Rezultatele căutări pentru: Tumori embrionare

Influența deprivării /lipsirii parțiale și complete a glutaminei și glucozei asupra liniilor celulare tumorigene de sân și cervicale

Abstract

fundal

Datorită cerințelor lor proliferative ridicate, celulele tumorigene posedă sisteme metabolice modificate, în care celulele utilizează cantități mai mari de glutamină și glucoză. Aceste cerințe metabolice alternează interesul de a investiga efectele concentrațiilor fiziologice non-tumorigene ale glucozei și glutaminei asupra celulelor tumorigene, deoarece deprivarea fie are ca rezultat un răspuns canonic al aminoacidului în celula de mamifer.

metode

Influența expunerii pe termen scurt a celulelor tumorigene asupra corelării cantităților descrescătoare de glutamină și glucoză a fost demonstrată într-o linie celulară mamăra metastatică înalt glicolitică și o linie celulară de carcinom cervical. Ulterior, celulele s-au propagat în mediu conținând concentrații fiziologice tipice de glutamină 1 mM și glucoză 6 mM timp de 7 zile. Efectele asupra morfologiei au fost investigate prin contrastul polarizării-difuziei optice difuzate prin lumină optică. Citometria de flux a fost utilizată pentru a demonstra efectele înfometării de glutamină și glucoză asupra progresiei ciclului celular și a inducerii apoptozei. De asemenea, s-au efectuat fluorometri pentru a investiga efectele asupra inducției apoptozei intrinseci (mitocaptura), producerii de specii reactive de oxigen (diacetat de 2,7-diclorofluoresceină) și formării veziculei acide (acridină portocalie).

Rezultate

Datele morfologice sugerează că deprivarea de glutamină și glucoză a dus la reducerea densității celulare și a celulelor rotunjite. înrolarea prin glutamina si glucoză au dus, de asemenea, la o creștere a fazei G2M și a unui vârf sub-G1. Înfometarea completă a glutaminei și a glucozei a dus la reducerea potențialului membranei mitocondriale în ambele linii celulare, cu celule MDA-MB-231 afectate mai mult în comparație cu celulele HeLa. Mai mult, celulele infometate nu au putut fi salvate suficient prin propagare, deoarece celulele au avut o creștere a speciilor de oxigen reactiv, a compartimentelor acide și a formării vacuolelor.

Concluzie

Înfometarea de la glutamină și glucoză pentru perioade scurte a dus la scăderea densității celulare, a celulelor rotunjite și la inducerea apoptozei prin generarea de specii reactive de oxigen și disfuncția mitocondrială. În plus, linia celulară metastatică a reacționat mai profund la înfometarea cu glutamină și glucoză datorită naturii lor foarte glicolitice. Salvarea celulară satisfăcătoare nu a fost posibilă deoarece celulele au demonstrat stresul oxidativ și potențialul membranar mitocondrial depolarizat. Acest studiu contribuie la cunoașterea efectelor in vitro și a transducției de semnal a deprivării de glucoză și / sau l-glutamină în liniile celulare tumorigene.

Introducere

Țesutul tumorigen are alte activități metabolice în comparație cu țesutul diferențiat, neproliferativ. Aceste activități metabolice modificate exercitate de tumori sunt necesare pentru natura foarte proliferativă a țesutului transformat și tumorigen [ 1 ]. În celulele tumorigene, apare o schimbare de la producerea de adenozin trifosfat (ATP) prin fosforilare până la generare prin intermediul glicolizei, chiar și în prezența oxigenului [ 2 ]. Glicoliza aerobă asociată cu cancer care are ca rezultat producerea de acid lactic și piruvat a fost descrisă cu aproape 100 de ani în urmă și este cunoscută sub numele de efect Warburg [ 2,3 ]. Inițial sa raportat că efectul se datorează disfuncției mitocondriale, însă cercetările ulterioare indică faptul că celulele canceroase preferă catabolismul glucozei prin glicoliză față de fosforilarea oxidativă, chiar dacă mitocondriile sunt competente [ 3 ]. Din moment ce glucoza este utilizată în principal pentru glicoliză, glutamina este utilizată ca substrat al ciclului acidului tricarboxilic mitocondrial (TCA) și pentru sinteza nicotinamidei adenin dinucleotid fosfat (NADPH) și sinteza acizilor grași [ 4 ].

Pe lângă glicoliza, celulele tumorigene sunt de asemenea dependente de glutaminoliză pentru scopuri de proliferare. Glutaminoliza este definită ca conversia glutaminei în glutamat. Acest proces furnizează carbon și azot utilizate pentru producerea de precursori energetici, biosintetici și reductivi pentru celulele tumorigene [ 5 ]. Astfel, celulele tumorigene utilizează în mod clar cantități mai mari de glutamină și glucoză, comparativ cu celule non-tumorigene și senestive.

Glucoza și glutamina sunt cele mai importante elemente de construcție necesare pentru metabolismul și proliferarea ulterioară și procesele tumorigene1 ]. Totuși, datorită cerințelor metabolice în mare măsură diferite ale celulelor tumorigene, este de interes și de importanță să se investigheze efectele fiziologice ale concentrațiilor non-tumorigene ale glucozei și glutaminei asupra celulelor tumorigene. Acest lucru este deosebit de important deoarece deprivarea rezultă într-un răspuns canonic al aminoacidului (ASS) în celulele mamifere [ 6 ]. În plus, studiile de exprimare a genei efectuate pe tumori primare și metastatice au demonstrat că celulele metastatice sunt mai mult dependente de glicoliză în comparație cu fosforilarea oxidativă [ 7 ].

Acest studiu a investigat astfel influența corelării cantităților descendente de glutamină și glucoză asupra morfologiei, a potențialului membranei mitocondriale, a speciilor de oxigen reactiv (ROS) și a formării veziculelor acide după expuneri pe termen scurt (2 ore, 4 ore, 6 ore) receptorul de estrogen, receptorul metastatic negativ al celulei mamare și o linie celulară de carcinom cervical. În plus, după expunere, mediul a fost înlocuit cu mediu care conține o concentrație fiziologică tipică de glutamină și glucoză (1 mM și, respectiv, 6 mM), prin care celulele au fost lăsate să se prolifereze timp de 7 zile, după care a fost studiată și influența acestei expuneri.

materiale si metode

Linii celulare

Linia celulară de adenocarcinom cervical uman (HeLa) și o linie celulară de adenocarcinom mamar cu metastaze ridicate (MDA-MB-231) au fost alese pentru a demonstra efectele mediului care constă în stări metabolice variabile. Linia celulară HeLa a fost achiziționată prin intermediul Sterilab Services (Pty) Ltd, Johannesburg, Africa de Sud, din Colecția Americană a Culturilor de Țesuturi (ATCC), Maryland, Statele Unite ale Americii. Linia celulară HeLa este cea mai veche și cea mai distribuită linie celulară imortalizată care prezintă o creștere agresivă și se dublează în medie la fiecare 24 de ore [ 8 ]. Principala sursă de energie în celulele HeLa este mai degrabă glutamina decât glucoza, ceea ce demonstrează că fosforilarea oxidativă este preferențială pentru a genera ATP [ 9 ]. În plus, celulele HeLa sunt capabile să-și adapteze rețeaua, structura și funcția mitocondrială, în funcție de baza substratului, pentru a genera energie exclusiv din fosforilarea oxidativă prin remodelarea mitocondriilor sale [ 10 ].

Linia celulară MDA-MB-231 a fost furnizată de Microsep (Pty) Ltd Johannesburg, Africa de Sud. MDA-MB-231 este o linie de celule tumorale tumorale triple negative. Acest lucru indică faptul că celulele MDA-MB-231 nu exprimă receptori pentru hormoni steroizi (estrogen și progesteron), receptorul tirozin kinazei tip II (RTK) Her-2, dar posedă o reglare a citokeratinelor bazale și a răspunsului factorului de creștere epidermal [ 11-13 ]. Mai mult, linia celulară MDA-MB-231 este extrem de metastatică și prezintă activitate glicolitică crescută în condiții normoxice [ 14 ]. Celulele MDA-MB-231 utilizează în principal glicoliză, mai degrabă decât respirația mitocondrială, pentru a produce energia necesară pentru funcționarea și proliferarea celulelor [ 15 ]. În plus, celulele MDA-MB-231 conțin mitocondriile care prezintă mutații ale acidului deoxiribonucleic (ADN), ceea ce duce la scăderea metabolismului oxidativ [ 16 ].

Reactivi generali

(DMEM), precum și glucoză înaltă (25,52 mM, 4500 mg / l ), l- glutamină (4 mM) și piruvat de sodiu (1 mM de glucoză, l- glutamină și piruvat de sodiu) , 110 mg / l) conținând DMEM, bicarbonat, lglutamină, glucoză, tripsină, violet cristal, NaCI, KCI, KH2PO4 și Na2HP04, acridină portocalie și diacetat de 2,7dichlorofluoresceină (DCF-DA) au fost furnizate de Sigma Chemical Co. (St Louis, Statele Unite ale Americii). Serul de vițel fetal inactivat în căldură (FCS), baloane și plăci de culturi sterile sterile au fost obținute prin Sterilab Services (Kempton Park, Johannesburg, Africa de Sud). Penicilina, streptomicina și fungizona au fost achiziționate de la Highveld Biological Ltd (Pty). (Sandringham, Gauteng, Africa de Sud).

Proceduri generale de cultură celulară

Celulele s-au crescut și s-au menținut în baloane de cultură de țesut de 25 cm2 într-o atmosferă umidificată la 37 ° C, 5% C02 într-un incubator cu manșon de apă Forma Scientific (Ohio, Statele Unite ale Americii).Celulele au fost cultivate în DMEM cu glucoză 25,52 mM, l- glutamină 4 mM și piruvat de sodiu 1 mM suplimentat cu 10% ser fetal de vițel inactivat termic (56 ° C, 30 min), 100 U / ml penicilină G, 100 pg / ml streptomicină și fungizonă (250 μg / l). Mediile în funcție de starea metabolică au fost preparate 24 ore înainte de expunere și au fost autoclavate pentru a asigura sterilitatea.

Celulele au fost expuse la diferite condiții metabolice, după cum se descrie mai jos:

Control: DMEM cu glucoză 25,52 mM, l- glutamină 4 mM și piruvat de sodiu 1 mM suplimentat cu FCS inactivat termic 10% (56 ° C, 30 min), 100 U / ml penicilină G, 100 pg / ml streptomicină și fungizonă (250 pg / l).

Condiția experimentală 1: DMEM cu glucoză 6 mM, l- glutamină 1 mM și piruvat de sodiu 0 mM suplimentat cu FCS inactivat termic 10% (56 ° C, 30 min), 100 U / ml penicilină G, 100 ug / ml streptomicină și fungizonă (250 pg / l).

Condiția experimentală 2: DMEM cu glucoză 3 mM, l- glutamină 0,5 mM și piruvat de sodiu 0 mM suplimentat cu FCS inactivat termic 10% (56 ° C, 30 min), 100 U / ml penicilină G, 100 pg / ml streptomicină și fungizonă (250 pg / l).

Condiția experimentală 3: DMEM cu glucoză 0 mM, l- glutamină 0 mM și piruvat de sodiu 0 um suplimentat cu FCS inactivat termic 10% (56 ° C, 30 min), 100 U / ml penicilină G, 100 pg / ml streptomicină și fungizonă (250 pg / l).

Control pozitiv: Mediul de creștere care conține 0,1 pg / ml actinomicină D a fost utilizat drept control pozitiv pentru a induce moartea celulelor prin apoptoză.

Proceduri experimentale generale pentru expuneri pe termen scurt și experimente de recuperare:

Expunere pe termen scurt: Celulele au fost însămânțate la 500 000 de celule pe flacon de 25 cm2 sau 5000 celule / godeu în plăci cu microunde Nunc F96 (AEC-Amersham Soc (Ltd), Kyalami, Africa de Sud).După 24 de ore, celulele au fost expuse la diferite condiții metabolice timp de 2 ore, 4 ore și 6 ore. Ulterior, toate metodele experimentale s-au desfășurat așa cum este descris mai jos.

Experimentul de recuperare: Celulele au fost însămânțate la 60 000 de celule pe flacon de 25 cm2 sau 850 celule / godeu în plăci cu microunde Nunc F96 (AEC-Amersham Soc (Ltd), Kyalami, Africa de Sud).După 24 de ore, celulele au fost expuse la diferite condiții metabolice timp de 2 ore, 4 ore și 6 ore. Ulterior, celulele au fost spălate cu PBS și mediu a fost înlocuit cu DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină. Mediul a fost ulterior înlocuit la fiecare 2 zile. Ulterior, toate metodele experimentale s-au desfășurat așa cum este descris mai jos.

Polarizare – contrast optic de interferență diferențial luminos

Contrastul de interferență diferențială difuză prin contrast polarizator (PlasDIC) este o metodă de contrast utilizată pentru vizualizarea morfologiei. PlasDIC afișează profilul de fază necesar, care este relativ la produsul grosimii secțiunii și diferența dintre indicele de refracție dintre mediul înconjurător și indicele mediu de refracție al cuarțului. PlasDIC are imagistică DIC de înaltă calitate a celulelor individuale, a clusterelor celulare și a celulelor individuale groase în vasele de culturi de celule plastice [ 16 , 17 ].PlasDIC s-a efectuat în conformitate cu Visagie și colab. 17 ].

Progresia ciclului celular și inducerea apoptozei

Citometria de flux a fost utilizată pentru a măsura conținutul de ADN al celulelor după expunerea la diferitele condiții metabolice și pentru a monitoriza efectul asupra progresiei ciclului celular [ 18 ]. Aceasta din urmă a fost realizată prin fixarea etanolului și colorarea cu iodură de propidiu care a fost realizată conform lui Mqoco și colab. 16 ]. Ciclul ciclului Fluorescența de iodură de propidiu a fost măsurată cu ajutorul citometrului de debit al sistemului de fluorescență (FACS) FC500 (Beckman Coulter South Africa (Pty) Ltd). Datele din cel puțin 10 000-30 000 de evenimente au fost analizate cu ajutorul softului CXP (Beckman Coulter South Africa (Pty) Ltd. (Pretoria, Gauteng, Africa de Sud) Distribuțiile ciclului celular au fost calculate cu Cyflogic 1.2.1 lansat 2008/11/19 (Perttu Terho & Cyflo Ltd) prin atribuirea conținutului relativ de ADN pe celulă la fracțiunile sub-G1, G1, S și G2M.

Potențialul membranei mitocondriale

O reducere a potențialului membranei mitocondriale este un indicator timpuriu al inducției apoptozei [ 19 ].Modificările în potențialul membranei mitocondriale au fost investigate folosind anticorpul mitocaptural BIOCOM biotech Pty (Ltd) (Clubview, Africa de Sud.) Mitocapture este un colorant cationic care se acumulează în mitocondriile celulelor sănătoase, însă Mitocapture nu este capabil să se acumuleze în mitocondriile celulele apoptotice datorită potențialului membranei mitocondriale modificate și prin urmare Mitocaptura rămâne în citoplasmă în forma sa monomerică (verde) [ 20 ]. După ce s-au urmat procedurile experimentale generale menționate mai sus, soluția diluată Mitocapture (amestecată conform instrucțiunilor furnizorilor) a fost au fost incubate timp de 60 de minute într-o atmosferă umidificată (37 ° C, 5% C02), probele fiind apoi incubate, fluorescența a fost măsurată la lungimea de undă de excitație de 485 nm și lungimea de undă de emisie de 520 nm utilizând fluorometria Departamentul de Farmacologie, Universitatea din Pretoria).

Generarea peroxidului de hidrogen

Generarea peroxidului de hidrogen a fost măsurată utilizând diacetat de 2, 7-diclorofluoresceină (DCFDA).DCFDA, o sondă nefluorescentă, care, după oxidare prin ROS și peroxizi, este transformată în DCF derivat puternic fluorescent [ 21 ]. După ce au fost urmate procedurile experimentale generale menționate mai sus, DCF-DA (200 pl, 10 uM) a fost pipetată la toate probele și apoi a fost incubată timp de 60 de minute într-o atmosferă umidificată (37 ° C, 5% CO2. la lungimea de undă de excitație de 485 nm și lungimea de undă de emisie de 520 nm utilizând fluorometria (Departamentul de Farmacologie, Universitatea din Pretoria).

Colorarea portocaliei de acridină

Acidina portocalie este un compus fluorescent lizosomotrop care se mișcă liber în membranele celulare atunci când este descărcat [ 22 ]. Cu toate acestea, acridina portocalie se acumulează în forma sa protonată în compartimentele acide și astfel servește ca un marker pentru organele veziculare acide, inclusiv vacuolele autofagice și lizozomii [ 22 ]. După ce s-au urmat procedurile experimentale generale menționate mai sus, s-a adăugat PBS conținând acridină portocală (200 pl, 5 mg / ml) la toate probele și probele au fost incubate timp de 60 de minute într-o atmosferă umidificată (37 ° C, 5% . Fluorescența a fost măsurată la lungimea de undă de excitație de 485 nm și lungimea de undă de emisie de 520 nm folosind fluorometria (Departamentul de Farmacologie, Universitatea din Pretoria).

Statistici

Au fost efectuate cel puțin trei experimente independente pentru toate tehnicile. Fiecare experiment independent fluorometric a avut o dimensiune a probei de 3. Valorile medii ale fiecărui experiment au fost reprezentate în bare grafice, cu barele T referindu-se la deviațiile standard. Valorile P <0,05 au fost considerate semnificative din punct de vedere statistic și au fost indicate printr-un asterisc (*). Datele privind progresia ciclului celular de la cel puțin 10 000-30 000 de evenimente au fost analizate utilizând software-ul CXP (Beckman Coulter Africa de Sud (Pty) Ltd. (Pretoria, Gauteng, Africa de Sud)).Distribuțiile ciclului celular au fost calculate cu Cyflogic 1.2.1 lansat în 2008/11/19 (Perttu Terho & Cyflo Ltd).

Rezultate

Degradarea glucozei și l- glutaminei duce la scăderea densității celulare și a celulelor rotunjite

Contrastul de interferență diferențială a difuziei optice difuzate prin contrastul polarizării (PlasDIC) a fost utilizat pentru a demonstra efectele deprivării glucozei și glutaminei asupra morfologiei liniei celulare epiteliale HeLa cervicală și a liniei celulare de celule mamare negative a receptorului estrogen metastatic.Deprivarea de glucoză și glutamină, indiferent de concentrațiile medii individuale, timp de 2 ore, a condus la o ușoară scădere a densității celulare în ambele linii celulare în comparație cu celulele propagate în mediu de creștere (Figura 1 ). Celulele erau încă atașate cu cele mai multe celule prezente în metafază.Celulele rotunjite și scintilate au fost de asemenea observate în celulele propagate în mediu cu glucoză 0-3 mM și glutamină 0-0,05 mM. În plus, cu cât sunt mai mici cantitățile de glucoză și glutamină, cu atât densitatea celulară este mai mică comparativ cu celulele propagate în mediul de creștere, ceea ce implică faptul că atât glucoza, cât și glutamina au roluri esențiale în proliferare și morfologie.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fig1_HTML.jpg

Imaginile PlasDIC după expuneri pe termen scurt (2 ore, 4 ore, 6 ore) de foame de glutamină și de glucoză.Imaginile PlasDIC ale celulelor HeLa și MDA-MB-231 propagate în medii în funcție de starea metabolică și celule expuse actinomicinei D timp de 2 ore, 4 ore și 6 ore. Expunerea la DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină timp de 2 ore a dus la scăderea densității celulare. Expunerea la DMEM conținând glucoză 0 mM-3 mM și l -glutamină 0 mM-0,5 mM timp de 2 ore a determinat scăderea densității celulare și a celulelor scutite rotunjite. După 4 h, celulele propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină au prezentat o densitate scăzută a celulelor și celule rotunjite scrâșnite. Celulele propagate în mediu care conține cantități mici de glucoză și glutamină sau fără glucoză și glutamină timp de 4 ore au demonstrat densitatea celulară descrescătoare și numărul crescut de celule care apar rotunjite și scintilate în comparație cu celulele expuse la DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină și celule propagate în mediu de creștere.Celulele propagate în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină timp de 6 ore au demonstrat densitatea celulară scăzută și prezența unor celule rotunjite scrâșnite. Acesta din urmă a fost de asemenea observat cu celulele propagate în DMEM conținând glucoză 3 mM și l- glutamină 0,5 mM timp de 6 ore.Celulele propagate în DMEM conținând 0 mM glucoză și 0 mM glutamină timp de 6 ore au demonstrat, de asemenea, prezența unor celule rotunjite și scăderea densității celulare. Acesta din urmă a fost mai pronunțat în comparație cu celulele propagate în DMEM conținând glucoză 3-6 mM și mediu de creștere de l- glutamină 0,5-1 mM timp de 6 ore. După o expunere de 6 ore, celulele au fost în cea mai mare parte prezente în interfază cu celule încă atașate. Bara de scală în toate imaginile reprezintă 50 μm

PlasDIC a fost, de asemenea, utilizat pentru a demonstra deprivarea de glucoză și glutamină timp de 4 ore pe morfologia celulelor în celule HeLa și MDA-MB-231 (figura 1 ). După o expunere de 4 ore la DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină, densitatea celulară este scăzută cu prezența unor celule rotunjite în ambele linii celulare. Alte reduceri la glucoză 3 mM și l- glutamină 0,5 mM însoțită de expunere timp de 4 ore au demonstrat scăderea densității celulare și a numărului crescut de celule rotunjite și scintilate. Deprivarea completă a glutaminei și a glucozei timp de 4 ore a dus la o reducere suplimentară a densității celulare, însoțită de prezența celulelor rotunjite și scutite. Cu toate acestea, toate celulele au rămas atașate după expunere și majoritatea celulelor au ocupat interfața. Mai mult, densitatea celulară a fost redusă mai proeminent după expunerea timp de 4 ore la mediul metabolic în comparație cu expunerea de 2 h.

Efectele deprivării glutaminei și glucozei asupra morfologiei au fost, de asemenea, investigate după 6 h (Figura 1 ). Celulele propagate în DMEM conținând glucoză 3-6 mM și l- glutamină 0,5-1 mM timp de 4 ore au demonstrat scăderea densității celulare și prezența unor celule rotunjite scrâșnite. Celulele propagate în mediu care nu conține glutamină și glucoză au demonstrat, de asemenea, prezența unor celule rotunjite și scăderea densității celulare. Acesta din urmă a fost mai pronunțat în comparație cu celulele propagate în DMEM conținând glucoză 3-6 mM și l- glutamină 0,5-1 mM. Ca și în cazul expunerilor timp de 2 ore și 4 ore, celulele au fost în cea mai mare parte prezente în interfaza cu celulele încă atașate.

Morfologia celulelor a fost, de asemenea, investigată în ceea ce privește posibilele recuperări și efectele pe termen lung ale concentrațiilor fiziologice tipice de glucoză și L-glutamină. Celulele HeLa și MDA-MB-231 au fost expuse în funcție de condiții metabolice variabile timp de 2 ore și 4 ore și 6 ore după care celulele au fost spălate și ulterior mediul a fost înlocuit cu DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină timp de 7 zile (Fig.2). Morfologia și densitatea celulară după 7 zile, prezentate cu celule scintite și formă alungită adesea însoțite de proeminențe de celule. Celulele MDA-MB-231 și HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină timp de 2 ore și 4 ore și lăsate 7 zile înainte de recuperare au demonstrat o dimensiune redusă a celulei și celulele MDA-MB-231 au fost alungite. Celulele propagate în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină timp de 6 ore și lăsate 7 zile înainte de recuperare au demonstrat o dimensiune mai mare a dimensiunilor celulare și morfologia celulară alungită în ambele linii celulare. Celulele expuse la mediu care conține 0-0,5 mM L-glutamină și 3 mM glucoză au demonstrat, de asemenea, scăderea densității celulare și mărirea dimensiunii celulei în ambele linii celulare. Celulele MDA-MB-231 expuse la aceste condiții au demonstrat, de asemenea, celule alungite.Această tendință a devenit din ce în ce mai proeminentă, având o expunere crescută la ambele stări metabolice, atât cu cele două linii celulare, care au o morfologie alungită la 4 ore și 6 ore de expunere după 7 zile de recuperare, când au fost însoțite anterior cu celule neatasate.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fig2_HTML.jpg

Salvarea nereușită a HeLa și MDA-MB-231 după 7 zile. Celulele HeLa și MDA-MB-231 propagate în mediu în starea metabolică timp de 2 ore, 4 ore și 6 ore, cu 7 zile în urmă, după care celulele au fost spălate și mediu a fost înlocuit cu DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină . Efectele scăderii concentrațiilor de l-glutamină și glucoză au fost mai pronunțate la 7 zile după expunere în comparație cu cele din ziua expunerii.Efectele asupra densității celulare scăzute au fost, de asemenea, mai severe. Caracteristicile morfologice observate includ scăderea densității celulare, dimensiunea redusă a celulei și alungirea. Toate caracteristicile morfologice menționate mai sus au fost mai proeminente în DMEM conținând glucoză 0 mM și l- glutamină 0 mM în comparație cu celulele propagate în DMEM conținând glucoză 3 mM-6 mM și l -glutamină 0,5 mM-1 mM. Același lucru este valabil și pentru expunerile de 6 ore comparativ cu expunerile de 2 ore și 4 ore. Totuși, toate efectele menționate anterior au apărut mai devreme în linia celulară MDA-MB-213 în comparație cu linia de celule HeLa (mărire de 20x). Bara de scală în toate imaginile reprezintă 50 μm

Toate caracteristicile morfologice ale mărimii scurte a celulelor și alungirii au crescut cu cantități scăzute de L-glutamină și glucoză și perioade de expunere mai lungi. Totuși, toate efectele menționate anterior au apărut mai devreme în linia de celule MDA-MB-213 în comparație cu linia de celule HeLa care indică faptul că stările metabolice influențează linia celulară foarte metastatică mai proeminent. Mai mult, aceste date morfologice sugerează că există efecte de durată după ce celulele sunt lipsite de nutrienți, chiar și după ce mediul a fost înlocuit cu mediu care conține concentrații fiziologice ale nutrienților.

Dependența de glucoză dependentă de glucoză și deprivarea de l- glutamină determină apariția apoptozei și modificarea ciclului celular

Influența acestor medii diferite asupra progresiei ciclului celular a fost investigată utilizând fixarea etanolului, colorarea cu iodură de propidiu și citometria de curgere. Expunerea celulelor Hela și MDA-MB-231 la mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină a dus la creșterea numărului de celule în faza sub-G1, la scăderea numărului de celule care ocupă faza G1 și la un creșterea celulelor în faza G2M cu modificări nesemnificative statistic între expunere timp de 2 ore, 4 ore și 6 ore (tabelul 1 și figura 3 ).Schimbările în progresia ciclului celular au fost progresiv mai pronunțate atunci când celulele au fost expuse la mediu conținând cantități mai scăzute de glucoză și l- glutamină. În plus, influența mediilor în funcție de starea metabolică asupra progresiei ciclului celular a fost progresiv mai mare între diferite perioade de expunere atunci când mediul conține cantități descrescătoare de glucoză și l- glutamină.

tabelul 1

Histogramele de evoluție a ciclului histologic ale celulelor HeLa și MDA-MB-231 propagate în medii în funcție de starea metabolică pentru perioada de expunere adecvată (2 ore, 4 ore și 6 ore) (valoare P <0,05)

Probă Profil histogramă
Celulele HeLa s-au propagat în mediu de creștere timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figa_HTML.gif
Celulele HeLa s-au propagat în mediu de creștere timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figb_HTML.gif
Celulele HeLa s-au propagat în mediu de creștere timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figc_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figd_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fige_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figf_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 3 mM glucoză și 0,5 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figg_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 3 mM glucoză și 0,5 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figh_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu care conține glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figi_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figj_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figk_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 6 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figl_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu de creștere timp de 2 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figm_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu de creștere timp de 4 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fign_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu de creștere timp de 6 ore Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figo_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figp_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figq_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 6 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figr_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 2 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figs_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 4 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figt_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 6 ore Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figu_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figv_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figw_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 0 mM și L-glutamină 0 mM timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figx_HTML.gif
Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fig3_HTML.jpg

Progresia ciclului celular după expunerea parțială și completă la glutamină și glucoză pentru expuneri pe termen scurt și după 7 zile. Procentul de celule care ocupă fiecare fază a ciclului celular după ce celulele s-au propagat în mediu în funcție de starea metabolică pentru perioada de expunere adecvată (2 ore, 4 ore și 6 ore).Celulele Hela propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină au demonstrat o fracție crescută de sub-G1 și G2M. Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină au arătat de asemenea o fracție sub-G1 crescută. Celulele MDA-MB-231 și HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină au demonstrat o fracție crescută de sub-G1 și G2M.Celulele HeLa și MDA-MB-231 propagate în mediu care nu conține glucoză sau L-glutamină au demonstrat o creștere a numărului de celule apoptotice, iar celulele HeLa au prezentat de asemenea o creștere a fracției G2M. Efectele asupra ciclului celular și inducerea apoptozei în ziua 7 prin intermediul citometriei de curgere utilizând colorarea cu iodură de propidiu au arătat o inducție semnificativă a apoptozei în toate probele tratate.Celulele Hela- și MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină cu 7 zile înainte, de asemenea, au demonstrat o creștere a numărului de celule care ocupă faza S. Celulele MDA-MB-231 au prezentat, de asemenea, o creștere de 2 M. Celulele HeLa propagate în mediu care conține glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM s-au prezentat, de asemenea, cu o fracție G2M mărită. Celulele MDA-MB-231 propagate în DMEM conținând glucoză 0 mM-3 mM și l -glutamină 0 mM-0,5 mM au demonstrat un număr crescut de celule în faza S. Celulele Hela propagate în mediu care conține glucoză 0 mM și L-glutamină 0 mM timp de 2 ore și 4 ore au prezentat, de asemenea, o fază S crescută. Un asterisc (*) indică valoarea P <0,05

Expunerea la mediu conținând glucoză 3 mM și l- glutamină 0,5 mM în celule Hela timp de 2 ore a condus la 11% din celule fiind prezente în faza sub-G1, 63% în faza G1, 7% în faza S și 19% în faza G 2 M.Totuși, după 4 ore, 14% din celule s-au aflat în faza sub-G1, 48% în faza G1, 8% în faza S și 31% în faza G2M. După 6 ore de expunere, 15% dintre celule au fost în faza sub-G1, 34% în faza G1, 8% în faza S și 43% în faza G2M. Mediul de expunere care conține glucoză 3 mM și l- glutamină 0,5 mM în MDA-MB-231 timp de 2 ore a condus la prezența a 9% din celule în faza sub-G1, 46% în faza G1, 15% fază și 30% în faza G 2 M. După expunerea la mediu conținând 3 mM glucoză și 0,5 mM glutamină timp de 4 ore, 10% din celule au fost în faza Sub-G1, 59% în faza G1, 10% în faza S și 21% faza G2M. După 6 ore de expunere, 21% dintre celule au fost în faza sub-G1, 54% în faza G1, 10% în faza S și 16% în faza G2M.Aceste tendințe au continuat cu expunerea celulelor la mediu conținând glucoză 0 mM și l- glutamină 0 mM.

