科学家发现开启细胞癌变代谢的信号开关

  细胞的异常代谢是癌症的典型特征，但截止到目前研究人员并不清楚引发细胞代谢发生改变的分子机制，近日，一篇刊登于国际杂志Nature Communications上的研究论文中，来自伊利诺伊大学的研究人员通过研究发现，一种名为MnSOD的酶类会促使细胞从有氧代谢转变成为糖酵解状态，后者并不需要氧气，而有氧代谢则是细胞利用氧气来破碎糖类获取能量。

  研究者Marcelo Bonini教授说道，近来有研究表明，癌细胞中糖酵解的开关对于肿瘤恶化非常重要，而本文研究中我们也将目光聚焦于细胞由有氧代谢向糖酵解的转变开关，我们希望通过研究开发一种有效阻断转变开关的药物，这或许对于后期进行抗癌治疗及改善癌症患者的预后会带来巨大帮助。

  酶类MnSOD是在线粒体中发现的，其可以利用氧气来燃烧糖类和脂肪，细胞变得具有癌性之后的第一个改变就是MnSOD的水平会大量上升，而且当肿瘤进入恶性状态时候MnSOD的水平仍然在继续增加；该酶类可以驱动过氧化氢的产生，而且酶类水平越高，过氧化氢的产量越大；研究者发现，当过氧化物达到一定的阈值后，开启醣酵解的酶类，包括AMPK就会被激活，AMPK是一种主要的代谢开关，其可以将细胞重编程使细胞转变为糖酵解代谢模式，这也是癌症的一个标志。

  当研究者对人类乳腺癌细胞进行研究时他们发现，MnSOD在恶性肿瘤细胞及其亚型细胞中的水平较高，而且相比健康组织而言，MnSOD在恶性前列腺癌和结肠癌细胞中也处于较高水平；当研究者对获得的流行病学数据进行分析后他们发现，乳腺癌患者的5年生存率同乳腺癌细胞中MnSOD的水平呈反比关系，这就意味着该酶类的表达或可揭示乳腺癌的进展情况。

  当研究人员抑制乳腺癌细胞中MnSOD的表达或AMPK的产生时，糖酵解代谢过程就会被抑制，随后细胞就会死亡；实际上在实验室研究中研究人员发现，相比其它治疗乳腺癌的药物而言，抑制AMPK可以有效杀灭癌细胞。最后研究者Bonini说道，后期研究中我们希望可以开发出干扰持续性糖酵解过程的新型疗法，这获将帮助有效改善癌症患者的生存期及生活质量。（转化医学网360zhyx.com）

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MnSOD upregulation sustains the Warburg effect via mitochondrial ROS and AMPK-dependent signalling in cancer
Nature Communications           doi:10.1038/ncomms7053
Peter C. Hart, Mao Mao, Andre Luelsdorf P. de Abreu, Kristine Ansenberger-Fricano, Dede N. Ekoue, Douglas Ganini, Andre Kajdacsy-Balla, Alan M. Diamond, Richard D. Minshall, Marcia E. L. Consolaro, Janine H. Santos & Marcelo G. Bonini
Manganese superoxide dismutase (MnSOD/SOD2) is a mitochondria-resident enzyme that governs the types of reactive oxygen species egressing from the organelle to affect cellular signalling. Here we demonstrate that MnSOD upregulation in cancer cells establishes a steady flow of H2O2 originating from mitochondria that sustains AMP-activated kinase (AMPK) activation and the metabolic shift to glycolysis. Restricting MnSOD expression or inhibiting AMPK suppresses the metabolic switch and dampens the viability of transformed cells indicating that the MnSOD/AMPK axis is critical to support cancer cell bioenergetics. Recapitulating in vitro findings, clinical and epidemiologic analyses of MnSOD expression and AMPK activation indicated that the MnSOD/AMPK pathway is most active in advanced stage and aggressive breast cancer subtypes. Taken together, our results indicate that MnSOD serves as a biomarker of cancer progression and acts as critical regulator of tumour cell metabolism.