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腫瘤代謝學 版權信息
- ISBN:9787030737373
- 條形碼:9787030737373 ; 978-7-03-073737-3
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
腫瘤代謝學 內容簡介
本書分3篇35章。**篇為腫瘤代謝重編程,主要介紹腫瘤細胞主要營養素代謝變化及機制,包括糖代謝、脂類代謝、蛋白質/氨基酸代謝、核苷酸代謝、線粒體代謝、微量營養素代謝、水代謝、活性氧代謝,以及腫瘤細胞自噬異常、微環境代謝和腫瘤代謝異質性等。第二篇為腫瘤患者代謝紊亂,主要介紹能量代謝紊亂和主要營養素代謝異常變化及機制,包括糖代謝紊亂、脂類代謝紊亂、蛋白質/氨基酸代謝紊亂、微量元素和水代謝紊亂,以及免疫功能紊亂與代謝異常、惡病質代謝紊亂和微生態紊亂等。第三篇為腫瘤代謝調節治療,利用腫瘤代謝特點和高度異質性進行多代謝靶點綜合干預,特別是腫瘤不同代謝靶點的腫瘤治療策略。
腫瘤代謝學 目錄
**篇 腫瘤代謝重編程
第1章 腫瘤糖代謝 2
**節 腫瘤糖代謝異常變化 2
第二節 腫瘤糖代謝異常機制 6
第三節 小結 17
第2章 腫瘤脂類代謝 19
**節 正常脂類代謝概述 19
第二節 腫瘤細胞脂類代謝 22
第三節 腫瘤脂代謝重編程的分子機制 25
第3章 腫瘤蛋白質/氨基酸代謝 30
**節 正常細胞蛋白質/氨基酸代謝概述 30
第二節 腫瘤細胞蛋白質代謝異常 31
第三節 腫瘤細胞的氨基酸轉運體 33
第四節 腫瘤細胞的重要氨基酸代謝 35
第4章 腫瘤核苷酸代謝 40
**節 腫瘤核苷酸代謝異常變化 40
第二節 腫瘤核苷酸代謝異常機制 43
第5章 腫瘤線粒體代謝 48
**節 正常線粒體結構與功能概述 48
第二節 腫瘤細胞線粒體代謝紊亂 53
第三節 腫瘤細胞線粒體DNA缺陷 58
第四節 腫瘤中線粒體調節的細胞凋亡通路異!61
第五節 腫瘤細胞線粒體蛋白質質量控制異!65
第六節 腫瘤線粒體動態變化異!69
第6章 腫瘤微量營養素代謝 73
**節 腫瘤維生素代謝異常 73
第二節 腫瘤礦物質代謝異常 78
第7章 腫瘤水代謝 83
**節 正常水代謝 83
第二節 水與腫瘤 86
第8章 腫瘤活性氧代謝 97
**節 活性氧代謝概述 97
第二節 腫瘤活性氧代謝異!102
第三節 腫瘤活性氧代謝異常機制 104
第9章 腫瘤細胞自噬異!111
**節 細胞自噬概述 111
第二節 腫瘤細胞自噬紊亂 116
第三節 腫瘤細胞自噬紊亂機制 117
第10章 腫瘤代謝異質性 128
**節 概述 128
第二節 腫瘤代謝異質性的表現 129
第11章 腫瘤微環境代謝 140
**節 腫瘤微環境概述 140
第二節 腫瘤細胞代謝 140
第三節 腫瘤相關成纖維細胞代謝 143
第四節 腫瘤相關免疫細胞代謝 146
第五節 腫瘤血管內皮細胞代謝 151
第六節 腫瘤微環境與腫瘤免疫治療 152
第二篇 腫瘤患者代謝紊亂
第12章 腫瘤患者能量代謝紊亂 162
**節 腫瘤患者能量代謝紊亂的表現 162
第二節 腫瘤患者能量代謝紊亂機制 165
第13章 腫瘤患者糖代謝紊亂 169
**節 腫瘤患者糖代謝異常變化 169
第二節 腫瘤患者糖代謝紊亂機制 172