În plus, s-au investigat și efectele de salvare și pe termen lung ale concentrațiilor fiziologice de glucoză și L-glutamină. Aceasta s-a realizat prin expunerea liniilor celulare la mediu în funcție de diferite condiții metabolice pentru perioada corespunzătoare înainte ca celulele să fie spălate cu PBS și mediul a fost înlocuit cu glucoză 6 mM și 1 mM glutamină (mediu a fost înlocuit la fiecare 2 zile). Efectele asupra ciclului celular și inducerea apoptozei în ziua 7 sunt demonstrate în tabelul 2 și în figura 3 . Celulele care se referă la acest grup de expunere au prezentat date privind progresia ciclului celular care indică o inducere semnificativă a apoptozei. Fracțiunile sub-G1 au crescut cu scăderea cantităților de glucoză și l- glutamină și creșterea perioadelor de expunere (2 ore, 4 ore și 6 ore).

tabel 2

Histogramele de evoluție a ciclului histologic ale celulelor HeLa și MDA-MB-231 propagate în medii în funcție de starea metabolică pentru perioada de expunere adecvată (2 ore, 4 ore și 6 ore) cu 7 zile în urmă, care după spălarea celulelor și înlocuirea mediului cu condiția 1 mediu (valoare P<0,05)

Probă Profil histogramă
Celulele HeLa s-au propagat în mediu de creștere timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figy_HTML.gif
Celulele HeLa s-au propagat în mediu de creștere timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figz_HTML.gif
Celulele HeLa s-au propagat în mediu de creștere timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figaa_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figab_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figac_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figad_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 3 mM glucoză și 0,5 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figae_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 3 mM glucoză și 0,5 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figaf_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu care conține glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figag_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figah_HTML.gif
Celule HeLa propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figai_HTML.gif
Celulele HeLa propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 6 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figaj_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu de creștere timp de 2 ore Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figak_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu de creștere timp de 4 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figal_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu de creștere timp de 6 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figam_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figan_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figao_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină timp de 6 ore Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figap_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figaq_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figar_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 3 mM și L-glutamină 0,5 mM timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Denumirea obiectului este 13578_2015_30_Figas_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 2 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figat_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând 0 mM glucoză și 0 mM L-glutamină timp de 4 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Figau_HTML.gif
Celulele MDA-MB-231 propagate în mediu conținând glucoză 0 mM și L-glutamină 0 mM timp de 6 ore Un fișier extern de îngrijire deține o imagine, o ilustrație etc. Obiectul nume este 13578_2015_30_Figav_HTML.gif

Celulele Hela și MDA-MB-231 propagate în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină timp de 7 zile au demonstrat atât o creștere a celulelor apoptotice (faza sub-G1), cât și o creștere a fazei S. Celulele MDA-MB-231 prezintă, de asemenea, o fază G2 M mărită atunci când sunt expuse la DMEM conținând glucoză 6 mM și l- glutamină 1 mM în întregime. Celulele Hela propagate în DMEM conținând glucoză 3 mM și l- glutamină 0,05 mM și lăsate la 7 zile de recuperare propagate în DMEM conținând glucoză 6 mM și l- glutamină 1 mM prezentată, de asemenea, cu un vârf apoptotic sub-G1 și o fază G2M mărită.Celulele MDA-MB-231 expuse la DMEM conținând glucoză 3 mM și l- glutamină 0,5 mM au prezentat o creștere foarte proeminentă în faza S. Toate creșterile menționate mai sus ale numărului de celule care ocupă respectivele faze ale ciclului celular au fost asociate cu o scădere corespunzătoare a celulelor care ocupă faza G1. Celulele HeLa expuse la DMEM care nu conține glucoză sau l- glutamină pentru perioade scurte de expunere și au permis o recuperare de 7 zile în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină au arătat o creștere a numărului de celule care ocupă faza S.MDA-MB-231 celule expuse la DMEM care nu conține glucoză sau l -glutamină pentru perioade de expunere scurtă și permis de 7 zile de recuperare în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM l -glutamină a dus la o creștere a numărului de celule în faza S ; cel mai proeminent în 2 h, urmat de 4 h și în final de 6 h însoțită de o creștere constantă a numărului de apoptoză (sub-G 1 ) celule și numărul de celule din G 1 faza.

Degradarea/lipsa glucozei și l- glutaminei duce la depolarizarea potențialului membranei mitocondriale

Acest studiu a investigat în continuare inducerea apoptozei prin demonstrarea efectului diferitelor condiții metabolice asupra potențialului membranei mitocondriale. Calea apoptotică intrinsecă implică pierderea potențialului de membrană mitocondrială rezultând eliberarea citocromului c și activarea ulterioară a caspazei [ 9 ]. Rezultatele au indicat că potențialul membranei mitocondriale a celulelor expuse la DMEM care nu conțin glucoză sau l -glutamină a fost afectată cel mai mult în ambele linii de celule (Fig. 4a și șib).b). În plus, celulele MDA-MB-231 au fost, de asemenea, mai afectate în general, în comparație cu celulele HeLa. Recuperarea și formarea de colonii după 7 zile de propagare în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM l -glutamină au indicat faptul că celulele MDA-MB-231 sunt în continuare afectate mai vizibil (Fig. 4c și șid).d ). Celulele HeLa au prezentat, de asemenea, un număr semnificativ de celule care posedă un potențial redus de membrană mitocondrială după expunerea la mediu care nu conține glucoză sau l-glutamină, chiar 7 zile după retragerea mediului și înlocuirea cu DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM l-glutamină. MDA-MB-231 a fost afectată de orice variație a stării metabolice a mediei cu DMEM conținând glucoză 0-3 mM și l- glutamină 0-0,5 mM rezultând cel mai vizibil prezentat potențial al membranei mitocondriale reduse.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fig4_HTML.jpg

Potențialul membranei potențialului mitocondrial, după expunerea parțială și completă la glutamină și glucoză, pentru expuneri pe termen scurt și după 7 zile. Potențialul membranei mitocondriale a celulelor HeLa ( a ) și a celulelor MDA-MB-231 ( b ) expuse la mediu constând în diferite condiții metabolice. Celule expuse la mediu care nu conține glucoză sau l- glutamină au fost singurele probe cu potențial redus de membrană mitocondrială care indică inducerea apoptozei. Fluorometria și mitocaptura au demonstrat că recuperarea nereușită și formarea coloniilor au demonstrat că linia de celule HeLa ( c ) a fost afectată mai puțin decât linia celulară MDA-MB-231 ( d ). S-au observat mici modificări la celulele HeLa expuse la DMEM conținând glucoză 3 mM-6 mM și l -glutamină 0,5 mM-1 mM. Cu toate acestea, celulele expuse la mediu conținând glucoză 0 mM și L-glutamină 0 mM au demonstrat o schimbare semnificativă statistic în potențialul membranei mitocondriale. Cu privire la liniile celulare MDA-MB-231, toate cele trei stări metabolice au afectat  potențiale celulare ale membranei mitocondriale expuse la DMEM conținând glucoză 0 mM-3 mM și l-glutamină 0 mM-0,5 mM cea mai proeminentă. Un asterisc (*) indică valoarea P <0,05

Restabilirea celulară nereușită demonstrează creșterea generării de peroxid de hidrogen

Producția de peroxid de hidrogen a fost determinată prin intermediul unui DCFDA care, după oxidare prin ROS și peroxizi, este transformat în DCF derivat puternic fluorescent [ 21 , 22 ]. Expunerea la diferite medii nu au schimbat producția de peroxid de hidrogen , în primele șase ore după expunere (Fig. 5a și și.b ). Totuși, rezultatele liniilor celulare au permis recuperarea după 7 zile după propagarea timp de 7 zile în DMEM conținând glucoză 6 mM și l- glutamină 1 mM au demonstrat că efectele diferitelor medii metabolice au afectat în continuare funcționarea celulară și producerea de ROS după înlocuirea cu DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM 1-glutamină așa cum este indicat de creșterea producției ROS în toate liniile de celule expuse la medii metabolice variate (Fig. 5c și șid).d ). In linia de celule HeLa, producția ROS a crescut mai vizibil atunci când este expus la DMEM conținând glucoză 6 mM și 1 mM l -glutamină urmată de scăderea sumelor și glutamină conținând glucoză. Rezultatele au arătat, de asemenea, că celulele MDA-MB-231 propagate în mediu de creștere au produs cantități mai mari de ROS posibil datorită naturii lor înalt glicolitic și metastatic. Totuși, mediile metabolice au crescut, de asemenea, producția lor de ROS, cel mai vizibil prin DMEM conținând 3 mM glucoză și 0,05 mM l- glutamină .

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fig5_HTML.jpg

Producția de peroxid de hidrogen după expunerea parțială și completă la glutamină și glucoză pentru expuneri pe termen scurt și după 7 zile. Generarea peroxidului de hidrogen în celulele HeLa ( a ) și MDA-MB-231 ( b ) după expunerea la medii care prezintă diferite condiții metabolice nu s-a schimbat în nici un fel semnificativ din punct de vedere statistic (valoare P > 0,05). În plus, recuperarea celulelor prin propagarea celulelor HeLa expuse ( c ) și MDA-MB-231 ( d ) în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM glutamină timp de 7 zile a fost nereușită și a demonstrat creșterea producției de peroxid de hidrogen. Un asterisc (*) indică valoarea P <0,05

Eșecul celulelor nereușite demonstrează creșterea colorării lizozomale

Acidina portocalie este un compus fluorescent lizosomotrop care se mișcă liber în membranele celulare atunci când este descărcat. Totuși, acridina portocalie se acumulează în compartimentele sale acide de formare protonată și servește astfel ca un marker pentru organele veziculare acide, incluzând vacuole autofagice și lizozomi [ 23 ]. Expunerea inițială de 6 h la mediu care constă din diferite stări metabolice nu au ca rezultat o colorație a crescut semnificativ lizozomale în oricare linie de celule (Fig. 6a și șib).b ). Celulele care au fost expuse la diferite stări metabolice, urmate de recuperarea timp de 7 zile în DMEM conținând 6 mM glucoză și 1 mM l-glutamină a demonstrat o colorare lizozomale crescută indică o creștere în compartimentele acide și formarea de vacuole (Fig. 6c și anddd ).

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este 13578_2015_30_Fig6_HTML.jpg

Colorarea portocalie de acridină după înjunghierea parțială și completă a glutaminei și a glucozei pentru expuneri pe termen scurt și după 7 zile. Culoarea portocalie de acridină a celulelor HeLa ( a ) și MDA-MB-231 ( b ) după expunerea la medii care prezintă diferite condiții metabolice. Producția de portocale de acridină nu s-a schimbat în nici un fel semnificativ din punct de vedere statistic atunci când a fost expusă acestor condiții metabolice (valoare P > 0,05). Colorarea portocaliei de acridină și formarea coloniilor după 7 zile în celulele HeLa ( c ) și MDA-MB-231 ( d ). Rezultatele au demonstrat că deprivarea de glucoză și glutamină afectează zilele de funcționare a celulelor după expunere, fiind întreruptă cu toată expunerea la medii condiționate, ceea ce demonstrează o creștere a colorării acridinei portocalii, ceea ce sugerează o creștere a acidității. Un asterisc (*) indică valoarea P <0,05

Discuţie

Celulele canceroase exercită mai multe mutații genetice intrinseci (care afectează p53, MYC, AMPK, PI3K și HIF1) și răspunsuri extrinseci la mediul tumoral (hipoxie și aciditate). Acest lucru are ca rezultat un metabolism celular modificat, generând cantități mari de ATP, rezultând proliferarea sporită, sinteza macromoleculară crescută și echilibrul unei homeostaze redox delicate [ 2 ].

Multe celule tumorigene metabolizează cantități mult mai mari de glucoză decât lactatul în glicoliza aerobă. Acest lucru este cunoscut ca efectul Warburg și acest lucru apare chiar și în prezența respirației mitocondriale [ 24 ]. O sursă majoră de energie în metabolizarea celulară este glucoza care este metabolizată în piruvat în glicoliză și oxidată în continuare pentru a forma dioxid de carbon generând ATP în ciclul acidului tricarboxilic. Metabolismul glutaminei contribuie la precursorii biomasei deoarece este o sursă majoră de carbon și azot [ 25 ].

Acest studiu a investigat necesitatea de glucoză și l- glutamină în proliferarea și funcționarea celulelor(canceroase). Acest lucru a fost realizat prin demonstrarea efectelor mediilor cu stări metabolice diferite, care conțin concentrații scăzute de glucoză sau l- glutamină, într-o linie celulară de adenocarcinom cervical uman (HeLa) și o linie celulară de adenocarcinom mamar cu metastaze (MDA-MB-231) pe morfologie , progresia ciclului celular, generarea de peroxid de hidrogen și moartea celulară prin inducerea apoptozei și autofagiei.

Constatările morfologice demonstrează că scăderea cantităților de glucoză și l- glutamină în mediul de creștere a dus la scăderea densității celulare în ambele linii celulare. Aceste efecte au fost mai pronunțate la 7 zile după ce mediul de expunere a fost înlocuit cu mediu conținând 6 mM glucoză și 1 mM L-glutamină. Deoarece glucoza este o sursă esențială de carbon și energie necesară pentru supraviețuirea și proliferarea celulară, deprivarea glucozei are ca rezultat o eșec al inducției enzimelor glicolitice cu încetarea ulterioară a diviziunii celulare26 ]. De asemenea, s-a descoperit că privarea de glucoză induce citotoxicitatea în linia celulară de carcinom multirezistent (MCF-7 / ADR). În decurs de 10 minute, mai multe căi de semnalizare incluzând proteine ​​kinazele reglementate extracelular (ERK1 / 2), Lyn Kinase (o srcfamily kinase) și c-Jun kinaza N-terminală (JNK) au fost activate. Activarea ERK1 / 2 are ca rezultat generarea ulterioară a ROS crescută. ERK1 / 2 sunt membri ai familiei protein kinazei activate mitogen (MAPK) [ 27]. MAPK este responsabil pentru fosforilarea substraturilor nucleare, inclusiv factorii de transcripție reglementați redox ( c- Myc și c- fos) implicați în răspunsurile celulare la stresul oxidativ [ 28 ].

Date progresie celulare au sugerat ca privarea de glutamină și glucoză a dus la un G 2 M bloc după 2-6 h în linia de celule HeLa și 2-4 h în linia de celule MDA-MB-231 însoțit cu o inducere crescută a apoptozei în ambele linii celulare. Privarea de glucoză într – o linie de celule murine non-leukemic (32Dcl23), transformată 32Dcl23 linie celulară și linia celulară de fibrosarcom (KHT-C2-LP1) , de asemenea , a condus la intrerupere G 2 M  [ 29 , 30 ]. Mai mult, a fost larg raportat că rezultatele privării de glutamină în celulă intrerupe ciclu g1 în celulele netransformate. Privarea Glutamina într – o linie de celule umane hepatocarcinom (Hep3B) a condus la exprimarea semnificativă modificată a genelor legate de G 2Faza M și punctul de control al vătămării ADN, incluzând oprirea creșterii și AD 45-inducibil, gama (GADD45G) [ 31 ]. Abcouver și colab. [ 32 ] au raportat, de asemenea, că privarea de glutamină în celulele mamare carcinom ductal primar (TSE) și celulele epiteliale mamare (HBL) a dus la o creștere rapidă a transcripției GADD45 și a ADN-ului inductibil cu deteriorarea ADN 3 (GADD153). Ciclul celular de date progresie a demonstrat , de asemenea , un număr crescut de celule care ocupă G 2 faza M dupăe privarea de glutamină. stop celule tumorigene K-Ras-conduse in oricare faza S sau G 2M are loc  la privarea de glutamină32 , 33]. Glutamina sau deprivarea glucozei are ca rezultat, de asemenea, letalitatea sintetică a diferiților compuși specifici din faza celulară antitumorală. De exemplu, deprivarea de glutamină în asociere cu capecitabină sau paclitaxel a determinat moartea celulară îmbunătățită5 ]. Creșterea celulelor care ocupă G 1 fază după expunerea la medii de creștere conținând scăderea cantităților de glutamină și de glucoza sugerează inducerea apoptozei. Diferite rapoarte verifică inducerea apoptozei prin deprivarea de glucoză sau glutamină observată aici, incluzând celulele renale umane embrionare (HA1E) și linia celulară de fibroblaste embrionare de șoarece (NIH3T3)34 ].

În timpul căii apoptotice intrinseci, semnalizarea celulară de stres conduce la permeabilizarea membranei externe mitocondriale care rezultă în eliberarea citocromului c în activarea citosolului caspazei [ 31 ]. Acest lucru este susținut de rapoartele anterioare în care deprivarea de glucoză în celule FL5.12 hemapoietice, neutrofilele umane și de șobolan au dus la depolarizarea potențialului membranei mitocondriale [ 35 , 36 ]. Astfel, inducerea apoptozei a fost verificată prin constatări suplimentare de citometrie în flux care demonstrează că expunerea la mediul care conține glucoză scăzută și  cantitățile de l-glutamină au determinat o reducere a potențialului membranei mitocondriale. Studiile de ultrastructură mitocondrială au evidențiat faptul că înfometarea completă a glucozei timp de 6 h-9 h a dus la o fragmentare mitocondrială crescută, în timp ce reducerea glucozei sau a foametei complete cu glutamină a determinat alungirea mitocondrială. În același timp, înfometarea glucozei și a glutaminei conduce, de asemenea, la mitocondriile fuzionate [ 35]. Lipsa de glutamină în celulele carcinomului pulmonar uman (A549) a demonstrat mitocondriile dense fără alte modificări structurale mitocondriale anormale. Suplimentarea cu glutamină (1 mM) a determinat o creștere a numărului de mitocondrii însoțită de dimensiunea mitocondriilor mari. Pata potențial sensibilă cu clorometiltetrametilsamine (CMTMRos) în același studiu a demonstrat că deprivarea completă a glutaminei a dus la mitocondriile mai puțin rotunde și nu la fel de dens în jurul nucleului în comparație cu celulele cultivate în mediu conținând 1 mM glutamină. Mitocondria a avut în ambele condiții structuri filamentoase subțiri [ 36 ].

Eliberarea citochromului c este un alt semn distinctiv al căii apoptotice intrinseci și a fost observată după deprivarea de glutamină în celulele FL5.12, hibridoamele murine KB26.5 [ 37 , 38 ]. Un alt studiu a arătat că deprivarea de glutamină în linia celulară de hibridom murin (Sp20) conduce la eliberarea citocromului cși a SMAC / DIABLO însoțită de translocarea Bax la mitocondriile și activarea caspazei 9, care sunt toate caracteristicile căii intrinseci [ 39 ]. Mai mult, deprivarea de glutamină în fibroblastele transformate de myc a demonstrat că inhibarea bcl-2 și caspazei 9 a împiedicat moartea celulelor să verifice inducerea căii intrinseci [ 37]. Lipsirea de glutamină în celulele leucemiei limfoblastice CD4 + (clona CEM 13), celulele leukeumiei limfoblastice umane (CEM-CCRF) și celulele promileeloblaste umane (HL-60) au condus de asemenea la contracția și activarea receptorilor CD95 sugerând implicarea căilor extrinseci [ 40 ] .

Acest studiu a demonstrat că deprivarea de glucoză și l- glutamină a dus la creșterea producției de peroxid de hidrogen după o perioadă de recuperare de 7 zile în ambele linii celulare. Un mediu scăzut în glucoză are ca rezultat o fosforilare oxidativă crescută pentru aprovizionarea adecvată cu ATP; acest lucru ar conduce la o reducere suplimentară a etc(lanțul de transport al electronilor) cu ROS crescută ulterior. Creșterea ROS (peroxidul de hidrogen și superoxid) se datorează producției reduse de nicotinamidă adenină dinucleotidă și piruvat în sistemul fosfat de pentoză și respectiv în glicoliza [ 41 ].

Mai multe rapoarte au indicat de asemenea că privarea de glucoza cauzat de asemenea , producția crescută de peroxid de hidrogen în mai multe linii de celule , inclusiv chineză linie hamster de celule ovariene (CHO), linie de celule umane de carcinom hepatic (Hep2G), uman carcinomul pancreatic (PANC1) și fibroblaste umane [ 42 – 45 ]. Degradarea glucozei care are ca rezultat stresul oxidativ a crescut, de asemenea, asocierea dintre proteina asociată cu moartea 6 (DAXX), kinaza 1 de reglare a semnalelor de apoptoză (ASK1) și relocarea DAXX din nucleu în citoplasmă. Aceasta este importantă deoarece DAXX mediază recrutarea ASK1 la FAS necesară pentru apoptoza mediată de Fas. [ 44 ]. Owada și colab. [ 43] a demonstrat că creșterea peroxidului de hidrogen a rezultat din privarea glucozei în celulele Hep2G și PANC1 a demonstrat fosforilarea și activarea ulterioară AKT [ 43 , 45 ].

Concluzie

Acest studiu a demonstrat că expunerea la scăderea cantităților de glucoză sau l -glutamină a dus la scăderea densității celulare, G 2 M bloc și inducerea apoptozei în câteva ore. După 7 zile de a fi cultivate în DMEM conținând glucoză 6 mM și 1 mM l -glutamină efectele menționate mai sus sunt mai proeminente însoțită de o reducere a potențialului și creșterea colorația acridin orange membranei mitocondriale , în ambele linii celulare. În plus, linia celulară foarte glicolitică și metastatică a fost afectată mai mult în comparație cu linia celulară de carcinom cervical. Acest studiu contribuie astfel la cunoașterea efectelor in vitro și a transducției semnalului privarii de glucoză sau  de glutamină în liniile celulare tumorigene. Cercetările ulterioare sunt imperative, deoarece pot identifica noi obiective pentru chimioterapie în lupta continuă împotriva cancerului.

Logo-ul celbio

BioMed Central Biomed Central Web Site search submit a manuscript register this article Cell & Bioscience Journal Front Page
Cell Biosci . 2015; 5: 37.
Publicat online 2015 Jul 8. doi: 10.1186 / s13578-015-0030-1
PMCID: PMC4518607
PMID: 26225207
Influența deprivării /lipsirii parțiale și complete a glutaminei și glucozei asupra liniilor celulare tumorigene de sân și cervic

Recunoasteri

Acest studiu a fost susținut de subvenții acordate de Asociația pentru Cancer din Africa de Sud, Trustul Struwig Germeshuysen, RESCOM (Consiliul de Cercetare al Universității din Pretoria), Fundația de Cercetare Națională din Africa de Sud și Consiliul de Cercetare Medicală. L Liebenberg, EH Matthews și GE Mathews au asistat la obținerea unor fonduri suplimentare.

Note de subsol

Concurenți interesați

Autorii declară că nu există interese concurente.

Contribuțiile autorilor

TVM și MHV au fost implicate în proiectarea, interpretarea datelor și efectuarea experimentelor. MHV a făcut analiza statistică în acest proiect și a redactat manuscrisul. AMJ a fost implicat în planificarea acestui proiect, supravegherea proiectului și editarea manuscrisului. LL, EHM, GEM și AMJ au contribuit la planificarea și finanțarea necesare pentru acest proiect. GEM a asistat de asemenea la editarea manuscrisului. Toți autori au citit și au aprobat manuscrisul final.

Informații despre colaboratori

Michelle Helen Visagie, Telefon: +27 12 3192245, az.ca.pu@eigasiv.ellehcim .

Thandi Vuyelwa Mqoco, az.ca.pu@ocoqm.idnaht .

Leon Liebenberg, moc.xobloothcraeser@grebnebeill .

Edward Henry Mathews, moc.xobloothcraeser@swehtamhe .

George Edward Mathews, az.ca.uwn@64007202 .

Anna Margaretha Joubert, az.ca.pu@trebuoj.einna .

Referințe

1. Hensley CT, Wasti AT, BeBeradinis RJ. Glutamina și cancerul: biologie celulară, fiziologie și oportunități clinice. J Clin Invest. 2015; 123 : 3678-3694. doi: 10.1172 / JCI69600. Articol gratuit PMC ]PubMed ] [ CrossRef ]
2. Cairns RA, Harris IS, Mak TW. Reglarea metabolismului celulelor canceroase. Nat Rev Cancer. 2011;11 : 85-95. doi: 10.1038 / nrc2981. PubMed ] [ CrossRef ]
3. Shanware NP, Bray K, Abraham RT. Rețelele PI3K, metabolice și autofagice: parteneri interactivi în sănătatea și bolile celulare. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2013; 53 : 89-106. doi: 10.1146 / anurev-pharmtox-010611-134717. PubMed ] [ CrossRef ]
4. Lozy F, Karantza VG. Autofagia și metabolismul celulelor canceroase. Semin Cell Dev Biol. 2012; 23 : 395-401. doi: 10.1016 / j.semcdb.2012.01.005. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
5. Qie S, Liang D, Yin C, Gu W, Meng M, Wang C. și colab. Deprivarea de glutamină și epuizarea glucozei declanșează inhibarea creșterii prin reprogramarea expresiei genetice distincte. Ciclul celulei. 2012; 11 : 3679-3690. doi: 10,4161 / cc.21944. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
6. Kung HN, Marks JR, Chi JT. Glutamin sintetaza este un determinant genetic al independenței glutaminei specifice tipului celular în epiteliul mamar. PLoS Genet. 2011; 7 : e1002229. doi: 10.1371 / journal.pgen.1002229. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
7. Sottnik JL, Lori JC, Rose BJ, Thamm DH. Inhibarea glicolizei prin 2-deoxi-D-glucoză revine la fenotipul metastatic in vitro și in vivo. Clin Exp. Metastasis. 2011; 28 : 865-875. doi: 10.1007 / s10585-011-9417-5. PubMed ] [ CrossRef ]
8. Rahbari R, Sheahan T, Modele V, Collier P, Macfarlane C, Badge RM. Un nou marker retrotransposon L1 pentru identificarea liniei celulare HeLa. Biotechniques. 2009; 46 : 277-284. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]
9. Jose C, Bellance N, Rossignoi R. Alegerea dintre glicoliza și fosforilarea oxidativă: o dilemă a tumorii? Biochim Biophys Acta. 1807; 2011 : 552-561. PubMed ]
10. Rossignol R, Gilkerson R, Aggeler R, Yamagata K, Remington SJ, Capaldi RA. Substratul de energie modulează structura mitocondrială și capacitatea oxidativă în celulele canceroase. Cancer Res. 2014; 64 : 986-993. PubMed ]
11. Corkery B, Crown J, Clynes M, Donovan N. Receptorul factorului de creștere epidermal ca potențială țintă terapeutică în cancerul de sân triplă negativ. Ann Oncol. 2009; 20 : 862-867. doi: 10.1093 / anonc / mdn710. PubMed ] [ CrossRef ]
12. Sala DD, Wu Y, Domann FE, Spitz DR, Anderson ME. Activitatea mitocondrială a calciului uniporter este dispensabilă pentru supraviețuirea celulelor carcinomului mamar MDA-MB-231. Plus unu. 2014; 9 : e96866. doi: 10.1371 / journal.pone.0096866. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
13. Liu B, Fan Z, Edgerton SM, Deng XS, Alimova IN, Lind SE, și colab. Metforminul induce răspunsuri biologice și moleculare unice la celulele cu cancer triplă cu cancer de sân. Ciclul celulei. 2009; 8 : 2031-2040. doi: 10.4161 / cc.8.13.8814. PubMed ] [ CrossRef ]
14. Robey IF, Lien AD, Welsh SJ, Baggett BK, Gillies RJ. Factorul-1a și fenotipul glicolitic inductibil de hipoxie în tumori. Neoplazia. 2005; 7 : 324-330. doi: 10.1593 / neo.04430. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
15. Palorini R, Simonetto T, Cirulli C, Chiaradonna F. Inhibitorii complexului 1 mitocondrial și fosforilarea forțată oxidativă sinergiză în inducerea morții celulelor canceroase. Int J Cell Biol. 2013; doi: 10.1155 / 2013/243876. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]
16. Mqoco TV, Visagie MH, Albrecht C, Joubert AM. Interacțiunea celulară diferențială dintre extractele de fructosc de Sutherlandia asupra celulelor mamare tumorigene și non-tumorigene. S Afr J Bot. 2014; 90 : 59-67. doi: 10.1016 / j.sajb.2013.10.008. CrossRef ]
17. Visagie MH, Birkholtz LM, Joubert AM. Analogul 17-beta-estradiol inhibă proliferarea celulară prin apoptoza de inducție în liniile de celule mamare. Microsc Res Tech. 2014; 77 : 236-242. doi: 10.1002 / jemt.22334. PubMed ] [ CrossRef ]
18. Ekim B, Magnuson B, Acosta-Jaquez HA, Keller JA, Feener EP, Fingar DC. mTOR fosforilarea domeniului kinazei promovează semnalizarea mTORC1, creșterea celulelor și progresia ciclului celular.Mol Cell Biol. 2011; 31 : 2878-2801. doi: 10.1128 / MCB.05437-11. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
19. Yoon JC, Ling AJY, Isik M, Lee DD, Steinbaugh MJ, Sack LM și colab. GLTSCR2 / PICT1 leagă stresul mitocondrial și semnalizarea Myc. Proc Natl Acad Sci SUA A. 2014; 11 : 3781-3786. doi: 10.1073 / pnas.1400705111. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
20. Takai N, Ueda T, Nishida M, Nasu K, Nahara H. Bufalin induce inhibarea creșterii, stoparea ciclului celular și apoptoza în celulele cancerului endometrial și ovarian uman. Int J Mol Med. 2008; 21 : 637-643.PubMed ]
21. Costa A, Scholer-Dahirel A, Mechta-Grigoriou F. Rolul speciilor reactive de oxigen și al metabolismului asupra celulelor canceroase și a micro-mediului acestora. Semin Cancer Biol. 2014; 26 : 23-32. doi: 10.1016 / j.semcancer.2013.12.007. PubMed ] [ CrossRef ]
22. Yao ZF, Cao J, Xu LM, Sun XC, Kang J, Yang G și colab. Perfluoroctan sulfonatul blochează fluxul de autofagie și permeabilizarea membranelor lizozomale induse în celulele HepG2. Food Chem Toxicol. 2014; 67 : 96-104. doi: 10.1016 / j.fct.2014.02.017. PubMed ] [ CrossRef ]
23. Kusuzaki K, Murata H, Takeshita H, Hashiguchi S, Nozaki T, Emoto K, și colab. Situri de legare intracelulare a portocaliei acridine în celulele osteosarcomului vii. Anticancer Res. 2000; 20 : 971-975. PubMed ]
24. Koppenol WH, Bounds PL, Dang CV. Contribuțiile lui Otto Warburg la conceptele actuale ale metabolismului cancerului. Nat Rev Cancer. 2011; 11 : 325-337. doi: 10.1038 / nrc3038. PubMed ] [ CrossRef ]
25. Luntul SY, Vander Heiden MG. Glicoliza aerobă: satisfacerea cerințelor metabolice ale proliferării celulare. Annu Rev Cell Dev Biol. 2011; 27 : 441-464. doi: 10.1146 / anurev-cellbio-092910-154237. PubMed ] [ CrossRef ]
26. Marca K. Glicoliza aerobă prin proliferarea celulelor: protecția împotriva stresului oxidativ în detrimentul randamentului energetic. J Bioenerg Biomembr. 1997; 29 : 355-364. doi: 10.1023 / A: 1022498714522. PubMed ] [ CrossRef ]
27. Spitz DRS, Sim J, Didnour LA, Galforo SS, Lee YJ. Stresul oxidativ indus de deprivarea de glucoză în celulele tumorale umane: un defect fundamental al metabolismului. Ann NY Acad Sci. 2006; 899 : 349-362. doi: 10.1111 / j.1749-6632.2000.tb06199.x. PubMed ] [ CrossRef ]
28. Lee YJ, Galoforo SS, Berns CM, Chen JC, Davis BH, Sim JE, și colab. Citotoxicitatea indusă de deprivarea citocromului și modificările activării protein kinazei activate de mitogen sunt mediate de stresul oxidativ în celulele carcinomului de sân uman rezistent multidrog. J Biol Chem. 1998; 273 : 5294-5299. doi: 10.1074 / jbc.273.9.5294. PubMed ] [ CrossRef ]
29. Kansara M, Berridge MV. Oncogene modulează sensibilitatea celulară la apoptoza indusă de deprivarea glucozei. Anticancer Res. 2004; 24 : 2503-2510. PubMed ]
30. Schlappack OK, Zimmermann A, Hill RP. Glucozitatea și acidoza: efect asupra potențialului metastatic experimental, conținutului de ADN și rezistenței MTX a celulelor tumorale murine. Br J Cancer. 1991; 64 : 663-670. doi: 10.1038 / bjc.1991.378. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
31. Landes T, Martinu JC. Permeabilizarea membranei externe mitocondriale în timpul apoptozei: rolul fisiunii mitocondriale. Biochim Biophys Acta. 2011; 1813 : 540-5. doi: 10.1016 / j.bbccr.2011.01.021. PubMed ] [ CrossRef ]
32. Abcouwer SF, Schwarz C, Mequid RA. Îndepărtarea glutaminei induce expresia GADD45 și GADD153 în primul rând prin stabilizarea ARNm. J Biol Chem. 1999; 274 : 28645-28651. doi: 10.1074 / jbc.274.40.28645. PubMed ] [ CrossRef ]
33. Saqcena, S Mukhopadhyay S, Hosny C, Alhamed A, Chatterjee A, Foster DA. Blocarea intrării anelerotice a glutaminei în ciclul TCA sensibilizează celulele cancerigene K-Ras mutante la medicamentele citotoxice. Oncogene. 2014; doi: 10.1038 / onc.2014.207. Articol gratuit PMC ] [ PubMed]
34. Yuneva M. Găsirea unui „călcâi al lui Ahile” al cancerului. Ciclul celulei. 2008; 7 : 2083-2089. doi: 10,4161 / cc.7.14.6256. PubMed ] [ CrossRef ]
35. Rambold AS, Kostelecky B, Elia N, Lippincott-Swartz J. Formarea rețelei tubulare protejează mitocondriile de degradarea autofagozomală în timpul foametei nutritive. Proc Natl Acad Sci SUA A.2011; 108 (5): 101902-110195. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]
36. Ahmad S, White CW, Chang LY, Schneider BK, Allen CB. Glutamina protejează structura și funcția mitocondriilor în toxicitatea oxigenului. Am J Physiol. 2001; 280 (4): L779-L791. PubMed ]
37. Maldonado AC, Muñoz-Pinedo C. Moare pentru ceva de mâncare: modul în care celulele răspund la înfometare. Open Cell Sign J. 2011; 3 : 13-23.
38. Fuchs BC, Bode BP. Subliniind supraviețuirea: glutamina ca modulator apoptotic. J Surg Res. 2006;131 : 26-40. doi: 10.1016 / j.jss.2005.07.013. PubMed ] [ CrossRef ]
39. Paquette JC, Guérin PJ, Gauthier ER. Inducția rapidă a căii apoptotice intrinseci prin foamete de L-glutamină. J Cell Physiol. 2004; 202 : 912-921. doi: 10.1002 / jcp.20194. PubMed ] [ CrossRef ]
40. Fumarola C, Zerbini A, Guidotti GG. Contracția celulară mediată de deprivarea de glutamină determină semnalizarea și apoptoza receptorului CD95 independent de ligand. Moartea celulelor diferă. 2001; 8 : 1004-1013. doi: 10.1038 / sj.cdd.4400902. PubMed ] [ CrossRef ]
41. Blackburn RV, Spitz D, Liu X, Galoforo SS, Sim JE, Ridnour LA, și colab. Stresul oxidativ metabolic activează transducția semnalului și expresia genelor în timpul deprivării glucozei în celulele tumorale umane. Liber Radic Biol Med. 1999; 26 : 419-430. doi: 10.1016 / S0891-5849 (98) 00217-2. PubMed ] [ CrossRef ]
42. Lord-Fontaine S, Averill-Bates DA. Șocul de căldură inactivează protecția antioxidantă celulară împotriva peroxidului de hidrogen: protecția prin glucoză. Liber Radic Biol Med. 2002; 32 : 762-766. doi: 10.1016 / S0891-5849 (02) 00769-4. CrossRef ]
43. Owada S, Shimoda Y, Tsuchihara K, Esumi H. Rolul critic al H2O2 generat de NOX4 în timpul răspunsului celular la deprivarea glucozei. Plus unu. 2013; 8 : e56628. doi: 10.1371 / journal.pone.0056628. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
44. Song JJ, Lee YL. Catalaza, dar nu MNSOD, inhibă calea de transducție a semnalului ASK1-MEK-MAPK activată de glucoză și previne relocalizarea DAXX: peroxidul de hidrogen ca un important al doilea mesager al stresului oxidativ metabolic. J Cell Biochem. 2003; 90 : 304-314. doi: 10.1002 / jcb.10619. PubMed ] [ CrossRef ]
45. Aki T, Yamaguchi K, Fujimiya T, Mizukami Y. Fosfoinositida 3-kinaza accelerează moartea celulară autofagică în timpul deprivării glucozei în linia celulară H9c2 derivată de la cardiomiocit de șobolan.Oncogene. 2003; 22 : 8529-8535. doi: 10.1038 / sj.onc.1207197. PubMed ] [ CrossRef ]

Articolele de la Cell & Bioscience sunt oferite aici prin amabilitatea BioMed Central

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26225207

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4518607/

Capcana dulce în tumori: glicoliza aerobă și țintele potențiale pentru terapie

Abstract

Schimbarea metabolică este unul dintre semnele distinctive ale tumorii, care a atras recent o mare atenție.Una dintre principalele caracteristici metabolice ale celulelor tumorale este nivelul ridicat al glicolizei, chiar și în prezența oxigenului, cunoscut ca glicoliza aerobă(FERMENTAREA GLUCOZEI IN LOCUL FOSFORILARII OXIDATIVE IN PREZENTA OXIGENULUI) sau efectul Warburg.

