科學貓科普 甜食和癌症的致命關聯-專業是非難辨，科普任重道遠

本期，張老師通過下面的文章給大家解釋了什麼是Warburg效應，Warburg效應與癌症又有什麼關係？吃甜食與癌症真的有致命關聯嗎？

來源：Clifton Leaf 中文翻譯、朗讀、點評：張國慶 博士 (中科大教授) 策劃：李進 、韓娟、王強強

《自然·通訊》：甜食和癌症的致命關聯

癌細胞是討厭的小無政府主義者，它們出現在不應該去的地方，顛覆「當地政權」，配合周圍的遵紀守法細胞，打破一大堆生物規則，無意識地追求破壞。

它們也很奇怪：它們的規則破壞中最奇怪的例子之一是它們如何代謝糖。當氧氣容易獲得時，比如在人體中，正常細胞分解並通過稱為氧化的過程從葡萄糖中提取能量。通過這種生物化學機制，細胞可以提取36個ATP分子（ATP分子被稱為人體中的能量貨幣，直接為身體中的生化反應提供能量）。例如像賺取貨幣一樣，細胞做一些複雜的方程式解決問題，作為獎勵，得到類似現金一樣可以花費的東西。

但（大多數）癌細胞做了大量的生化工作來減少現金貨幣的獲取。它們通過稱為糖酵解的古老的10步過程分解葡萄糖，這使得它們對於每一種葡萄糖僅產生兩個ATP分子（正常細胞通過氧化糖可以獲得36個ATP）。

通過糖酵解，細胞即使在沒有氧的情況下也能產生能量，這是我們遠古的、滑溜溜的祖先（藻類生物）所必須做的事情，這也是厭氧細菌和酵母要獲取能量必須做的，它們通過發酵從糖中獲得能量。但是在氧氣存在的情況下，通過糖酵解從糖中提取能量就相當於熨燙你的襪子：花費大量的精力，但是沒有得到什麼好處。

更重要的是，癌細胞需要一大堆能量來維持它們瘋狂的叛亂;畢竟，快速細胞分裂需要大量的生化燃料。這就是為什麼癌細胞不顧一切的吞噬糖分子。 這也是為什麼我們經常能夠在PET掃描中看到腫瘤，因為組織快速攝入一種在做PET之前注入體內的被稱為FDG的糖。

德國生物化學家奧托?沃伯格（Otto Warburg）在二十世紀二十年代就是第一個觀察這些關於癌細胞的奇怪的、直覺上不對頭的事實，他覺得有可能是因為癌細胞中線粒體有缺陷，線粒體是細胞的能量工廠（也是我最喜歡的細胞器）。事實上，生物化學家認為這種異常的有氧糖酵解（後來被稱為「Warburg效應」）實際上導致了癌症的發生，儘管不清楚如何或為什麼。

然而這個概念（Warburg效應）在幾十年間被遺忘了，研究人員轉而集中在癌症的其它理論框架，並試圖找出轉化細胞和驅趕疾病的遺傳突變。但是近年來，Warburg效應和癌症的更廣泛的代謝理論已經重新喚醒了。對於想要了解更多信息的人，我的朋友Travis Christofferson寫了一本關於這個主題的好書。

然而，儘管癌症研究界對於疾病的代謝方面重新感興趣，但仍然有兩個大問題使其不能釋懷。第一是為什麼？為什麼需要這麼多能量的癌細胞會發展到適應這樣低效的過程？第二是如何做到？有氧糖酵解通過什麼機制驅動癌症過程（或者Warburg效應是否是細胞惡性轉化的副作用）？

第一個問題仍然是一個謎。但是第二，荷蘭三家研究小組發表的一項新研究揭示了之前可能缺失的分子環節，或至少是其中一個。在酵母模型系統中，這些團隊經過九年的努力，確定了糖酵解途徑中的關鍵糖分子（果糖-1,6-二磷酸）與稱為ras的關鍵基因之間的聯繫，對細胞增殖和存活有關鍵影響。重要的是，Ras就是所謂的癌基因，當突變時，可以幫助轉化細胞惡性腫瘤。在所有癌症的多達一半中發現了ras的突變形式。

在上周五在Nature Communications雜誌上發表的論文中，作者指出ras和所鑒定的糖分子之間的「相互影響」的作用可能會將癌細胞鎖定在惡性循環中，導致持續刺激細胞增殖並持續維持過度活躍糖酵解。這將解釋癌細胞的增殖率和侵襲性特徵及其發酵多動症之間的密切相關性。

「這是一個持續刺激癌症發展和成長的惡性循環」，該研究的通訊作者之一Johan Thevelein在後續新聞發布中表示，這種相互作用似乎「解釋了Warburg效應的強度之間的相關性和腫瘤侵襲性。」

這個發現是比較有爭議的，可能對癌症患者的飲食有影響。對於我們其他人來說，這項研究是關於過度攝入糖的危險的另一個證據。而現在，有一個潛在的機理來解釋它。

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-017-01019-z

公益科普隨手轉發

下載英漢對照 實時掌握時髦英語

鏈接: https://pan.baidu.com/s/1hsgVq7M 密碼: rp6r

張國慶老師：gzhang@ustc.edu.cn

歡迎轉載，聯繫我們：ljesy520@vip.qq.com