第14章 腫瘤患者脂代謝紊亂 175
**節 腫瘤患者血脂代謝紊亂 175
第二節 腫瘤患者組織器官脂肪組織代謝紊亂 177
第15章 腫瘤患者蛋白質/氨基酸代謝紊亂 183
**節 腫瘤患者蛋白質/氨基酸代謝異常變化 183
第二節 腫瘤患者蛋白質/氨基酸代謝紊亂機制 185
第16章 腫瘤患者微量營養素和水代謝紊亂 190
**節 腫瘤患者維生素代謝紊亂 190
第二節 腫瘤患者礦物質代謝紊亂 192
第三節 腫瘤患者水代謝紊亂 194
第17章 腫瘤患者免疫功能紊亂與代謝異!196
**節 免疫系統功能概述 196
第二節 腫瘤患者免疫功能紊亂 198
第三節 腫瘤患者免疫細胞代謝異!200
第18章 腫瘤患者惡病質代謝紊亂 204
**節 腫瘤惡病質概述 204
第二節 腫瘤惡病質患者物質代謝紊亂 210
第三節 腫瘤惡病質患者物質代謝紊亂機制 213
第19章 腫瘤患者微生態紊亂 220
**節 腸道微生態與紊亂概述 220
第二節 腸道菌群與影響因素 221
第三節 腸道微生態紊亂與腫瘤發生、發展 224
第四節 腸肺循環異常與腫瘤發生 228
第五節 腦-腸軸異常與腫瘤發生 232
第六節 肝-腸軸異常與腫瘤發生 235
第三篇 腫瘤代謝調節治療
第20章 腫瘤糖代謝調節治療 243
**節 靶向腫瘤糖代謝的抑制劑 243
第二節 靶向腫瘤糖代謝的選擇性營養素干預 247
第21章 腫瘤線粒體代謝調節治療 252
**節 靶向腫瘤線粒體三羧酸循環調節治療 252
第二節 腫瘤線粒體氧化磷酸偶聯調節 254
第三節 靶向腫瘤線粒體動態變化調節治療 256
第四節 線粒體死亡信號通路調節 257
第22章 抗腫瘤生酮療法 262
**節 概述 262
第二節 抗腫瘤的生酮療法 266
第三節 生酮療法和免疫檢查點抑制劑的協同作用 267
第四節 展望 268
第23章 腫瘤脂類代謝調節治療 272
**節 脂肪酸調節治療 272
第二節 膽固醇調節治療 274
第三節 磷脂調節治療 276
第四節 他汀類的應用 278
第五節 肉堿的應用 279
第24章 蛋白質/氨基酸代謝調節治療 284
**節 靶向腫瘤氨基酸代謝的抑制劑 284
第二節 靶向腫瘤蛋白質代謝 288
第三節 靶向腫瘤氨基酸代謝的選擇性營養素干預 289
第25章 核苷酸代謝調節治療 293
**節 嘌呤核苷酸代謝調節 294
第二節 嘧啶核苷酸代謝調節 298
第26章 腫瘤細胞自噬調節治療 309
**節 靶向腫瘤細胞自噬的治療制劑 309
第二節 靶向不同腫瘤細胞自噬治療 314
第27章 免疫營養素 328
**節 免疫營養素的概念及分類 328
第二節 免疫營養素的功效及作用機制 329
第三節 免疫營養素與腫瘤治療 331
第四節 小結與展望 333
第28章 腫瘤微量營養素代謝調節治療 336
**節 維生素調節 336
第二節 礦物質調節 345
第29章 微生態制劑與腫瘤調節 351
**節 微生態制劑概述 351
第二節 益生菌與腫瘤調節 354
第三節 益生元與腫瘤調節 362
第四節 合生元與腫瘤調節 365
第五節 后生元與腫瘤治療 369
第30章 炎癥與腫瘤調節治療 372
**節 炎癥與腫瘤的關系 372
第二節 抗炎治療與抗腫瘤 379