Producția de energie este mult mai mică în calea glicolizei decât în ​​ciclul acidului tricarboxilic TCA. Mecanismul molecular al fluxului glicolitic ridicat în celulele tumorale rămâne neclar. O cantitate mare de intermediari derivați din calea glicolitică ar putea satisface cerințele biosintetice ale celulelor proliferative. HIF-1a  indus de hipoxie,  calea de semnalizare PI3K-Akt-mTOR și mulți alți factori, cum ar fi activarea oncogenei și inactivarea supresorului tumoral, conduc celulele canceroase pentru a favoriza glicoliza in locul oxidarii/fosforilarii oxidative mitocondriale.

Câteva molecule mici care vizează calea glicolitică prezintă o activitate promitatoare împotriva cancerului atât in vitro, cât și in vivo . În această revizuire, ne vom concentra pe cele mai recente progrese în reglementarea glicolizei aerobe și vom discuta obiectivele potențiale pentru terapia tumorală.

 

1 Department of Pathology, The First Affiliated Hospital, Sun Yat-sen (Zhongshan) University, Guangzhou, P.R. China
2 Guanghua School of Stomatology, Hospital of Stomatology, Sun Yat-sen University, Guangzhou, P.R. China
3 State Key Laboratory for Biocontrol, Guangdong Key Laboratory of Pharmaceutical Functional Genes, Department of Biochemistry, School of Life Sciences, Sun Yat-sen (Zhongshan) University, Guangzhou, P.R. China
#Contributed equally.
Correspondence to:Li Yu,nc.ude.usys.liam@5iluy
Shangwu Chen,nc.ude.usys.liam@whshcssl
Received 2015 Nov 4; Accepted 2016 Feb 16.

INTRODUCERE

În plus față de schimbările morfologice și pierderea funcțiilor, o altă schimbare evidentă este metabolismul energiei celulare în timpul tranziției de la o celulă normală la celula de cancer. Dereglatul metabolism energetic a fost, prin urmare, recunoscut ca unul dintre semnele distinctive ale cancerului [ 1 ].Metabolismul anormal al glucozei este bine cunoscut în celulele tumorale și caracterizat prin glicoliză aerobă(are loc si in prezenta oxigenului).

Glicoliza este un proces catabolic critic al glucozei, care descompune o moleculă de glucoză pentru a produce două piruvate, împreună cu două ATP-uri și două molecule reduse de nicotinamidă adenin dinucleotidă (NADH).

Soarta piruvatului depinde în mare măsură de furnizarea de oxigen pentru celule:

Pyruvatul este transformat în lactat în absența oxigenului printr- o cale de glicoliză anaerobă. Sau,

piruvatul este oxidat în CO2 și H20 în prezența oxigenului prin calea oxidativei fosforilari (OXPHOS), rezultând producerea de cantități mari de ATP. 

S-a constatat cu aproape un secol în urmă că celulele tumorale au o rată mult mai mare de consum de glucoză2 ].

Majoritatea celulelor canceroase produc cantități mari de acid lactic indiferent de disponibilitatea oxigenului3 ].

Acest fenomen transformă glucoza în lactat în prezența oxigenului este cunoscut ca efectul Warburg sau glicoliza aerobă4 ].

Această revizuire va actualiza cele mai recente progrese în ceea ce privește mecanismul de reglementare a efectului Warburg și va discuta obiectivele potențiale în această cale pentru terapia tumorală.

cai de glicoliza

O moleculă de glucoză este degradată la două molecule de piruvat cu trei atomi de carbon în zece etape în glicoliză.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este oncotarget-07-38908-g001.jpg

Calea glicolitică și asocierea acesteia cu alte căi metabolice

Aldo, aldolază; Eno, enolază; G6PD, glucoz-6-fosfat dehidrogenază; GAPDH, gliceraldehidă 3-fosfat dehidrogenază; GLUT, transportoare de glucoză; HK, hexokinază; LDH, lactat dehidrogenază; MCT, transportor monocarboxilat; PFK, fosfofructokinază; IGP, izomerază de fosfoglucoză; PGK, fosfoglicerat kinază; PGM, fosfoglicerat mutaza; PK, piruvat kinaza; TCA, ciclu de acid tricarboxilic; TPI, izomerază de trioză fosfat.

Calea de glicoliză începe de la fosforilarea glucozei la glucoza-6-fosfat (Figura 1 ).

Glucoza-6-fosfat este apoi transformată în fosfat de fructoză-6 care este în continuare fosforilat pentru a forma 1,6-bifosfat de fructoză.

Două molecule de ATP sunt consumate în două etape de fosforilare. 1,6-bifosfatul de fructoză este apoi rupt pentru a se obține două molecule tautomere cu trei atomi de carbon, fosfat de dihidroxiacetonă și 3-fosfat de gliceraldehidă. Gliceraldehida 3-fosfat este oxidata și fosforilată pentru a forma 1,3-bifosfogliceratul prin fosfat anorganic în faza de rambursare a glicolizei. Acesta din urmă este transformat în 3-fosfoglicerat, obținându-se o moleculă de ATP prin fosforilare la nivelul substratului. 3-fosfogliceratul este izomerizat la 2-fosfoglicerat care este deshidratat pentru a produce fosfoenolpiruvat.Fosfoenolpiruvatul este ulterior transformat în piruvat, obținând din nou o moleculă de ATP. Două molecule de 3-fosfat de gliceraldehidă sunt oxidate în două piruvate, în care patru molecule de ATP sunt produse prin două etape de fosforilare la nivelul substratului. Randamentul net este de două molecule de ATP pe moleculă de glucoză oxidată, deoarece două ATP-uri sunt investite în faza pregătitoare.

Piruvatul este redus la lactat sub hipoxie sau oxidat pentru a produce acetil-coenzima A sub condiții aerobe și apoi oxidat complet în CO2 prin ciclu de acid citric.

GLICOLIZA AEROBICĂ ÎN TUMORI

Una dintre principalele caracteristici metabolice ale celulelor canceroase este glicoliza aerobă, nivelul ridicat al glicolizei chiar și în prezența oxigenului.

Hipoxia se presupune că este un motiv principal care conduce/induce celulele tumorale la calea de glicoliză anaerobă.

Hipoxia și deficitul de glucoză apar în masa INTERIOARA a unei tumori în creștere din cauza aprovizionării cu sânge. 

Comutatorul glicolitic este de fapt achiziționat foarte devreme în carcinogeneză, chiar INAINTE ca tumorile să aibă hipoxie3 ].

Este probabil ca doi pași primiți în transformarea unei celule normale într-o celulă tumorală să fie schimbarea la dependența de glicoliză pentru producerea ATP și dezvoltarea toleranței la un pH scăzut în mediul extracelular cauzat de eliberarea lactatului. Cancerul pulmonar și celulele leucemice cresc în prezența oxigenului. Chiar și așa, ele duc în continuare glucoza în calea aerobă de glicoliză [ 5 , 6 ]. Multe tumori utilizează glicoliză aerobă pentru a-și satisface cerințele metabolice chiar și în condiții normoxice, sugerând că efectul Warburg nu este doar adaptabil la hipoxie. De fapt, glicoliza facilitează creșterea tumorii și inversarea fenotipului glicolitic la OXPHOS(oxidare fosforilativa) în celulele canceroase poate promova moartea celulelor7 ].

Se observă creșterea absorbției și consumului de glucoză în tumori comparativ cu țesuturile normale, care a fost utilizată pentru a identifica tumorile și leziunile metastatice prin tomografie cu emisie de pozitroni8 ] și în prezent noi metode sunt dezvoltate [ 9 , 10 ].

Se pare că schimbarea metabolică de la OXPHOS la glicoliză în timpul disfuncției hipoxice sau mitocondriale este critică pentru creșterea celulelor canceroase11 , 12 ].

 Insuficiența mitocondrială și ulterior OXPHOS defectuos se găsește frecvent în cazurile de cancer13 ].

Este clar că defectul mitocondrial în celulele canceroase poate provoca o schimbare în metabolismul energetic, în care factorul-1a (HIF-1α) indus de hipoxie joacă un rol important ca activator al producției de glicoliză și lactat aerobic.Cu toate acestea, majoritatea celulelor tumorale afișează o funcție mitocondrială normală incluzând capacitatea normală pentru OXPHOS mitocondrial14-16 ].

Activitatea înaltă glicolitica în celulele canceroase nu înseamnă o reducere în OXPHOS17 ]. S-a raportat că producția ATP este de 80% oxidativă și 20% glicolitică în celulele cancerului de sân și gliom14-16 ]. Contribuția glicolizei aerobe în aceste celule este similară cu cea din celulele netransformate. Dimpotrivă, mutațiile genei mtDNA reduc formarea coloniilor și viteza de creștere a celulelor canceroase și diminuează tumorigenitatea [ 18 ], care este în mare măsură discriminat de caracteristicile tipice ale celulelor canceroase. Astfel, comutarea glicolitică în tumori este supusă unei reglementări complexe (a se vedea discuția de mai jos).

Este evident că glicoliza produce o cantitate mai mică de ATP în comparație cu OXPHOS mitocondrial.

 De ce celulele tumorale preferă să alimenteze glucoza pe calea de glicoliză aerobă?

Mai multe beneficii cheie inerente glicolizei aerobice conduc celulele canceroase în favoarea glicolizei in locul oxidarii mitocondriale13 , 19 ].

În primul rând, glicoliza conduce la o producție mai rapidă de ATP. Rata producției de ATP poate fi de 100 de ori mai rapidă cu glicoliză decât cu OXPHOS20 ]. Rata crescută a producției de ATP care rezultă din glicoliză conferă un avantaj selectiv de creștere celulelor canceroase21 , 22 ].

În al doilea rând, ratele ridicate de glicoliza pot fi beneficice celulor proliferative rapide prin producerea de intermediari glicolitici pentru a satisface nevoile de biosinteză ale celulelor. Acești intermediari sunt integrați în diferite căi metabolice pentru a genera nucleotide de novo , lipide, aminoacizi și NADPH [ 22-24 ]. De exemplu, acumularea de intermediari glicolitici promovează calea pentozică a fosfatului (PPP), rezultând generarea de NADPH și de 5-fosfat de riboză. NADPH acționează ca agent de reducere a biosintezei lipidelor, nucleotidelor și aminoacizilor. Riboza-5-fosfat este esențială pentru biosinteza acizilor nucleici. Fosfatul de dihidroxiacetonă rezultat din glicoliză este transformat în glicerol-3-fosfat, care este esențial pentru biosinteza fosfolipidelor și triacilglicerolilor necesare pentru generarea membranelor celulare. În cele din urmă, NADPH este, de asemenea, utilizat pentru reducerea globulelor celulare glutation (GSH) și permite celulelor canceroase să mențină niveluri adecvate de forme reduse de GSH, care este critică pentru rezistența celulelor canceroase împotriva agenților chimioterapeutici.

Celulele canceroase proliferative adaptează mai multe mecanisme moleculare pentru a menține fluxul glicolitic ridicat23 ].

 Mai întâi, acestea reglează expresia fosfofructokinazei-2 (PFK2), care produce 2,6-bisfosfat de fructoză ca un activator potențial alosteric al PFK1 pentru a depăși inhibarea negativă a feedback-ului alosteric al nivelurilor ridicate de ATP pe PFK1, un factor critic al fluxului glicolitic.

În al doilea rând, generarea de NAD + de la NADH prin reglarea în sus a LDH este necesară pentru menținerea fluxului glicolitic.

În cele din urmă, celulele canceroase exprimă nivele mai ridicate de piruvat kinază M2 (PKM2) care poate fi inhibat allosteric și covalent. Inhibarea PKM2 facilitează intermediarii glicolitici în amonte de piruvat în căile biosintetice, iar fosfoenolpiruvatul este ulterior transformat în piruvat prin căi alternative pentru a genera lactat și NAD + [ 25 ].

Trebuie să subliniez că glicoliza aerobă nu este un marker specific al tumorilor. S-a știut bine că țesuturile sau celulele cu creștere rapidă depind, de asemenea, mai mult de glicoliză decât de OXPHOS pentru producerea de energie. Metabolismul celulelor stem, inclusiv celulele stem embrionare, celulele stem hematopoietice și celulele stem pluripotente induse, prezintă efectul Warburg26 – 31 ]. Limfocitele prezintă o schimbare metabolică izbitoare la activare. Glicoliza este semnificativ reglată în timpul activării limfocitelor, chiar și în prezența oxigenului [ 3 , 32 , 33 ]. Similar cu tumorile, creșterea glicolizei generează ATP la o viteză mai mare decât OXPHOS și furnizează precursori metabolici pentru a satisface cerințele metabolice ale proliferării celulare, producând în același timp specii de oxigen mai puțin reactive (ROS) [ 3 , 34 ]. Cu toate acestea, această schimbare metabolică nu poate fi necesară doar pentru proliferare sau supraviețuire, dar este necesară și pentru funcția efectoare în celulele T [ 35 , 36 ].

REGLEMENTAREA GLICOLIZEI ÎN TUMORI

Efectul Warburg este un semn distinctiv al cancerului. Cu toate acestea, mecanismul puternic glicolitice al celulelor canceroase rămâne mai puțin clar. Deși hipoxia este un motiv principal care are ca rezultat un flux anormal de glicoliza în celulele canceroase, glicoliza crește în multe tumori în condiții normoxice. Alți factori, cum ar fi oncogene și căile de semnalizare asociate, sunt implicați în comutarea glicolitică în tumori (Tabelul 1 ). Oncogene pot activa direct factorul-1 (HIF-1) indus de hipoxie și alte componente ale metabolismului glucozei în mod independent de hipoxie în multe tipuri de cancer (Figura 22 ).

tabelul 1

Regulatori majori ai glicolizei aerobe în tumoră
Modulatori cheie Prin intermediul Referințe
Abhd5 AMPK, GLUT1, HK I, HK II, LDHA, PKM1, p53 37 ]
Caveolin 1 Akt-mTOR, GLUT3 38 – 40 ]
CD147 MCT1, MCT4, p53 41 – 43 ]
Ecdysoneless GLUT4 44 ]
FAK LDH, MCT, PKM2 45 ]
GRIM-19 HIF-1a, p53, STAT3, HK II, PDK1, PFK1, PKM2 46 ]
GRP78 HIF-1α, PKM2 47 ]
HIF-1α GLUT1, HK II, PDK1, PKM2 48 – 52 ]
Hsp40 PKM2 53 ]
KLF4 ldhA 54 ]
K-Ras GLUT1 55 ]
KSHV PKM2 56 ]
LMP1 ldhA 57 ]
miRNAs GLUT1, GLUT3, HK II, LDHA, PFK, PFKFB3 58 – 69 ]
p53 AMPK, GLUT1, GLUT3, GLUT4, G6PD, PGM, Pten, TIGAR, TSC2 70 – 77 ]
P2 × 7 GLUT1, HIF-1a, PKM2 78 ]
PI3K-Akt-mTOR c-Myc, HIF-1a, NFkB GLUT1, GLUT3, HK II, LDHA, PFK, PKM2 48 , 79-83 ]
Skp2 Akt, GLUT1 84 ]
survivin DNM1L 85 ]
TRAP1 c-Src 86 ]
Wnt PDK1 87 ]
ZBTB7A GLUT3, PFKP, PKM 88 ]

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este oncotarget-07-38908-g002.jpg

Mecanismul de reglementare a glicolizei în tumori

HIF-1α servește ca activator cheie al glicolizei prin inducerea de GLUT și de multe enzime glicolitice. 

Calea de semnalizare mediată de receptorul tirozin kinazelor (RTKs) mediată de PI3K-Akt-mTOR joacă un rol esențial în trecerea metabolică la glicoliza aerobă în celulele tumorale prin activarea HIF-1α, NFκB și c-Myc și expresia ulterioară a enzimelor glicolitice.

Unele oncogene și supresoare tumorale, cum ar fi Ras și p53, sunt implicate în reglarea efectului Warburg.

HIF-1α

Factorul-1a (HIF-1α) indus de factorul hipoxic contribuie în mod semnificativ la glicoliza îmbunătățită în tumori. HIF-1a stimulează glicoliza prin transactivarea directă a transportorilor de glucoză (GLUT), cum ar fi GLUT1 și multe enzime glicolitice, cum ar fi hexokinaza II (HK II), piruvat dehidrogenaza kinaza 1 (PDK1) și PKM2 [48,49]. Rata ridicată de glicolitică în tumorile solide hipoxice se datorează, în parte, expresiei mediate de HIF-1 mediată de HK II50 ]. Pyruvat dehidrogenaza convertește piruvatul în acetil-CoA pentru ciclul acidului tricarboxilic (TCA). PDK1 fosforilează și inhibă piruvat dehidrogenaza și, ulterior, previne intrarea piruvatului în ciclul TCA [ 51 , 52 ]. Celulele canceroase exprimă niveluri mai ridicate de PKM2 față de PKM1 catalitic mai activ, ceea ce duce la acumularea de metaboliți carbohidrați celulari care pot fi utilizați pentru biosinteza macromoleculelor pentru a susține proliferarea și creșterea rapidă a celulelor tumorale.

calea PI3K-Akt-mTOR 

Akt, o serină / treonin kinază care promovează creșterea cancerului, activează glicoliza aerobă și face celulele canceroase dependente de glicoliză pentru supraviețuire89 ]. Reglementarea Akt asupra glicolizei implică HK II90 , 91 ], PFK2 [ 92 ] și GLUT191 , 93 ]. Semnalarea Akt induce expresia HK II [ 90 , 91 ] și fosforilează și activează PFK2 [ 92 ]. PFK2 catalizează producția de 2,6-bisfosfat de fructoză, care acționează ca un activator alosteric al PFK1. Activarea Akt susregleaza transcripția genei GLUT191 , 93 ]. HK II și PFK1 sunt enzime de control al ratei de glicoliză. GLUT1 este cel mai expus transporter de glucoză care este translocat la suprafața celulară indusă de Akt pentru a promova absorbția glucozei. 

Akt promovează o întrerupere glicolitică în condiții normoxice  în celulele tumorale și a fost etichetata „Warburg kinaza”94 ].

Glicoliza aerobă îmbunătățită mediată de Akt conduce la radiorezistența dobândită a celulelor tumorale 95 ]. Deficiența Skp2, o ligază E3, afectează activarea Akt, precum și expresia GLUT1, glicoliza și progresia cancerului84 ].

Promovarea glicolizei indusă de Akt NU afectează rata de OXPHOS, ceea ce înseamnă că acest efect NU este o adaptare la hipoxie ci mai degrabă pentru a satisface nevoile crescute ale intermediarilor metabolici necesari pentru proliferarea rapidă a celulelor tumorale. Astfel, glicoliza aerobă mediată de Akt este critică pentru creșterea și supraviețuirea celulelor tumorale.

 Celulele tumorale care poartă o formă activă de Akt suferă moartea rapidă a celulelor atunci când sunt transferate în condiții de scădere a glucozei89 ].

Akt, de asemenea, fosforilează și inactivează supresorul tumoral TSC2, un regulator negativ al țintei mamifere de rapamicină (mTOR), pentru a promova glicoliza (vezi discuția de mai jos) [ 96 ].

PI3K-Akt-mTOR este o cale importantă de semnalizare implicată în dezvoltarea și progresul cancerului, care este esențială în reglementarea glicolizei aerobe și a creșterii tumorale. Un număr de receptori de tirozin kinaze (RTK), cum ar fi receptorul factorului de creștere epidermal (EGFR), receptorul factorului de creștere asemănător insulinei și receptorul factorului de creștere derivat din plachete (PDGFR), pot activa PI3K la membrana celulară, cascadă.

La activarea PI3K, Akt este recrutat la membrana celulară și activat.

mTOR este o serină / treonin kinază în aval de PI3K-Akt și acționează prin două complexe separate, complexul mTOR 1 (mTORC1) și mTORC2, care joacă un rol critic în tumorigeneza și metabolism [ 97 ].

cascada de semnalizare RTK-PI3K-Akt-mTOR  este o cale frecvent modificată în cancer. 

Receptorul PDGFR reglează glicoliza în celulele stem asemănătoare tumorii derivate din gliom prin activarea Akt [ 98]. 

Semnalarea PI3K-Akt-mTOR este indispensabilă pentru reglarea mediată de EGFR a glicolizei aerobe în celulele cancerului pulmonar [ 99 ]. 

Insuficiența receptorului de insulină substrat 2 mediată de PI3K inhibă selectiv glicogen sintaza kinaza 3β pentru a favoriza absorbția glucozei și glicoliza aerobă [ 100 ]. 

Pten fosfataza este un regulator negativ al PI3K, iar deficitul sau creste translatia HK II mRNA in celulele cancerului de prostata prin activarea axei proteinei Akt-mTORC1-4E 1 [ 101 ].

 Pten inhibă glicoliza atât pe căile dependente de PI3K / Akt cât și pe cele independente [ 101 , 102 ].

Comutarea metabolică la glicoliza aerobă în celulele canceroase implică exprimarea mediată de mTOR a enzimelor glicolitice prin activarea HIF-1α, NFκB și c-Myc79-82 ].

mTOR a fost identificat ca un activator central al efectului Warburg prin inducerea PKM2 în condiții normoxice82 ]. 

susregularea PKM2 indusă de mTOR este critică pentru glicoliza aerobă și creșterea tumorii82 ]. PKM2 este o enzimă glicolitică limită de viteză și exprimată exclusiv în celule embrionare, proliferante și tumorale. mTOR stimulează expresia PKM2 prin activarea transcripției mediată de HIF-1α și reglarea dependenței ribonucleoproteinelor nucleare c-Myc-heterocenoase (hnRNPs) ale splicerii genei PKM282 ]. hnRNPs au fost identificați ca represori de splicare pentru PKM1. Distrugerea PKM2 suprimă tumorogeneza mediată de mTOR. Suprimarea dublă a mTOR și a glicolizei blândește sinergie proliferarea și dezvoltarea tumorală a celulelor hTOR hiperactive. 

Complexul TSC1 / TSC2 reglează negativ expresia GLUT3 [ 83 ]. Pierderea TSC1 / TSC2 crește reglarea GLUT3 prin activarea semnalului mTORC1 sensibil la rapamicină. mTORC1 reglează GLUT3 prin activarea căii NFkB [ 83 ]. Scăderea GLUT3 suprimă glicoliza aerobă, inhibă proliferarea celulelor și formarea de colonii și atenuează potențialul tumorigen al celulelor cu semnalarea aberantă hiperactivată a mTORC1 la șoareci nudi. În plus, este necesară o cale glicolitica SIRT1-mTOR / HIF-1a pentru diferențierea celulelor supresoare derivate din mieloid la fenotipul M1103 ].

MUC16, un mucin transmembranar crește glicoliza în cancerul pancreatic prin activarea mTOR și c-Myc104 ].

K-Ras

Activarea K-Ras (G12V) cauzează disfuncție mitocondrială, conducând la o schimbare metabolică de la OXPHOS la glicoliză. Preinducerea expresiei K-Ras in vitro rezultând în comutarea glicolitică îmbunătățește capacitatea celulelor transformate de a forma tumori in vivo [ 11 ]. K-Ras mutat conduce la creșterea expresiei producției GLUT1, absorbției glucozei, glicolizei și lactatului55 ].

Celulele cu mutație K-Ras au prezentat o supraviețuire crescută în cazul culturii de glucoză scăzută. Ele sunt foarte sensibile la toxicitatea 3-brompiruvatului (3-BP), a unui inhibitor de hexokinază comparativ cu celulele care nu au o mutație K-Ras55 ]. K-Ras oncogen a fost raportat pentru a menține tumori pancreatice prin reglarea glicolizei105 ]

p53

p53, un supresor tumoral, induce oprirea ciclului celular și moartea celulară după deteriorarea ADN-ului, contribuind astfel la menținerea stabilității genomice. p53 joacă un rol critic în promovarea OXPHOS mitocondriale și în reglarea în jos a glicolizei106 , 107 ]. Mai întâi, p53 reprimă glicoliza aerobă prin reglarea transportorilor de glucoză și a enzimelor glicolitice. p53 suprimă direct expresia GLUT1 și GLUT4 [ 108 ], și în mod indirect regleaza in jos GLUT370 ]. p53 promovează degradarea mediată de ubiquitinizare a fosfoglicerat mutazei (PGM). Pierderea p53 crește nivelul PGM și glicoliza71 ]. p53 reglează negativ glicoliza prin TIGAR (glicoliza indusă de TP53 și regulatorul de apoptoză). TIGAR desfosforizează 2,6-bisfosfat de fructoză la 6-fosfat de fructoză și transferă catabolismul glucozei către PPP72 , 73 ]. În al doilea rând, p53 reglează metabolismul glucozei prin inhibarea glucozei-6-fosfat dehidrogenază (G6PD), prima enzimă care limitează viteza în PPP74 ]. În al treilea rând, p53 reglează glicoliza prin inducerea unui grup de gene țintă pentru a regla negativ calea PI3K-AKT-mTOR. De exemplu, p53 induce Pten pentru a inhiba semnalizarea PI3K-AKT75 ]. p53 activează AMPK, un regulator major negativ al mTOR, care conduce la reglarea în jos a activității mTOR75 , 76 ]. p53 determină, de asemenea, TSC2 să regleze negativ activitatea mTOR. Recent, sa constatat că p53 induce RRAD țintă, care, la rândul său, inhibă translocarea GLUT1 la membrana plasmatică și reprimă glicoliza în celulele cancerului pulmonar 77 ].

p53 frecvent are mutații în tumori. Studiile recente au arătat că mutația p53 mutantă asociată tumorii (mutp53) conduce efectul Warburg în cadrul normoxiei 109 ]. mutp53 stimulează efectul Warburg în celulele cultivate prin promovarea translocării GLUT1 la membrana plasmatică, care este mediată de RhoA activat și de efectorul său ROCK în aval. pe de alta parte, Inhibarea semnalizării RhoA-ROCK-GLUT1 elimină rolul mutp53 în inducerea glicolizei aerobe și inhibarea glicolizei în celulele tumorale compromite în mare măsură tumorgeneza care promovează mutp53109 ].

AMPK

Proteina kinaza activată de adenozin monofosfat (AMPK) este un senzor celular de energie critic care detectează echilibrul dintre producerea și consumul de ATP în celulele eucariote [ 110 ]. Odată activat de stresul energetic prin creșteri ale AMP: rapoartele ATP și ADP: ATP, AMPK modifică procesul metabolic de la starea anabolică la starea catabolică [ 111 , 112 ]. Activarea AMPK oprește majoritatea proceselor anabolice, cum ar fi sinteza lipidelor, carbohidraților, ARN-ul ribozomal și proteinele [ 111 ]. AMPK reglează sinteza proteinei prin reprimarea traducerii mRNA dependentă de mTOR [ 113-115 ]. Aceasta include reglarea în jos a proteinelor ribozomale, HIF-1α, și astfel exprimarea enzimelor glicolitice și a transportorilor necesare pentru efectul Warburg [ 116 , 117 ]. Prin urmare, activarea AMPK promovează metabolismul oxidativ tipic celulelor învecinate, mai degrabă decât glicoliza aerobă observată în cele mai multe celule proliferante, inclusiv celulele tumorale112 , 118 ]. AMPK este o țintă potențială pentru prevenirea și tratamentul cancerului, precum și pentru medicamentul antiinflamator119 , 120 ].

c-myc

c-Myc acționează ca un factor de transcripție implicat în controlul proliferării, diferențierii și apoptozei celulelor. Prin utilizarea modelului transgenic c-Myc, Valera și colab. a arătat că expresia enzimelor legate de glicoliză, cum ar fi glucokinaza, PFK2 și PK, este crescută în ficatul șoarecilor transgenici, sugerând că c-Myc este implicat în controlul in vivo al metabolismului carbohidraților121 ]. c-Myc promovează absorbția glucozei și glicoliza prin creșterea reglabilă a GLUT1 și a multor enzime glicolitice, incluzând HK II și PFK și lactat dehidrogenaza A (LDHA)48 ]. c-Myc tranzacționează direct exprimarea GLUT1 [ 122 ], MCT1 și MCT2 [ 123 ]. c-Myc poate spori, de asemenea, exprimarea MCT1 prin reprimarea transcripțională a miR-29a și miR-29c [ 123 ]. proteinele hnRNPs, proteina de legare a tractului polipirimidinei (PTB), hnRNPA1 și hnRNPA2, se leagă la pre-mARN PKM și comută splicarea PKM pentru a favoriza varianta PKM2 [ 124 , 125 ]. c-Myc reglează transcripția PTB, hnRNPA1 și hnRNPA2, asigurând un raport PKM2 / PKM1 ridicat. LDHA a fost identificat ca o altă genă responsabilă cu c-Myc126 , 127 ]. Knockdownul c-Myc reduce expresia LDHA, a producției de lactat și a consumului de glucoză 127 ]. Supraexpresia LDHA este necesară pentru transformarea mediată de c-Myc și creșterea tumorii126 , 127 ].

