糖酵解過(guò)程產(chǎn)生的許多中間代謝產(chǎn)物能被腫瘤細(xì)胞所利用，為核酸、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)等生物大分子的合成提供前體原料，從而有助于腫瘤細(xì)胞本身的生長(zhǎng)和增殖。同時(shí)有氧糖酵解也是腫瘤細(xì)胞能量的主要來(lái)源，產(chǎn)生ATP的速度快，腫瘤細(xì)胞為滿(mǎn)足能量需求和生物大分子前體原料供應(yīng)需要消耗大量的葡萄糖。本論文從能量代謝方面的展開(kāi)研究，討論了應(yīng)用降血糖藥物二甲雙胍和使用饑餓療法對(duì)于結(jié)腸癌和乳腺癌的治療的作用，并結(jié)合細(xì)胞糖酵解生產(chǎn)的中間產(chǎn)物對(duì)于癌細(xì)胞的生長(zhǎng)影響。

Unisense微電極的應(yīng)用

將5000個(gè)單位的細(xì)胞置于裝有攪拌系統(tǒng)的微呼吸瓶中，所加細(xì)胞經(jīng)過(guò)0.3mg/L的氨芐青霉素滲透后1分鐘，在轉(zhuǎn)速為1000rpm的離心機(jī)中離心9分鐘，然后置于含有120 mM NaCl,2 mM MgCl2,1 mM KH2PO4,50 mM Tris–HCl,pH為7.4的緩沖溶液中懸浮，所用的氧微呼吸電極也在這種配置的溶液中進(jìn)行平衡，直至氧氣的消耗保持為一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值。然后測(cè)試在細(xì)胞中加入不同的線(xiàn)粒體呼吸鏈復(fù)合物后測(cè)試細(xì)胞的呼吸速率，呼吸速率的單位是μM O2/min/mg。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

腫瘤是一種代謝疾病，腫瘤發(fā)生的原因是正常細(xì)胞的氧化呼吸被糖類(lèi)物質(zhì)發(fā)酵所取代。研發(fā)發(fā)現(xiàn)使用二甲雙胍(MET)和短暫饑餓療法（STS）能夠很好的抑制結(jié)腸癌和乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。這是因?yàn)槭褂肧TS和MET療法降低了癌細(xì)胞的糖酵解的通量，這種降低細(xì)胞糖酵解通量的辦法就是通過(guò)干擾細(xì)胞膜中的己糖激酶-Ⅱ的活性，同時(shí)STS和MET聯(lián)合療法干擾了細(xì)胞能量代謝過(guò)程中的氧化磷酸化過(guò)程，其中二甲雙胍的作用是消除線(xiàn)粒體呼吸鏈復(fù)合物1的功能，而STS則是激勵(lì)線(xiàn)粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ、Ⅳ呼吸酶的活性。這類(lèi)聯(lián)合療法能夠破壞癌細(xì)胞的葡萄糖代謝過(guò)程，，從而進(jìn)一步降低直腸癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞的增殖。相關(guān)研究進(jìn)一步證明了抑制癌細(xì)胞葡萄糖能量代謝是一種很好的治療腫瘤的方法。

圖1、二甲雙胍藥物療法和饑餓療法對(duì)于腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)及其葡萄糖能量代謝的影響。圖A，B表示的是老鼠體內(nèi)注入CT26癌細(xì)胞和4T1細(xì)胞后進(jìn)行喂養(yǎng)14天，通過(guò)使用不同的治療方法判斷老鼠體內(nèi)腫瘤體積大小的變化情況。圖C、D表示的是采用18F-FDGPET掃描法測(cè)試?yán)鲜篌w內(nèi)腫瘤細(xì)胞的消耗葡萄糖代謝率水平的大小。圖E、F表示的是老鼠體內(nèi)癌細(xì)胞葡萄糖消耗總量水平的大小。從圖A、B中可以看出，當(dāng)通過(guò)使用能量代謝干擾法和饑餓療法時(shí)，老鼠體內(nèi)腫瘤體積增長(zhǎng)較慢，對(duì)于腫瘤的生長(zhǎng)抑制更好。圖C、D反映的是腫瘤細(xì)胞葡萄糖代謝率的水平，當(dāng)使用二甲雙胍藥物療法和饑餓療法時(shí)，腫瘤細(xì)胞的葡萄糖代謝率有所降低。圖E、F也進(jìn)一步證明了該結(jié)論，即使用了STS、MTF療法后，腫瘤細(xì)胞消耗葡萄糖的量也減少了。

圖2、老鼠體內(nèi)癌細(xì)胞進(jìn)行線(xiàn)粒體呼吸鏈系統(tǒng)的過(guò)程。其中○（CT26細(xì)胞）□（CT26+MTF）●(4T1)■(4T1+MTF)圖A、B表示的含有不同癌細(xì)胞的老鼠體內(nèi)生成的線(xiàn)粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ和復(fù)合物Ⅱ的量變化。圖C、D表示的是細(xì)胞進(jìn)行線(xiàn)粒體有氧呼吸時(shí)，其線(xiàn)粒體呼吸鏈過(guò)程中氧氣的消耗速率的變化情況。圖E、F表示的是細(xì)胞進(jìn)行線(xiàn)粒體有氧呼吸時(shí)，其線(xiàn)粒體呼吸鏈過(guò)程中ATP的變化情況，圖G是表示這個(gè)過(guò)程中活性氧的變化情況。

總結(jié)

腫瘤發(fā)生的原因是正常細(xì)胞的氧化呼吸被糖類(lèi)物質(zhì)發(fā)酵所取代，抑制腫瘤的生長(zhǎng)的一種辦法就是控制腫瘤細(xì)胞的能量代謝過(guò)程，本論文從腫瘤的能量代謝過(guò)程展開(kāi)研究，分析了二甲雙胍藥物療法和STS療法結(jié)合對(duì)于腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用的機(jī)制研究，文章從腫瘤細(xì)胞的能量代謝方式（糖酵解）展開(kāi)研究，分析了二甲雙胍（MET）藥物療法和STS療法相結(jié)合對(duì)于癌細(xì)胞的葡萄糖代謝過(guò)程的影響，研究STS和MET療法對(duì)于腫瘤細(xì)胞能量代謝過(guò)程中的線(xiàn)粒體呼吸鏈電子轉(zhuǎn)移過(guò)程中各種線(xiàn)粒體復(fù)合物酶的變化情況，并且應(yīng)用Unisense微呼吸電池測(cè)試了這些細(xì)胞能量代謝過(guò)程中的氧氣消耗情況，用于分析STS和MET對(duì)于腫瘤細(xì)胞進(jìn)行糖酵解過(guò)程的影響，從而進(jìn)一步說(shuō)明了二甲雙胍藥物療法和STS療法的結(jié)合能夠抑制結(jié)腸癌和乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)?？梢钥闯?，微呼吸電極測(cè)試細(xì)胞的呼吸速率為本論文提出的腫瘤抑制的機(jī)理給予了很好的數(shù)據(jù)支持。這說(shuō)明微呼吸電極在腫瘤治療領(lǐng)域方面具有很好的應(yīng)用前景。