饿死脑瘤！《Nature》首次发现，胶质母细胞瘤不用葡萄糖供能，而是从四周“窃取”丝氨酸供能，限制饮食丝氨酸有望增强放化疗效果
来源：iNature 2026-02-12 17:14
该研究揭示了恶性脑瘤是如何利用葡萄糖来抑制正常生理活动，从而促进恶性增殖的，同时也为提高治疗效果提供了潜在的治疗策略。
大脑会大量消耗葡萄糖来为神经生理活动提供能量。脑部的癌症，比如胶质母细胞瘤，会丧失生理完整性，并获得增殖和侵袭健康组织的能力。脑癌是如何重新调整葡萄糖的使用以促进恶性生长的机制仍不清楚。
2025年9月3日，密歇根大学Daniel R. Wahl团队在Nature 在线发表题为Rewiring of cortical glucose metabolism fuels human brain cancer growth的研究论文，该研究向患有脑癌的患者和小鼠体内注入了 13C 标记的葡萄糖，并结合定量代谢通量分析，来描绘肿瘤与大脑皮层中葡萄糖衍生碳的去向。通过对大脑皮层和胶质瘤组织中碳和氮的标记进行直接且全面的测量，该研究发现了深刻的代谢变化。
在人类大脑皮层中，葡萄糖碳为重要的生理过程提供能量，包括三羧酸循环氧化和神经递质合成。相反，胶质瘤会下调这些过程，并从环境中获取替代的碳源，如氨基酸，将葡萄糖衍生的碳重新用于生成增殖和侵袭所需的分子。
通过调节饮食中的氨基酸来对小鼠的这种代谢重配置进行干预，能够有选择性地改变胶质母细胞瘤的代谢过程，减缓肿瘤生长，并增强标准治疗的效果。这些发现揭示了这种恶性脑瘤是如何利用葡萄糖来抑制正常生理活动，从而促进恶性增殖的，同时也为提高治疗效果提供了潜在的治疗策略。
神经胶质瘤是脑部最常见的恶性肿瘤，其起源于神经胶质细胞向具有侵袭性、能侵入大脑的细胞转变。胶质母细胞瘤（GBM）是成人中最常见且最具侵袭性的原发性恶性脑瘤，其特点是具有侵袭性、治疗抵抗性和致命的预后。
尽管包括手术切除、放射治疗（RT）和替莫唑胺（TMZ）化疗在内的标准治疗手段能够发挥作用，但胶质母细胞瘤仍会反复发作，大多数患者在确诊后 1 至 2 年内就会死亡。不良预后主要归因于治疗抵抗，而肿瘤的广泛异质性限制了治疗效果，但通过确定并靶向促进抵抗的胶质母细胞瘤共性代谢弱点或许能够克服这一问题。
了解肿瘤的代谢活动对于合理指导基于代谢的治疗至关重要。虽然诸如用葡萄糖类似物进行正电子发射断层扫描（PET）、磁共振波谱分析和代谢组学等方法能够测量葡萄糖的摄取量和代谢物的含量，但稳定同位素追踪技术能够直接监测代谢活动。
为了确定营养物质是如何进行差异代谢的，含有重（但非放射性）同位素的底物会被追踪至下游代谢物，从而揭示在不同条件下哪些途径是活跃的。
将这种方法应用于人类癌症研究中，发现肾癌中葡萄糖氧化受到抑制，而肺癌中乳酸的利用、糖酵解和葡萄糖氧化则有所增强。将这种技术应用于人类脑癌的有限应用表明，三羧酸循环（TCA 循环）是活跃的，并且可以由葡萄糖和乙酸共同提供能量。
关于神经胶质瘤中其他途径的活跃程度、这种活跃程度与相邻脑组织的差异以及其治疗可行性等问题尚未得到解答。
皮质葡萄糖代谢的重新编程促进了胶质母细胞瘤的生长以及对治疗的抵抗性（图源自Nature ）
为解答这些问题，研究人员向患有高级别胶质瘤的患者以及体内携带原位胶质母细胞瘤的小鼠体内注入了同位素标记的营养物质，观察其在癌组织和大脑皮层组织中的代谢过程。研究人员将这些测量结果与代谢通量模型相结合，以量化体内代谢反应的绝对速率。
该研究发现，侵袭性脑癌会将葡萄糖碳的使用从生理过程（包括三羧酸循环氧化和氨基酸神经递质合成）转移开，部分是通过从环境中回收丝氨酸等营养物质来实现的。相反，它们更倾向于利用葡萄糖碳来合成生长所需的核苷酸。
该研究还发现这种代谢调节具有可塑性，胶质母细胞瘤会根据治疗的需要适应性地上调这些途径。通过调节饮食来限制其他碳源，可以改变胶质母细胞瘤的代谢，使其偏离生物量生成，从而提高放化疗的效果。
这些研究共同得出的结论是，它们对脑肿瘤及其邻近皮质组织的代谢活动进行了全面的对比测量，揭示了肿瘤特有的代谢重组现象，这一现象可以通过有针对性的饮食干预措施进行精准调控。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09460-7
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