Gena transformatoare a tumorii pituitare umane (PTTG), o proto-oncogenă, influențează glicoliza prin reglarea c-Myc [ 128 ]. Ruperea PTTG în celulele cancerigene ovariene duce la scăderea reglajului c-Myc și a câtorva proteine ​​cruciale implicate în glicoliza aerobă, incluzând PKM2, LDHA și GLUT1.

Supraexpresia c-Myc ar putea împiedica schimbarea metabolică indusă de PTTG [ 128 ], sugerând că PTTG reglează comutatorul metabolic prin intermediul căii c-Myc.

 N-Myc, gena reglementată în aval 2 (NDRG2), o genă supresoare tumorală, suprimă în mod semnificativ expresia GLUT1, HK2, PKM2 și LDHA, conducând la inhibarea consumului de glucoză și a producției de lactat în celulele cancerului colorectal129 ]. c-Myc mediază inhibarea glicolizei prin NDRG2. NDRG2 inhibă exprimarea c-Myc prin suprimarea producției de β-catenină, care poate activa transcripțional c-Myc. Prin urmare, NDRG2 funcționează ca regulator esențial în glicoliza prin reprimarea c-Myc129 ].

miRNAs

Dovezile acumulate sugerează că micro ARN-urile (miRNAs) interacționează cu oncogene / supresoare tumorale și induc glicoliza aerobă în celulele canceroase. miRNAs pot regla transportatorii de glucoză și enzimele glicolitice [ 130 ]. miR-144 inhibă exprimarea GLUT1 prin direcționarea regiunii 3′-netranslatate în celulele cancerigene ovariene [ 64 ]. miR-22 și miR-1291 vizează, de asemenea, direct GLUT1 în cancerul mamar [ 65 ], respectiv în carcinomul cu celule renale [ 66 ]. miR-195-5p direcționează direct GLUT3 și suprimă absorbția glucozei în celulele canceroase ale vezicii [ 67 ]. Mai multe miRNA-uri reglează glicoliza prin țintirea HK ​​II. miR-143 inhibă exprimarea HK ​​II în celulele derivate din carcinomul celulelor scuamoase din cap și gât (HNSCC) [ 68 ] și celulele cancerului de colon [ 69 ]. miR-143, reglată în jos prin activarea mTOR, reglează glicoliza cancerului și inhibă proliferarea celulelor canceroase și formarea tumorilor prin țintirea HK ​​II în cancerul pulmonar uman [ 58 ]. miR-143 este reglat în jos în țesuturile gliomice și în celulele stem asemănătoare glioblastomului (GSLC). Aceasta inhibă glicoliza prin direcționarea directă asupra HK II și diminuează stema GSLC [ 59 ]. miR-155 reglează HK II prinreprimarea miR-143 și activarea traductorului de semnal și a activatorului de transcripție 3 (STAT3), un activator transcripțional pentru HK II [ 131 ]. miR-29b reglementează negativ expresia Akt, determinând reducerea reglajului HK II / PKM2 și conducând la scăderea efectului Warburg și progresia progresiei cancerului ovarian [ 132 ]. miR-199a-5p reglementează producția de glicoliză și lactat prin țintirea HK ​​II [ 60 ]. Acesta este redus în cancerul de ficat uman și este asociat negativ cu malignitățile. Upregularea HIF-1α în condiții hipoxice suprimă expresia miR-199a-5p și promovează glicoliza.

LDHA, PFK și 6-fosfofructo-2-kinază / fructoză-2,6-bisfosfatază-3 (PFKFB3) sunt alte ținte pentru miRNAs. LDHA este frecvent supraexprimat în celulele tumorale. Knockdown de LDHA duce la scăderea producției de lactat și ATP, absorbția glucozei și creșterea celulară. Mai multe miRNAs vizează LDHA și reglează glicoliza în celulele canceroase [ 61 ]. miR-320a reglează direct expresia PFK și producerea secvențială a lactatului [ 63 ]. miR-26b și miR-206 inhibă creșterea tumorii prin reglarea în jos a glicolizei conduse de PFKFB3 [ 62 , 133 ]. Supraexpresia miR-26b reprimă expresia PFKFB3 și reglează expresia LDHA, GLUT1 și markerii invaziei și ciclului celular. miR-21 diminuează glicoliza aerobă în celulele cancerului de vezică prin intermediul axei Pten / PI3K / AKT / mTOR [ 134 ].

Alte autorități de reglementare

Analiza Wnt reglează glicoliza și angiogeneza prin PDK1 [ 87 ]. Interferența cu semnalul Wnt în celulele cancerului de colon reduce metabolismul glicolitic și suprimă creșterea tumorală. Supraexpresia PDK1 în celulele canceroase inhibate de Wnt salvează glicoliza și creșterea vaselor. Proteinele de șoc termic (HSPs), inclusiv proteina asociată cu receptorul HSP40 [ 53 ] și receptorul TNF asociat cu receptorul 1 (TRAP1) [ 86 ], membru al familiei de chaperone HSP90, sunt implicate în reglarea schimbării metabolice dintre OXPHOS și glicoliza aerobă în tumori. Focalizarea de aderență kinazică (FAK), un transmițător cheie al stimulării factorului de creștere și a ancorajului, sporește glicoliza și scade respirația mitocondrială prin creșterea enzimei proteice glicolitice, PKM2, LDH și MCT [ 45 ]. Atenuarea glicolizei îmbunătățită de FAK diminuează viabilitatea celulelor și reduce creșterea xenogrefelor tumorale. HSulf-1, un supresor tumoral presupus, este un regulator negativ al glicolizei. Silentarea expresiei HSulf-1 în celulele cancerigene ovariene mărește absorbția glucozei și producția de lactat prin creșterea reglabilă a enzimelor GLK1 și glicolitice HK II și LDHA [ 135 ]. Receptorul P2X7 (P2X7R), un canal de cationizare cu ATP, este un modulator cheie al glicolizei aerobe [ 78 ]. Exprimarea forțată a P2X7R în celulele HEK293 crește expresia fosforilată Akt și HIF-1a; upregulates GLUT1, GAPDH, PFK, PKM2 și PDK1; și inhibă activitatea piruvat dehidrogenazei.

CD147 este o glicoproteină transmembranară și joacă un rol important în tumorigenicitate, invazie și metastază. CD147 promovează glicoliza și progresia tumorii în tumorile solide epiteliale prin reglarea căii de semnalizare dependente de p53 și MCT [ 41-43 ].Plasma membrană proteină asociată Caveolin 1 îmbunătățește glicoliza aeroba prin reglarea Akt-mTORC1-GLUT3 semnalizare [ 38 – de 40 ]. Proteina reglată cu glucoză 78 (GRP78) este implicată în modularea glicolizei aerobe tumorale [ 47 ]. Supraexpresia GRP78 induce inactivarea căii NF-kB, și ulterior modifică expresia PKM2 și HIF-1α. a / p-hidrolaza care conține 5 (Abhd5) este un activator lipolitice intracelular. Suprimarea lipolizei intracelulare mediate de Abhd5 stimulează glicoliza aerobă în celulele canceroase [ 37 ]. Expresia scăzută a genei asociată cu mortalitatea indusă de retinoid-interferon-19 (GRIM-19) promovează glicoliza aerobă și proliferarea celulelor în HNSCC [46 ]

ZBTB7A, membru al familiei de represori de transcripție POK (POZ / BTB și Krüppel), acționează ca un supresor tumoral nou prin suprimarea directă a glicolizei [ 88 ]. ZBTB7A-tumori deficiente progreseaza foarte rapid si sunt extrem de sensibile la inhibarea glicolizei. Un nou factor 4 al lui Krüppel (KLF4) reglează glicoliza aerobă în cancerul pancreatic prin reglarea negativă a transcrierii LDHA [ 54 ]. Supraexpresia KLF4 atenuează în mod semnificativ glicoliza aerobă și creșterea celulelor canceroase. Proteina antiapoptotică Survivin induce o trecere a OXPHOS la glicoliza aerobă în celulele tumorale și poate acționa ca o țintă pentru inhibarea glicolizei [ 85 , 136 ]. Nu reglează fără echilibru glicoliza aerobă prinGLUT4 în celulele cancerului pancreatic [ 44 ].

Anumiți viruși și proteinele lor codificate reglează chiar metabolismul glucozei în celulele canceroase. Sarcomul Kaposi (KS) este un neoplasm vascular cauzat de infecția virusului herpesvirus asociat sarcomului Kaposi (KSHV). KSHV induce glicoliza aerobă prin reglarea în sus a PKM2 dependentă de HIF-1 în sarcomul Kaposi [ 56 ]. Proteina 1 membrană latentă codificată EBV (LMP1) crește absorbția celulară a glucozei, crește activitatea LDHA și producția de lactat, contribuind la glicoliza aerobă [ 57 ].

OBIECTIVELE POTENTIALE PENTRU TERAPIA ANTITUMOR

Deși mecanismul care declanșează efectul Warburg în tumori nu este clar, stresul oncogen, incluzând activarea oncogenelor și inactivarea supresoarelor tumorale joacă un rol critic. Glicoliza aerobă contribuie la diversele aspecte ale dezvoltării, progresiei și prognosticului tumorii89 , 137 , 138 ]. Anularea efectului Warburg compromite foarte mult tumorigenitatea celulelor tumorale139 , 140], sugerând că direcționarea modificărilor metabolice ar putea fi o strategie eficientă pentru tratamentul cancerului. De fapt, au fost făcute multe încercări și unele obiective moleculare și-au arătat potențialul în terapia cancerului. Mai multe molecule mici, ca un singur agent sau în combinație cu alte modalități terapeutice, prezintă o activitate promitatoare împotriva cancerului atât in vitro, cât și in vivo . Dintre ele, lonidamină, 2-deoxyglucose (2-DG), DCA dicloroacetat, și 3-BP au fost testate clinic (Tabelul (Tabelul2).2 ). Celulele maligne au prezentat efectul Warburg devenind dependent de lipogeneza de novo , care susține proliferarea rapidă și rezistența la stresul celular. Activitatea antitumorală a unor molecule mici vizează selectiv efectul Warburg și lipogeneza141 , 142 ].

tabel 2

Obiectivele potențiale și substanțele chimice corespunzătoare
Obiective Chimicale potențiale Etapă de dezvoltare Tipuri de cancer Referințe
GLUTs Fasentin, Floretin, WZB117 Testat pe animale Ficat, plămân 143 – 145 ]
HK II 2-DG Încetarea studiului clinic Plămân, osteosarcom, prostrat 146 , 147 ]
3-BP Faza studiilor clinice I Ficat, stomac 148 , 149 ]
lonidamin Etapa a III-a finalizată Sân, glioblastom, plămân, prostrat 150 ]
FV-429 Medicamente experimentale sân 151 ]
clotrimazol Medicamente experimentale sân 152 ]
PFK 3PO Medicamente experimentale Măduva osoasă, epiteliul, plămânul 153 , 154 ]
GAPDH 3-BP Medicamente experimentale Ficat 155 – 157 ]
PK Shikonin, siRNA Medicamente experimentale Câteva tipuri de cancer 158 de –161 ]
ldhA FX11 Medicamente experimentale Limfom, pancreas 162 ]
oxamatului Medicamente experimentale sân 163 ]
N-hidroxiindol derivați Medicamente experimentale Câteva tipuri de cancer 164 ]
MCT1 acid a-ciano-4-hidroxi-cinamic Medicamente experimentale Celulele gliomice 165 ]
PDK DCA Dicloracetatul Faza studiilor clinice I Câteva tipuri de cancer 166 , 167 ]

Transportatori de glucoză (GLUT)

GLUT transportă glucoza în celulele canceroase și sunt considerate ținte putative. GLUT1 este supraexprimat în multe tipuri de cancer. Mai multe molecule mici sunt identificate pentru a inhiba GLUT1 și a distruge celulele tumorale în modele preclinice145 , 168 ]. Deoarece GLUT-urile sunt proteine ​​exprimate omniprezent, blocarea GLUT-urilor va perturba în mod inevitabil consumul de glucoză în țesuturile normale. Ar fi dificil să se inhibe o izoformă specifică asociată cu celulele tumorale într-o fereastră terapeutică acceptabilă. În plus, GLUT au fost explorate ca receptori pentru a importa nanoparticule încărcate cu medicamente peste bariera hemato-encefalică [ 169 ].

Hexokinaza II (HK II)

HKs catalizează prima etapă a glicolizei, o etapă de limitare a vitezei. Există patru izoforme de mamifere (I până la IV) care sunt exprimate, de obicei, la niveluri scăzute în celule [ 170 ]. Dintre acestea, HKs, HK II se exprimă în special în țesuturile sensibile la insulină, cum ar fi mușchii și adipoza. Are o afinitate ridicată (Km scăzută) pentru glucoza care facilitează glicoliza la nivel scăzut de glucoză din ser. HK II este un mediator cheie al glicolizei aerobe și promovează creșterea tumorii171 ]. HKII este supraexprimat în multe celule tumorale. Direcționarea sistemică a HK II blochează creșterea tumorală fără consecințe fiziologice adverse [ 172 ]. Aceste constatări sugerează că HK II este o altă țintă terapeutică potențial atractivă pentru cancer.

Există strategii diferite pentru disfuncția HK II. Analogul glucozei 2-DG prezintă efecte terapeutice promițătoare în tratamente combinate cu alt agent anticancer146 , 147 ]. Acumularea intracelulară a analogilor de glucoză ar putea inhiba HK prin intermediul mecanismului de inhibare a reacției. Inhibarea glicolizei cu 2-DG reduce radiorezistența celulelor tumorale [ 95 ]. Unele molecule mici, cum ar fi 3-BP și lonidamina, sunt inhibitori direcți ai enzimei HK. Studiile preclinice demonstrează că 3-BP inhibă HK II în cancerul uman și este un medicament anticancer promițător care vizează glicoliza 148 , 149]. Lonidamina a finalizat studiile clinice de fază III în cazurile de cancer mamar și pulmonar, și a fost observată o tendință pentru răspunsuri mai mari la tumori și parametri mai buni de supraviețuire atunci când au fost combinați cu chimioterapie [ 150 , 173 ]. FV-429, un flavonoid recent sintetizat, inhibă glicoliză în celulele cancerului de sân uman prin inhibarea fosforylării mediate de Akt a HK II și prin reglarea în jos a activității sale [ 151]. Clotrimazolul, un derivat azol cu ​​efecte pro-cancerice promitatoare, scade absorbția glucozei și inhibă enzimele glicolitice majore, HK, PFK1 și PK în celulele cancerului de sân uman 152 ].

Phosphofructokinaza (PFK)

PFK1, o altă enzimă care limitează viteza de glicoliză, este activată de 2,6-bisfosfat de fructoză. Acesta din urmă este reglementat de activitatea unei familii de enzime bifuncționale, izoenzime 6-fosfofructo-2-kinază / fructoză-2,6-bisfosfatază (PFKFB1-4). Izozima PFKFB3 este exprimată în mod constitutiv de către celulele tumorale și necesară pentru rata ridicată de glicolitică. Un inhibitor al moleculei mici de PFKFB3, 3- (3-piridinil) -1- (4-piridinil) -2-propen-1-onă (3PO) suprimă fluxul glicolitic și este citostatic pentru celulele tumorale 153 ]. O combinație de 3-PO cu acid ascorbic/viamina c a prezentat o activitate sinergică în celulele canceroase pulmonare fără celule mici [ 154 ].

Gliceraldehidă 3-fosfat dehidrogenază (GAPDH)

Pe lângă faptul că este o enzimă glicolitică, GAPDH are funcții multiple cum ar fi controlul posttranscripțional al funcției efectoare a celulei T [ 35 ]. GAPDH catalizează prima etapă a fazei de compensare a glicolizei și este o țintă terapeutică alternativă promițătoare. NADH produs în timpul acestei etape joacă un rol critic în echilibrul celular redox. Mai mulți inhibitori GAPDH au fost testați pentru eficacitatea lor, iar analogul piruvat 3-BP a fost demonstrat a fi cel mai promițător155 ]. 3-BP inhibă glicoliza tumorii și reduce dramatic nivelul ATP intracelular, cu specificitate și selectivitate excelentă pentru GAPDH 156 , 157 ].

Pyruvat kinaza (PK)

Tipul de piruvat kinază (PKM) este unul dintre mediatorii-cheie ai efectului Warburg și a metabolismului tumoral. PKM1 și PKM2 sunt două izoforme majore, care sunt produse alternative de îmbinare a genei PKM. PKM2 este crescut în multe tumori [ 139 , 174 ]. Exprimarea înaltă a PKM2 se corelează cu supraviețuirea fără recurență mai scurtă la pacienții cu adenocarcinom ductal pancreatic. Schimbarea splicingului PKM pentru a favoriza varianta PKM1 în celulele canceroase pancreatice rezistente la medicamente salvează sensibilitatea la gemcitabină și cisplatină, sugerând că expresia PKM2 este necesară pentru a rezista stresului genotoxic indus de medicamente175]. Unii inhibitori cu molecule mici , inclusiv ARNsi specifice pentru PKM2 au fost testati, iar studiile preclinice demonstreaza ca PKM2 ar putea fi o țintă terapeutică potențială158 de – 161 ]. Knockdown-ul specific al PKM2 are ca rezultat o viabilitate scăzută și o apoptoză crescută în mai multe celule canceroase și determină regresia tumorii substanțială a xenogrefetelor stabilite 159 ]. Cu toate acestea, inhibarea PKM2 ar putea permite intermediarilor glicolitici să acumuleze și să alimenteze căile biosintetice, având ca rezultat promovarea tumorii23 ]. PKM2 este reglementată de stresul oxidativ celular [ 176 ]. Creșterea concentrației de ROS intracelulare determină inhibarea PKM2 prinoxidarea lui Cys358, promovând deturnarea intermediarilor glicolitici în PPP pentru a genera un potențial de reducere suficient pentru detoxificarea ROS. Rezistența la mutația PKM2 rezistentă la oxidare prezintă sensibilitate crescută la stresul oxidativ și la formarea tumorilor afectate într-un model xenograft [ 176 ]. Activatorii moleculei mici PKM2 pot fi, de asemenea, utilizați pentru a interfera cu metabolizarea celulelor canceroase în scopuri terapeutice.

Se credea anterior că PKM1 este specific pentru țesuturile neproliferative și PKM2 pentru țesuturile proliferative și că trecerea izoformelor de la PKM1 la PKM2 are ca rezultat o expresie înaltă a PKM2 în tumori, oferind un mare avantaj celulelor tumorale [ 139 ]. Cu toate acestea, această concepție tradițională este provocată de studii recente. Aceasta a demonstrat că PKM2 nu este specific pentru tumori177 ]. Comutarea izoformei nu apare în timpul tumorogenezei [ 177 ] sau este specifică țesutului, apărută doar în glioblastoame și nu în alte tipuri de tumori [ 178 ]. PKM1 trece chiar și la alte izoforme decât la PKM2. În locul comutatorului izoformei, reglarea în sus a PKM2 se datorează, probabil, nivelurilor transcripționale ridicate ale întregii gene PKM [179 ]. PKM2 ar putea fi neesențială pentru creșterea și întreținerea tumorilor in vivo [ 180 ].

Transportatoarele de lactat dehidrogenază (LDH) și monocarboxilat (MCT)

LDH este un tetramer compus din două subunități diferite, LDHA și LDHB. LDH catalizează etapa finală glicolitică care convertește piruvatul în lactat. Acumularea de lactat și pH-ul intracelular scăzut ulterior este extrem de dăunător pt o celula. Inhibarea LDH a demonstrat efecte promițătoare în studiile preclinice. LDX inhibitorul FX11 scade nivelul ATP intracelular, care induce semnificativ stresul oxidativ și inhibă progresia tumorii [ 162 ]. Un alt inhibitor LDHA, oxamat, re-sensibilizează cancerul rezistent la taxol [ 163 ]. Anumiți inhibitori ai LDHA pe bază de N-hidroxiindol prezintă o activitate eficientă anti-proliferativă într-o serie de celule canceroase [ 164 ]. Lactatul este exportat în spațiul extracelular prin transportatorii specifici de transporturi monocarboxilat (MCT). Blocarea exportului de lactat prin întreruperea funcției MCT1 conduce la o acumulare de lactat intracelular care dezactivează rapid creșterea celulelor tumorale și glicoliza [ 181 ]. Un inhibitor al moleculei mici a transportului lactatului, acidul α-ciano-4-hidroxi-cinamic, a demonstrat că inhibă invazivitatea tumorală și induce necroza tumorală165 ].

Semnificația LDHB în dezvoltarea tumorii este evazivă. Expresia LDHB este suprimată în multe tipuri de cancer datorită hipermethylației promotorului [ 182 ]. LDHB acționează ca un supresor al glicolizei și suprimă progresia cancerului pancreatic 183 ]. Expresia scăzută a LDHB în cancerul hepatic sporește invazivitatea celulară prin defecte mitocondriale [ 184 ]. În contrast, LDHB este necesară pentru creșterea adenocarcinoamelor pulmonare dependente de K-Ras [ 185 ] și a tumorigenezei mediate de mTOR hiperactivă [ 186 ]. Supresorul tumoral reglează metabolismul glucozei prin LDHB [ 187]. Scaderea DRS poate contribui la creșterea glicolizei prin creșterea expresiei LDHB, care este strâns asociată cu progresia malignă a celulelor canceroase.

miRNAs

Mai multe miRNAs sunt angajate în glicoliză, oferind o strategie terapeutică potențială. De exemplu, miR-143 vizează HK II pentru a regla metabolismul glucozei în celulele canceroase multiple. miR-143 inhibă proliferarea GSLCs în condiții hipoxice și scade capacitatea de formare a tumorii a GSLC in vivo . miR-143 supraexprimarea promovează diferențierea GSLC-urilor. O combinație de miR-143 și inhibitor de glicoliză 2-DG are efecte sinergice împotriva GSLC, sugerând că miR-143 este o țintă terapeutică potențială pentru tratamentul glioblastomului [ 59 ]. miR-199a-5p direcționează direct regiunea 3′-netranslatată a HK II, indicând faptul că acționează ca un supresor al metabolizării glucozei [ 60 ].

CONCLUZII

În decursul ultimelor 1-2 decade, sa înregistrat un mare progres spre înțelegerea mecanismului pentru care tumorile se bazează mai mult pe glicoliza pentru energie decât țesuturile normale. Unele oncogene și căile corespunzătoare au fost dovedite a fi implicate în comutarea metabolică în tumori. Aceasta face calea de glicoliză a celulelor tumorale să fie o țintă atractivă pentru terapia tumorală. Mai multe studii preliminare promițătoare ilustrează faptul că inhibitorii de molecule mici care vizează enzimele glicolitice exercită o activitate antitumorală eficientă. Cu toate acestea, există un drum lung de parcurs pentru a descoperi misterul efectului Warburg. În primul rând, trebuie să evaluăm contribuția exactă a autorității de reglementare individuale la schimbarea glicolitică a tumorii. Este, prin urmare, de mare interes să identificăm potențialul autoritate de reglementare sau DRIVER-cheie din partea unui număr mare de participanți. Al doilea,în ceea ce privește terapia cancerului sau dezvoltarea medicamentului, specificitatea agenților menționați mai sus rămâne o provocare critică deoarece multe enzime glicolitice sunt exprimate în țesuturile normale. Rămâne să se verifice dacă direcționarea acestor enzime va prezenta un efect antitumoral eficient fără toxicitate semnificativă asupra țesuturilor normale. Deși mai mulți inhibitori glicolitici sunt în dezvoltare preclinică și clinică, dar nici unul nu a atins un statut aprobat. În al treilea rând, se crede că o mică parte din celulele cancerigene cu proprietăți asemănătoare tulpinilor este rezistentă la chimioterapie și poate fi responsabilă de reapariția cancerului după tratament. Aceste celule canceroase depind în mare măsură de glicoliza pentru generarea ATP și preferă hipoxia pentru a-și menține capacitatea de formare a tulpinii și a tumorii.Combinarea agenților chimioterapeutici standard cu inhibarea glicolitică este eficientă în uciderea celulelor care inițiază tumori și inhibă formarea tumorilorin vitro și in vivo . Prin urmare, inhibarea glicolizei este o strategie eficientă de eliminare a celulelor stem canceroase reziduale și de depășire a rezistenței la medicamente 188 , 189 ].

Recunoasteri

Acest studiu a fost finantat de Fundatia Nationala pentru Stiinte Naturale din China (nr. 81172485) si de doctorat. Programul Fundației Ministerului Educației din China (nr. 20130171110007).

Abrevieri

Abhd5 a / p-hidrolază conținând 5
Aldo aldolaza
AMPK proteina kinazică activată de adenozin monofosfat
3-BP 3-brompiruvat
2-DG 2-deoxyglucose
EGFR receptorul factorului de creștere epidermal
Eno enolaza
FAK kinaza de adeziune focală
GAPDH gliceraldehidă 3-fosfat dehidrogenază
GLUTs transportatori de glucoză
G6PD glucoza-6-fosfat dehidrogenază
GRIM-19 gena asociată mortalității induse de retinoid-interferon – 19
GRP78 glucoza reglată în proteine ​​78
GSH glutation
GSLCs celule stem asemănătoare glioblastomului
HIF-1α hipoxia-factor-1a inductibil
HK hexochinaza
HK II hexokinază II
hnRNP ribonucleoproteine ​​nucleare heterogene
HNSCC capului și gâtului carcinom cu celule scuamoase
HSPs proteinele de șoc termic
KLF4 Factorul 4 al lui Krüppel
KSHV Kaposi herpesvirus asociat sarcomului
LDH lactat dehidrogenază
ldhA lactat dehidrogenază A
LMP1 proteinele membranei latente 1
MCT monocarboxilat
miRNAs micro ARN
mTOR mamifer de rapamicină
mTORC1 complexul mTOR 1
NADH nicotinamidadinină dinucleotidă
NDRG2 N-Myc în gena reglementată în aval 2
OXPHOS fosforilarea oxidativă
PDGFR derivatul de factor de creștere derivat din plachete
PDK1 piruvat dehidrogenaza kinază 1
PFK fosfofructochinază
PFKFB3 6-phosphofructo-2-kinază / fructoză-2,6-bisfosfatazei-3
IGP fosfoglucoză izomerază
PGK fosfoglicerat kinază
PGM fosfoglicerat mutaza
PK piruvat kinaza
PKM tip muscular de piruvat kinază
PKM2 piruvat kinaza M2
3PO 3- (3-piridinil) -1- (4-piridinil) -2-propen-1-onă
PPP pentoza fosfat
PTB proteina de legare a tractului polipirimidinei
PTTG o gena transformatoare a tumorii pituitare umane
P2X7R Receptorul P2X7
ROS specii reactive de oxigen
TKR receptor tirozin kinaze
STAT3 traductor de semnal și activator de transcripție 3
TCA ciclu de acid tricarboxilic
Tigar TP53 indusă de glicoliză și regulator de apoptoză
TPI izomeraza fosfat de triază
TRAP1 Proteina asociată cu receptorul TNF 1.

Note de subsol

CONFLICTE DE INTERES

Autorii nu afirmă nici un conflict de interese.