第三節 塞來昔布應用 382
第四節 抗氧化調節 386
第五節 腫瘤炎癥調節——免疫調節 390
第六節 阿司匹林抗腫瘤作用 394
第31章 腫瘤代謝與抗腫瘤藥物耐藥性 402
第32章 特殊醫學用途配方食品和中醫藥膳 409
**節 特殊醫學用途配方食品 409
第二節 中醫藥膳 413
第33章 癌癥患者的運動療法 419
**節 運動療法概述 419
第二節 運動療法在癌癥預防與治療中的功能及機制 419
第三節 癌癥患者運動療法的形式 423
第四節 如何設計運動處方 432
第34章 腫瘤患者精神心理調節 437
**節 心理社會因素與腫瘤概述 437
第二節 心理痛苦篩查 444
第三節 精神藥物治療 449
第四節 認知行為治療 464
第五節 放松療法與正念干預 466
第六節 生物反饋 469
第七節 音樂治療 471
第八節 臨終關懷與靈性照顧 473
第九節 照護者關懷 475
第十節 居喪關懷 477
第十一節 小結 480
第35章 腫瘤代謝及化療相關常見癥狀治療 482
**節 厭食 482
第二節 惡心嘔吐 485
第三節 便秘 495
第四節 腹瀉 498
第五節 疼痛 502
第六節 水腫 505
第七節 高鈣血癥 508
第八節 貧血 512
第九節 乏力 516
第十節 高尿酸血癥 519
第十一節 惡病質 524
第十二節 小結 527
腫瘤代謝學 節選
**篇腫瘤代謝重編程 引言 物質代謝是各項生命活動的基礎和保障,食物營養素(糖、脂和蛋白質等)經過復雜的代謝過程為生命活動提供所需能量,同時為組織細胞生長和增殖提供各種構件分子(蛋白質、脂類、多糖和核酸),完成各種生命活動所需的各種生物活性分子(酶、信號分子、免疫分子和轉錄因子等),以及維持機體內環境穩定等。因此,物質代謝穩態是健康的基礎,而物質代謝紊亂是引發腫瘤等各種疾病發生和發展的基礎。因此,進一步開展腫瘤代謝研究有助于提升對腫瘤發生和發展機制的認識,也有助于腫瘤防治的開發和應用。 腫瘤細胞生物學表型與其特定代謝表型密切相關。20世紀20年代德國生化專家奧托 瓦博格(Otto Warburg)研究發現肝癌細胞在氧供充足時仍主要以低效率的糖酵解方式來獲取能量。后來,人們把這種在有氧條件下惡性腫瘤細胞活躍糖酵解代謝的特殊生化表型稱為瓦博格效應或有氧糖酵解。許多研究表明瓦博格效應有利于腫瘤生長、增殖、轉移,以及在不利內環境下生存,且與腫瘤惡性程度和預后密切相關。2011年Douglas Hanahan總結了腫瘤的十大特征,即持續自我增殖能力、抵抗細胞凋亡、無限DNA復制能力、持續血管增生、組織侵襲和轉移、逃避免疫監管、基因組不穩定和突變、腫瘤促進炎癥、逃避免疫,以及能量代謝重編程,并且明確提出能量代謝重編程是腫瘤十大特征的核心特征。這表明腫瘤代謝重編程決定了其他腫瘤特征產生和變化的基礎。腫瘤代謝重編程不僅是能量代謝改變,還涉及其他一系列代謝改變,如葡萄糖、脂肪酸和氨基酸的攝取及消耗增加,有氧糖酵解明顯增加而氧化磷酸化下降,糖和氨基酸等代謝中間物大量流向合成代謝,脂類、蛋白質和核酸合成加強等。這些代謝改變有利于腫瘤惡性增殖、侵襲轉移和適應不利生存環境等。腫瘤代謝重編程的發生機制相當復雜,人們對其認識還很有限,可能涉及基因(癌基因激活和抑癌基因失活)、細胞信號通路,以及代謝酶和轉運載體等復雜變化和相互作用。