科学家推出了癌症相关的Warburg效应的秘诀

由芝加哥大学的研究人员领导的一项新的研究提供了癌症细胞消耗和使用与健康的对应物不同的营养素以及这种差异有助于其生存和生长的答案。

所有细胞都需要产生能量以保持生活，但是癌细胞对能量需求增加，以便快速增长和繁殖。了解如何不同类型的细胞燃料本身，或代谢，是一种有吸引力的研究领域，因为可以开发出新的药物来中断和利用该过程。新陈代谢也在免疫细胞的反应性中起作用，这些免疫细胞的响应性，可防止有害病原体，例如病毒，细菌和身体自身的细胞，这些细胞已经改变，例如癌细胞。直到最近，周围的复杂性如何影响细胞的功能，几十年来的生物学家。

新的研究，发表于10月23日问题自然表明，乳酸盐，代谢的最终产物改变了称为巨噬细胞的免疫细胞的功能，从而重新加速它以不同的方式。

近90年前，德国生理学家和医师奥托沃堡首先为什么有些细胞消耗营养成分不同的问题。他知道正常细胞使用氧气通过称为氧化磷酸化的方法将食物变为能量。但是当他观察到癌症细胞，他看到它们优选通过糖酵解促进其生长，这是一种涉及消耗和分解能量葡萄糖的过程。这种现象被创造出“Warburg效应”。它的发现为1931年奠定了癌症新陈代谢领域的基础，赢得了Warburg诺贝尔奖。

乳酸，Warburg效应的最终产物，长期以来一直被认为是代谢废品。更新的研究表明，乳酸乳酸可以调节许多细胞类型的功能，例如免疫细胞和干细胞。因此，乳酸不仅仅是废物产品，而且可以是Warburg相关疾病中细胞功能的关键调节因子。尽管如此，乳酸控制蜂窝功能的机制仍然是未知的，代表该领域的基本和长期的问题。而且，由于Warburg效应几乎发生了所有癌症，因此解开其机制呈现出一种难得的机会，可以开发新的针对性疗法，这可能对许多类型的癌症具有广泛影响。

“是什么让Warburg效果如此有趣的研究是，这是一个重要和常见的癌症现象，但如果这个过程在肿瘤中不同类型的细胞上具有监管功能，并且如何，”兴明赵，pH。D.，本芝加哥大学癌症研究部门和该研究的主要作者。“作为一种技术学家和生物化学家，我喜欢弄清楚我们如何回答这样的令人兴奋的问题并弄清楚细节。”

赵贝克尔，博士，博克西卡哥副教授，采用了一种称为质谱法的实验室技术，分析推动Warburg效应的机制。他们注意到乳酸盐，在此过程中产生的化合物，也起到了非代谢作用。乳酸是一种新型的源头和刺激器组蛋白它们称为组蛋白酸盐的修饰。

组蛋白是一组蛋白质，其在真核细胞核中发现，将DNA组织成结构单元和对照的基因所表达的控制。反过来，那些特定基因确定细胞类型和功能。研究人员证明，组蛋白酸盐改变了这些结构单元，改变了巨噬细胞表达和功能的基因的组合，白血细胞在感染和癌症中起重要作用。

通过巨噬细胞产生乳酸盐产生细菌感染或者在肿瘤中缺乏足够的氧气供应（缺氧），其中两者都刺激糖酵解。使用细菌暴露的巨噬细胞作为模型系统，研究人员发现，组蛋白酸盐化将细胞从促炎和抗细菌状态（称为M1）中改变为抗炎和修复状态（称为M2）。

响应于细菌感染，巨噬细胞必须用大量的促炎爆裂迅速反应，以帮助杀死细菌并募集额外的免疫细胞到感染部位。在此过程中，巨噬细胞切换到有氧糖醇分解，这被认为支持赋予细胞因子的促炎症免疫物质的产生。然而，研究人员表明，随着时间的推移，这种代谢开关也增加了乳酸盐，其刺激组蛋白酸盐，以表达可能在感染期间产生的宿主修复副损伤的稳定基因。

虽然这种重复的M2巨噬细胞表型可能有助于控制感染过程中的损伤，但已知其在肿瘤中的存在促进癌症的生长，转移和免疫抑制。有趣的是，研究人员还检测到从小鼠黑素瘤和肺肿瘤中分离的巨噬细胞中的组蛋白酸盐，并且观察到由修复M2巨噬细胞制备的组蛋白酸盐和癌促进基因之间的正相关性。这些发现表明巨噬细胞中的高乳酸和组蛋白酸盐水平可能有助于形成肿瘤及其进展。

“那种代谢物可以对免疫细胞功能具有如此强大的影响是显着且令人惊讶的，”Becker说。“我们对组蛋白乳清露的发现及其对巨噬细胞生物学的影响是一个蓝图，以了解乳酸的样品改变其他细胞类型并解开Warburg效应的奥秘及其对人类疾病的影响。”

作者说，研究这些对巨噬细胞的影响只是一开始。他们推测癌细胞和其他免疫学细胞，如t细胞，可以通过这种机制调节。除了癌症外，还在其他疾病中观察到Warburg效应，包括败血症，自身免疫疾病，动脉粥样硬化，糖尿病和衰老。需要更多的研究对这种新的组蛋白修饰的作用和调节，但发现在预先未知的细胞新陈代谢和基因调节之间汲取令人兴奋的联系，并且可能对人类健康有希望的影响。

该研究，“组蛋白酸盐化基因表达的代谢调节”自然。

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