REFERINȚE

1. Hanahan D, Weinberg RA. Etichete de cancer: următoarea generație. Cell. 2011; 144 (5): 646-674.PubMed ]
2. Warburg O, Wind F, Negelein E. Metabolismul tumorilor în corp. J Gen Physiol. 1927; 8 (6): 519-530.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
3. Vander Heiden MG, Cantley LC, Thompson CB. Înțelegerea efectului Warburg: cerințele metabolice ale proliferării celulelor. Ştiinţă. 2009; 324 (5930): 1029-1033. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
4. Warburg O. Cu privire la originea celulelor canceroase. Ştiinţă. 1956; 123 (3191): 309-314. PubMed ]
5. Nolop KB, Rhodes CG, Brudin LH, Beaney RP, Krausz T, Jones T, Hughes JM. Utilizarea glucozei in vivo de către neoplasmele pulmonare umane. Cancer. 1987; 60 (11): 2682-2689. PubMed ]
6. Gottschalk S, Anderson N, Hainz C, Eckhardt SG, Serkova NJ. Imatinib (STI571) – modificări ale metabolismului glucozei în celule leucemice umane BCR-ABL-pozitive. Clin Cancer Res. 2004; 10 (19): 6661-6668. PubMed ]
7. Bonnet S, Archer SL, Allalunis-Turner J, Haromy A, Beaulieu C, Thompson R, Lee CT, Lopaschuk GD, Puttagunta L, Harry G, Hashimoto K, Porter CJ, Andrade MA, Thebaud B, Michelakis ED. O axă a canalului mitocondriilor K + este suprimată în cancer și normalizarea acesteia promovează apoptoza și inhibă creșterea cancerului. Cancer Cell. 2007; 11 (1): 37-51. PubMed ]
8. Bomanji JB, Costa DC, Ell PJ. Rolul clinic al tomografiei de emisie de pozitroni în oncologie. Lancet Oncol. 2001; 2 (3): 157-164. PubMed ]
9. Rodrigues TB, Serrao EM, Kennedy BW, Hu DE, Kettunen MI, Brindle KM. Imagistica prin rezonanță magnetică a glicolizei tumorale utilizând glucoză marcată cu 13C hiperpolarizată. Nat Med. 2014; 20 (1): 93-97. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
10. Walker-Samuel S, Ramasawmy R, Torrealdea F, Rega M, Rajkumar V, Johnson SP, Richardson S, Goncalves M, Parkes HG, Arstad E, Thomas DL, Pedley RB, Lythgoe MF, Golay X. absorbția glucozei și metabolismul în tumori. Nat Med. 2013; 19 (8): 1067-1072. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
11. Hu Y, Lu W, Chen G, Wang P, Chen Z, Zhou Y, Ogasawara M, Trachootham D, Feng L, Pelicano H, Chiao PJ, Keating MJ, Garcia-Manero G, Huang P. K- G12V) conduce la disfuncții mitocondriale și la o trecere metabolică de la fosforilarea oxidativă la glicoliză. Cell Res. 2012; 22 (2): 399-412.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
12. Lu W, Hu Y, Chen G, Chen Z, Zhang H, Wang F, Feng L, Pelicano H, Wang H, Keating MJ, Liu J, McKeehan W, Luo Y, Huang P. glicoliza aerobă în celulele canceroase cu disfuncție mitocondrială și ca țintă potențială pentru terapia cancerului. PLoS Biol. 2012; 10 (5): e1001326. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
13. Ganapathy-Kanniappan S, Geschwind JF. Glicoliza tumorală ca țintă pentru terapia cancerului: progres și perspective. Mol Cancer. 2013; 12 : 152. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
14. Guppy M, Leedman P, Zu X, Russell V. Contribuția diferiților combustibili și a căilor metabolice la cifra totală de transfer ATP a celulelor proliferative MCF-7 de cancer mamar. Biochem J. 2002; 364 (Pt1): 309-315. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
15. Martin M, Beauvoit B, Voisin PJ, Canioni P, Guerin B, Rigoulet M. Plasticitatea energetică și morfologică a celulelor gliomului C6 crescute pe suportul 3-D; efect al deprivării tranzitorii a glutaminei. J Bioenerg Biomembr. 1998; 30 (6): 565-578. PubMed ]
16. Pasdois P, Deveaud C, Voisin P, Bouchaud V, Rigoulet M, Beauvoit B. Contribuția complexului fosforilabil I în respirația dependentă de faza de creștere a celulelor gliomului C6 in vitro. J Bioenerg Biomembr. 2003; 35 (5): 439-450. PubMed ]
17. Moreno-Sanchez R, Rodriguez-Enriquez S, Marin-Hernandez A, Saavedra E. Metabolismul energetic în celulele tumorale. FEBS J. 2007; 274 (6): 1393-1418. PubMed ]
18. Cavalli LR, Varella-Garcia M, Liang BC. Fenotipul tumorigen diminuat după epuizarea ADN-ului mitocondrial. Creșterea celulelor diferă. 1997; 8 (11): 1189-1198. PubMed ]
19. de Souza AC, Justo GZ, de Araujo DR, Cavagis AD. Definirea bazei moleculare a metabolismului tumoral: o provocare continuă de la descoperirea lui Warburg. Cell Physiol Biochem. 2011; 28 (5): 771-792. PubMed ]
20. Locasale JW, Cantley LC. Metabolism alterat în cancer. BMC Biol. 2010; 8 : 88.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
21. Gatenby RA, Gillies RJ. De ce formează cancer de glicoliză aerobă ridicată? Nat Rev Cancer. 2004; 4(11): 891-899. PubMed ]
22. Luntul SY, Vander Heiden MG. Glicoliza aerobă: satisfacerea cerințelor metabolice ale proliferării celulare. Annu Rev Cell Dev Biol. 2011; 27 : 441-464. PubMed ]
23. Hamanaka RB, Chandel NS. Direcționarea metabolismului glucozei pentru terapia cancerului. J Exp Med. 2012; 209 (2): 211-215. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
24. Deberardinis RJ, Sayed N, Ditsworth D, Thompson CB. Caramida de cărămidă: metabolismul și creșterea celulelor tumorale. Curr Opin Genet Dev. 2008; 18 (1): 54-61. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
25. Vander Heiden MG, Locasale JW, Swanson KD, Sharfi H, Heffron GJ, Amador-Noguez D, Christofk HR, Wagner G, Rabinowitz JD, Asara JM, Cantley LC. Dovezi pentru o cale alternativă glicolitică în celulele proliferative rapid. Ştiinţă. 2010; 329 (5998): 1492-1499. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
26. Folmes CD, Nelson TJ, Martinez-Fernandez A, Arrell DK, Lindor JZ, Dzeja PP, Ikeda Y, Perez-Terzic C, Terzic A. Bioenergetica oxidativă somatice se transformă în glicoliză dependentă de pluripotență pentru a facilita reprogramarea nucleară. Cell Metab. 2011; 14 (2): 264-271. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
27. Panopoulos AD, Yanes O, Ruiz S, Kida YS, Diep D, Tautenhahn R, Herrerias A, Batchelder EM, Plongthongkum N, Lutz M, Berggren WT, Zhang K, Evans RM, Siuzdak G, Izpisua Belmonte JC. Metabolomul celulelor stem pluripotente induse evidențiază modificări metabolice care apar în reprogramarea celulelor somatice. Cell Res. 2012; 22 (1): 168-177. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
28. Zhu S, Li W, Zhou H, Wei W, Ambasudhan R, Lin T, Kim J, Zhang K, Ding S. Reprogramarea celulelor somatice primare umane prin OCT4 și compuși chimici. Cell Cell Stem. 2010; 7 (6): 651-655.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
29. Fu X, Zhu MJ, Dodson MV, Du M. Proteina kinaza activată de AMP stimulează glicoliza Warburg-like și activarea celulelor satelit în timpul regenerării musculare. J Biol Chem. 2015; 290 (44): 26445-26456.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
30. Moussaieff A, Rouleau M, Kitsberg D, Cohen M, Levy G, Barasch D, Nemirovski A, Shen-Orr S, Laevsky I, Amit M, Bomze D, Elena-Herrmann B, Scherf T, Nissim-Rafinia M, Kempa S, Itskovitz-Eldor J, și colab. Modificările mediate de glicoliză în acetil-CoA și acetilarea histonei determină diferențierea precoce a celulelor stem embrionare. Cell Metab. 2015; 21 (3): 392-402. PubMed ]
31. Du W, Amarachintha S, Wilson AF, Pang Q. SCO2 mediază glicoliza indusă de stres oxidativ la comutarea OXPHOS în celule stem hematopoietice. Celule stem. 2015 Dec 16; doi: 10.1002 / stem.2260. [Epub inainte de imprimare] articolul gratuit PMC ] PubMed ] Cru ]
32. Wang T, Marquardt C, Foker J. Glicoliza aerobă în timpul proliferării limfocitelor. Natură. 1976; 261(5562): 702-705. PubMed ]
33. Maciver NJ, Jacobs SR, Wieman HL, Wofford JA, Coloff JL, Rathmell JC. Metabolismul glucozei în limfocite este un proces reglementat, cu efecte semnificative asupra funcției și supraviețuirii celulelor imune. J Leukoc Biol. 2008; 84 (4): 949-957. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
34. Stark H, Fichtner M, Konig R, Lorkowski S, Schuster S. Cauze de creștere a glicolizei în limfocite după stimulare. O comparație cu alte tipuri de celule. Biochimie. 2015; 118 : 185-194. PubMed ]
35. Chang CH, Curtis JD, Maggi LB, Jr, Faubert B, Villarino AV, O’sullivan D, Huang SC, van der Windt GJ, Blagih J, Qiu J, Weber JD, Pearce EJ, Jones RG, Pearce EL. Control posttranscripțional al funcției efectoare de celule T prin glicoliză aerobă. Cell. 2013; 153 (6): 1239-1251. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
36. Pearce EL, Poffenberger MC, Chang CH, Jones RG. Alimentare cu combustibil: observații asupra metabolismului și a funcției limfocitelor. Ştiinţă. 2013; 342 (6155): 1242454. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
37. Ou J, Miao H, Ma Y, Guo F, Deng J, Wei X, Zhou J, Xie G, Shi H, Xue B, Liang H, Yu L. Pierderea abhd5 promovează dezvoltarea și progresia tumorii colorectale prin inducerea de aerobic glicoliza și tranziția epitelio-mezenchimică. Cell Rep. 2014; 9 (5): 1798-1811. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
38. Ha TK, Chi SG. CAV1 / caveolin 1 îmbunătățește glicoliza aerobă în celulele cancerului de colon prinactivarea transcripției SLC2A3 / GLUT3. Autophagy. 2012; 8 (11): 1684-1685. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
39. Ha TK, NG, Lee MG, Ryu BK, Lee JH, Han J, Jeong SI, Kang MJ, Kim NH, Kim HJ, Chi SG. Caveolin-1 crește glicoliza aerobă în cancerele colorectale prin stimularea transcripției GLUT3 mediate de HMGA1. Cancer Res. 2012; 72 (16): 4097-4109. PubMed ]
40. Tahir SA, Yang G, Goltsov A, Song KD, Ren C, Wang J, Chang W, Thompson TC. Modulul de semnalizare Caveolin-1-LRP6 stimulează glicoliza aerobă în cancerul de prostată. Cancer Res. 2013; 73(6): 1900-1911. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
41. Ke X, Fei F, Chen Y, Xu L, Zhang Z, Huang Q, Zhang H, Yang H, Chen Z, Xing J. Hipoxia reglează CD147 printr-un efect combinat al HIF-1alpha și Sp1 pentru a promova glicoliza și tumora progresia tumorilor solide epiteliale. Carcinogeneza. 2012; 33 (8): 1598-1607. PubMed ]
42. Huang Q, Li J, Xing J, Li W, Li H, Ke X, Zhang J, Ren T, Shang Y, Yang H, Jiang J, Chen Z. CD147 promovează reprogramarea metabolismului glucozei și proliferarea celulară în celulele HCC prin inhibarea căii de semnalizare dependente de p53. J Hepatol. 2014; 61 (4): 859-866. PubMed ]
43. Huang P, Chang S, Jiang X, Su J, Dong C, Liu X, Yuan Z, Zhang Z, Liao H. Interferența ARN care vizează CD147 inhibă proliferarea, invazivitatea și activitatea metastatică a celulelor carcinomului tiroidian prin reglarea în jos glicoliza. Int J Clin Exp Pathol. 2015; 8 (1): 309-318. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
44. Dey P, Rachagani S, Chakraborty S, Singh PK, Zhao X, Gurumurthy CB, Anderson JM, Lele S, Hollingsworth MA, Band V, Batra SK. Excesul de excizie în cancerul pancreatic și rolul său în oncogeneză prin reglarea glicolizei. Clin Cancer Res. 2012; 18 (22): 6188-6198. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
45. Zhang J, Gao Q, Zhou Y, Dier U, Hempel N, Hochwald SN. Focalizarea metabolică a glucozei tumorale, promovată de kinază, este asociată cu o schimbare a respirației mitocondriale la glicoliză.Oncogene. 2015 Jun 29; doi: 10.1038 / onc.2015.256. [Epub inainte de imprimare] articolul gratuit PMC ] PubMed ] Cru ]
46. Zhang XY, Li M, Sun K, Chen XJ, Meng J, Wu L, Zhang P, Tong X, Jiang WW. Expresia redusă a GRIM-19 prin hipermethylarea ADN promovează glicoliza aerobă și proliferarea celulelor în carcinomul cu celule scuamoase capului și gâtului. Oncotarget. 2015; 6 (1): 101-115. doi: 10.18632 / oncotarget.2684.Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
47. Li Z, Wang Y, Newton IP, Zhang L, Ji P. GRP78 este implicat în modularea glicolizei aerobe tumorale prin promovarea degradării autofagice a IKKbeta. Semnal celular. 2015; 27 (6): 1237-45. PubMed ]
48. Dang CV, Kim JW, Gao P, Yustein J. Interacțiunea dintre MYC și HIF în cancer. Nat Rev Cancer. 2008;8 (1): 51-56. PubMed ]
49. Denko NC. Hipoxia, HIF1 și metabolismul glucozei în tumoarea solidă. Nat Rev Cancer. 2008; 8 (9): 705-713. PubMed ]
50. Rempel A, Mathupala SP, Griffin CA, Hawkins AL, Pedersen PL. Catabolismul de glucoză în celulele canceroase: amplificarea genei care codifică hexokinaza de tip II. Cancer Res. 1996; 56 (11): 2468-2471.PubMed ]
51. Kim JW, Tchernyshyov I, Semenza GL, Dang CV. Exprimarea mediată de HIF-1 a kinazei de piruvat dehidrogenază: un comutator metabolic necesar pentru adaptarea celulară la hipoxie. Cell Metab. 2006; 3(3): 177-185. PubMed ]
52. Papandreou I, Cairns RA, Fontana L, Lim AL, Denko NC. HIF-1 mediază adaptarea la hipoxie prin scăderea activă a consumului de oxigen mitocondrial. Cell Metab. 2006; 3 (3): 187-197. PubMed ]
53. Huang L, Yu Z, Zhang T, Zhao X, Huang G. HSP40 interacționează cu piruvat kinaza M2 și reglează glicoliza și proliferarea celulară în celulele tumorale. Plus unu. 2014; 9 (3): e92949. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
54. Shi M, Cui J, Du J, Wei D, Jia Z, Zhang J, Zhu Z, Gao Y, Xie K. O cale de semnalizare KLF4 / LDHA reglează glicoliza aerobă și progresia cancerului pancreatic. Clin Cancer Res. 2014; 20 (16): 4370-4380.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
55. Yun J, Rago C, Cheong I, Pagliarini R, Angenendt P, Rajagopalan H, Schmidt K, Willson JK, Markowitz S, Zhou S, Diaz LA, Jr, Velculescu VE, Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B, Papadopoulos N. Deprivarea de glucoză contribuie la dezvoltarea mutațiilor în calea KRAS în celulele tumorale. Ştiinţă.2009; 325 (5947): 1555-1559. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
56. Ma, Patel H, Babapoor-Farrokhran S, Franklin R, Semenza GL, Sodhi A, Montaner S. KSHV induce glicoliza aerobă și angiogeneza prin reglarea în sus a HIF-1 a piruvat kinazei 2 în sarcomul Kaposi. Angiogenezei. 2015; 18 (4): 477-88. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
57. Lo AK, Dawson CW, Young LS, Ko CW, Hau PM, Lo KW. Activarea căii de semnalizare FGFR1 prin LMP1 codificată de virusul Epstein-Barr promovează glicoliza aerobă și transformarea celulelor epiteliale nazofaringiene umane. J Pathol. 2015 15 iunie; doi: 10.1002 / cale.4575. [Epub înainte de imprimare] PubMed ] Cru ]
58. Fang R, Xiao T, Fang Z, Sun Y, Li F, Gao Y, Feng Y, Li L, Wang Y, Liu X, Chen H, Liu XY, Ji H. MicroRNA-143 cancer de glicoliza prin direcționarea genei hexokinazei 2. J Biol Chem. 2012; 287 (27): 23227-23235. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
59. Zhao S, Liu H, Liu Y, Wu J, Wang C, Hou X, Chen X, Yang G, Zhao L, Che H, Bi Y, Wang H, Peng F, Ai J. miR-143 inhibă glicoliza diminuează tulpinile celulelor asemănătoare cu tulpini glioblastomice. Cancer Lett. 2013; 333 (2): 253-260. PubMed ]
60. Guo W, Qiu Z, Wang Z, Wang Q, Tan N, Chen T, Chen Z, Huang S, Gu J, Li J, Yao M, Zhao Y, He X. MiR-199a-5p este asociat negativ malignitățile și reglementează producția de glicoliză și lactat prin vizarea hexokinazei 2 în cancerul hepatic. Hepatologie. 2015; 62 (4): 1132-44. PubMed ]
61. Wang J, Wang H, Liu A, Fang C, Hao J, Wang Z. Lactat dehidrogenaza A regulată negativ de miRNA promovează glicoliza aerobă și este crescută în cazul cancerului colorectal. Oncotarget. 2015; 6 (23): 19456-19468. doi: 10.18632 / oncotarget.3318. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
62. Du JY, Wang LF, Wang Q, Yu LD. miR-26b inhibă proliferarea, migrarea, invazia și inducerea apoptozei prin reglarea în jos a glicolizei conduse de 6-fosfofructo-2-kinază / fructoză-2,6-bisfosfatază-3 în celulele osteosarcomului. Oncol Rep. 2015; 33 (4): 1890-1898. PubMed ]
63. Tang H, Lee M, Sharpe O, Salamone L, Noonan EJ, CD Hoang, Levine S, Robinson WH, Shrager JB. Oxigenul stres-responsiv microRNA-320 reglementează glicoliza în diferite sisteme biologice. FASEB J.2012; 26 (11): 4710-4721. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
64. Fan JY, Yang Y, Xie JY, Lu YL, Shi K, Huang YQ. MicroRNA-144 mediază schimbarea metabolică în celulele cancerigene ovariene prin direcționarea directă asupra Glut1. Tumor Biol. 2015 11 decembrie; [Epub înainte de imprimare] PubMed ]
65. Chen B, Tang H, Liu X, Liu P, Yang L, Xie X, Ye F, Song C, Wei W. miR-22 ca factor de prognostic vizează proteina de transport al glucozelor tip 1 în cancerul mamar. Cancer Lett. 2015; 356 (2 Pt B): 410-417. PubMed ]
66. Yamasaki T, Seki N, Yoshino H, Itesako T, Yamada Y, Tatarano S, Hidaka H, ​​Yonezawa T, Nakagawa M, Enokida H. MicroRNA-1291 supresor de tumoare reglează direct transportorul de glucoză 1 în carcinomul celulelor renale. Cancer Sci. 2013; 104 (11): 1411-1419. PubMed ]
67. Fei X, Qi M, Wu B, Song Y, Wang Y, Li T. MicroRNA-195-5p suprimă absorbția și proliferarea glucozei celulelor T24 ale cancerului de vezică urinară prin reglarea exprimării GLUT3. FEBS Lett. 2012;586 (4): 392-397. PubMed ]
68. Peschiaroli A, Giacobbe A, Formosa A, Markert EK, Bongiorno-Borbone L, Levine AJ, Candi E, D’Alessandro A, Zolla L, Finazzi Agro A, Melino G. miR-143 reglează expresia hexokinazei 2 în celulele canceroase . Oncogene. 2012; 32 (6): 797-802. PubMed ]
69. Gregersen LH, Jacobsen A, Frankel LB, Wen J, Krogh A, Lund AH. MicroRNA-143 reglează în jos Hexokinaza 2 în celulele cancerului de colon. BMC Cancer. 2012; 12 : 232. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
70. Kawauchi K, Araki K, Tobiume K, Tanaka N. p53 reglează metabolizarea glucozei printr-o cale IKK-NF-kappaB și inhibă transformarea celulară. Nat Cell Biol. 2008; 10 (5): 611-618. PubMed ]
71. Kondoh H, Lleonart ME, Gil J, Wang J, Degan P, Peters G, Martinez D, Carnero A, Plajă D. Enzimele glicolitice pot modula durata de viață a celulelor. Cancer Res. 2005; 65 (1): 177-185. PubMed ]
72. Madan E, Gogna R, Bhatt M, Pati U, Kuppusamy P, Mahdi AA. Reglarea metabolismului glucozei prin p53: emergente roluri noi pentru supresoare tumorale Oncotarget 2011 12 948-957.10.18632 / oncotarget.389 PMC articol gratuit ] PubMed ] Cross Ref ]
73. Bensaad K, Tsuruta A, Selak MA, Vidal MN, Nakano K, Bartrons R, Gottlieb E, Vousden KH. TIGAR, un regulator inductibil de p53 de glicoliză și apoptoză. Cell. 2006; 126 (1): 107-120. PubMed ]
74. Jiang P, Du W, Wang X, Mancuso A, Gao X, Wu M, Yang X. p53 reglează biosinteza prin inactivarea directă a glucozo-6-fosfat dehidrogenazei. Nat Cell Biol. 2011; 13 (3): 310-316. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
75. Feng Z, Hu W, de Stanchina E, Teresky AK, Jin S, Lowe S, Levine AJ. Reglarea exprimării AMPK beta1, TSC2 și PTEN prin p53: stresul, specificitatea celulelor și a țesuturilor și rolul acestor produse genetice în modularea căilor IGF-1-AKT-mTOR. Cancer Res. 2007; 67 (7): 3043-3053. PubMed ]
76. Budanov AV, Karin M. p53 genele țintă sestrin1 și sestrin2 conectează stresul genotoxic și semnalul mTOR. Cell. 2008; 134 (3): 451-460. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
77. Zhang C, Liu J, Wu R, Liang Y, Lin M, Chan CS, Hu W, Feng Z. Supresorul tumoral p53 reglează negativ glicoliza stimulată de hipoxie prin RRAD țintă. Oncotarget. 2014; 5 (14): 5535-5546. doi: 10.18632 / oncotarget.2137. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
78. Amoroso F, Falzoni S, Adinolfi E, Ferrari D, Di Virgilio F. Receptorul P2X7 este un modulator cheie al glicolizei aerobe. Death Death Cell. 2012; 3 : e370. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
79. Csibi A, Blenis J. Apetitul pentru distrugere: inhibarea glicolizei ca terapie pentru tumorile legate de scleroza tuberculoasă complexă. BMC Biol. 2011; 9 : 69. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
80. Jiang X, Kenerson H, Aicher L, Miyaoka R, Eary J, Bissler J, Yeung RS. Complexul de scleroză tuberculoasă reglementează traficul de transportatori de glucoză și absorbția glucozei. Am J Pathol. 2008;172 (6): 1748-1756. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
81. Duvel K, Yeans JL, Menon S, Raman P, Lipovsky AI, Souza AL, Triantafellow E, Ma Q, Gorski R, Cleaver S, Vander Heiden MG, MacKeigan JP, Finan PM, Clish CB, Murphy LO, Manning BD . Activarea unei rețele de reglare a genei metabolice în aval de complexul mTOR 1. Mol Cell. 2010; 39 (2): 171-183.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
82. Sun Q, Chen X, Ma J, Peng H, Wang F, Zha X, Wang Y, Jing Y, Yang H, Chen R, Chang L, Zhang Y, et al. Obiectivul mamiferului de reglaj up-regulare a rapamicinei al izoenzimelor kinazei piruvate tip M2 este critic pentru glicoliza aerobă și creșterea tumorii. Proc Natl Acad Sci SUA A. 2011; 108 (10): 4129-4134.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
83. Zha X, Hu Z, Ji S, Jin F, Jiang K, Li C, Zhao P, Tu Z, Chen X, Di L, Zhou H, Zhang H. NFkappaB reglarea în sus a transportorului de glucoză 3 este esențială pentru hiperactivitatea mamifer de glicoliză aerobă indusă de rapamicină și creștere tumorală. Cancer Lett. 2015; 359 (1): 97-106. PubMed ]
84. Chan CH, Li CF, Yang WL, Gao Y, Lee SW, Feng Z, Huang HY, Tsai KK, Flores LG, Shao Y, Hazle JD, Yu D, Wei W, Sarbassov D, Hung MC, Nakayama KI, et al. Ligazul Sk3-SCF E3 reglează ubiquitinizarea Akt, glicoliza, sensibilitatea la herceptină și tumorigenesis. Cell. 2012; 149 (5): 1098-1111.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
85. Hagenbuchner J, Kuznetsov AV, Obexer P, Ausserlechner MJ. BIRC5 / Survivin îmbunătățește glicoliza aerobă și rezistența la medicamente prin reglarea modificată a mașinilor de fuziune / fisiune mitocondriale. Oncogene. 2013; 32 (40): 4748-4757. PubMed ]
86. Yoshida S, Tsutsumi S, Muhlebach G, Sourbier C, Lee MJ, Lee S, Vartholomaiou E, Tatokoro M, Beebe K, Miyajima N, Mohney RP, Chen Y, Hasumi H, Xu W, et al. Componenta moleculară TRAP1 reglează un schimb metabolic între respirația mitocondrială și glicoliza aerobă. Proc Natl Acad Sci SUA A.2013; 110 (17): E1604-1612. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
87. Pate KT, Stringari C, Sprowl-Tanio S, Wang K, TeSlaa T, Hoverter NP, McQuade MM, Garner C, Digman MA, Teitell MA, Edwards RA, Gratton E, Waterman ML. Semnalarea Wnt conduce un program metabolic de glicoliză și angiogeneză în cancerul de colon. EMBO J. 2014; 33 (13): 1454-1473.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
88. Liu XS, Haines JE, Mehanna EK, Genet MD, Ben-Sahra I, Asara JM, Manning BD, Yuan ZM. ZBTB7A acționează ca un supresor tumoral prin reprimarea transcripțională a glicolizei. Genele Dev.2014; 28 (17): 1917-1928. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
89. Elstrom RL, Bauer DE, Buzzai M, Karnauskas R, Harris MH, Plas DR, Zhuang H, Cinalli RM, Alavi A, Rudin CM, Thompson CB. Akt stimulează glicoliza aerobă în celulele canceroase. Cancer Res. 2004;64 (11): 3892-3899. PubMed ]
90. Zhuo B, Li Y, Li Z, Qin H, Sun Q, Zhang F, Shen Y, Shi Y, Wang R. Expresia Hexokinazei-2 mediată de semnalizare Akt inhibă apoptoza celulară și promovează creșterea tumorii în osteosarcomul pediatric. Biochem Biophys Res Commun. 2015; 464 (2): 401-406. PubMed ]
91. Li W, Peng C, Lee MH, Lim D, Zhu F, Fu Y, Yang G, Sheng Y, Xiao L, Dong X, Ma W, Bode AM, Cao Y, Dong Z. TRAF4 este o moleculă critică pentru Activarea Akt în cancerul pulmonar. Cancer Res. 2013;73 (23): 6938-6950. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
92. Deprez J, Vertommen D, Alessi DR, Hue L, Rider MH. Fosforilarea și activarea 6-fosfofructo-2-kinazei de către inima de către proteina kinaza B și alte proteine ​​kinaze ale cascadelor de semnalizare a insulinei. J Biol Chem. 1997; 272 (28): 17269-17275. PubMed ]
93. Barthel A, Okino ST, Liao J, Nakatani K, Li J, Whitlock JP, Jr, Roth RA. Reglarea transcrierii genei GLUT1 de către serina / treonin kinaza Akt1. J Biol Chem. 1999; 274 (29): 20281-20286. PubMed ]
94. Robey RB, Hay N. Este Akt „Warburg kinase”? – Akt-interacțiuni metabolismul energetic și oncogeneză. Semin Cancer Biol. 2009; 19 (1): 25-31. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
95. Shimura T, Noma N, Sano Y, Ochiai Y, Oikawa T, Fukumoto M, Kunugita N. Glicoliza aerobă îmbunătățită mediată de AKT determină radiorezistența obținută de celulele tumorale umane. Radiatorul Oncol. 2014; 112 (2): 302-307. PubMed ]
96. Inoki K, Li Y, Zhu T, Wu J, Guan KL. TSC2 este fosforilat și inhibat de Akt și suprimă semnalul mTOR. Nat Cell Biol. 2002; 4 (9): 648-657. PubMed ]
97. Inoki K, Corradetti MN, Guan KL. Dysregularea căii TSC-mTOR la ​​boala umană. Nat Genet. 2005; 37(1): 19-24. PubMed ]
98. Ran C, Liu H, Hitoshi Y, Israel MA. Proliferarea independentă a controlului glicolizei tumorale prin activarea AKT mediată de PDGFR. Cancer Res. 2013; 73 (6): 1831-1843. PubMed ]
99. Makinoshima H, Takima M, Saruwatari K, Umemura S, Obata Y, Ishii G, Matsumoto S, Sugiyama E, Ochiai A, Abe R, Goto K, Esumi H, Tsuchihara K. Semnalarea prin fosfatidilinozitol 3-kinaza (PI3K ) / Axa țintă de mamifere a axei rapamicinei (mTOR) este responsabilă pentru glicoliza aerobă mediată de transporterul de glucoză în adenocarcinomul pulmonar mixt cu receptorul de creștere a epidermului (EGFR). J Biol Chem. 2015; 290 (28): 17495-17504. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
100. Landis J, Shaw LM. Metoda de stimulare a fosfatidilinozitol 3-kinazei mediată de receptorul de insulină 2 inhibă selectiv selectiv kinaza glicogen sintază 3beta pentru a regla glicoliza aerobă. J Biol Chem. 2014; 289 (26): 18603-18613. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
101. Wang L, Xiong H, Wu F, Zhang Y, Wang J, Zhao L, Guo X, Chang LJ, You MJ, Koochekpur S, Saleem M, Huang H, Lu J, Deng Y. este necesară pentru creșterea PTEN și p53 a cancerului de prostată. Cell Rep. 2014; 8 (5): 1461-1474. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
102. Garcia-Cao I, Song MS, Hobbs RM, Laurent G, Giorgi C, de Boer VC, Anastasiou D, Ito K, Sasaki AT, Rameh L, Carracedo A, Vander Heiden MG, Cantley LC, Pinton P, Haigis MC , Pandolfi PP. Creșterea sistemică a PTEN induce o stare metabolică suprimantă a tumorii. Cell. 2012; 149 (1): 49-62.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
103. Liu G, Bi Y, Shen B, Yang H, Zhang Y, Wang X, Liu H, Lu Y, Liao J, Chen X, Chu Y. SIRT1 limitează funcția și soarta celulelor supresoare derivate mieloide în tumori orchestrarea glicolizei dependente de HIF-1alfa. Cancer Res. 2014; 74 (3): 727-737. PubMed ]
104. Shukla SK, Gunda V, Abrego J, Harida D, Mishra A, Souchek J, Chaika NV, Yu F, Sasson AR, Lazenby AJ, Batra SK, Singh PK. MUC16-activarea mediată de mTOR și c-Myc reprogramează metabolismul cancerului pancreatic. Oncotarget. 2015; 6 (22): 19118-19131. doi: 10.18632 / oncotarget.4078. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
105. Ying H, Kimmelman AC, Lyssiotis CA, Hua S, Chu GC, Fletcher-Sananikone E, Locasale JW, Son J, Zhang H, Coloff JL, Yan H, Wang W, Chen S, Viale A, Zheng H, Paik JH, și colab. Krasul oncogenic menține tumorile pancreatice prin reglarea metabolismului anabolic al glucozei. Cell. 2012; 149 (3): 656-670. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
106. Liang Y, Liu J, Feng Z. Reglarea metabolismului celular de către supresorul tumoral p53. Cell Biosci.2013; 3 (1): 9. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
107. Matoba S, Kang JG, Patino WD, Wragg A, Boehm M, Gavrilova O, Hurley PJ, Bunz F, Hwang PM. p53 reglează respirația mitocondrială. Ştiinţă. 2006; 312 (5780): 1650-1653. PubMed ]
108. Schwartzenberg-Bar-Yoseph F, Armoni M, Karnieli E. Supresorul tumorii p53 reglează în mod regulat exprimarea gena GLUT1 și GLUT4 a transportorilor de glucoză. Cancer Res. 2004; 64 (7): 2627-2633.PubMed ]
109. Zhang C, Liu J, Liang Y, Wu R, Zhao Y, Hong X, Lin M, Yu H, Liu L, Levine AJ, Hu W, Feng Z. P53 mutant asociat tumorii conduce efectul Warburg. Nat Commun. 2013; 4 : 2935. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
110. Oakhill JS, Steel R, Chen ZP, Scott JW, Ling N, Tam S, Kemp BE. AMPK este o proteină kinază reglementată de taxa de adenilat direct. Ştiinţă. 2011; 332 (6036): 1433-1435. PubMed ]
111. Hardie DG, Ross FA, Hawley SA. AMPK: un senzor de nutrienți și energie care menține homeostazia energetică. Nat Rev Mol Cell Biol. 2012; 13 (4): 251-262. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
112. Hardie DG. Căile moleculare: AMPK este un prieten sau un dușman în cancer? Clin Cancer Res.2015; 21 (17): 3836-3840. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
113. Inoki K, Zhu T, Guan KL. TSC2 mediază răspunsul energetic celular pentru a controla creșterea și supraviețuirea celulelor. Cell. 2003; 115 (5): 577-590. PubMed ]
114. Gwinn DM, Shackelford DB, Egan DF, Mihaylova MM, Mery A, Vasquez DS, Turk BE, Shaw RJ. AMPK fosforilarea raptorului mediază un punct de control metabolic. Mol Cell. 2008; 30 (2): 214-226.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
115. Green AS, Chaple N, Maciel TT, Willems L, Lambert M, Arnoult C, Boyer O, Bardet V, Park S, Foretz M, Viollet B, Ifrah N, Dreyfus F, Hermine O, Moura IC, Lacombe C, et al. Calea de semnalizare LKB1 / AMPK are activitate supresoare tumorală în leucemia mieloidă acută prin reprimarea traducerii mRNA oncogene dependentă de mTOR. Sânge. 2010; 116 (20): 4262-4273. PubMed ]
116. Hoppe S, Bierhoff H, Cado I, Weber A, Tiebe M, Grummt I, Voit R. Proteina kinaza activată de AMP adaptează sinteza rRNA la alimentarea cu energie celulară. Proc Natl Acad Sci SUA A. 2009; 106 (42): 17781-17786. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
117. Dandapani M, Hardie DG. AMPK: se opune schimbărilor metabolice atât în ​​celulele tumorale cât și în celulele inflamatorii? Biochem Soc Trans. 2013; 41 (2): 687-693. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
118. Grahame Hardie D. Proteina kinaza activată de AMP: un regulator cheie al echilibrului energetic cu multe roluri în boala umană. J Intern Med. 2014; 276 (6): 543-559. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
119. Sui X, Xu Y, Yang J, Fang Y, Lou H, Han W, Zhang M, Chen W, Wang K, Li D, Jin W, Lou F, et al. Utilizarea metforminei în monoterapie nu este asociată cu rezultatele de supraviețuire ale celulelor cancerului colorectal, dar activatorul AMPK AICAR sensibilizează efectul anticancer al 5-fluorouracilului prin activarea AMPK. Plus unu. 2014; 9 (5): e97781. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
120. Shafaee A, Dastyar DZ, Islamian JP, Hatamian M. Inhibarea căilor de energie tumorală pentru tratamentul cancerului esofag orientat. Metabolism. 2015; 64 (10): 1193-1198. PubMed ]
121. Valera A, Pujol A, Gregori X, Riu E, Visa J, Bosch F. Dovezi de la șoareci transgenici că myc reglează glicoliza hepatică. FASEB J. 1995; 9 (11): 1067-1078. PubMed ]
122. Osthus RC, Shim H, Kim S, Li Q, Reddy R, Mukherjee M, Xu Y, Wonsey D, Lee LA, Dang CV. Deregularea transporterului de glucoză 1 și expresia genică glicolitică de către c-Myc. J Biol Chem. 2000;275 (29): 21797-21800. PubMed ]
123. Gan L, Xiu R, Ren P, Yue M, Su H, Guo G, Xiao D, Yu J, Jiang H, Liu H, Hu G, Qing G. Direcționarea metabolică a oncogenei MYC prin activarea selectivă a proton- cuplată de monocarboxilat de transportatori. Oncogene. 2015 Oct 5; doi: 10.1038 / onc.2015.360. [Epub înainte de imprimare] PubMed ] Cru ]
124. David CJ, Chen M, Assanah M, Canoll P, Manley JL. Proteinele HnRNP controlate de c-Myc dereglarea splicingului mRNA de piruvat kinază în cancer. Natură. 2010; 463 (7279): 364-368.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
125. Luan W, Wang Y, Chen X, Shi Y, Wang J, Zhang J, Qian J, Li R, Tao T, Wei W, Hu Q, Liu N, You Y. PKM2 promovează metabolismul glucozei și creșterea celulară în gliom printr-un mecanism care implică o buclă de feedback let-7a / c-Myc / hnRNPA1. Oncotarget. 2015; 6 (15): 13006-13018. doi: 10.18632 / oncotarget.3514. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
126. Shim H, Dolde C, Lewis BC, Wu CS, Dang G, Jungmann RA, Dalla-Favera R, Dang CV. Transactivarea c-Myc a LDH-A: implicații pentru metabolismul și creșterea tumorii. Proc Natl Acad Sci SUA A. 1997; 94 (13): 6658-6663. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
127. El TL, Zhang YJ, Jiang H, Li XH, Zhu H, Zheng KL. Axa c-Myc-LDHA reglează pozitiv glicoliza aerobă și promovează progresia tumorii în cancerul pancreatic. Med Oncol. 2015; 32 (7): 187.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
128. Wang X, Duan W, Li X, Liu J, Li D, Ye L, Qian L, Yang A, Xu Q, Liu H, Fu Q, Wu E, Ma Q, Shen X. PTTG reglează metabolismul celulele canceroase ovariene prin calea c-myc. Oncotarget. 2015; 6 (38): 40959-40969. doi: 10.18632 / oncotarget.5726. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
129. Xu X, Li J, Sun X, Guo Y, Chu D, Wei L, Li X, Yang G, Liu X, Yao L, Zhang J, Shen L. Suprimarea tumorii NDRG2 inhibă glicoliza și glutaminoliza în celulele cancerului colorectal prin reprimând expresia c-Myc. Oncotarget. 2015; 6 (28): 26161-26176. doi: 10.18632 / oncotarget.4544. Articolul gratuit PMC ]PubMed ] Ref.cross ]
130. Chen B, Li H, Zeng X, Yang P, Liu X, Zhao X, Liang S. Rolurile microRNA asupra metabolismului celulelor canceroase. J Transl Med. 2012; 10 : 228. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
131. Jiang S, Zhang LF, Zhang HW, Hu S, Lu MH, Liang S, Li B, Li Y, Li D, Wang ED, Liu MF. O nouă cascadă miR-155 / miR-143 controlează glicoliza prin reglarea hexokinazei 2 în celulele cancerului mamar. EMBO J. 2012; 31 (8): 1985-1998. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
132. Teng Y, Zhang Y, Qu K, Yang X, Fu J, Chen W, Li X. MicroRNA-29B (mir-29b) reglează efectul Warburg în cancerul ovarian vizând AKT2 și AKT3. Oncotarget. 2015; 6 (38): 40799-40814. doi: 10.18632 / oncotarget.5695. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
133. Ge X, Lyu P, Cao Z, Li J, Guo G, Xia W, Gu Y. Supraexpresia miR-206 suprimă glicoliza, proliferarea si migrarea in celulele cancerului de san prin direcționarea PFKFB3. Biochem Biophys Res Commun.2015; 463 (4): 1115-1121. PubMed ]
134. Yang X, Cheng Y, Li P, Tao J, Deng X, Zhang X, Gu M, Lu Q, Yin C. Un burete lentiviral pentru miRNA-21 diminuează glicoliza aerobă în celulele T24 ale cancerului de vezică prin intermediul PTEN / PI3K / Axa AKT / mTOR. Tumor Biol. 2015; 36 (1): 383-391. PubMed ]
135. Mondal S, Roy D, Camacho-Pereira J, Khurana A, Chini E, Yang L, Baddour J, Stilles K, Padmabandu S, Leung S, Kalloger S, Gilks ​​B, Lowe V, Dierks T, Hammond E, Dredge K, și colab. Deficitul de HSulf-1 dictează o reprogramare metabolică a glicolizei și a ciclului TCA în cancerul ovarian. Oncotarget. 2015; 6 (32): 33705-19. doi: 10.18632 / oncotarget.5605. Articolul gratuit PMC ] PubMed ]Ref.cross ]
136. Hagenbuchner J, Kiehl-Kohlendorfer U, Obexer P, Ausserlechner MJ. BIRC5 / Survivin ca țintă pentru inhibarea glicolizei în neuroblastom în stadii înalte. Oncogene. 2015 6 iulie; doi: 10.1038 / onc.2015.264. [Epub înainte de imprimare] PubMed ] Cru ]
137. Shiraishi T, Verdone JE, Huang J, Kahlert UD, Hernandez JR, Torga G, Zarif JC, Epstein T, Gatenby R, McCartney A, Elisseeff JH, Mooney SM, An SS, Pienta KJ. Glicoliza este calea principală de bioenergetică pentru motilitatea celulară și remodelarea citoscheletică în celulele umane de cancer de prostată și de sân. Oncotarget. 2015; 6 (1): 130-143. doi: 10.18632 / oncotarget.2766.Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
138. Guillaumond F, Leca J, Olivares O, Lavaut MN, Vidal N, Berthezene P, Dusetti NJ, Loncle C, Calvo E, Turrini O, Iovanna JL, Tomasini R, Vasseur S. Glicoliza întărită sub hipoxie sprijină simbioza tumorii și hexosamina biosinteza în adenocarcinomul pancreatic. Proc Natl Acad Sci SUA A. 2013; 110 (10): 3919-3924. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
139. Christofk HR, Vander Heiden MG, Harris MH, Ramanathan A, Gerszten RE, Wei R, Fleming MD, Schreiber SL, Cantley LC. Izoforma M2 de izoformă a piruvat kinazei este importantă pentru metabolismul cancerului și creșterea tumorilor. Natură. 2008; 452 (7184): 230-233. PubMed ]
140. Fantin VR, St-Pierre J, Leder P. Atenuarea expresiei LDH-A descoperă o legătură între glicoliza, fiziologia mitocondrială și întreținerea tumorii. Cancer Cell. 2006; 9 (6): 425-434. PubMed ]
141. Flaveny CA, Griffett K, El-Gendy Bel D, Kazantzis M, Sengupta M, Amelio AL, Chatterjee A, Walker J, Solt LA, Kamenecka TM, Burris TP. Activitatea antitanc largă a unei molecule mici care selectiv vizează efectul Warburg și lipogeneza. Cancer Cell. 2015; 28 (1): 42-56. Articol gratuit PMC ]PubMed ]
142. Rajeshkumar NV, Dutta P, Yabuuchi S, de Wilde RF, Martinez GV, Le A, Kamphorst JJ, Rabinowitz JD, Jain SK, Hidalgo M, Dang CV, Gillies RJ, Maitra A. Targetarea terapeutică a efectului Warburg în pancreas Cancerul se bazează pe absența funcției p53. Cancer Res. 2015; 75 (16): 3355-3364.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
143. Wood TE, Dalili S, Simpson CD, Hurren R, Mao X, Saiz FS, Gronda M, Eberhard Y, Minden MD, Bilan PJ, Klip A, Batey RA, Schimmer AD. Un nou inhibitor al absorbției de glucoză sensibilizează celulele la moartea celulară indusă de FAS. Mol Cancer Ther. 2008; 7 (11): 3546-3555. PubMed ]
144. Wu CH, Ho YS, Tsai CY, Wang YJ, Tseng H, Wei PL, Lee CH, Liu RS, Lin SY. Studiul in vitro și in vivo al apoptozei induse de floretin în celulele canceroase de ficat uman care implică inhibarea transporterului de glucoză de tip II. Int J Cancer. 2009; 124 (9): 2210-2219. PubMed ]
145. Liu Y, Cao Y, Zhang W, Bergmeier S, Qian Y, Akbar H, Colvin R, Ding J, Tong L, Wu S, Hines J, Chen X. O inhibitor moleculă a transportorului de glucoză 1 reglează glicoliza, induce stoparea ciclului celular și inhibă creșterea celulelor canceroase in vitro și in vivo. Mol Cancer Ther. 2012; 11 (8): 1672-1682. PubMed ]
146. Dwarakanath B, Jain V. Direcționarea metabolismului glucozei cu 2-deoxi-D-glucoză pentru îmbunătățirea terapiei cancerului. Viitorul Oncol. 2009; 5 (5): 581-585. PubMed ]
147. Maschek G, Savaraj N, Priebe W, Braunschweiger P, Hamilton K, Tidmarsh GF, De Young LR, Lampidis TJ. 2-deoxi-D-glucoză crește eficacitatea adriamicinei și paclitaxelului în osteosarcomul uman și în cancerele pulmonare cu celule mici, in vivo. Cancer Res. 2004; 64 (1): 31-34. PubMed ]
148. Xian SL, Cao W, Zhang XD, Lu YF. 3-brompruruvatul inhibă creșterea tumorii cancerului gastric la șoarecii nudi prin inhibarea glicolizei. Oncol Lett. 2015; 9 (2): 739-744. Articol gratuit PMC ]PubMed ] retractat
149. Jae HJ, Chung JW, Park HS, Lee MJ, Lee KC, Kim HC, Yoon JH, Chung H, Park JH. Efectul antitumoral și hepatotoxicitatea unui inhibitor al hexokinazei II 3-brompyruvate: investigarea in vivo a administrării intraarteriale într-un model de hepatom VX2 de iepure. Coreeană J Radiol. 2009; 10 (6): 596-603. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
150. Talekar M, Boreddy SR, Singh A, Amiji M. Tumor glicoliza aerobă: noi perspective asupra strategiilor terapeutice cu livrare vizată. Expert Opin Biol Ther. 2014; 14 (8): 1145-1159. PubMed ]
151. Zhou Y, Lu N, Qiao C, Ni T, Li Z, Yu B, Guo Q, Wei L. FV-429 induce apoptoza și inhibă glicoliza prin inhibarea fosforilării mediate de Akt a hexokinazei II în celulele MDA-MB-231 . Mol Carcinog. 2015 Aug 10; doi: 10.1002 / mc.22374. [Epub înainte de imprimare] PubMed ] Cru ]
152. Furtado CM, Marcondes MC, Sola-Penna M, de Souza ML, Zancan P. Clotrimazol inhibă în mod preferențial proliferarea celulelor cancerului de sân uman, viabilitatea și glicoliza. Plus unu. 2012; 7 (2): e30462. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
153. Clem B, Telang S, Clem A, Yalcin A, Meier J, Simmons A, Rasku MA, Arumugam S, Dean WL, Eaton J, Lane A, Trent JO, Chesney J. Inhibarea moleculelor mici de 6fosfofructo- Activitatea 2-kinazei suprimă fluxul glicolitic și creșterea tumorii. Mol Cancer Ther. 2008; 7 (1): 110-120. PubMed ]
154. Vuyyuri SB, Rinkinen J, Worden E, Shim H, Lee S, Davis KR. Acidul ascorbic și un inhibitor citostatic al glicolizei induc în mod sinergic apoptoza în celulele cancerului pulmonar cu celule mici. Plus unu. 2013; 8 (6): e67081. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
155. Ganapathy-Kanniappan S, Kunjithapatham R, Geschwind JF. Gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază: o țintă promițătoare pentru terapia moleculară în carcinomul hepatocelular. Oncotarget. 2012; 3 (9): 940-953. doi: 10.18632 / oncotarget.623. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
156. Ganapathy-Kanniappan S, Kunjithapatham R, Geschwind JF. Eficacitatea anticanceroasă a blocantului metabolic 3-brompiruvat: direcționare moleculară specifică. Anticancer Res. 2013; 33 (1): 13-20.PubMed ]
157. Ganapathy-Kanniappan S, Vali M, Kunjithapatham R, Buijs M, Syed LH, Rao PP, Ota S, Kwak BK, Loffroy R, Geschwind JF. 3-brompyruvat: un nou agent antiglicolitice vizat și o promisiune pentru terapia cancerului. Curr Pharm Biotechnol. 2010; 11 (5): 510-517. PubMed ]
158. Vander Heiden MG, Christofk HR, Schuman E, Subtelny AO, Sharfi H, Harlow EE, Xian J, Cantley LC. Identificarea inhibitorilor moleculelor mici de piruvat kinază M2. Biochem Pharmacol. 2010; 79 (8): 1118-1124. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
159. Goldberg MS, Sharp PA. Pyruvate kinaza M2-siARNA specifică induce apoptoza și regresia tumorii. J Exp Med. 2012; 209 (2): 217-224. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
160. Chen J, Xie J, Jiang Z, Wang B, Wang Y, Hu X. Shikonin și analogii săi inhibă glicoliza celulelor canceroase prin țintirea piruvat kinazei tumorale-M2. Oncogene. 2011; 30 (42): 4297-4306. PubMed ]
161. Shi HS, Li D, Zhang J, Wang YS, Yang L, Zhang HL, Wang XH, Mu B, Wang W, Ma Y, Guo FC, Wei YQ. Silentarea pkm2 crește eficacitatea docetaxelului în xenogrefele de cancer pulmonar uman la șoareci. Cancer Sci. 2010; 101 (6): 1447-1453. PubMed ]
162. Le A, Cooper CR, Gouw AM, Dinavahi R, Maitra A, Deck LM, Royer RE, Vander Jagt DL, Semenza GL, Dang CV. Inhibarea lactatului dehidrogenazei A induce stresul oxidativ și inhibă progresia tumorii. Proc Natl Acad Sci SUA A. 2010; 107 (5): 2037-2042. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
163. Zhou M, Zhao Y, Ding Y, Liu H, Liu Z, Fodstad O, Riker AI, Kamarajugadda S, Lu J, Owen LB, Ledoux SP, Tan M. Warburg efect în chemosensibilitate: sensibilizează celulele canceroase rezistente la taxol la taxol. Mol Cancer. 2010; 9 : 33. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
164. Granchi C, Roy S, Giacomelli C, Macchia M, Tuccinardi T, Martinelli A, Lanza M, Betti L, Giannaccini G, Lucacchini A, Funel N, Leon LG, Giovannetti E, Peters GJ, Palchaudhuri R, Calvaresi EC, et al. Descoperirea inhibitorilor pe bază de N-hidroxiindol ai izoformei A de lactat dehidrogenază umană (LDH-A) ca agenți de foame împotriva celulelor canceroase. J Med Chem. 2011; 54 (6): 1599-1612.PubMed ]
165. Colen CB, Shen Y, Ghoddoussi F, Yu P, Francis TB, Koch BJ, MD Monterey, MP Galloway, Sloan AE, Mathupala SP. Direcționarea metabolică a efluxului de lactat de către gliomul malign inhibă invazivitatea și induce necroza: un studiu in vivo. Neoplazia. 2011; 13 (7): 620-632.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
166. Dunbar EM, Coats BS, Shroads AL, Langaee T, Lew A, Forder JR, Shuster JJ, Wagner DA, Stacpoole PW. Studiu de fază 1 privind dicloracetat (DCA) la adulți cu tumori cerebrale maligne recurente. Investiți noi medicamente. 2014; 32 (3): 452-464. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
167. Lin G, Hill DK, Andreyva G, Boult JK, Troy H, Fong AC, Orton MR, Panek R, Parkes HG, Jafar M, Koh DM, Robinson SP, Judson IR, Griffiths JR, Leach MO, Eykyn TR, et al. Dicloracetatul induce autofagia în celulele cancerului colorectal și tumorile. Br J Cancer. 2014; 111 (2): 375-385.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
168. Chan DA, Sutphin PD, Nguyen P, Turcotte S, Lai EW, Banh A, Reynolds GE, Chi JT, Wu J, Solow-Cordero DE, Bonnet M, Flanagan JU, Bouley DM, Graves EE, Denny WA, Hay MP, și colab. Direcționarea GLUT1 și a efectului Warburg în carcinomul cu celule renale prin letalitate chimică sintetică. Sci Transl Med. 2011; 3 (94): 94ra70. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
169. Jiang X, Xin H, Ren Q, Gu J, Zhu L, Du F, Feng C, Xie Y, Sha X, Fang X. Nanoparticulele de poli (etilen glicol) poli (trimetilen carbonat) pentru administrarea duală a medicamentelor în tratamentul gliomului. Biomateriale. 2014; 35 (1): 518-529. PubMed ]
170. Wilson JE. Izozime de hexokinază de mamifere: structură, localizare subcelulară și funcție metabolică. J Exp Biol. 2003; 206 (Pt 12): 2049-2057. PubMed ]
171. Wolf A, Agnihotri S, Micallef J, Mukherjee J, Sabha N, Cairns R, Hawkins C, Guha A. Hexokinaza 2 este un mediator cheie al glicolizei aerobe și promovează creșterea tumorii în glioblastomul uman multiform. J Exp Med. 2011; 208 (2): 313-326. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
172. Ros S, Schulze A. Glicoliza din nou în lumina reflectoarelor: direcționarea sistemică a HK2 blochează creșterea tumorală. Cancer Discov. 2013; 3 (10): 1105-1107. PubMed ]
173. Cervantes-Madrid D, Romero Y, Duenas-Gonzalez A. Revigorarea lonidaminei și 6-diazo-5-oxo-L-norleucinei pentru a fi utilizate în combinație pentru terapia cancerului metabolic. Biomed Res Int. 2015;2015 : 690492. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
174. Spoden GA, Mazurek S, Morandell D, Bacher N, Ausserlechner MJ, Jansen-Durr P, Eigenbrodt E, Zwerschke W. Inhibitorii specifici izotip al subtipului piruvat kinazei kinazei glicolitic M2 proliferă moderat proliferarea celulelor tumorale. Int J Cancer. 2008; 123 (2): 312-321. PubMed ]
175. Calabretta S, Bielli P, Passacantilli I, Pilozzi E, Fendrich V, Capurso G, Fave GD, Sette C. Modularea splicingului alternativ PKM de către PTBP1 promovează rezistența la gemcitabină în celulele cancerului pancreatic. Oncogene. 2015 Aug 3; doi: 10.1038 / onc.2015.270. [Epub inainte de imprimare] articolul gratuit PMC ] PubMed ] Cru ]
176. Anastasiou D, Poulogiannis G, Asara JM, Boxer MB, Jiang JK, Shen M, Bellinger G, Sasaki AT, Locasale JW, Auld DS, Thomas CJ, Vander Heiden MG, Cantley LC. Inhibarea piruvat kinazei M2 de către speciile reactive de oxigen contribuie la răspunsurile antioxidante celulare. Ştiinţă. 2011; 334 (6060): 1278-1283. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
177. Bluemlein K, Gruning NM, Feichtinger RG, Lehrach H, Kofler B, Ralser M. Nu există dovezi pentru o schimbare în expresia PKM1 a piruvat kinazei la PKM2 în timpul tumorogenezei. Oncotarget. 2011; 2(5): 393-400. doi: 10.18632 / oncotarget.278. Articolul gratuit PMC ] PubMed ] Ref.cross ]
178. Desai S, Ding M, Wang B, Lu Z, Zhao Q, Shaw K, Yung WK, Weinstein JN, Tan M, Yao J. Într-un transformator izoform specific țesutului și hipometilarea ADN a genei PKM piruvat kinazei în cancerele umane. Oncotarget. 2014; 5 (18): 8202-8210. doi: 10.18632 / oncotarget.1159. Articolul gratuit PMC ]PubMed ] Ref.cross ]
179. Zhan C, Yan L, Wang L, Ma J, Jiang W, Zhang Y, Shi Y, Wang Q. Întreruperea izoformei piruvat kinazei M1 apare, dar nu la piruvat kinaza M2 în tumorigenesisul uman. Plus unu. 2015; 10 (3): e0118663.Articol gratuit PMC ] PubMed ]
180. Cortes-Cros M, Hemmerlin C, Ferretti S, Zhang J, Gounarides JS, Yin H, Muller A, Haberkorn A, Chene P, Sellers WR, Hofmann F. M2 izoforma piruvat kinazei este dispensabilă pentru menținerea și creșterea tumorii. Proc Natl Acad Sci SUA A. 2013; 110 (2): 489-494. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
181. Doherty JR, Yang C, Scott KE, Cameron MD, Fallahi M, Li W, Hall MA, Amelio AL, Mishra JK, Li F, Tortosa M, Genau HM, Rounbehler RJ, Lu Y, Dang CV, Kumar KG, et al. Blocarea exportului de lactat prin inhibarea țintei Myc MCT1 Dezactivează sinteza glicolizei și glutationului. Cancer Res. 2014; 74 (3): 908-920. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
182. Leiblich A, Cross SS, Catto JW, Phillips JT, Leung HY, Hamdy FC, Rehman I. Lactatul dehidrogenaza-B este amânată prin hipermetilarea promotorului în cancerul de prostată uman. Oncogene.2006; 25 (20): 2953-2960. PubMed ]
183. Cui J, Quan M, Jiang W, Hu H, Jiao F, Li N, Jin Z, Wang L, Wang Y. Exprimarea suprimată a LDHB promovează progresia cancerului pancreatic prin inducerea fenotipului glicolitic. Med Oncol. 2015; 32 (5): 143. PubMed ]
184. Kim JH, Kim EL, Lee YK, Park CB, Kim BW, Wang HJ, Yoon CH, Lee SJ, Yoon G. Expresia scăzută a lactatului dehidrogenazei B sporește invazivitatea celulară a hepatomului mediată de claudină 1 prindefectele mitocondriale. Exp Cell Res. 2011; 317 (8): 1108-1118. PubMed ]
185. McCleland ML, Adler AS, Deming L, Cosino E, Lee L, Blackwood EM, Solon M, Tao J, Li L, Shames D, Jackson E, Forrest WF, Firestein R. Lactatul dehidrogenaza B este necesară pentru creșterea KRAS – adenocarcinoamele pulmonare dependente. Clin Cancer Res. 2013; 19 (4): 773-784. PubMed ]
186. Zha X, Wang F, Wang Y, He S, Jing Y, Wu X, Zhang H. Lactatul dehidrogenaza B este critică pentru tumorigeneza hiperactivă mTOR mediată. Cancer Res. 2011; 71 (1): 13-18. PubMed ]
187. Tambe Y, Hasebe M, Kim CJ, Yamamoto A, Inoue H. Supresorul tumorii drs reglează metabolizarea glucozei prin intermediul lactatului dehidrogenazei-B. Mol Carcinog. 2015; 55 (1): 52-63. PubMed ]
188. Zhou Y, Shingu T, Feng L, Chen Z, Ogasawara M, Keating MJ, Kondo S, Huang P. Alterarea metabolică a celulelor glioblastomului puternic tumorigen: preferința pentru hipoxie și dependența ridicată de glicoliză. J Biol Chem. 2011; 286 (37): 32843-32853. Articol gratuit PMC ] PubMed ]
189. Nakano A, Tsui D, Miki H, Cui Q, El Sayed SM, Ikegame A, Oda A, Amou H, Nakamura S, Harada T, Fujii S, Kagawa K, Takeuchi K, Sakai A, Ozaki S, Okano K , et al. Inhibarea de glicoliză inactivează transportatorii ABC pentru a restabili sensibilitatea medicamentului în celulele maligne. Plus unu. 2011; 6(11): e27222. Articol gratuit PMC ] PubMed ]