因此,腫瘤是一種代謝性疾病的觀點逐步被人們接受,這將為進一步闡明腫瘤發生和發展機制,以及腫瘤治療方案提供一個全新的領域和策略。 本篇的內容共分11章進行論述,主要涉及腫瘤細胞主要營養素代謝變化及機制,包括糖、脂類、蛋白質/氨基酸、核苷酸、微量營養素和水代謝;進一步討論線粒體代謝、活性氧代謝和細胞自噬,以及腫瘤微環境代謝和腫瘤代謝異質性等相關內容。 (繆明永) 糖類是指具有多羥醛或多羥酮及其衍生物的一類化合物,即碳水化合物(carbohydrates)。食物中的糖類主要是淀粉,而人體內的主要糖類包括葡萄糖和糖原。食物中的淀粉經消化道多種酶(淀粉酶和麥芽糖酶等)的消化作用分解為葡萄糖,經小腸吸收進入體內,組織細胞內的葡萄糖通過不同的代謝途徑(糖酵解、磷酸戊糖通路、有氧氧化、糖異生,糖原合成和分解等)發揮其生理功能(圖1-1-1)。糖在生物體內的主要生理功能是提供機體生命活動的能量,正常人體所需能量的50%~70%由糖分解代謝來提供。糖除了提供能量,還有其他一些重要的生理功 能,如提供機體合成各種生物分子的碳源,糖代謝中間物可轉變為其他含碳化合物,如氨基酸、脂肪酸和核苷酸等;參與組織重要結構成分,如蛋白聚糖和糖蛋白構成結締組織、軟骨、骨基質和細胞膜等;參與細胞信息傳遞,如免疫、細胞識別和分化等;轉變為一些重要生物活性的糖衍生物,如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)、黃素腺瞟呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)、腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)等。因此,糖類是維持細胞正常代謝穩態和重要生物學功能的宏量營養素。 **節腫瘤糖代謝異常變化 腫瘤細胞無限增殖需要消耗大量能量和合成原料,同時由于代謝改變或某些代謝缺陷導致活性氧(ROS)自由基增多,引起氧化應激,因而需要提高抗氧化能力,以及為了不斷適應不利微環境變化等的需要,腫瘤細胞需做出相應的代謝改變。腫瘤糖代謝的典型改變可概括如下:有氧糖酵解(aerobic glycolysis),即瓦博格效應(Warburg effect)和磷酸戊糖通路增強,大量攝取和消耗葡萄糖,乳酸產生和釋放增多;糖有氧氧化,即線粒體氧化磷酸活性相對或絕對下降,耗氧減少,同時大量糖酵解和磷酸戊糖通路中間物不斷參與合成代謝和抗氧化作用等。 一、腫瘤瓦博格效應 20世紀20年代德國生化專家奧托 瓦博格研究發現腫瘤細胞在供氧充足時仍利用低效率糖酵解途徑獲得ATP,這種在有氧條件下惡性腫瘤細胞活躍糖酵解代謝的特殊生化表型稱為瓦博格效應或有氧糖酵解。腫瘤細胞糖代謝的典型表現為:大部分腫瘤細胞的糖酵解能力明顯增強,*高可達正常細胞的20~30倍,腫瘤細胞攝取葡萄糖量也明顯增加,乳酸產生和釋放量也增加。而進入線粒體氧化磷酸代謝的葡萄糖比例相對下降,耗氧減少。 盡管糖酵解產能效率遠低于線粒體氧化磷酸化,但惡性腫瘤細胞可從活躍的糖酵解代謝中收到很大益處:**,與氧化磷酸化相比,糖酵解產生ATP速度快,這對于快速增殖的腫瘤細胞極為有利。第二,腫瘤細胞可通過糖酵解獲取中間代謝產物,用于合成脂肪、蛋白質和核酸,以滿足其增殖旺盛所需要的合成(圖1-1-2)。