肿瘤细胞可欺骗脂肪细胞挟持肠道菌群?
美国科罗拉多大学研究者证实,重塑葡萄糖调控可缓解白血病细胞生长,值得开展进一步的人体研究探讨这一策略的可行性。(Cancer Cell. 2018; 34: 659-673.e6. doi: 10.1016/j.ccell.2018.08.016)
从生物角度看,肿瘤就像寄生虫一样,与宿主争夺葡萄糖等资源,肿瘤细胞需要能量供其疯狂生长,通过获取大量葡萄糖,以至于可以认为哪里有大量葡萄糖摄取哪里就有肿瘤。
肿瘤细胞是如何获取如此大量的葡萄糖的呢,研究者用白血病动物模型和人类白血病样本,对恶性细胞改变宿主胰岛素敏感性和胰岛素生成来为肿瘤生长提供额外葡萄糖的恶劣行径进行了探讨。研究者发现,白血病细胞可制造一个糖尿病样环境,遏制正常细胞消耗葡萄糖的能力,减少正常细胞摄入的葡萄糖,以留下更多的葡萄糖作为己用。
肿瘤细胞与胰岛素息息相关,正常细胞中胰岛素可促进葡萄糖的使用,降低血糖。糖尿病患者中,胰岛素产量不足或组织对胰岛素利用率下降,导致血糖升高。肿瘤细胞会诱导脂肪细胞,过量产生一种名为IGFBP1的蛋白,使得健康细胞对胰岛素不敏感,需要更多的胰岛素才能满足葡萄糖摄入,胰岛素水平不升高的话,IGFBP1高意味着正常细胞摄入的葡萄糖就降低了。IGFBP1蛋白建立了肿瘤与肥胖的联系,脂肪细胞越多,IGFBP1越多,供应肿瘤的葡萄糖就越多。
肿瘤细胞还有一手,保证胰岛素生成达不到IGFBP1升高所带来的需求。实际上肿瘤可减少胰岛素生成,这一作用是通过肠道或肠道微生物来完成的。研究者深入研究分析发现,白血病动物的肠道菌群与对照小鼠肠道菌群是不同的,拟杆菌比较少。
理论上肠道菌群可协助调节葡萄糖,但白血病模型实验发现,罹患白血病的动物其肠道菌群构成与对照动物明显不同,缺乏可分泌对肠道细胞有益的短链脂肪酸的拟杆菌,肠道分泌的肠促胰岛素减少,促进胰岛素产生的5-羟色胺水平也下降。5-羟色胺是兴奋物质,帮助调节心情,在许多抗抑郁药物中都有5-羟色胺。5-羟色胺是胰腺合成胰岛素所必需。白血病细胞可减少5-羟色胺,减少胰岛素生成,从而减少健康组织葡萄糖摄入。
弄清这些机制后,研究者进一步探索解决之道。研究者认为,若能重塑葡萄糖的调控,即可缓解白血病细胞的生长。5-羟色胺和三丁酸甘油酯(tributyrin,黄油等食物中即含有)等物质有望达到这一效果。这两种物质联合治疗,可带来胰岛素水平的恢复以及IGFBP1水平的降低。
这两种物质辅助化疗的白血病小鼠存活更长时间,研究第22天时,单纯化疗的小鼠都死亡,而接受化疗和两种物质辅助治疗的小鼠超过一半存活。研究者认为,在白血病患者中也有可能重复出类似效果。
(编译 王岚)