Articolele de la Oncotarget sunt oferite aici prin amabilitatea Impact Journals, LLC

Obiective anticanceroase în metabolismul glicolitic al tumorilor: o analiză cuprinzătoare

Abstract

Cancerul este o boală metabolică și soluția a două ecuații metabolice: producerea de energie cu resurse limitate și îndeplinirea nevoilor biosintetice ale celulelor proliferative. Ambele ecuații sunt rezolvate atunci când glicoliza este decuplată de fosforilarea oxidativă în ciclul de acid tricarboxilic, proces cunoscut sub numele de comutator glicolitic.

 Această revizuire abordează într-o manieră cuprinzătoare principalele evenimente moleculare care reprezintă glicoliza la rată ridicată a cancerului. Acesta pornește de la modularea Efectului Pasteur, care permite adaptarea pe termen scurt la hipoxie, evidențiază rolul cheie exercitat de factorul de transcripție HIF-1 indus de hipoxie în adaptarea pe termen lung la hipoxie și rezumă cunoștințele actuale referitoare la implicarea necesară a sistemului aerobic glicoliza (efectul Warburg) în proliferarea celulelor canceroase.

Bazându-se pe numeroasele observații de poziționare a glicolizei ca factor central în afecțiuni maligne, cele mai avansate tratamente anticanceroase care vizează glicoliză tumorală sunt revizuite pe scurt.

 

Cancerul este o boală metabolică și soluția a două ecuații metabolice: (i) producerea unei cantități suficiente de energie pentru a supraviețui atunci când aprovizionarea și eliminarea deșeurilor sunt limitate și (ii) deturnarea unor intermediari metabolici suficienti de la producerea de energie la căile biosintetice care susțin proliferarea celulelor. Această lucrare de sinteză rezumă observațiile majore poziționând glicoliza ca factor central în malignitate și justificând căutarea actuală a țintelor glicolitice în contextul tratamentului tumoral. Scopul nostru nu este de a fi exhaustiv, ci de a rezuma pe scurt strategiile cele mai promițătoare, invitând cititorul să dobândească cunoștințe aprofundate în documentele menționate.

Logo-ul frontpharmacol

Link to Publisher's site
Front Pharmacol . 2011; 2: 49.
Publicat online 2011 Aug 25 doi: 10.3389 / fphar.2011.00049
PMCID: PMC3161244
PMID: 21904528

Glicoliza și Bioenergeticele cancerului

Prima ecuație metabolică a cancerului se referă la producerea de energie. Se cheamă direct în oxigen ca acceptor de electroni, permițând buna funcționare a lanțului respirator la membrana mitocondrială interioară.

 Cele mai multe tumori solide sunt hipoxice, cu multe caracteristici biologice care explică lipsa oxigenului (Bristow and Hill, 2008 ). Probabil cea mai cuprinzătoare formă de hipoxie este așa-numita hipoxie limitată la difuzie care apare atunci când celulele localizate la distanță în creștere de la vasele de sânge nu reușesc să primească cantitatea minimă de oxigen pe care ar avea nevoie pentru un metabolism optimal oxidativ în plus față de multe reacțiile redox nonmetabolice care necesită oxigen (Horsman și Overgaard, 2002 ). Celulele normale din țesuturile non-maligne sunt, de asemenea, expuse diferitelor niveluri de oxigen în ceea ce privește distanța față de cel mai apropiat vas de sânge și datorită faptului că straturile intermediare de celule consumă oxigen. Evoluția a ales efectul Pasteur ca un sistem care vizează reglarea fină a metabolismului celular în funcție de presiunea parțială locală a oxigenului (pO 2 ; Wu și Racker, 1959 ).

 Se bazează pe feedback-ul negativ exercitat alosteric de către metaboliții energetici [glucoză-6-fosfat (G6P), citrat și ATP] asupra enzimelor glicolitice cheie, accelerând astfel fluxul glicolitic atunci când rata fosforilării oxidative (OXPHOS) scade , invers, îmbunătățind cuplajul dintre glicoliza și fluxurile OXPHOS atunci când nivelele de oxigen cresc (Figura 1 ). ‘

Două fundamente ale efectului Pasteur sunt că glicoliza este în mod nominal o succesiune mai rapidă de reacții decât producția de ATP prin OXPHOS (Curi și colab., 1988 ) și că randamentul ATP al OXPHOS este nominal de 19 ori mai mare decât cel al glicolizei. Oxidarea completă a unei molecule de glucoză asigură până la 38 de molecule ATP, în timp ce glicoliza în monoterapie oferă numai 2 ATP.

 Deși OXPHOS teoretic este cel mai bun furnizor de energie, realitatea fiziologică este că atât glicoliza cât și OXPHOS colaborează pentru a produce ATP la un nivel relativ dictat de concentrația locală de oxigen. 

Hipoxia tumorală este o situație extremă în care glicoliza devine principala sursă de ATP în celulele tumorale (Dang și Semenza, 1999 ). Acest switch glicolitic, care corespunde în mod formal glicolizei de decuplare de la OXPHOS, depinde inițial de reprimarea Efectului Pasteur.

În această revizuire, dacă nu se specifică altfel, termenul „glicoliza” se referă la „glicoliza decuplată din OXPHOS a ciclului acidului tricarboxilic (TCA).” Consecințele moleculare directe sunt creșterile nete ale consumului de glucoză și eliberării de acid lactic (Figura 1)

Deoarece trecerea la glicoliză reflectă în primul rând adaptabilitatea metabolică a celulelor tumorale la medii extreme, nu este surprinzător faptul că nivelele de lactat corelează în mod pozitiv cu agresivitatea mai multor tipuri de cancer uman (Walenta et al., 1997 , 2000 , 2004 , Brizel și colab. , 2001 ; Walenta și Mueller-Klieser, 2004).

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este fphar-02-00049-g001.jpg

Regulile alosterice ale glicolizei conferă plasticitate metabolică în raport cu presiune pO2 locala . Enzimele sunt reprezentate în fontul albastru italicizat, iar substraturile sunt în negru aldine.

Deoarece fluxul glicolitic este nominal mai rapid decât OXPHOS, Efectul Pasteur a fost selectat în mod evolutiv pentru a cupla ambele rate metabolice.

Metaboliții energetici glucoză-6-P, ATP și citrat restrâng fluxul glicolitic prin inhibarea alosterică a enzimelor cheie glicolitice, reprezentate de săgețile roșii.

Inhibarea este la punctul culminant când oxigenul nu este un substrat limitator pentru OXPHOS, permițând astfel oxidarea completă a glucozei.

Când nivelurile de oxigen sunt limitate sau când fluctuează pO 2 , oxidarea completă a glucozei și, în consecință, nivelurile de ATP și citrat produse oxidant sunt scăzute.

 Efectul Pasteur este resetat la o inhibare mai puțin pronunțată, permițând astfel glicoliza accelerată să compenseze producția defectuoasă de ATP. 

O situație extremă caracterizată prin inhibarea completă a efectului Pasteur este întâlnită în condiții de hipoxie severă. Criza energetică este asociată cu o creștere a nivelelor celulare de fructoză-1,6-bisP, ADP, AMP și fosfat anorganic (Pi). Aceste molecule exercită o serie de stimulente alosterice (reprezentate de săgețile verzi) care accelerează fluxul glicolitic. Glicoliza devine astfel sursa principală de producere ATP celulară, o situație de salvare care permite supraviețuirea pe termen scurt a celulelor până când pO 2 este restabilită. Alte abrevieri: GAPDH, gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază; P, fosfat; PPP, calea fosfatului de pentoză; TCA, acid tricarboxilic (ciclu).

 

O diferență majoră între țesuturile normale și cancer este că tumorile au pierdut homeostazia celulară.Datorită unei agende de proliferare neîngrădită, celulele tumorale depășesc perpetuu sursa de oxigen disponibilă atunci când invadează regiunile aflate la distanță de vasele de sânge. Creșterea este asociată în continuare cu o slăbire a rețelei vasculare densă inițial. Aceste condiții constituie solul inițial pentru stabilirea hipoxiei tumorale într-o formă durabilă care nu poate fi acomodată durabil prin suprimarea unică a Efectului Pasteur. În tumorile nascutive, celulele tumorale la marginea distală a gradientului de oxigen au două variante posibile: moartea sau adaptarea metabolică. Moartea hipoxică este o caracteristică tipică a tumorilor latente, adică a leziunilor microscopice, asimptomatice caracterizate printr-un echilibru dinamic între proliferarea celulelor oxigenate și moartea celor hipoxice (Folkman, 1971 ).

Comparativ (și, sperăm, pentru noi), trecerea durabilă la un metabolism glicolitic este un eveniment rar care marchează intrarea unei tumori într-o fază de creștere exponențială.Deși această adaptare metabolică începe inițial prin inhibarea Efectului Pasteur, producerea suficientă de ATP pentru supraviețuirea pe termen lung a celulelor și susținerea fenotipului agresiv necesită alte adaptări menite să accelereze fluxul glicolitic.Un jucător-cheie este factorul hipoxie-1 (HIF-1) indus de factorul de transcripție hipoxie. HIF-1 este un aβ-heterodimer: subunitatea HIF-1 p este constitutiv nucleară, în timp ce HIF-1α este incicibilă prin hipoxie (Figura 2 , Pugh și Ratcliffe, 2003 ) hidroxilarea la resturile de prolină 402 și 564 (secvența umană) prin prolylhidroxilaze (PHD), dintre care PHD2 este proeminentul facilitator fiziologic al reacției (Ivan et al., 2001 , Jaakkola și colab., 2001 ; Berra și colab., 2003 ) . PHD2 este o dioxigenază dependentă de Fe (II) și 2-oxoglutarat care are o cerință absolută pentru oxigenul molecular: datorită afinității sale scăzute la oxigen ( Km = 250 uM, puțin peste aer pO2, Hirsila și colab. 2003 ), PHD2 este adesea descris ca un senzor de oxigen.

În celulele oxigenate, hidroxilarea prolinei se adresează HIF-1a complexului proteic von Hippel-Lindau (VHL) pentru poli-ubiquitatelare, urmată de distrugerea de către proteazom (Maxwell și colab. 1999 ; Masson și colab., 2001 ; Yu și colab., 2001a ) .

