人們早在20世紀初就觀察到腫瘤細胞群體的一個有趣且獨特的性質：大多數腫瘤細胞的能量代謝與正常細胞相比呈現(xiàn)出巨大的差異性。1924年Otto Warburg首先報道了這一現(xiàn)象，后來他由于發(fā)現(xiàn)呼吸酶（即細胞色素c氧化酶）而獲得了諾貝爾獎。

大多數不增殖的正常細胞通過獲取氧分子，將葡萄糖通過葡萄糖轉運蛋白（GLUT）運輸入胞內，在胞質中有氧條件下能通過糖酵解途徑將葡萄糖分解成丙酮酸。在糖酵解的最后一步，丙酮酸激酶的M1亞型的存在，可以確保產物丙酮酸被運送到線粒體，再在丙酮酸脫氫酶（PDH）的作用下進行氧化，生成乙酰輔酶A，進入三羧酸循環(huán)。通過這種方式，線粒體每分解一個葡萄糖分子就能產生36個ATP分子。

而在腫瘤細胞中，即使在有充足氧供應的腫瘤細胞中，GLUT1將大量葡萄糖運輸至胞質中進行糖酵解。它依賴丙酮酸激酶的M2亞型，將丙酮酸鹽轉化為乳酸脫氫酶（LDH-A）的底物，生成大量乳酸，分泌到胞外。由于只有極少量的葡萄糖被運輸至線粒體進行分解，故每個葡萄糖分子只分解得到2個ATP分子。此外，糖酵解途徑中的大量中間產物被用于其他生化合成途徑中。

被Warburg稱為腫瘤細胞“有氧糖酵解”的這種代謝方式，由于其每分解一個葡萄糖分子只能得到兩個ATP分子，在能量學上顯得很不經濟。因為在三羧酸循環(huán)中有氧分子參與的情況下，一個葡萄糖分子的有氧糖酵解途徑能提供36個ATP分子。機體中的大多數正常細胞正是通過這種由血液系統(tǒng)帶來氧分子、進而進行有氧糖酵解的途徑獲得高效供能的。而即使子提供充足氧氣的情況下，腫瘤細胞也不使用常規(guī)糖酵解方式，這實在是一種非常與眾不同的生物學行為。

由于腫瘤細胞使用的是一種很不經濟的糖代謝方式，因此它們需要大量的葡萄糖進入胞內進行分解。在多種腫瘤中，如上皮來源的癌和血液系統(tǒng)腫瘤，都能觀察到這種行為。它們高表達葡萄糖轉運蛋白，如GLUT1等，以便能跨膜轉運大量葡萄糖。

那么為什么80%的腫瘤細胞要采取這種糖酵解的方式，而不采用到線粒體中進行三羧酸循環(huán)的方式對葡萄糖進行分解呢，并且明顯后者能提供更多的ATP以供腫瘤細胞的生長和增殖？有氧糖酵解是否是腫瘤細胞維持其表型必需的？又或它只是細胞轉化后的一個無意義的副效應，對細胞轉化和生長并沒有因果作用。

有關有氧糖酵解的一個解釋是腫瘤塊內部的腫瘤細胞通常都呈現(xiàn)缺氧的狀態(tài)，這種缺氧狀態(tài)導致細胞不能進行充分的糖酵解進而提供充足的ATP，就像正常細胞在缺氧狀態(tài)時的反應一樣。由于具備Warburg效應，腫瘤細胞很好地適應了這種缺氧環(huán)境，但這依然不能解釋為什么在提供充足氧氣的條件下，腫瘤細胞依然不加以利用以合成更多的ATP。

關于有氧糖酵解另一個合理的解釋是，除了產生ATP，糖酵解還有第二個作用：糖酵解途徑的中間產物可以作為很多涉及細胞生長（如核酸和脂類的合成）的分子的前體。腫瘤細胞通過糖酵解途徑的負反饋機制，阻斷糖酵解途徑的最后一步，使細胞內積累了大量早期中間代謝物。這些糖酵解途徑的中間產物能參與許多重要的生化合成反應。較腫瘤細胞而言，正常細胞沒有那么強的增殖活性，也不需要大規(guī)模的生化合成反應，葡萄糖主要用來產生ATP以維持其正常代謝。正是這種腫瘤細胞異常的葡萄糖代謝為其創(chuàng)造了生長和增殖的生理學環(huán)境。

參考文獻： 1. 《The biology of CANCER   》second edition. Robert.A Weinberg 2. 《癌生物學》詹啟敏 劉芝華 主譯   來源：生物藥學科普 2022-11-12    

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關鍵詞:

葡萄糖,糖酵解,ATP,線粒體,丙酮酸,腫瘤,細胞,代謝

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網址: 腫瘤細胞中不同的糖代謝途徑 http://www.u1s5d6.cn/newsview1276300.html