第三,糖酵解可通過影響線粒體外膜通透性,使腫瘤細胞獲得拮抗細胞凋亡的能力,提高對放化療等促凋亡作用的耐受。第四,糖酵解產生大量乳酸,導致微環境酸化,有助于腫瘤侵襲轉移,抑制免疫功能和耐藥等。腫瘤的發生和發展是一個不斷變異選擇的過程,當耐酸腫瘤細胞株形成后,這種微環境對腫瘤細胞有保護作用,因為酸性環境對正常細胞具有一定毒性,可導致細胞基質分解和外源性堿性抗癌藥物失效,從而有利于腫瘤細胞的生長與轉移。第五,糖酵解還可直接促進缺氧誘導因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)表達,HIF-1通過激活一系列靶基因表達,促進腫瘤細胞增殖,啟動腫瘤血管新生,躲避細胞凋亡等,同時HIF-1可直接促進腫瘤細胞糖酵解。總之,糖酵解增強與腫瘤生長速度成正比,與分化程度成反比,與腫瘤侵襲和轉移密切相關。 二、腫瘤磷酸戊糖代謝通路異常 除了有氧糖酵解,腫瘤細胞內另一條重要葡萄糖分解通路---磷酸戊糖通路(pentose phosphate pathway,PPP)也明顯增強,通過PPP,腫瘤細胞獲取了重要的合成代謝前體分子核糖,以及G3~G7糖的不同單糖,同時還獲得大量的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(reduced nicotinamide adenine dinucleotidephosphate,nadph),增加了抗氧化能力和還原性合成脂類的能力等。因此,在腫瘤細胞中PPP常處在高流量代謝狀態。2018年Choi等研究發現PPP相關蛋白在不同分子亞型乳腺癌存在差異表達,在GLUT-1.葡萄糖轉運載體-1;HK-2.己糖激酶-2;PFK-1.磷酸果糖激酶-1;PFK-2.磷酸果糖激酶-2;PKM2.胚胎型丙酮酸激酶M2;LDHA.乳酸脫氫酶A;G6PD.葡萄糖-6-磷酸脫氫酶;TKL-1.轉酮醇酶-1;MCT4.單羧酸轉運載體-4;NADPH.還原型煙酰胺腺瞟呤二核苷酸磷酸;PPP.磷酸戊糖通路;ROS.活性氧HER-2亞型中G6PDH和6PGL的表達較高。 三、糖異生異常 糖異生(gluconeogenesis)是與糖酵解相反的代謝通路,其主要作用將非糖物質(乳酸、氨基和甘油)通過糖異生通路轉變為葡萄糖和糖原,以維持血糖穩定。機體內發生糖異生的器官是肝和腎,酸中毒時腎的糖異生能力明顯提高,這時候的糖異生與酸堿平衡的調節密切相關,所以糖異生也是肝和腎功能成熟的標志之一。糖酵解和糖異生代謝通路大部分是共用的,因此糖酵解時糖異生被抑制,反之,糖異生時糖酵解被抑制。否則會發生底物無效循環(substrate futile cycle),浪費能量。通過調節各自代謝通路關鍵酶(單向催化酶)的活性可以避免底物無效循環的發生。 在腫瘤細胞中同樣不會發生這樣的無效循環。大部分腫瘤細胞有活躍的糖酵解代謝(瓦博格效應),因此進行糖異生活躍的肝和腎腫瘤,糖異生代謝活性被明顯抑制。如糖異生的關鍵酶果糖-1,6-雙磷酸酶1(FBP1)在人類和小鼠的肝腫瘤中普遍是被抑制的。*新的有關研究還發現FBP1具有非酶活性的抑癌基因作用,主要通過影響肝細胞與星形細胞之間轉化發揮抑癌作用。2020年Li等研究表明,肝細胞特異性敲除FBP1破壞了肝代謝穩態(脂肪積累等),并促進腫瘤進展。同時還發現伴有肝星狀細胞(HSC)的激活和衰老表現出與衰老相關的分泌表型。