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Cancer Cell:重磅!揭秘癌症难治新发现!癌细胞或会拦截肠道微生物获取更多葡萄糖

来源:本站原创 2018-10-02 22:31

2018年10月3日 讯 /生物谷BIOON/ --癌细胞需要能量来驱动其无限增殖的能力,其通常以葡萄糖形式来获取能量,实际上癌细胞会消耗掉更多葡萄糖,因此研究人员通过成像研究寻找葡萄糖过量消耗的区域就能有效找到癌症病灶,那么癌细胞如何获取葡萄糖呢?近日,一项刊登在国际杂志Cancer Cell上的研究报告中,来自科罗拉多大学安舒茨医学中心的科学家们通过研究阐明了白血病如何削弱正常细胞消耗葡萄糖的能力,从而窃取更多葡萄糖来为自己所用。

图片来源:CU Anschutz Medical Campus

研究者Craig Jordan表示,白血病细胞能制造出一种糖尿病样症状,从而就会减少葡萄糖流向正常细胞,而结果就是白血病细胞能够使用更多可用的葡萄糖;也就是说,癌细胞能从正常细胞中窃取葡萄糖来促进癌症发展;与糖尿病一样,癌症的策略会依赖于胰岛素,健康细胞需要胰岛素来使用葡萄糖,在糖尿病患者中,要么患者自身的胰腺无法产生胰岛素,要么其机体组织无法对胰岛素做出反应,因此当葡萄糖积累在血液中时细胞就会缺乏能量。

这项研究中,研究者发现,白血病细胞能以两种方式来产生相似的葡萄糖积累的状况;首先,肿瘤细胞会诱骗脂肪细胞过量产生名为IGFBP1的蛋白质,IGFBP1能让健康细胞对胰岛素敏感性降低,也就是说,当IGFBP1水平较高时,其会让更多胰岛素利用葡萄糖,除非胰岛素供给增加,否则高水平的IGFBP1蛋白就会让健康细胞对葡萄糖的摄入水平降低。癌细胞所拥有的第二项策略则是通过增加IGFBP1蛋白的水平来确保胰岛素的产生无法满足细胞所需,实际上,癌细胞会让胰岛素的产量下降,在很大程度上这些过程都是在肠道中所完成的。

研究者Jordan说道,通过进行系统性分析后我们意识到,某些帮助调节葡萄糖产生的因子或许能通过肠道或肠道菌群所产生,随后研究者对白血病小鼠和对照小鼠机体的肠道微生物组组成进行了研究;结果发现,白血病小鼠肠道中缺少一种名为拟杆菌属的特殊菌群,这些细菌能够产生维持肠道细胞健康的短链脂肪酸,如果没有拟杆菌,肠道健康就会被损伤,而本文研究则发现,肠道健康的损伤在某种程度上会促进癌症进展。

此外,研究者还发现了一种名为肠降血糖素的激素水平发生了降低,当血糖水平升高时,肠道就会释放肠降血糖素,该激素会降低血糖,使其回归至正常水平;当通过肠道工作时,白血病就会让肠降血糖素失活,从而维持血糖水平持续升高。此外白血病细胞还能抑制血清素的活性,血清素是一种让我们感觉非常舒服的激素,其能调节机体情绪,在很多抗抑郁药物中都有血清素存在;但血清素对于维持胰腺中胰岛素的产生也至关重要,通过攻击血清素,白血病细胞就能降低胰岛素的产生。

胰岛素分泌及其敏感性降低的结果是是癌细胞会削弱健康细胞利用胰岛素的能力,健康细胞需要大量胰岛素,然而当其使用胰岛素的量减少时就会为癌细胞留下更多葡萄糖;这项研究中研究人员阐明了白血病细胞促进健康细胞对葡萄糖消耗能力失调的机制,同时还阐明了如何重新调节健康细胞摄入葡萄糖。当研究人员利用特殊制剂重新恢复机体葡萄糖系统后,他们发现,机体的葡萄糖调节机制被恢复了,而且白血病细胞的生长被有效抑制了。

研究人员所使用的制剂包括血清素和丁酸甘油酯,丁酸甘油酯是黄油和其它食物中的一种脂肪酸,血清素的补给能有效替代白血病细胞所抑制的血清素的功能,而丁酸甘油酯则能够帮助替代拟杆菌缺乏而造成的短链脂肪酸短缺的状况。研究者将这种组合称之为血清素-丁酸甘油酯联合疗法,其能有效恢复患者机体的胰岛素水平和IGFBP1蛋白的降低,而且利用该疗法治疗的小鼠的存活期延长了,当将白血病细胞引入小鼠体内22天后,所有未接受联合疗法的小鼠都死亡了,而超过一半接受上述联合疗法的小鼠都存活了下来。

研究者表示,在能量有限的条件下,癌细胞很可能拥有战胜健康细胞的特殊能力,健康组织拥有特殊策略能够调节胰岛素、葡萄糖和其它控制能领消耗的因子,而癌细胞也拥有策略来颠覆健康细胞的调节作用,从而制造更多为癌细胞所用的能量。研究者Ye说道,目前我们在小鼠模型中观察到的研究证据或许在白血病患者中也是存在的。理解癌细胞促进机体能量失衡的分子机制对于研究人员开发治疗癌症的新型疗法提供了新的线索和希望,后期研究人员还希望进行更为深入的研究获得更多线索来帮助开发新型抗癌疗法。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Haobin Ye, Biniam Adane, Nabilah Khan, et al. Subversion of Systemic Glucose Metabolism as a Mechanism to Support the Growth of Leukemia Cells. Cancer Cell, 2018; DOI: 10.1016/j.ccell.2018.08.016

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