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急性髓系白血病（AML）因异质性高、耐药及代谢灵活性致治疗困难。研究人员利用超极化 13C 核磁共振（HP 13C NMR）等技术，探究 2 - 脱氧 - D - 葡萄糖（2-DG）对 AML 细胞 ML-1 的作用，发现其可浓度依赖性抑制糖酵解，HP NMR 或成疗效评估工具。
在生命科学与医学领域，急性髓系白血病（AML）如同隐匿在血液中的 “杀手”，因其高度异质性、易产生药物抗性以及代谢途径的灵活性，成为临床治疗的棘手难题。传统化疗手段常常在肿瘤细胞的 “狡猾” 应对中逐渐失效，而肿瘤细胞异常的代谢活动，尤其是糖酵解途径的异常活跃（即 Warburg 效应），却为攻克这一顽疾打开了新的思路。能否通过干预肿瘤细胞的代谢通路，精准 “饿死” 癌细胞，同时尽可能减少对正常细胞的损伤？带着这样的疑问，来自丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）的研究团队展开了一项具有创新性的研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上，为 AML 的治疗策略提供了新的视角与实验依据。
为深入探究代谢干预对 AML 细胞的影响，丹麦奥胡斯大学的研究人员以 AML 细胞系 ML-1（FAB 分类 M4 亚型）为研究对象，围绕葡萄糖类似物 2 - 脱氧 - D - 葡萄糖（2-DG）展开研究。2-DG 作为一种糖酵解抑制剂，可通过己糖激酶（HK）磷酸化生成 2 - 脱氧 - D - 葡萄糖 - 6 - 磷酸（2-DG-6-P），阻断糖酵解通路并诱导细胞死亡。研究团队综合运用超极化 13C 核磁共振光谱（HP 13C NMR）、生化分析、实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）及呼吸测定法等技术，系统评估了不同浓度 2-DG 对 ML-1 细胞代谢活动的影响，旨在明确其对糖酵解通路的抑制效果及潜在的治疗应用价值。
研究结果
细胞增殖与 viability 评估
通过台盼蓝排斥试验发现，24 小时时≥5 mM 的 2-DG 浓度可显著抑制细胞生长（F (2,24)=14.84，p<0.0001），48 小时时≥2 mM 浓度即可产生显著抑制作用（p<0.0001）。然而，不同处理组间的细胞活力（以活细胞与死细胞比率衡量）并无显著差异（F (2,6)=3.226，p=0.1119），提示 2-DG 对细胞增殖的抑制可能早于明显的细胞毒性效应。
超极化 13C 核磁共振光谱分析
利用 [1-13C] 丙酮酸作为示踪剂，发现 5 mM 2-DG 处理 24 小时后，丙酮酸向乳酸的转化通量显著降低（F (2,16)=5.87，p=0.0123）。这一结果直接反映了糖酵解通路中乳酸生成环节的受阻，表明 2-DG 可有效抑制 ML-1 细胞的糖酵解代谢活动，且代谢改变早于细胞形态学等宏观变化的出现。
生化与基因表达分析
生化测定显示，2-DG 处理可显著降低丙酮酸脱氢酶（PDH）和己糖激酶（HK）的 mRNA 表达（PDH：F (2,9)=15.91，p=0.0011；HK：F (2,9)=12.9，p=0.0023），乳酸脱氢酶（LDH）表达虽在单因素方差分析中未达显著水平，但在分组比较中呈现显著差异（p=0.0121）。乳酸浓度测定进一步证实，2 mM 和 5 mM 的 2-DG 均可显著降低细胞内外的乳酸水平（F (2,24)=14.84，p<0.0001），与 HP NMR 结果一致，表明糖酵解的基础活动受到抑制。
呼吸测定法结果
呼吸测定显示，5 mM 2-DG 处理可显著降低细胞的基础糖酵解水平（以细胞外酸化率 ECAR 衡量）及糖酵解能力（F (2,6)=29.7，p=0.0008；F (2,6)=11.4，p=0.0090）。同时，2 mM 和 5 mM 的 2-DG 处理均导致氧气消耗率（OCR）显著下降，且处理后的细胞在葡萄糖刺激下无法有效提升 OCR，提示其线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）功能亦受到抑制，进一步印证了 2-DG 对细胞代谢的广泛抑制作用。
研究结论与讨论
本研究通过多维度实验证实，2 - 脱氧 - D - 葡萄糖（2-DG）可浓度依赖性地抑制急性髓系白血病细胞系 ML-1 的糖酵解代谢及细胞增殖，且超极化 13C 核磁共振光谱（HP 13C NMR）能够灵敏检测到代谢通路的早期变化。尽管高浓度 2-DG 的直接临床应用受限于毒性问题，但其作为概念验证工具，为靶向糖酵解治疗 AML 提供了实验依据。研究结果亦表明，HP 13C NMR 技术在实时监测肿瘤代谢反应、评估治疗效果方面具有显著潜力，有望成为个性化癌症治疗中早期疗效评估的重要手段。
值得注意的是，AML 细胞的代谢多样性与可塑性可能导致部分亚型（如依赖脂肪酸代谢的 AML-M5 亚型）对 2-DG 产生抗性，这提示未来治疗需结合肿瘤代谢表型实施精准策略。此外，开发低毒高效的糖酵解抑制剂或联合用药方案，以协同阻断代谢代偿途径，将是推动该类疗法临床转化的关键方向。本研究不仅深化了对 AML 代谢调控机制的理解，更为新型代谢靶向药物的研发及精准医疗的发展奠定了基础。
