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来源:奇点网    日期:2017-10-31 周二 19:45    目前尚无评论 
《科学》:癌细胞为了获取扩张的粮草 屎尿都吃了(6图)
研究的通讯作者Marcia C.Haigis教授
  人体是一个精密的系统,人获取葡萄糖、脂肪、蛋白质三大营养物质,通过吸
收和分解代谢产生能量,供给人自身生长和生活,同时代谢产生的废物排泄出体
外。

  但是,肿瘤作为细胞异常增生形成的大块组织,不具备完善的废物排泄系统。
而肿瘤细胞同样在进行着大量的能量和营养消耗,甚至消耗的速度和数量都快于正
常组织。那么,肿瘤所排出的废物去了哪儿?

  恶性肿瘤的丧心病狂,我们已经领略过很多次了,但万万没想到,癌细胞能够
丧心病狂到如此地步。是的,为了强大自我,它竟然会把自己的排泄物“吃掉”。

  近日,哈佛大学医学院和麻省理工学院、哈佛大学以及剑桥大学联合研究所的
科学家就揭示了这一发现,原来肿瘤代谢产生的废物氨(NH3)不仅不会产生细胞毒
性,还会被重新利用,再次转化为氨基酸,继续帮助肿瘤生长和增殖。[1]他们的研
究结果发表在《science》上。

  氨(NH3)是蛋白质的代谢产物之一,血浆中氨(NH3)的浓度过高会对人体细
胞产生毒性。晚期肝病患者会出现肝昏迷,就被认为是由于肝脏中代谢氨的酶产生
不足,或肠道产生的氨直接进入血液循环,使血氨的浓度过高,影响神经细胞的功
能产生的。正常情况下肝脏中的酶可以通过尿素循环(又称鸟氨酸循环),将氨转
化为尿素,然后主要通过尿液排出体外。
NH3在人体的代谢过程
  既然肿瘤组织没有发达的排泄系统,那么癌细胞代谢产生的大量废物氨,是怎么处
理的呢?让人意想不到的是,研究人员通过同位素示踪技术,发现癌细胞代谢产生的废
物氨,并没有经过尿素循坏代谢掉。

  不进入尿素循环,大量的废物氨堆积在肿瘤组织中,岂不是会引起严重的细胞毒
性?

  更出乎意料的是,即使肿瘤组织内积累了足够高的氨,癌细胞摄取营养物质的能力
和基础呼吸频率也不会改变,癌细胞不仅没有中毒,甚至它们还开始更快地生长和增
殖。

  癌细胞果然是保持着不按常理出牌的一贯风格。但这也太神奇了吧?代谢产生的大
量废物氨,既不排出去,也不会引起细胞毒性,甚至积累得越多越有利于自己生长增
殖,究竟发生了什么?
加入NH4Cl的培养基质中,癌细胞增殖。MCF7和T47D为两个乳腺癌细胞系
  奇点君看到的时候,都不敢相信,当研究人员进一步对培养基中氨的代谢途径进行
跟踪时,结果发现,废物氨(NH3)竟然转变成了谷氨酸、天门冬氨酸等非必需氨基
酸。而这些新生成的氨基酸,正是疯狂增殖的乳腺癌细胞所需要的原料。[2-6]

  看到这里,只能用不可思议来形容了。而且研究人员发现,如果让癌细胞自己代谢
产生的氨,在培养基中累积,癌细胞的生长和繁殖速度会较之前变得更快!丧心病狂
啊!癌细胞竟然可以将有毒性的废物氨作为氮源,再次合成氨基酸循环利用,以助于自
身生长和增殖。
每天更换培养基(Control)和每三天更换培养基使代谢产生的氨(NH3)累积(Conditioned)癌细胞增殖情况
  接下来,研究人员又在活体小鼠身上进行验证。结果发现,小鼠乳腺癌组织同样可
以利用代谢产生的氨来合成非必需氨基酸,促进自身增殖,并且这些利用氨转变来的非
必需氨基酸只在肿瘤组织中存在,在血浆中并未出现。可见,废物氨再利用,重新生成
氨基酸的过程是肿瘤的“独家秘密”。
注射NH4Cl后,小鼠肝脏、血浆、肿瘤中各种标记氨基酸数量
  但这一切又是怎样实现的呢?

  研究人员在实验中发现,癌细胞转化和利用氨的过程与谷氨酸脱氢酶(GDH)有
关。而且,在体外实验和小鼠中敲除GDH基因,都可以观察到氨基酸代谢产物减少,以
及癌细胞增殖减缓和肿瘤体积减小的表现。
GDH敲除小鼠较对照小鼠肿瘤体积减小
  谷氨酸脱氢酶是人体可以代谢氨的三种酶之一[7,8],而且研究人员在分析人类癌
症基因组转录数据的过程中发现,GDH在大部分癌症类型中均有升高。

  Marcia C. Haigis教授对此总结道,“传统意义上,氨被认为是一种代谢废物,因
为它具有高毒性,所以需要被机体清除掉,但是我们发现对于乳腺癌细胞来说,氨不仅
没有毒性,还提供了肿瘤生长必须的物质,供养了肿瘤。”

  目前,Marcia C. Haigis教授及其团队正在寻找氨在肿瘤中的代谢特征可能带来的
治疗作用,他们有关氨在肿瘤中生物学行为的发现,为寻找通过去除肿瘤的必需营养物
质来控制肿瘤增长的新的治疗方式奠定了基础。
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