糖酵解過(guò)程產(chǎn)生的許多中間代謝產(chǎn)物能被腫瘤細胞所利用，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，從而有助于腫瘤細胞本身的生長(cháng)和增殖。同時(shí)有氧糖酵解也是腫瘤細胞能量的主要來(lái)源，產(chǎn)生ATP的速度快，腫瘤細胞為滿(mǎn)足能量需求和生物大分子前體原料供應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，討論了應用降血糖藥物二甲雙胍和使用饑餓療法對于結腸癌和乳腺癌的治療的作用，并結合細胞糖酵解生產(chǎn)的中間產(chǎn)物對于癌細胞的生長(cháng)影響。

Unisense微電極的應用

將5000個(gè)單位的細胞置于裝有攪拌系統的微呼吸瓶中，所加細胞經(jīng)過(guò)0.3mg/L的氨芐青霉素滲透后1分鐘，在轉速為1000rpm的離心機中離心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)穩定的數值。然后測試在細胞中加入不同的線(xiàn)粒體呼吸鏈復合物后測試細胞的呼吸速率，呼吸速率的單位是μM O2/min/mg。

實(shí)驗結果

腫瘤是一種代謝疾病，腫瘤發(fā)生的原因是正常細胞的氧化呼吸被糖類(lèi)物質(zhì)發(fā)酵所取代。研發(fā)發(fā)現使用二甲雙胍(MET)和短暫饑餓療法（STS）能夠很好的抑制結腸癌和乳腺癌細胞的生長(cháng)。這是因為使用STS和MET療法降低了癌細胞的糖酵解的通量，這種降低細胞糖酵解通量的辦法就是通過(guò)干擾細胞膜中的己糖激酶-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)粒體呼吸鏈復合物1的功能，而STS則是激勵線(xiàn)粒體呼吸鏈復合物Ⅱ、Ⅳ呼吸酶的活性。這類(lèi)聯(lián)合療法能夠破壞癌細胞的葡萄糖代謝過(guò)程，，從而進(jìn)一步降低直腸癌細胞和乳腺癌細胞的增殖。相關(guān)研究進(jìn)一步證明了抑制癌細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于腫瘤細胞的生長(cháng)及其葡萄糖能量代謝的影響。圖A，B表示的是老鼠體內注入CT26癌細胞和4T1細胞后進(jìn)行喂養14天，通過(guò)使用不同的治療方法判斷老鼠體內腫瘤體積大小的變化情況。圖C、D表示的是采用18F-FDGPET掃描法測試老鼠體內腫瘤細胞的消耗葡萄糖代謝率水平的大小。圖E、F表示的是老鼠體內癌細胞葡萄糖消耗總量水平的大小。從圖A、B中可以看出，當通過(guò)使用能量代謝干擾法和饑餓療法時(shí)，老鼠體內腫瘤體積增長(cháng)較慢，對于腫瘤的生長(cháng)抑制更好。圖C、D反映的是腫瘤細胞葡萄糖代謝率的水平，當使用二甲雙胍藥物療法和饑餓療法時(shí)，腫瘤細胞的葡萄糖代謝率有所降低。圖E、F也進(jìn)一步證明了該結論，即使用了STS、MTF療法后，腫瘤細胞消耗葡萄糖的量也減少了。

圖2、老鼠體內癌細胞進(jìn)行線(xiàn)粒體呼吸鏈系統的過(guò)程。其中○（CT26細胞）□（CT26+MTF）●(4T1)■(4T1+MTF)圖A、B表示的含有不同癌細胞的老鼠體內生成的線(xiàn)粒體呼吸鏈復合物Ⅰ和復合物Ⅱ的量變化。圖C、D表示的是細胞進(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

腫瘤發(fā)生的原因是正常細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(cháng)的一種辦法就是控制腫瘤細胞的能量代謝過(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療法結合對于腫瘤細胞的生長(cháng)抑制作用的機制研究，文章從腫瘤細胞的能量代謝方式（糖酵解）展開(kāi)研究，分析了二甲雙胍（MET）藥物療法和STS療法相結合對于癌細胞的葡萄糖代謝過(guò)程的影響，研究STS和MET療法對于腫瘤細胞能量代謝過(guò)程中的線(xiàn)粒體呼吸鏈電子轉移過(guò)程中各種線(xiàn)粒體復合物酶的變化情況，并且應用Unisense微呼吸電池測試了這些細胞能量代謝過(guò)程中的氧氣消耗情況，用于分析STS和MET對于腫瘤細胞進(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療法的結合能夠抑制結腸癌和乳腺癌細胞的生長(cháng)?？梢钥闯?，微呼吸電極測試細胞的呼吸速率為本論文提出的腫瘤抑制的機理給予了很好的數據支持。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用前景。