În timpul hipoxiei, PHD2i s-a inactivat și HIF-1a scapă de degradarea proteolitică pentru a migra în nucleul celular unde se leagă la HIF-1 β. Inițierea transcripției necesită în plus interacțiunea HIF-1 cu cofactorii p300 și complexul ADN polimerază II să se lege de elementele sensibile la hipoxie (HRE) ale genelor țintă. Produsele genetice apar în mod categoric în două categorii: acelea cum ar fi eritropoietina (EPO), factorul de creștere endotelial vascular (VEGF) și sintaza oxidului nitric inductibil (iNOS), care vizează restabilirea pO 2 locală; și cei implicați în accelerarea fluxului glicolitic (Semenza, 2010 ). Figura Figura3 3 evidențiază produsele majore HIF-1-țintă direct implicate în perpetuarea unei rate ridicate de glicolitice în celulele tumorale. O scurtă descriere a funcțiilor lor urmează.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este fphar-02-00049-g002.jpg

Schema simplificată care descrie activarea HIF-1 prin hipoxie . Ambele subunități HIF-1a și HIF-1p sunt transcripționale constitutiv, dar numai proteina HIF-1p este exprimată stabil în nucleul celular. Activitatea HIF-1 depinde în primul rând de stabilitatea proteinei HIF-1a.

Sub normoxie(nivel oxigen normal), HIF-1α este hidroxilat la două reziduuri de prolină de către prolylhidroxilază PHD2 și adresată complexului von Hippel-Lindau (VHL) pentru ubiquitalizare (Ub) și degradare mediată de proteazom. Oxigenul este un substrat limitator pentru reacția PHD2.

Sub hipoxie(lispa oxigen), proteina HIF-1a este exprimată, migrează la nucleu și se leagă la HIF-1 β, adaptorul p300, ADN polimeraza II și elementul sensibil la hipoxia motivului ADN-ului (HRE) în regiunea de promovare a țintă gene. Produsele gena țintă HIF-1 promovează glicoliza, angiogeneza și eritropoieza și reglează vasomotarea. Adaptat de la Harris ( 2002 ).

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este fphar-02-00049-g003.jpg

HIF-1 promovează exprimarea enzimelor glicolitice și a transportorilor . Enzimele sunt reprezentate în fontul albastru italicizat, iar substraturile sunt în negru aldine. Săgețile verde indică produsele genei HIF-1 țintă implicate direct în accelerarea fluxului glicolitic. În schema simplificată, sunt evidențiate numai cele care au fost identificate ca potențiale ținte terapeutice. Abrevieri: GAPDH, gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază;GLUT, transporter de glucoză; MCT4, transportorul monocarboxilat 4; P, fosfat; PPP, calea fosfatului de pentoză; TCA, acid tricarboxilic (ciclu).

Transportorii de glucoză GLU(coze)T(ransporter)1 și GLUT3

GLUT1 și GLUT3 aparțin familiei de transportoare GLUT / SLC2A necesare pentru transportul glucozei în membranele celulare. GLUT1 ( Km glucoză = 1-2 mM; Wheeler și Hinkle, 1981 ) și GLUT3 ( Km glucoza= 1,4 mM; Gould și colab., 1991 ) au o mare afinitate pentru glucoză și, de a asigura absorbția eficientă a glucozei chiar și atunci când glucoza devine o resursă limitatoare (Tal et al., 1992 ; Gatenby și Gillies, 2004 ). Expresia celor două izoforme este inductibilă cu HIF-1 (Ebert și colab., 1995 , 1996 ), prin urmare, cuplarea comutatorului glicolitic la creșterea absorbției de glucoză în celulele canceroase hipoxice.Expresia mare a GLUT1 și / sau GLUT3 este asociată cu prognosticul redus al mai multor tipuri de tumori umane (Younes et al., 1995 , 1997 , Haber et al., 1998 , Baer et al., 2002 , Kim et al. , Fenske și colab., 2009 , Ayala și colab., 2010 ).

Hexokinaza 2

Hexokinaza 2 este un membru al familiei HK de enzime care controlează prima etapă de limitare a vitezei de glicoliză, adică fosforilarea glucozei la G6P care implică transferul de fosfat din ATP. Odată ce a fost fosforilat, G6P încărcat negativ este blocat literalmente în interiorul celulei, unde acesta alimentează atât glicoliza, cât și calea pentozelor fosfat (PPP). În comparație cu alte izoforme HK, HK2 este un produs gena HIF-1 țintă (Mathupala et al., 2001 ) și există într-o formă fosforilată legată de membrana mitocondrială exterioară unde interacționează cu canalul anionic VDAC dependent de tensiune (Bustamante și Pedersen, 1977 ; Nakashima și colab., 1986 , 1988 ; Gottlob și colab., 2001 ). Această localizare strategică oferă acces preferențial la ATP (permeabilitatea VDAC) și insensibilitatea la inhibiția negativă a feedback-ului de către G6P (Bustamante și Pedersen, 1977 ), asigurând astfel capcana de glucoză în celulele tumorale care exprimă HK2 legat la mitocondriu. Interacțiunea HK2 cu VDAC continuă să interfereze cu legarea proteinei pro-apoptotice Bax la VDAC, un eveniment care altfel ar forma un canal prin care citocromul c poate scăpa de mitocondriile unei apoptoze de declanșare (Pastorino et al., 2002 ).

Interesant, HIF-1 cooperează cu factorul oncogen de transcripție c-Myc pentru a transactiva HK2 sub hipoxie (Kim și colab., 2007 ).

 Deoarece trecerea de la HK1 la HK2 oferă atât avantajul metabolic, cât și protecția împotriva apoptozei, nu este surprinzător faptul că HK2 este supraexprimat în multe tipuri de cancer comparativ cu țesuturile normale, prognostic slab (Lyshchik et al., 2007 ; , 2007 ; Peng et al., 2008 ; Palmieri și colab., 2009 ).

Fosfofructokinaza 2 (PFK2 / PFKFB3)

Fructoza-2,6-bisfosfat (F2,6BP) este un regulator cheie al glicolizei care acționează ca un activator alosteric al PFK1, una dintre enzimele de control al ratei de glicoliză. F2,6BP este produs din fructoză-6-fosfat (F6P) de către o familie de enzime homodimerice cunoscute sub denumirea de 6-fosfofructo-2-kinază / fructoză-2,6-bisfosfataze (PFKFB). PFKFB sunt enzime bifuncționale care catalizează fie fosforilarea dependentă de ATP a F6P la F2,6BP (activitatea PFK2), fie defosforilarea F2,6BP la F6P (activitatea FBPazei). Familia cuprinde patru membri dintre care PFKFB1, PFKFB2 și PFKFB4 prezintă activități PFK2 și FBPază egale în condiții bazale, în timp ce PFKFB3 are activitate PFK2 mare și aproape nici o activitate FBPază (Okar și Lange, 1999 ; Okar et al., 2001 ). Transcripția tuturor celor patru gene PFKFB este inductibilă prin hipoxie, dar inducția majoră este observată pentru gena PFKFB3, care este o țintă a HIF-1 (Minchenko et al., 2002 , 2003 ). Stimularea hipoxică a activității PFK2 a PFKFB3 este îmbunătățită suplimentar prin fosforilarea unui reziduu de serină la poziția 462 (secvența umană), un proces care implică protein kinaza activată de AMP (AMPK, Marsin și colab., 2002 ). PFKFB3 susține glicoliză de mare rată și este puternic exprimată în mai multe tipuri de tumori umane (Atsumi și colab., 2002 , Minchenko și colab., 2005 ; Kessler și colab., 2008 ).

Pyruvat kinaza 2 (PKM2)

Pyruvat kinaza (PK) este o enzimă cheie glicolitice care catalizează o etapă de limitare a ratei de glicoliză, adică defosforilarea fosfoenolpiruvatului (PEP) în piruvat pentru a produce ATP. PK are patru izoforme, din care PKM1 / M1-PK și PKM2 / M2-PK sunt produse prin splicing alternativ al transcriptelor genei PKM , o genă țintă HIF-1 (Luo et al., 2011 ). Rândirea alternativă este reglementată de ribonucleoproteinele nucleare heterogene (hnRNP) I, A1 și A2 (care se leagă la exonul 9 și reprimă splicingul la PKM1; Noguchi et al., 1986 ; David et al., 2010 ), la rândul său controlate de c -Myc (David și colab., 2010 ). Selectarea de izozime permite o proliferare rapidă observată în tumori. Spre deosebire de PKM1, PKM2 este într-adevăr izoenzima caracteristică a celulelor cu sinteză de acid nucleic de mare rată, incluzând celule proliferative normale, celule embrionare, celule stem adulte și, de asemenea, celule tumorale importante. În timpul diferențierii țesutului în dezvoltare, PKM2 embrionar este înlocuit cu izoforme specifice țesutului. 

Tumorigeneza, cu toate acestea, este asociata cu re-exprimarea PKM2, împreună cu o reglementare în jos a expresiei PKM1 și alte izoenzime (Mazurek et al., 2005 ). Această „dediferențiere glicolitică” oferă un avantaj cheie în ceea ce privește plasticitatea metabolică deoarece, spre deosebire de PKM1 (existent doar într-o formă tetramerică activă), PKM2 poate fi exprimată fie ca un tetramer activ, fie ca dimer cu afinitate scăzută pentru PEP. PKM2 în conformația sa tetramerică foarte activă ( Km PEP = 0,03 mM) asigură producerea de ATP cu randament ridicat din glicoliză, în timp ce în conformația sa dimerică aproape inactivă ( Km PEP = 0,46 mM) asigură un blocaj metabolic care permite redirecționarea intermediarilor glicolitici spre biosinteza, în special alimentarea prin PPP pentru sinteza ADN (Mazurek, 2011 ). Echilibrul dintre PKM2 tetrameric și dimeric este un fenomen oscilant supus reglementării alosterice, subiect recent revizuit de Mazurek ( 2011 ). Pe scurt, forma activă tetramerică este promovată prin acumularea intermediarului glicolitic F1,6BP în amonte și de serina biosintetică secundară;dimerizarea inactivării este indusă invers atunci când concentrația produșilor biosintetici în aval (alanină, alți aminoacizi și lipide) crește. Conformația dimerică este în continuare promovată prin fosforilarea tirozinei 105 ca răspuns la mai multe tirozin kinaze oncogene, în timp ce acumularea PEP poate fi controlată printr-un transfer de fosfat care nu generează ATP la un reziduu histidină al mutazei fosfogliceratului (Vander Heiden și colab., 2010 ) . Majoritatea celulelor canceroase exprimă PKM2 (Christofk et al., 2008a ), obținând astfel o schimbare fin reglementată pentru a promova producția de ATP (switch on.pornirea) sau proliferarea celulară (oprirea, Christofk et al., 2008b ). În plus, a fost demonstrat elegant că, după translocarea nucleară, PKM2 cooperează cu HIF-1 pentru a transactiva gene care promovează în continuare glicoliza și angiogeneza tumorală (Luo et al., 2011 ).

Lactat dehidrogenază 5

Piruvat se află la un centru între diferite căi metabolice: este produsul glicolizei, produsul oxidării malatelor în celulele proliferative (DeBerardinis et al., 2007 ), principalul combustibil al ciclului TCA, precursorul alaninei într-o transaminare reversibilă reacția care implică glutamat ca donator de azot și substratul unei reacții redox generatoare de lactat. Ultima reacție, care cuplează reducerea piruvatului la oxidarea NADH în NAD + , permite reaprovizionarea bazinului NAD + necesar pentru auto-suficiența glicoliză. NAD + este într-adevăr obligatorie pentru OXPHOS de gliceraldehidă-3-fosfat în 1,3-difosfoglicerat prin GAPDH (vezi Figura 1). Reducerea piruvatului în lactat permite, de asemenea, celulelor glicolitice să mențină nivelurile de piruvat suficient de mici pentru a evita moartea celulară (Thangaraju et al., 2006 , 2009 ). Această reacție reversibilă este catalizată de familia LDH de enzime tetramerice. LDH-urile sunt formate prin aranjarea a până la patru copii ale a două subunități diferite: LDH-H subunitate este codificată de gena LDH-B și este exprimată omniprezent în țesuturi sănătoase, în timp ce subunitatea LDH-M este codificată de ținta HIF-1 gena LDH-A și este, prin urmare, indusă de hipoxie (Figura 4 ). În comparație cu LDH-H, LDH-M are un Km mai mare pentru piruvat și o V max mai mare pentru reducerea piruvatului (Markert et al., 1975 ). Ca urmare, LDH5 / LDH-4M catalizează în mod preferențial reducerea piruvatului în lactat și joacă roluri cheie în menținerea unui flux ridicat de glicolitică și în rezistența la apoptoză. Creșterea expresiei LDH5 are o semnificație prognostică nefavorabilă pentru multe tumori umane (Koukourakis et al., 2003 , 2005 , 2009 ). În schimb, LDH1 / LDH-4H este cel mai frecvent tăcut în celulele cancerigene glicolitice, un proces care implică hipermetilarea promotorului genei LDH-B (Leiblich et al., 2006 ; Thangaraju et al., 2009 ).

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este fphar-02-00049-g004.jpg

Lactat dehidrogenaze . În celulele eucariote, lactat dehidrogenazele (LDH) sunt enzimele tetramerice care catalizează reducerea reversibilă a piruvatului în lactat. Gena LDH-B este transcrisă în mod constitutiv și codifică LDH-H subunitate, în timp ce transcripția genei LDH-A , care este incicibilă prin hipoxie datorită prezenței unui motiv de legare HIF-1 consens (element care răspunde la hipoxie, HRE) , codifică subunitatea LDH-M. Aranjarea subunităților la formarea tetramerilor activi poate duce la formarea a cinci enzime distincte, LDH1 la LDH5. În comparație cu LDH-H, LDH-M are un Km mai mare și un V max mai mare pentru reducerea cu piruvat. Ca urmare, LDH5 / LDH-4M catalizează în mod preferențial reducerea piruvatului în lactat, LDH1 / LDH-4H catalizează în mod preferențial oxidarea lactatului în piruvat, iar LDH2, LDH3 și LDH4 au activități enzimatice intermediare.

Pyruvat dehidrogenaza kinaza 1

Pyruvat dehidrogenaza (PDH), enzima care comitează piruvatul să intre în ciclul TCA, este supusă inhibării fosforilative de către PDK1 (Holness și Sugden, 2003 ). În cadrul hipoxiei, inhibarea PDH are două obiective principale: orientarea piruvatului la reacția LDH5 pentru producerea NAD + și prevenirea producției excesive de specii reactive de oxigen (ROS) prin mitocondriile necuplate (Kim et al., 2006 , Papandreou et al. , 2006 ). Într-adevăr, deși oxigenul este acceptorul primar al electronilor produși de lanțul respirator, electronii sunt transferați în apă pentru a produce ROS când oxigenul devine limitativ. Ca produs gena HIF-1-țintă, PDK1 cuplează hipoxia la atenuarea activității lanțului respirator (Kim et al., 2006 ). Similar cu HK2, s-a arătat că HIF-1 cooperează cu c-Myc pentru transactivarea PDK1 (Kim et al., 2007 ). Expresia mare a PDK1 se corelează puternic cu rezultatul slab în cancerul capului și gâtului (Wigfield et al., 2008 ).

Transportorul monocarboxilat 4

Reacția LDH5 determină concentrații echimolare de lactat (din piruvat) și protoni (din NADH). Pentru a evita acidularea intracelulară și moartea, celulele glicolitice trebuie să exporte protoni. Mai multe sisteme sunt adaptate pentru transportul protonilor (vezi și mai jos), dintre care MCT1, MCT2, MCT3 și MCT4 sunt simpatori pasivi la lactat-protoni (Halestrap și Meredith, 2004 ). MCT4 (lactam Km = 22 mM) are cea mai scăzută afinitate pentru lactat, este codificată de o genă țintă HIF-1 (Ullah și colab., 2006 ) și, prin urmare, este adaptată pentru exportul de acid lactic din celulele tumorale glicolitice Dimmer și colab., 2000). Ea joacă o contribuție importantă la reglarea pH-ului intracelular (pH i ): deși are o afinitate scăzută doar pentru lactat, viteza sa de rotație mare asigură un export eficient de protoni (Chiche et al., 2011 ). MCT1 ( lactat Km = 3,5-10 mM) are o afinitate intermediară pentru lactat și este exprimată omniprezent în țesuturile sănătoase și canceroase. În cancer, facilitează absorbția lactatului de către celulele tumorale oxidante într-o cale metabolică descrisă recent, care implică oxidarea lactatului în piruvat, pentru a alimenta ciclul TCA (vezi mai jos, Sonveaux et al., 2008 ). MCT2 (lactam Km = 0,5 mM) și MCT3 (lactam Km = 5 mM) au cea mai mare afinitate pentru lactat și sunt specializate în importul de lactat în țesuturi foarte specifice cum ar fi ficatul (ciclul Cori), rinichi și retina Garcia și colab., 1995 ; Philp și colab., 2001 ; Perez și colab., 2010 ).S-a demonstrat recent că expresia mare a MCT1 și MCT4 se corelează cu invazivitatea celulelor cancerului pulmonar (Izumi et al., 2011 ).

Într-o formă sintetică, reacția completă glicolitică este exprimată prin ecuația: Glucoză + 2ADP → 2ATP + 2 Lactat + 2H + + 2H2O.

Sub hipoxie(nivel scazut oxigen), reacția este stimulată cu viteză ridicată pentru a satisface nevoile energetice ale celulelor tumorale . Două întrebări importante vin în minte. Cum pot celulele tumorale hipoxice adesea localizate la distanță de vasele de sânge să aibă acces la glucoză la nivel înalt? Cum evită acidificarea intracelulară?

Recent, am propus simbioza metabolică ca rațiune pentru administrarea eficientă a glucozei în compartimentul celulei tumorale hipoxice (Figura 5;5 ; Sonveaux et al., 2008 ) .Simiozei se bazează pe schimbul de celule tumorale hipoxice / glicolitice producerea lactatului și a celulelor tumorale normoxice / oxidative consumă lactatul oxidativ .Acest proces implică oxidarea lactatului în piruvat prin LDH 1. Corelarea simbioză este preferința metabolică a celulelor tumorale oxigenate pentru lactat în comparație cu glucoza ca și combustibil oxidativ, avand conseciinta o imbunatatita distribuirea glucozei in locurile tumorale hipoxice(unde nivelul oxigen e scazut celula cancer supravietuieste din fermentarea de glucoza;unde oxigenul este disponibil prefera lactat pentru a lasa glucoza pentru celulele canceroase ce nu au oxigen la dispozitie)

.rationala pentru preferinta metabolica include o copetitie intre  LDH1 și enzima glicolitica GFDH pentru NAD + (LDH1 fiind o cale mai eficientă, Tanaka și colab., 2004 )  asociate cu faptul că lactatul inhibă HK și PFK1. În cazul modelului simbiotic, MCT4 servește la exportul de lactat din celulele tumorale glicolitice (Dimmer și colab., 2000 ) și avem MCT1 montat ca principal facilitator al absorbției lactatului de către celulele tumorale oxidative (Sonveaux et al., 2008 ).

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație, etc. Numele obiectului este fphar-02-00049-g005.jpg

Model conform căruia tumorile se comportă ca simbioți metabolici . Eterogenitatea tumorii include metabolismul. La o locație îndepărtată de la vasele de sânge perfuzate, celulele tumorilor hipoxice se bazează pe glicoliză pentru supraviețuire și proliferare. Producția ridicată de ATP depinde în mod obligatoriu de disponibilitatea ridicată a glucozei și este asociată cu eliberarea lactatului, un proces facilitat de transportorul monocarboxilat 4 (MCT4). În contrast, deși exprimă și transportoare de glucoză (GLUT), celulele tumorale oxigenate au o preferință metabolică pentru lactat față de glucoză. MCT1 este un transportor adaptat pentru absorbția lactatului (Sonveaux et al., 2008 ). În prezența oxigenului, lactatul este oxidat până la piruvat cu ajutorul lactatului dehidrogenazei 1 (LDH1) și a combustibilului piruvat prin ciclul acidului tricarboxilic (TCA) pentru a produce ATP. Preferința metabolică a celulelor tumorale oxidative pentru lactat permite celulelor tumorale hipoxice să obțină acces la niveluri ridicate de glucoză. Această cooperativitate metabolică este esențială pentru supraviețuirea celulelor tumorale sub hipoxie in vivo .

 

Menținerea unui pH intracelular aproape sau chiar puțin peste valoarea de 7,3 este asigurată de mai multe sisteme de reglare a pH-ului în plus față de MCT4 (vezi mai sus). Interesant, majoritatea acestor transportatori și enzime sunt, de asemenea, produse genetice HIF-1 țintă, subliniind astfel faptul că reglarea pH-ului i este o parte integrantă a comutatorului glicolitic (Pouyssegur et al., 2006 ).

 Figura 6propune o vedere sintetică a regulatorilor majori de pH ai celulelor canceroase. În comparație cu MCT4 care este un sistem complet pasiv, celelalte sisteme direct [ATPază vacuolară (V-ATPază)] sau indirect necesită ATP; deși nu sunt enzime dependente de sodiu, CA9 și NHE1 depind în cele din urmă de exportul de sodiu mediată în mare măsură de ATPază NaK pentru a-și menține activitățile. O scurtă descriere a activităților lor urmează.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este fphar-02-00049-g006.jpg

Căi majore celulare implicate în exportul celular de protoni . Menținerea glicolizei cu viteză mare necesită exportul de protoni care altfel ar crea o acidificare intracelulară care să conducă la moartea celulelor.

Transportorul monocarboxilat 4 (MCT4) este un simetar pasiv de lactat (Lac  ) -proton adaptat pentru exportul de protoni.

Anhidraza carbonică-9 (CA9) este o enzimă transmembranară care promovează hidratarea reversibilă a CO 2 . Aciditatea este exportată sub formă de CO2 permeabil la celulă, urmată de hidratarea facilitata cu CA9 a CO 2 la acidul carbonic. Acidul carbonic disociază imediat in proton și bicarbonatul extracelular.Bicarbonatul poate fi recapturat prin co-transportorul bicarbonatului de sodiu (NBC) pentru a reacționa cu un proton intracelular. Apoi, bicarbonatul devine deshidratat pentru a produce CO 2 pentru export.

V-ATPaza este exprimată la membrana plasmatică a mai multor tipuri de celule tumorale, unde acționează ca o pompă protonică alimentată de ATP.

Schimbătorul de sodiu-proton 1 (NHE1) este un antiport pasiv de sodiu-sodiu.

ATPaza sodiu-potasiu (NaK) promovează exportul de sodiu care altfel ar fi acumulat ca o consecință a activităților NHE1, CA9 și NBC.

MCT4 este astfel singurul sistem cu adevărat pasiv pentru exportul de protoni. Alte abrevieri: Pi, fosfat anorganic.

 

Anhidraza carbonică-9

Anhidrazii carbonici (CA) formează o mare familie de metalenzime de zinc care catalizează hidratarea reversibilă a dioxidului de carbon în acid carbonic. Deși atât CA9, cât și CA12 sunt izoforme transmembranare cu un situs catalitic cu fața extracelulară, CA9 este caracterizat prin cea mai ridicată rată de transfer H + cunoscută între CAs ( k cat / Km ~ 55 pM -1 s -1 ; Wingo și colab., 2001 )CA9 este un facilitator major al capturării extracelulare al acidului in tumori, care se realizează prin hidratarea generată de celule a CO 2 în HCO3- și H + . Atât CA9 cât și CA12 sunt produse genei țintă HIF-1, iar expresia lor este prin urmare semnificativ indusă de hipoxie (Wykoff et al., 2000 ; Chiche și colab., 2009 ). Cele două enzime s- au dovedit a promova supraviețuirea celulelor tumorale și creșterea prin menținerea pH – ului i în domeniul fiziologic, care conferă de asemenea un avantaj de supravietuire pentru celulele tumorale (comparativ cu celulele non-maligne) expuse la un mediu extracelular acid (Chiche și colab. , 2009 ). Supraexpresia CA9 la mai multe tipuri de afecțiuni maligne este asociată cu creșterea sarcinii metastatice și supraviețuirea slabă a pacientului (Hussain et al., 2007 ).

Membrană legată de ATPază vacuolară

Vacuolara ATPază este o enzimă heteromultimerică mare care joacă un rol important în homeostazia pH-ului. Acesta este compus din două sectoare: un sector catalitic V1 și un sector V0 legat de membrană. Sectorul V1, care cuprinde opt subunități diferite, hidrolizează ATP-ul la ADP la energia abstractă pentru transportul H + . Sectorul V0 este compus din cinci subunități diferite care formează canalul translocator H + (Forgac, 1989 ). În celulele MDA-MB-231 de cancer de sân uman foarte invazive, s-a demonstrat că extracția protonilor prin V-ATPază legată de membrană provoacă o acidificare extracelulară și contribuie la menținerea unui gradient negativ al pH-ului între citozol și mediul acid extracelular (Sennoune și colab., 2004 , Hinton și colab.,2009 ). Valoarea scăzută a pH-ului extracelular (pH e ) poate induce secreția crescută și activarea proteazelor, cum ar fi metaloproteinazele matriceale (MMP), metaloproteinazele de tip morfogenetic proteic-1 de tip osos, proteinele serice tisulare și proteazele membranare legate de adamalizină, rezultând în degradarea și remodelarea matricii extracelulare V-ATPaza contribuie astfel la invazia cancerului și la metastaze. Este într-adevăr supraexprimat în multe tipuri de cancere metastatice și corelează pozitiv cu invazia și metastazele (Martinez-Zaguilan și colab., 1993 ; Sennoune și colab., 2004). Deși niciuna dintre subunitățile V-ATPazei nu a fost raportată până acum ca un produs gena HIF-1 țintă, s-a constatat că subunitatea c în V0 (ATP6V0C) interacționează direct cu HIF-1a, sugerând că acesta este un nou regulator al HIF -1 (Lim et al., 2007 ).

Schimbător de proton – sodiu(NHE1)

NHE1 este un membru omogen exprimat în familia SLC9A de schimbători de Na + / H + care mediază schimbul transmembranar de proton intracelular pentru sodiu extracelular. Amelidă și NHE1 activat de factorul de creștere este activat de mitogeni, integrine și transformare oncogenă (Paris și Pouyssegur, 1984) și a fost sugerat ca produs gena HIF-1 țintă (Shimoda și colab., 2006 ; ., 2011 ). În celulele normale, NHE1 este aproape în stare de repaus la pH neutru. Activarea dependentă de proton are loc atunci când pH – ul i devine acid, adică sub un punct stabilit de 7.1-6.9 unități de pH (Reshkin și colab., 2000). În celulele normale stimulate cu mitogen ca si in celulele canceroase, o creștere a afinității situsului intracelular de legare al protonului alosteric astfel hiperactivează NHE1, rezultând o creștere a pH-ului i  si acidifierea extracelulară. Numeroase studii cu in vitro culturi de celule canceroase , inclusiv testele de migrare au arătat că NHE1 este polarizat la marginea principală a invadopodia unde promovează o creștere locală a pH – ului intern celula și o scădere a pH – ului extern celula , ambele implicate în extensie celulară (Pouyssegur et al., 1984 , Cardone și colab., 2005 , Stuwe și colab., 2007 , Chiang și alții, 2008 ). Într-adevăr, creșterea pH-ului intern remodelează citoscheletului, în timp ce redusul pH – ul extern modifică atașamentul celular pentru substraturi si perturba matricea extracelulara (STUWE et al,. 2007 ;. Busco et al, 2010 ). Expresia NHE1 înaltă a fost raportată ca corelată cu un rezultat clinic slab în cancerele de col uterin și hepatocelular (Chiang et al., 2008 ; Yang și colab., 2010 ).

Deși am subliniat mai sus rolul proeminent exercitat de HIF-1 în comutatorul glicolitic, câteva căi suplimentare colaborează cu HIF-1 pentru a promova glicoliza cu rată ridicată.

Un important factor este c-Myc, un factor de transcripție implicat în mod normal în reglarea metabolismului celular și în inducerea proliferării celulare (Grandori și colab., 2000 ). În timp ce HIF-1 a evoluat pentru a facilita producerea de energie prin glicoliză sub hipoxie, c-Myc, în contrast, promovează biogeneza mitocondrială în condiții normoxice (Li et al., 2005 ). Prin diferite mecanisme (vezi Dang et al., 2008pentru o revizuire completă), ambele căi se exclud reciproc în celulele normale. Cu toate acestea, în multe tumori se constată că c-Myc este supraexprimat ca o consecință a mecanismelor incomplete înțelese care implică amplificarea genei, controlul transcripțional alterat și translocația cromozomală (Oster et al., 2002 ). Exprimat ectopic c-myc cooperează cu HIF-1 pentru a induce expresia GLUT1, a enzimelor glicolitice hK2, PDK1 și LDH5 și VEGF pro-angiogenic (Ebert și colab. 1995 ; Osthus și colab. 2000 ; Kim și alții, 2007 ). În plus, c-Myc promovează selecția PKM2 față de PKM1, așa cum este descris anterior (David și colab., 2010). Dereglementarea c-Myc în celulele canceroase oferă astfel avantajul cooperativității cu HIF-1 pentru a promova simultan producția de energie glicolitică și catapleroza.

O altă cale este inițiată atunci când AMPK, senzorul energetic al celulei, este activat alosteric prin creșterea nivelului de AMP asociat cu criza energetică care poate fi întâmpinată cu hipoxie. Odata activat, AMPK fosforileaza direct si activeaza PFKFB3, sprijinind glicoliza accelerata asa cum este detaliat mai sus (Marsin et al., 2002 ). Interesant, s-a demonstrat că activarea AMPK susține inhibarea fosforilativă a țintei de mamifere a rapamicinei (mTOR), o kinază care stimulează transcripția genelor HIF-1a și MYC (Inoki și colab., 2003; Guertin și Sabatini, 2007 ; Shackelford și colab., 2009 ). În timp ce AMPK reprimă mTOR, hiperactivarea mTOR este asociată cu afecțiuni maligne caracterizate printr-o rată ridicată de glicolitică (Inoki et al., 2003 , Corradetti et al., 2004 , Gwinn et al., 2008 ). O altă caracteristică a AMPK ca punct de control al ciclului celular este capacitatea sa de a activa p53 (Imamura et al., 2001 ; Zhang și colab., 2010 ), iar recentele descoperiri au implicat p53 în inhibarea glicolizei (Jiang și colab. 2011 ).

Glicoliza și biosinteza în cancer

A doua ecuație metabolică a cancerului se referă la biosinteza constituenților celulari. Glucoza este o sursă majoră de carbohidrați, având drept consecință directă faptul că extracția de energie completă în căile oxidante ar priva celulele de blocuri biosintetice importante. În mod similar, o celulă glicolitică producătoare de lactat din glucoza stoichiometric nu ar reuși să se prolifereze. A doua ecuație metabolică a cancerului poate fi, prin urmare, reformulată: care comportament metabolic este compatibil cu proliferarea celulelor? Sau chiar mai mult: care comportament metabolic ar promova proliferarea celulelor? Cunoștințele actuale indică faptul că glicoliza oferă cea mai bună plasticitate pentru a determina soarta intermediarilor metabolici, că reacțiile ciclului TCA sunt furnizori esențiali ai precursorilor biosintetici într-un proces numit catapleroză,și că glucoza nu este singura sursă de carbohidrați (DeBerardinis și colab.,2008 ). De fapt, orice celulă proliferantă din organism suferă un comutator metabolic care constă în principal în decuplarea ciclului TCA de la OXPHOS (Vander Heiden și colab., 2010 ). Acizi organici, cum ar fi citratul, izocitratul și malatul, pot astfel să scurgă din mitocondrii. Comutatorul este asociat cu o rată crescută de glicoliza care permite glicolizei să devină principalul furnizor al ATP, dar și să servească ca un hub pentru mai multe căi biosintetice (DeBerardinis et al., 2008 ). Fenotipic, celulele proliferative care au crescut absorbția de glucoză și producția crescută de lactat efectuează glicoliză aerobă, un fenomen descris inițial în celulele tumorale de ascită de șoarece de laureatul premiului Nobel din 1931 Otto Warburg și acum denumit „efect Warburg” (Warburg et al., 1927). Glicoliza aerobă este un semn distinctiv metabolic al oricărei celule proliferante,  maligna sau nu (Vander Heiden et al., 2010 ). Ceea ce distinge celulele canceroase de celulele normale este persistența lor, glicoliza aerobă fiind altfel în mod natural reversibilă după diviziunea celulară. Glicoliza aerobă auto-autonomă este astfel o parte integrantă a fenotipului proliferativ al cancerelor. Aceasta se datorează modificărilor genetice și epigenetice care sunt încă incomplet înțelese. Mutațiile în enzimele care cuplează ciclul TCA la OXPHOS au fost identificate (Pollard și colab., 2003 ; Selak și colab., 2005 ; Dang și colab., 2009), dar nu prezintă decât marginal pentru populația totală de linii celulare care efectuează glicoliză aerobă. În consecință, efectul Warburg poate fi returnat farmacologic în multe cazuri (Fantin et al., 2006 ; Moreno-Sanchez et al., 2007 ).

