用的氧气；第二，通过重组焦糖酵解和堆积对糖原造成的损害，从而获取额外的能量，以及更快的细胞增殖速度。
在细胞病变后，乳酸产生会取代正常的氧气代谢路径，使细胞进一步恶化降低工作效率。
为什么肿瘤细胞会产生这样的代谢转换呢？这与肿瘤细胞所处的环境特征，以及肿瘤细胞自身的分子代谢特征密不可分。
肿瘤细胞能量代谢机制
肿瘤细胞能量代谢机制1．正常细胞能量代谢以及warburg效应三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）是细胞中的能量通货，用于储存和传递化学能。
ATP是一种高能磷酸化合物，它与二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）的相互转化实现了储能和放能。
细胞中产生ATP主要通过胞液中进行的糖酵解（glycolysis，Gly）和线粒体中进行的氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OxPhos）两种途径产生。
在正常组织中,90%ATP来源于氧化磷酸化，而仅有10%来源于糖酵解[1]。
并且在有氧条件下，糖酵解受到抑制，称为Pasteur效应。
1920年，Nobel奖获得者Warburg发现肝癌细胞糖酵解活性明显强于正常肝细胞，并且进一步研究表明，在有氧条件下，糖酵解活性也很强。
肿瘤细胞在氧气充足条件下，依然呈现葡萄糖高摄取率,增强的糖酵解代谢及代谢产物乳酸增加的这一现象则是普遍存在,并被称之为Warburg Effect[2]。
Warburg认为这种糖酵解活性增强是由于肿瘤细胞线粒体呼吸链出现不可逆性损伤造成的。
但是现在对于这一观点有很多不同看法。
2．糖酵解优势虽然肿瘤细胞中糖酵解占据优势，但是Koppenol表明肿瘤细胞中氧化磷酸化产生的ATP与正常细胞大致相同，但是肿瘤细胞葡萄糖摄取量却是正常细胞的10倍。
而且，每13个葡萄糖分子中一个被氧化磷酸化而12个进行糖酵解。
所以通过氧化磷酸化产生36分子ATP同时经糖酵解产生24分子ATP[3]。
所以可以看出肿瘤细胞糖酵解活跃。
尽管糖酵解的效率低，但是肿瘤细胞可以从糖酵解中受益：①由于肿瘤细胞生长迅速，所以对能量需求量大，而糖酵解多产生的ATP也有利于肿瘤生长。
②糖酵解的中间产物6-磷酸葡萄糖，丙酮酸可以合成脂肪酸、核酸，调节细胞代谢和生物合成，有助于肿瘤细胞的迅速生长。
③糖酵解酶己糖激酶（hexokinase ，HK）拮抗细胞凋亡。
肿瘤细胞能量代谢特征
肿瘤细胞能量代谢特征线粒体呼吸链酶也称为线粒体呼吸链复合物、线粒体呼吸链复合酶。
线粒体呼吸链位于线粒体内膜上，由5个复合物组成，分别为：NADH-Q氧化还原媒（也称为复合物I）、琥珀酸-Q氧化还原酶（也称为复合物II）、UQ-细胞色素C氧化还原酶（复合物III）和细胞色素C氧化酶（也称为复合物IV）ATPase(ATP合成酶复合物V)。
/trade/pdetail3398759.html来自纽约州立大学上州医科大学的研究人员报告称，他们发现了一条新的线粒体介导细胞死亡信号通路，并揭示出了抑制线粒体介导蛋白质稳态应激及细胞死亡的一个胞质溶胶网络。
这些重要的研究发现发布在7月20日的《自然》（Nature）杂志上。
论文的通讯作者是华人科学家、纽约州立大学上州医科大学生物化学与分子生物学教授陈新杰（Xin Jie Chen）博士。
陈新杰教授早年毕业于浙江大学，主要研究兴趣为线粒体生物合成与遗传、衰老及衰老相关退行性疾病。
线粒体是细胞内能量合成的主要场所，对于维持细胞正常生理功能起着重要作用。
近年研究表明，线粒体不仅作为体内的“能量加工厂”，而且还与氧自由基的产生、细胞死亡进程的调控有关。
线粒体功能异常多指由于线粒体膜受到破坏、呼吸链受到抑制、酶活性降低、线粒体DNA(mtDNA)损伤等引起的能量代谢障碍，进而导致的一系列相互作用的损伤过程。
线粒体功能异常会影响整个细胞的正常功能，从而导致病变。
许多研究表明，帕金森病、阿尔茨海默氏症、糖尿病、肿瘤等疾病及衰老均与线粒体功能异常有关。
由于线粒体的多功能性，了解线粒体功能障碍导致特异病变的机制仍面对着巨大的挑战。
以往的研究证实线粒体介导细胞死亡与能量耗尽、自由基生成、铁硫簇生物合成缺陷、释放促凋亡和非细胞自主性信号分子以及应激信号改变有关。
在这篇 Nature文章中研究人员报告称，在酵母中发现了一条新的线粒体介导细胞死亡信号通路。