通過使用衰老細胞清除劑達沙替尼/槲皮素或ABT-263治療來消耗衰老的HSC,可以抑制腫瘤進展。該研究證明FBP1缺陷肝細胞通過釋放HMGB1,可促進HSC的活化;通過小分子inflachromene阻斷其釋放可限制FBP1依賴的星狀細胞激活、隨后的衰老相關分泌表型的發展和腫瘤進展。總的來說,這些發現為FBP1在肝癌中作為腫瘤抑制因子的觀點提供了遺傳學證據,并建立了肝細胞代謝和星狀細胞衰老之間促進腫瘤生長的關鍵交互作用。除了FBP1,糖異生關鍵酶葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)活性也明顯被抑制,如結腸癌中幾乎檢測不到G6Pase。 但是另一個糖異生酶磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK),包括細胞質PEPCK和線粒體亞型PEPCK2,對腫瘤細胞的合成與代謝非常重要,如結腸癌PEPCK表達明顯升高,這有利于三羧酸循環來源的中間 物進入合成大分子通路,非碳水化合物,如谷氨酰胺進入合成脂類和核酸代謝通路,而不是進入糖異生途徑轉變為葡萄糖。當葡萄糖缺少時,癌細胞能夠利用不同底物來維持細胞生長,如肺癌細胞可以大量攝入乳酸,然后通過丙酮酸羧化酶(PC)和PEPCK2等反應轉變成糖酵解中間物磷酸烯醇丙酮酸(PEP),隨后進入合成代謝(PPP、絲氨酸/甘氨酸合成通路)。研究表明在無糖條件下PEPCK2將谷氨酰胺轉變為磷酸烯醇丙酮酸,用于支持細胞生長。PEPCK2在乳腺癌、非小細胞肺癌、膀胱癌、腎癌等方面的表達明顯升高,缺氧誘導因子-1(HIF-1)和內皮細胞PAS結構域包含蛋白1(EPAS1/HIF-2a),兩者協同上調PEPCK2表達。正常細胞并不同時表達兩種同工酶,而腫瘤細胞通常兩種同工酶同時存在。這可能是為了更好地適應營養物質的波動。學者們一般認為線粒體PEPCK2催化乳酸轉變為PEP,這樣可以防止煙酰胺腺曝呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)產生過多,避免細胞質氧化還原狀態失衡。 四、腫瘤糖代謝異質性 由于不同腫瘤發生和發展所驅動的基因不同,以及同一腫瘤內不同部位腫瘤細胞的微環境不同等因素,腫瘤細胞內代謝包括糖代謝異質性非常明顯,表現為不同類型腫瘤之間,同一種實體瘤內部不同部位腫瘤細胞之間,原位和轉移腫瘤細胞之間等表現為不同糖代謝特征。 2019年Nan等研究發現不同癌基因,如EGFR突變和FGFR擴增驅動腫瘤不同糖代謝特征具體為:前者糖酵解中間物3-磷酸甘油酸主要進入絲氨酸合成通路,進而減少乳酸產生,而后者糖酵解產生大量乳酸。這提示EGFR突變和FGFR擴增可分別作為絲氨酸合成代謝和乳酸合成抑制劑的敏感標志物,為同類代謝抑制劑的個性化治療提供重要的信息和新思路。如肺癌中腺癌和鱗狀細胞癌糖代謝表現明顯不同,鱗狀細胞癌特異性高表達GLUT1,因而高度依賴葡萄糖和糖酵解代謝,可能對糖酵解代謝抑制劑敏感。 一些研究顯示腫瘤細胞可表現出雙重代謝特性(dual metabolic nature),即糖酵解表型(glycolytic phenotype)和非糖酵解表型(nonglyco
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