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综述:葡萄糖代谢及其直接作用在癌症和免疫调节中的机遇与挑战:代谢靶向的策略与挑战
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月31日 来源:Journal of Biomedical Science 12.1
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这篇综述系统阐述了葡萄糖代谢(Warburg效应)在肿瘤微环境(TME)中的双重调控机制,揭示了糖酵解关键酶(HK2/PKM2/LDHA)和代谢物(乳酸/2HG/ITACONATE)通过表观遗传修饰(m5C/乳酰化)和信号通路(cGAS-STING/AMPK)促进肿瘤进展和免疫逃逸(PD-L1/Tregs)的分子机制,并探讨了靶向IDH1/2、ACLY等代谢节点的治疗策略及临床转化挑战。
葡萄糖代谢作为细胞能量生产和生物合成的核心枢纽,在癌症发生发展中扮演着复杂角色。癌细胞通过代谢重编程(metabolic reprogramming)表现出独特的Warburg效应——即使在富氧条件下仍优先选择糖酵解途径,这种看似低效的能量获取方式实则暗藏玄机。

糖酵解通路的劫持者
癌基因(MYC/RAS/HIF-1α)通过上调GLUT1/3葡萄糖转运体和HK2、PKM2、LDHA等关键酶,构建了高效的糖酵解流水线。其中PKM2的独特亚型不仅能加速糖酵解,还能入核与HIF-1α协同激活促癌基因表达。而HK2作为糖酵解"守门人",其抑制剂2-DG在临床前模型中展现出阻断肿瘤生长的潜力。

代谢物的暗黑兵法
糖酵解产物乳酸远非简单的代谢废物,它能通过MAVS蛋白抑制I型干扰素产生,还能通过组蛋白乳酰化(K388-NBS1/K673-MRE11)增强DNA损伤修复,赋予癌细胞放化疗抗性。更令人惊讶的是,葡萄糖本身可直接结合RNA甲基转移酶NSUN2,通过m5C修饰抑制cGAS-STING通路,形成免疫逃逸的"分子盾牌"。
IDH突变产生的"伪装者"2-羟基戊二酸(2HG)堪称表观遗传的"黑客",它能竞争性抑制α-KG依赖的双加氧酶,冻结细胞分化程序。而巨噬细胞分泌的衣康酸(itaconate)则通过烷基化KEAP1和STING,构建免疫抑制的"迷雾战场"。
代谢靶向的破局之道
针对这些机制,科学家开发出系列精准武器:FDA批准的IDH1/2抑制剂(ivosidenib/enasidenib)能解除2HG的 epigenetic封印;PROTAC技术通过CD36介导的内吞作用降解代谢酶;而阻断SLC13A3转运体可解除衣康酸的免疫抑制,使"冷肿瘤"变"热"。
然而代谢靶向仍面临三大挑战:癌细胞的代谢可塑性(metabolic plasticity)使其轻易切换供能途径;代谢通路在免疫细胞中的普适性导致"误伤"风险;组织特异性代谢特征要求个性化方案。未来结合代谢成像(18F-Gln PET)和免疫治疗的多维打击策略,或将成为攻克肿瘤的新范式。
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