他们将这一信号通路命名为线粒体前体过度累积应激(mPOS)，其特征为线粒体前体在胞质溶胶中异常累积。
肿瘤细胞能量代谢重编程定义
肿瘤细胞能量代谢重编程定义肿瘤细胞的能量代谢重编程是指在肿瘤发展过程中，肿瘤细胞通过改变能量代谢途径和调节相关因子，以适应其异常的生长和繁殖需求的一种重要生物学特征。
正常细胞依赖于氧化磷酸化产生能量，而肿瘤细胞则通过糖酵解途径产生大量的乳酸，即所谓的“战斗性糖酵解”。
这种能量代谢的改变能够为肿瘤细胞提供足够的能量和生存优势。
肿瘤细胞能量代谢重编程的主要特点是糖酵解的增强和线粒体功能的下调。
糖酵解是一种无氧代谢途径，通过将葡萄糖转化为乳酸来产生能量。
相比之下，氧化磷酸化是一种有氧代谢途径，能够更高效地产生能量。
然而，在肿瘤细胞中，即使有足够的氧气供应，它们仍然选择通过糖酵解来产生能量。
这种现象被称为“战斗性糖酵解”。
通过糖酵解产生的乳酸会导致肿瘤细胞周围的酸化环境，这有助于肿瘤细胞的侵袭和扩散。
除了糖酵解的增强外，肿瘤细胞还表现出线粒体功能下调的特点。
线粒体是细胞内的能量中心，参与氧化磷酸化过程，产生大部分细胞能量。
然而，在肿瘤细胞中，线粒体的功能往往受到抑制，从而降低了氧化磷酸化的能力。
这一现象与肿瘤细胞对氧化磷酸化所需的高氧需求有关。
肿瘤组织通常存在缺氧的情况，而线粒体功能下调可以减少对氧气的依赖，从而增加肿瘤细胞的适应能力。
肿瘤细胞能量代谢重编程的机制是多方面的。
研究发现，一些关键因子和信号通路在肿瘤细胞能量代谢重编程中起着重要作用。
例如，MYC是一个重要的转录因子，能够促进肿瘤细胞的糖酵解。
研究人员发现，MYC能够上调糖酵解途径的关键酶的表达，从而增加乳酸的产生。
此外，一些信号通路如PI3K/AKT/mTOR、HIF-1和AMPK等也参与了肿瘤细胞能量代谢的调控。
肿瘤细胞能量代谢重编程不仅仅是为了满足肿瘤细胞的能量需求，还与肿瘤的生长、侵袭和转移等过程密切相关。
糖酵解产生的乳酸不仅可以提供能量，还可以作为肿瘤细胞的信号分子，参与调控肿瘤相关基因的表达。
此外，乳酸的酸化环境也可以促进肿瘤细胞的侵袭和转移。
肿瘤酮体代谢
肿瘤酮体代谢肿瘤酮体代谢是指在某些特定条件下，肿瘤细胞通过代谢调节产生大量酮体的过程。
酮体是一类由脂肪酸代谢产生的化合物，包括乙酰乙酸、β-羟基丁酸和乙酰乙酸乙酯等。
肿瘤酮体代谢的发现对于肿瘤研究和治疗具有重要意义。
肿瘤细胞的代谢特点与正常细胞存在差异，肿瘤细胞主要通过无氧糖酵解来产生能量。
而正常细胞则主要通过有氧氧化磷酸化来产生能量。
无氧糖酵解产生的乳酸在正常细胞中会被进一步代谢，而在肿瘤细胞中则会大量积累。
这种代谢特点被称为“华尔堡效应”。
然而，在某些情况下，肿瘤细胞的代谢方式会发生改变，产生大量的酮体。
酮体是一种代谢产物，主要通过脂肪酸代谢产生。
在正常情况下，酮体主要由肝脏合成，并在饥饿或长期运动等情况下提供能量。
但在肿瘤细胞中，酮体的产生与肿瘤细胞的代谢调节密切相关。
肿瘤酮体代谢的产生主要与肿瘤细胞的能量代谢需求有关。
肿瘤细胞生长迅速，对能量的需求也更加旺盛。
酮体作为一种高效的能量来源，在这种情况下可以满足肿瘤细胞的需求。
同时，酮体的产生还可以影响肿瘤细胞的生长和转移能力。
酮体对肿瘤细胞的生长具有抑制作用。
研究发现，酮体可以通过影响多个信号通路来抑制肿瘤细胞的生长和增殖。
例如，酮体可以抑制蛋白激酶B（PKB/Akt）信号通路的活性，从而抑制肿瘤细胞的增殖。
此外，酮体还可以调节凋亡相关因子的表达，诱导肿瘤细胞的凋亡。
除了对肿瘤细胞的生长具有抑制作用外，酮体还可以影响肿瘤细胞的转移能力。
转移是肿瘤的一个重要特征，也是肿瘤治疗的一个难题。
研究发现，酮体可以通过调节转录因子的表达，抑制肿瘤细胞的转移能力。
此外，酮体还可以调节细胞外基质降解酶的活性，影响肿瘤细胞的侵袭和迁移。
肿瘤酮体代谢不仅与肿瘤细胞的生长和转移能力相关，还与肿瘤治疗的效果有关。
研究发现，酮体可以增强放疗和化疗的疗效，减少对正常细胞的损伤。
这主要是由于酮体可以改变肿瘤细胞的代谢方式，增加其对放化疗的敏感性。
肿瘤酮体代谢是肿瘤细胞在特定条件下通过代谢调节产生大量酮体的过程。
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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