“节俭”的主要肿瘤增长可能节约能源

科学家们不知道精确的肿瘤消耗多少能量在哺乳动物体内生长。

他们推测,它消耗了大量的能源,大量通过营养和健康组织——心脏,肝脏,胰腺,处于劣势的代谢系统传播营养财富。

但一项新研究的研究人员普林斯顿大学化学和路德维希普林斯顿分支首次演示了,相反的是真的:肿瘤的营养物质转换成可用的细胞能量明显,能够测量到的缓慢。

这昏睡节约能源等更邪恶的任务可以帮助肿瘤生长和转移,根据普林斯顿大学化学的研究Rabinowitz实验室出现在本周大自然。

在五个不同类型的癌症,研究人员发现,肿瘤是成功的在增殖低能预算部分是因为他们忽视正常组织功能,健康的器官进行的身体作为一个整体。

这个发现对抗癌有巨大影响的策略,因为它引导我们关注的缓慢的能量代谢。

提出了一些治疗癌症围绕“饿死肿瘤”战略,根据假设没有营养,肿瘤不能蓬勃发展。能源基质从一般的角度来看,在最好的情况下这一假设现在是有问题的。

但研究确实发现肿瘤使用一个特定的营养,葡萄糖,超过正常组织,从而符合标准的癌症疗法与饮食相结合的可能性,减少循环葡萄糖,生酮饮食。

“我认为人们认为癌症确实需要大量的能量,因为它必须支付分裂和增殖。但实际上没有人测量相比,癌症让多少能量,并使用你的健康的器官,”卡罗琳·波特曼说,Rabinowitz实验室的博士后和作者的研究。

“我们开发了一种方法来测量它在癌症和肿瘤和其他组织发现一个戏剧性的区别。现在,我们有一个范例,癌症是节俭——它会停止使用所有这些健康的任务和能源投入扩散。告诉你的是,这些类型的途径,就像饥饿的癌症,不会好治疗策略。”

主任约书亚Rabinowitz路德维希普林斯顿分支化学和教授Lewis-Sigler整合基因组学研究所研究人员很惊讶说,他们的研究结果。

“这是其中之一,你可以合理化当你回想起来,“他说。“肿瘤正面临严酷的代谢环境,因为他们没有适当的脉管系统开发在身体的其他部位。所以他们被迫做的更少。

“当然,因为肿瘤hypermetabolic在很多方面,我们预期会看到高能新陈代谢,这将支持他们成长和分化的能力。

“我想增长的大消息是昂贵的,”Rabinowitz补充道,“但不作为的代价更大的思想或移动肌肉或哺乳动物生活的其他方面正常器官进行。”

同位素跟踪量化能源使用

量化研究,调查的小组使用一种方法叫做同位素追踪,包括营养标签和重同位素追踪他们在哺乳动物代谢的速度有多快。

组织和器官在哺乳动物中得到能量所做的工作主要是通过三羧酸循环(柠檬酸),其氧化脂肪和碳水化合物的主要能源货币,ATP。大约95%的ATP或可用的能量在哺乳动物中是通过这个循环。通过研究从血液中吸收营养的速度进入三羧酸循环,研究人员能够量化多少能源癌变组织和健康组织相比生成和使用。

在肺癌、胰腺癌、结肠癌,例如,他们发现一个缓慢的柠檬酸通量和ATP生产周期在“主”实体肿瘤,即肿瘤尚未开始蔓延。

他们还发现,转移性癌症制作和使用更多的能量比原发性肿瘤和与健康组织水平可比。

研究结果使研究人员得出结论,癌细胞脱落大力昂贵的修复功能更好地分配能量控制肿瘤的生长。他们还发现,转移性癌症制作和使用更多的能量比原发性肿瘤。

这是第一次肿瘤已经量化能源生产在活的有机体内和作为比较研究的一部分。

一些研究人员现在正在使用的调查方法挖掘之前,波特曼说。例如,柠檬酸循环的通路是大约80年前发现的。但技术进步和更好的光谱法提供惊人的新发现。

“我认为这是一个激动人心的时刻,”波特曼说。“过去50年的发展,它真的是一个富有成效的时间回去重新审视所有这些旧的概念和使用它们来更好的理解疾病和癌症。”

参考:波特曼CR、Weilandt博士,沈Y, et al .柠檬酸通量缓慢和ATP生产主要实体肿瘤但不转移。自然。2023年。doi:10.1038 / s41586 - 022 - 05661 - 6

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