Cai biosintetice privilegiate in celulele tumorale Warburg-fenotip sunt rezumate în  Figura7 și au fost pe larg revizuite recent (DeBerardinis et al., 2008 )

 Pe scurt, două produse genice țintă HIF-1 exercită influențe cheie: PKM2 și PDK1.

PKM2/Pyruvat kinaza 2 există fie ca un tetramer activ care promovează producerea ATP, fie ca un dimer inactiv, care redirecționează carbohidrații la producția de ribuloză-5P și NADPH prin PPP. Ribuloza-5P este un precursor esențial pentru sinteza ADN. NADPH, pe de altă parte, este un reducător care poate servi fie la reciclarea glutationului antioxidant, fie ca reactiv esențial pentru biogeneza lipidică (Vander Heiden și colab., 2009). Ca un senzor metabolic, PKM2 se află sub regulamentul pozitiv alosteric al F1,6BP (un intermediar glicolitic care semnalizează saturația în sus a căilor biosintetice) și sub represie alosterică de către produsele biosintetice din aval, cum ar fi alanina, alți aminoacizi și lipide (a se vedea mai sus ). Acesta este controlat în continuare prin fosforilare mediată de oncogeni.

Un al doilea blocaj biosintetic important este PDH, sub controlul represiv al PDK1. PDK1 controlează activitățile mitocondriale: atunci când este activat, previne intrarea piruvatului în ciclul TCA; când este inactiv, piruvatul este transformat în acetil-coA și poate servi drept precursor pentru producerea produselor cataplerotice citrat și izocitrat (inițierea în biogeneză lipidică), glutamat (generând glutamină) și malat (pentru a produce NADPH și piruvat prin malic enzima). NADPH,produs fie în brațul oxidativ al PPP, fie prin reacția malică, este un cosubstrat necesar pentru biogeneza lipidică și promovează turnover-ul de glutation pentru detoxificarea ROS produsă din mitocondriile necuplate. Foarte important, reaprovizionarea ciclului TCA este asigurată de glutamina, preluată din mediul extracelular și recent identificată ca o sursă importantă de acizi organici pentru biosinteză (DeBerardinis și Cheng,preluată din mediul extracelular și recent identificată ca o sursă importantă de acizi organici pentru biosinteză (DeBerardinis și Cheng,preluată din mediul extracelular și recent identificată ca o sursă importantă de acizi organici pentru biosinteză (DeBerardinis și Cheng,2010 ). Absorbția glutaminei este sub controlul c-Myc (Wise și colab., 2008 ; Gao și colab., 2009 ).

 Deși glicoliza aerobă este acum recunoscută pe scară largă ca o componentă esențială a fenotipului proliferativ, întrebările cheie rămân nesoluționate. De exemplu, mai multe studii prezintă o activitate constitutivă a HIF-1 în celulele tumorale fenotipice Warburg, dar, deși căile care declanșează HIF-1 sub normoxie sunt cunoscute de ani de zile (Semenza, 2010 ), nici unul nu a fost în mod concludent legat de efectul Warburg inca. În plus, primum movens ce contabilizeaza inhibiția OXPHOS rămâne evazivă, ceea ce limitează în consecință înțelegerea noastră cu privire la faptul dacă reversiunea efectului Warburg poate fi exploatată terapeutic.

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este fphar-02-00049-g007.jpg

Schema simplificată care evidențiază glicoliza ca un hub biosintetic . Enzimele sunt reprezentate în fontul albastru italicizat, iar substraturile sunt în negru aldine. Proliferarea celulelor tumorale se bazează pe glicoliza aerobă pentru producerea ATP și, de asemenea, pentru redirecționarea carbohidraților către căile biosintetice.

urmariti schema:

Când se activează alosteric cu 1,6-bisfosfat de fructoză (F1,6BP), piruvat kinaza M2 (PKM2) promovează sinteza piruvat (și ATP). Combustibilii piruvați au fie producția de lactat (pentru producție NAD +ce sustine in continuare productie de ATP glicolitic), alanină [prin reacția reversibilă a alanin aminotransferazei (ALAT) în timpul căreia un grup de azot este transferat de la glutamat pe piruvat pentru a produce alanină] și / sau pot fi utilizati pentru reumplerea ciclului acidului tricarboxilic (TCA) .

Soarta piruvatului este orientată de activitatea piruvat dehidrogenazei kinazei 1 (PDK1) care reprimă piruvatdehidrogenaza (PDH) în mitocondrion.

Atunci când PKM2 este oprit (de exemplu atunci când acumularea alaninei promovează alosteric formarea dimerului), glucoza-6-P este direcționată spre calea fosfatului de pentoză (PPP) pentru a obține ribuloza-5P (pentru sinteza ADN) și NADPH (2 molecule per moleculă de G6P ).

În plus față de glucoză, glutamina este o sursă importantă de acizi organici pentru celulele proliferative.Absorbția glutaminei este mediată de transportorii de glutamină (GLT) și de glutaminaze prezente în citozol sau în mitocondrion care generează glutamat. Glutamatul  alimenteaza ciclul TCA și este de asemenea un donator de azot pentru sinteza alaninei (reacția ALAT).

Mitocondriile necuplate sunt principalii furnizori de precursori biosintetici și produc specii reactive de oxigen (ROS). În timpul cataplerozei, citratul și izocitratul sunt exportate la lipogeneza combustibilului, malatul este exportat și transformat în piruvat pentru producerea de NADPH de către enzima malică (ME), iar glutamatul poate servi la regenerarea glutaminei ca precursor al sintezei aminoacizilor sau schimbării împotriva aminoacizilor extracelulari. NADPH, produs fie din PPP, fie din malat, are două roluri principale:este un cofactor necesar pentru lipogeneza (etapa HMG-CoA reductazică) și este utilizat ca un reducător pentru regenerarea glutationului (GSH) din forma disulfidică oxidată (GSSG). Ca antioxidant, GSH detoxifică ROS.

Alte abrevieri: GLUT, transporter de glucoză; IDH, izocitrat dehidrogenază; MCT, transportator monocarboxilat.

Obiective anticanceroase în metabolismul glicolitice al tumorilor

Observațiile menționate mai sus arată că glicoliza este un factor care contribuie în mod semnificativ la fenotipul malign și susține căutarea unor noi tratamente anticanceroase care vizează glicoliza. Într-adevăr, majoritatea adaptărilor moleculare care susțin glicoliză cu viteză mare sunt fie unice pentru cancer într-un organism de altfel sănătos, fie pot fi induse de medicamente cu toxicități controlabile.

Cele mai avansate aplicatii clinice care exploatează glicolizei tumorale sunt prezentate pe scurt în Tabelul 1 și detaliate mai jos. Scopul nostru nu este de a fi exhaustiv, ci de a ilustra modul în care cunoștințele moleculare actuale se pot traduce în (viitoare) tratamente anticanceroase.

tabelul 1

Principalii compuși terapeutici care vizează metabolismul glicolitic al tumorilor .

Ţintă Compus Mod de acțiune Starea clinică actuală
GLUcozeTransporters / GLUTs 2-DG Concurent cu glucoza Faza I pentru cancerul de prostată sa terminat.Intrarea în faza a II-a.

toxicitate creier raportata

floretin Inhibitor competitiv glucoza preclinic
Silibina / Silibinin Inhibitor al moleculelor mici Faza I și faza II, cancer de prostată
HK2 2-DG Concurent glucoză Faza I pentru cancerul de prostată sa terminat.Intrarea în faza a II-a.

toxicitate creier raportata

lonidamin Inhibitor al moleculei mici Nu a reușit să arate beneficii terapeutice în faza II pentru GBM. Faza II / III pentru hiperplazia benignă suspendată din cauza hepatotoxicității
3-brompiruvat 3BP Agent de alchilare, inhibitor al ancorajului mitocondrial HK2 preclinice
PFK2 / PFKFB3 3PO Inhibitor specific preclinice
PKM2 TLN-232 / CAP-232 Inhibitor peptidic Studiile de fază II pentru RCC metastatic și melanom au fost oprite din motive juridice
Shikonin și alcanin Inhibitori selectivi preclinice
LDH5 Gossypol / AT-101 Malarie inhibitor LDH Faza I și II, multe tipuri de cancer
FX11 inhibitor competitiv selectiv preclinic
PDK Dicloracetatul DCA Inhibitor de moleculă mică (mimetic de piruvat) Faza I, cancer la creier. Faza II, cancere de plămâni la nivelul capului și gâtului și al celor cu celule mici
CA9 Indisulam Inhibitor al moleculei mici Faza II, melanomul, plamanul, pancreasul și cancerul de sân metastatic
Girentuximab Blocarea anticorpilor Faza III, RCC cu celule limpezi
V-ATPaza legată de membrană esomeprazol Proton inhibitor al pompei Faza II, cancer mamar metastatic
NHE1 Paclitaxel Antimitotic, raportat că induce apoptoza prin inhibarea NHE1 (Reshkin și colab., 2003 ) În utilizarea clinică
EIPA Inhibitor al moleculei mici, derivat amilorid (diuretic) preclinice
MCT1 AZD3965 Inhibitor al moleculei mici Introducerea fazei I / II, a tumorilor solide avansate
HIF-1 BAY87-2243 Inhibitor al activității HIF-1 Introducerea fazei I, cancere avansate
EZN-2968 Oligonucleotidă antisens Introducerea fazei I, mai multe tipuri de cancer
c-myc Quarfloxin / CX-3453 Inhibitor of MYC transcription faza II, neuro-endocrine carcinoame
AMPK Metformina AMPK activator, antidiabetic uz clinic diabet.studii pt cancer

2-DG, 2-deoxiglucoză; 

3PO, 3- (3-piridinil) -1- (4-piridinil) -2-propen-1-onă; 

AMPK, AMP kinaza; 

CA9, anhidraza carbonică-9;

 EIPA, 5- ( N- etil- N- izopropil) amiloridă; 

Acid FX11, acid 3-dihidroxi-6-metil-7- (fenilmetil) -4-propilnaftalen-1-carboxilic; 

GBM, glioblastom multiform; 

GLUT, transporter de glucoză; 

HIF-1, factor-1 inductibil cu hipoxie;

 HK2, hexokinaza 2; 

LDH5, lactat dehidrogenază 5; 

MCT1, transportorul monocarboxilat 1; 

NHE1, schimbător de sodiu-proton 1; 

PDK, piruvat dehidrogenaza kinază; 

PFK2, fosfofructokinaza 2; 

PFKFB3, fosfofructo-2-kinază / fructoză-2,6-bisfosfatază 3; 

PKM2, piruvat kinaza M2; 

RCC, carcinom cu celule renale .

Transportatori de glucoză (GLUT)

Exploatarea absorbției ridicate de glucoză cu 2-deoxiglucoză

Consumul ridicat de glucoză este o consecință directă a comutatorului glicolitic. Deși absorbția în sinerezultă în primul rând din supraexpresia transportorilor cu afinitate ridicată GLUT1 și GLUT3, captarea glucozei depinde de fosforilarea glucozei cu viteză mare prin reacția HK2 (vezi mai înainte). Capacitatea tumorilor de a prelua și de a sechestra glucoza chiar și în condiții limitative a fost impusă în mare măsură pentru detectarea tumorilor și a metastazelor acestora și pentru stadializarea tumorilor în clinici (Gambhir, 2002 ). Analogul de glucoză [ 18 F] -fluorodeoxyglucose ([ 18 F] -FDG, în care 18 F este un emițător de pozitroni) a fost dezvoltat pentru tomografie cu emisie de pozitroni (PET; Som și colab. 1980 ). [ 18F] -FDG-PET profită de faptul că, deși ca o analogă de glucoză 2-deoxiglucoză (2-DG) este preluată avid și fosforilată în celulele tumorale, lipsa grupării 2 ‘hidroxil nu permite o prelucrare ulterioară, la acumularea 2-DG. Datorită rezoluției spațiale, faptul că nu toate tumorile sunt foarte glicolitice și pentru că unele țesuturi ne-maligne (cum ar fi creierul și vezica urinară) acumulează de asemenea trasorul, sensibilitatea medie generală și specificitatea în diferite aplicații folosind [ 18 F] FDG-PET este de aproximativ 85% (Gambhir, 2002 ).

Inhibitori GLUT

Supraexpresia GLUT1 și GLUT3 în multe tipuri de cancer oferă o rațiune pentru utilizarea anticanceroasă a inhibitorilor GLUT.

Pe lângă diagnosticul și radioterapia adaptată, 2-DG ca inhibitor al GLUT a fost testat ca medicament anticanceros. Deși eficacitatea sa a fost pusă sub semnul întrebării (în special datorită toxicității creierului, Tennant și colab., 2010 ), s-a dovedit eficacitatea sensibilizării osteosarcomului uman și a cancerului pulmonar cu celule mici la adriamicină și paclitaxel (Maschek et al., 2004 ). Un studiu clinic de fază I pentru cancerul de prostată sa încheiat recent definind o doză de 45 mg / kg pentru studiile de fază II (Stein et al., 2010 ).

Floretinul este un flavonoid natural și un inhibitor competitiv GLUT care a fost demonstrat că întârzie creșterea tumorilor în modelele preclinice (Nelson și Falk,1993 ; Kobori și colab., 1997 ).

Un alt flavonoid natural, silybin / silibinin, a fost recent descoperit ca un inhibitor al GLUT (Zhan et al., 2011 ). Silybin, cunoscut deja ca inhibând formarea și creșterea tumorilor în modele preclinice (Matsumoto și colab., 2008 ; Garcia-Maceira și Mateo, 2009 ), este în faza clinică în curs de desfășurare (Flaig et al., 2007 ) și faza II (ClinicalTrials.gov Identificator: NCT00487721) pentru cancerul de prostata.

Flavonoidele au multe proprietăți biologice și acționează în principal ca antioxidanți, făcând periculoasă concluzia că inhibarea GLUT este un mecanism principal sau chiar un mecanism principal care reflectă efectele lor antitumorale. Din cunoștințele noastre, până în prezent nu a fost identificat niciun inhibitor specific GLUT1 sau GLUT3, având drept consecință lipsa dovezilor că inhibarea GLUT ar putea fi specifică tumorii.

 

Inhibitori de HK2

HK2 a fost caracterizat ca un facilitator al glicolizei și ca un represor al apoptozei în mai multe tipuri de cancer. Expresia sa este esențială pentru creșterea multiform- glioblastomului (GBM; Wolf et al., 2011 ). S-au făcut astfel multe eforturi pentru a identifica inhibitori specifici. Pe lângă 2-DG, lonidamina a fost descrisă încă de la începutul anilor 80 ca un inhibitor specific al HK legat de mitocondrie (Floridi et al., 1981 ). Lonidamina, care potențează în continuare eficacitatea terapeutică a altor medicamente anticanceroase în modelele preclinice (revizuită în Pelicano et al., 2006 ), a fost efectuată la studiile clinice de fază II pentru GBM în combinație cu diazepam, în cazul în care nu a demonstrat beneficii terapeutice din punct de vedere al timpului – progresia și supraviețuirea globală (Oudard și colab.,2003 ). Medicamentul a fost până în prezent în studii clinice de fază II / III pentru tratamentul hiperplaziei benigne de prostată (ClinicalTrials.gov Identifiers: NCT00237536 și NCT00435448 ), dar studiile au fost suspendate după ce șase pacienți au suferit de efecte adverse hepatice severe.

Actualul compus principal este 3-brompiruvat (3BP), un agent de alchilare care reacționează cu resturile de cisteină în proteine. 3BP a fost inițial identificat ca un inhibitor al HK într-un model ex vivo al cancerului de ficat de iepure (Ko et al., 2001 ) și mai târziu a confirmat că exercită activități antitumorale (inclusiv supresia metastatică) în câteva tipuri de tumori experimentale avansate in vivo (vezi Ganapathy -Kanniappan și colab.,2010 pentru revizuire). Determinarea moleculară a selectivității cancerului la 3BP este încă incompletă, dar ar putea depinde în mod logic de abundența celulelor normale de glutathion de 3 g de glutathionă bogată în cisteină și de epuizarea mai rapidă a celulelor tumorale glicolitice stresate oxidativ (Qin și colab., 2010 ). Deoarece 3BP este foarte reactiv chimic, alte câteva ținte ar putea media efectele sale antitumorale (Dell’Antone, 2009 ). Deși studiile preclinice au condus la rezultate promițătoare, 3BP nu a fost încă raportat că a intrat în studii clinice.

 

Inhibitor PFKFB3

Ca furnizor principal al activatorului allosteric PFK1 F2,6BP, PFKFP3 exercită o contribuție importantă la comutatorul glicolitic.

Din cunoștințele noastre, 3- (3-piridinil) -1- (4-piridinil) -2-propen-1-onă (3PO) este singurul inhibitor specific al PFKBP3 identificat până în prezent (Clem et al., 2008 ). 3PO a raportat scăderea concentrației de F2,6BP în liniile de celule tumorale, ceea ce a dus la scăderea absorbției glucozei și la suprimarea creșterii în mai multe tipuri de tumori experimentale in vivo . Același studiu a documentat selectivitatea in vitro pentru tumoră față de celulele non-maligne. Confirmarea independentă este acum justificată.

Inhibitori ai PKM2

PKM2 este un switch /comutator principal care orientează glicoliza la sinteza ATP sau la producerea de blocuri biosintetice, făcându-l o țintă atractivă pentru tratamentele anticanceroase. În 2007, Thallion Pharmaceuticals a început un studiu clinic de fază II cu inhibitorul PKM2 TLN-232 / CAP-232, o peptidă de șapte aminoacizi administrată la pacienții cu carcinom renal metastatic renal. Rezultate incurajatoare au fost raportate intr-un poster afisat la cel de-al 33-lea congres al Societatii Europene de Oncologie Medicala din septembrie 2008: doi din cei 3 pacienti care au finalizat studiul au aratat o boala stabila si TLN-232 a fost in general sigur si bine tolerat. Recrutarea pentru un al doilea studiu de fază II la pacienții cu melanom metastatic a început la jumătatea anului 2008, dar a fost oprită din motive legale în iunie 2010 1. În 2010, laboratorul lui Cantley a analizat o imensă bibliotecă de compuși pentru a identifica în final doi inhibitori ai moleculelor mici solubili în apă, cu selectivitate pentru PKM2 față de PKM1 (Vander Heiden et al., 2010 ). Ambele molecule au fost raportate pentru a bloca probabil site-ul alosteric de legare F1,6BP al PKM2 absent în PKM1.

Recent, s-a arătat că shikoninul și alcanina izomerului enantiomeric inhibă PKM2 la concentrații care au condus la inhibarea PKM2 de peste 50%, fără a afecta activitățile PKM1 și piruvat kinaza-L (care conțin același F1,6BP-situs de legare ca PKM2; et al., 2011). Ambii compuși au inhibat consumul de glucoză și eliberarea lactatului în celulele tumorale MCF-7 și A549. Aceste studii demonstrează colectiv posibilitatea de a identifica inhibitori specifici PKM2 care ar putea servi ca medicamente anticancer potentante. Interesant, o publicație recentă descrie identificarea activatorilor PKM2 destinat a fi utilizați ca agenți antiproliferativi (Boxer și colab., 2010 ). Aceste medicamente ar acționa ca oncostatice.

Inhibitori LDH5

Prin restaurarea bazinului NAD + necesar pentru reacția GAPDH, LDH5 joacă un rol esențial în perpetuarea glicolizei cu o rată ridicată și este, prin urmare, recunoscut ca o țintă terapeutică pentru cancer (Xie et al., 2009 ; Le et al., 2010 ) . Nivelurile ridicate ale sale din sânge și țesuturi sunt asociate cu prognosticul rău pentru multe tipuri de tumori (discutate în Koukourakis et al., 2011 ). Semnificația LDH5 ca țintă terapeutică a fost documentată în studiile recente care arată că inhibarea expresiei sale prin interferența ARN-ului afectează inițierea, întreținerea și progresia tumorii (Fantin et al., 2006 , Le et al., 2010). S-a stabilit un inhibitor competitiv LDH5, 3-dihidroxi-6-metil-7- (fenilmetil) -4-propilnaftalen-1-carboxilic (FX11) cu selectivitate (legat de LDH1 și GAPDH) identificate prin screening-ul unei bănci de compuși derivați din produsul natural gossypol, un inhibitor LDH cunoscut malaric (Yu și colab., 2001b ). Sa demonstrat recent că FX11 induce stresul oxidativ și moartea celulară in vitro , care s-au tradus in vivoîn inhibarea progresiei limfomului uman și a xenogrefelor de cancer pancreatic (Le et al., 2010 ). Deși gossypolul / AT-101, fie singur, fie în asociere cu chimioterapia, este supus unor studii clinice de fază I și II 2, utilizarea FX11 în studiile clinice nu a fost încă raportată. Recent, compușii indolici N -hidroxi-2-carboxi-substituiți au fost identificați ca inhibitori specifici pentru LDH5 (Granchi și colab., 2011 ). Această serie de compuși acționează ca inhibitori concurenți ai LDH5 în ceea ce privește atât NADH cât și piruvat.

Inhibitor PDK

Prin blocarea activității PDH, PDK1 este un gatekeeper /portar important al intrării pyruvate în ciclul TCA.

Dicloroacetatul (DCA) a fost cunoscut de mult timp ca inhibitor PDK (Whitehouse and Randle, 1973 ) și a fost deja utilizat la sfârșitul anilor optzeci în cadrul unui studiu clinic pentru tratamentul acidozei lactice (Stacpoole et al., 1988 ). Acest mimetic piruvat a fost demonstrat că ocupă situsul de legare a piruvatului de PDK2, care este în mare măsură conservat în rândul PDK-urilor, inhibând astfel neselectiv toate formele cu toate potențialele izoforme PDK (Knoechel et al., 2006 ). Papandreou și colab. ( 2011) este o revizuire recentă care descrie evaluarea preclinică a DCA. Deși medicamentul a arătat o eterogenitate ridicată în ceea ce privește activitatea antitumorală, un studiu clinic prospectiv pe cinci pacienți cu glioblastom tratați cu intervenție chirurgicală, radiații și temozolomidă a fost completat cu rezultate promițătoare (Michelakis et al., 2010 ). Un studiu clinic de fază I în cancerul cerebral (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01111097 ) și două studii clinice de fază II (pentru cap și gât, NCT01386632 și pentru cancerele metastatice refractare la sân și la cele fără celule mici, NCT01029925 ) sunt în desfășurare.

Direcționarea reglării pH-ului

Scăzut pH extracelular în tumori este consecința activităților metabolice ridicate și un factor determinant important al agresivitatea tumorii. Intr-adevar, celulele tumorale contrar celulelor normale la frontul invaziv al tumorilor sunt bine echipate pentru eliberarea de protoni si prin urmare sunt selectiv adaptate pentru a supravietui si prolifera intr-un mediu moderat acid (Fang et al., 2008 , Chiche et al., 2010 ). In consecinta, Gillies, Gatenby si colegii sai au aratat ca masurile dietetice care sporesc nivelurile de bicarbonat in plasma pot induce intr-o anumita masura alcalinizarea tumorii fara a afecta tesuturile sanatoase (Robey et al., 2009). Acest studiu a raportat, de asemenea, o incidență redusă a metastazelor la șoareci în unele, dar nu toate modelele tumorale. Aceste rezultate încurajatoare justifică, în mod cert, investigații suplimentare. Pe de altă parte, multe medicamente care vizează transportoare de protoni au fost sugerate ca medicamente împotriva cancerului. Aceste medicamente ar trebui să exercite o toxicitate maximă asupra celulelor canceroase și o toxicitate neglijabilă sau minimă pentru celulele normale. Compusul principal de conducere pentru inhibarea CA9 este indisulamul, un derivat de sulfonamidă demonstrat că inhibă CA9 la concentrații nanomolare (Owa et al., 1999 , Abbate și colab., 2004 , Supuran, 2008 ). În ciuda lipsei de eficacitate semnificativă a fost observat pentru indisulam ca un singur agent într-un studiu clinic de fază II asupra cancerului pulmonar cu celule mici (Talbot et al., 2007), studiile de fază II suplimentare sunt în curs de desfășurare pentru tratamentul melanomului, plămânilor, pancreasului și cancerului de sân metastatic. S-au identificat anticorpi blocanți împotriva CA9 sau CA12 (Xu et al., 2010 ; Battke și colab., 2011 ; Murri-Plesko și colab., 2011 ). Girentuximab, un anticorp specific care vizează CA9, este acum în studiile clinice de fază III pentru tratarea pacienților cu carcinom cu celule renale cu celule limpezi (Watch Deal, 2011 ). Mai mulți inhibitori ai V-ATPazei legat de membrană au fost raportați și sunt subiectul unei revizuiri recente (Perez-Sayans et al., 2009 ). S-a raportat că un anticorp de blocare determină retardarea creșterii în modele xenografte preclinice (Wang et al., 2008). Deși au eficacități antitumorale diferite, toți par a viza subunitatea c în domeniul V0. Esomeprazolul (ESOM) se numără printre principalii compuși din clasă, care sunt în prezent supuși unor studii clinice de fază II în cancerul de sân metastatic în asociere cu docetaxel și cisplatină (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01069081 ). NHE1 poate fi inhibat prin concentrații supraclinice ale medicamentului diuretic amilorid. Un derivat de amilorid, 5- ( N – etil – N – izopropil) amilorid (EIPA), este de 200 de ori mai puternic ca un inhibitor specific al NHE1 , dar nu a fost dezvoltat pentru utilizarea clinica (Maidorn et al., 1993 ). Interesant, Reshkin și colab. ( 2003) au arătat că efectele pro-apoptotice ale paclitaxelului au implicat inhibarea NHE1 și o scădere a pH-ului i , oferind astfel o semnificație suplimentară pentru țintirea clinică. Pentru ceea ce se referă la MCT4, deși s-a demonstrat că tăcerea MCT4 reduce migrarea celulelor tumorale (Gallagher et al., 2007 ), nu a fost identificat niciun inhibitor specific al moleculei mici (Kennedy și Dewhirst, 2010). Din cunoștințele noastre, nu a fost identificat niciun anticorp de blocare vizând NHE1 sau MCT4. Luate în mod colectiv, există dovezi ample că sistemele de reglare a pH-ului reprezintă ținte promitatoare împotriva cancerului. Translația clinică va depinde în primul rând de (i) o mai bună înțelegere a contribuției relative a fiecăruia dintre aceste sisteme la controlul pH-ului tumorii (selecția țintă), (ii) identificarea inhibitorilor selectivi ai izoformelor (pentru a minimiza efectele colaterale) și ) dezvoltarea unor metode imagistice non-invazive, sensibile la pH. O atenție deosebită (și interesul) trebuie acordată tratamentelor combinate cu medicamente anticanceroase care sunt acizi sau baze slabe.

Inhibitori MCT1

Inhibitorii MCT1 oferă posibilitatea de a viza simultan metabolismul tumoral și angiogeneza în cadrul aceleiași molecule. Ca facilitator principal al absorbției de lactat, MCT1 este într – adevăr , la baza unei simbioze metabolice in tumori (Figura (Figura 5,5 , unde MCT1 este exprimat in celulele tumorale oxidative; Sonveaux și colab. 2008 ) și este elementul cel mai din amonte a unei căi de semnalizare a lactatului care conduce la activarea NF-kB și producția de IL-8 în celulele endoteliale (Vegran et al., 2011). Exprimat la membrana plasmatică a celulelor oxigenați, MCT1 oferă astfel avantajul unei ținte ușor de atins pentru terapia sistemică. Prin urmare, disponibil comercial inhibitor MCT1 α-ciano-4-hydroxycinnamate (CHC) s-a aratat antitumoral potent ce afecteaza in monoterapie sau in asociere cu radioterapia la șoareci, fără a exercita o toxicitate evidentă (Sonveaux et al,. 2008 ;. Vegran et al, 2011 ). Siguranța este susținută în mod rezonabil de rapoartele despre persoanele cu deficit de MCT1 care nu au simptome în repaus, ci dezvoltă doar crampe musculare în exerciții intense; (Fishbein, 1986 ) și prin utilizarea substraturilor metabolice alternative de către țesuturile sănătoase (Halestrap și Meredith, 2004). O primă moleculă mică, AR-C117977, a fost dezvoltată ca un inhibitor specific MCT1 pentru imunosupresie ușoară (Bueno și colab.,2007 , Kennedy și Dewhirst, 2010 ). Un compus asociat administrat oral, AZD3965, intră în prezent în studii clinice de fază I / II pentru temorile solide avansate 3 .

Inhibitori ai HIF-1

Ca regulator principal al comutatoarelor glicolitice și angiogenice, HIF-1 a atras atenția mult ca țintă împotriva cancerului. Deși au fost identificate mai multe medicamente pentru a exercita efectele anticanceroase parțial prin inhibarea HIF-1 (revizuită extensiv în Onnis și colab., 2009 ), nu a existat până în prezent nici un medicament mic, care inhiba selectiv HIF-1. BAY87-2243, prezentat ca inhibitor al activității HIF-1 și a stabilității HIF-1a și care acum intră în studiile clinice de fază I (identificatorul ClinicalTrials.gov: NCT01297530 ) ar putea fi primul compus din clasă. Pacienții sunt, de asemenea, recrutați în prezent pentru o teste de fază I de testare EZN-2968, o oligonucleotidă antisens care vizează HIF-1α (Greenberger et al., 2008). În concluzie, în conformitate cu informațiile peer review-ului disponibil, validarea HIF-1 ca ținta anticanceroasă în spital este încă în așteptare.

inhibitorii c-Myc

c-Myc este membru al familiei de proteine ​​de tip helix-loop-helix leucine zipper (bHLH-ZIP). Dimerizarea sa cu o altă proteină bHLH-ZIP, Max, este necesară pentru diverse activități biologice, incluzând transformarea celulară, apoptoza și activarea transcripțională (Meyer și Penn, 2008 ). După cum a fost recent revizuit în Berg ( 2011 ), interacțiunea c-Myc-Max este o țintă atrăgătoare pentru designul de medicament care a stimulat dezvoltarea mai multor inhibitori ai moleculelor mici. O astfel de moleculă mică, 10058-F4, a inhibat in vitro creșterea celulelor carcinomului hepatocelular (Lin et al., 2007 ). Un alt compus cu molecula mica, Quarfloxin / CX-3453, care inhiba transcriptia MYC (Brooks and Hurley, 2010), este acum in studiile clinice de faza II pentru carcinomul neuro-endocrin (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00780663 2004 ). Nu este clar până în prezent dacă inhibitorii c-Myc vor prezenta efecte secundare la fel de severe sau chiar mai rău decât chemo- și radioterapia.). Deși inhibitorii c-Myc avansează în clinici, o limitare importantă este că c-Myc este un factor de transcripție pleiotropic necesar pentru proliferarea celulelor normale și pentru menținerea tulpinii (Wilson și colab.,

activatori AMPK

Datele clinice și cercetarea translațională au dezvăluit acum că pacienții cu tulburări metabolice, cum ar fi diabetul de tip 2 sau obezitatea, au un risc crescut de a dezvolta tumori. Hiperglicemia și hiperinsulinemia au fost într-adevăr implicate în tumorigeneza prin mai multe căi care fie converg direct sau indirect la activarea mTOR (Godsland, 2010 , Jalving et al., 2010 , La Vecchia, 2011 ). Interesant, studiile epidemiologice au arătat, de asemenea, o incidență redusă a cancerului la pacienții diabetici tratați cu metformin, un medicament activator AMPK utilizat în prezent pentru tratamentul diabetului de tip 2 (Evans și colab., 2005 , Libby și colab., 2009 ; 2010). Studiile clinice în derulare vizează evaluarea faptului dacă pacienții fără cancer de diabet zaharat ar putea beneficia de metformină ca tratament neo-adjuvant sau chemopreventiv (pentru a limita riscul de reaparitie a cancerului, Muti et al., 2009 , Martin-Castillo et al. 2010 ). În ciuda avantajului incontestabil al utilizării unui medicament sigur din punct de vedere clinic, eforturile sunt acum indispensabile pentru a defini doza terapeutică optimă (acidoza lactică fiind un efect secundar al activatorilor AMPK) și fondul genetic al cancerului adecvat a fi tratat cu acest medicament.

Concluzii finale

Comutatorul glicolitic ocupă o poziție privilegiată în agenda agresivă a celor mai multe tumori solide. initial, prin suprimarea Efectului Pasteur ca răspuns la hipoxie, este într-adevăr un eveniment timpuriu care marchează intrarea tumorilor latente într-o fază de creștere exponențială. Astfel, trecerea la un metabolism glicolitic poate precede evoluția tumorilor spre fenotipurile angiogene și metastatice mai agresive. Glicoliza exercită, de asemenea, o influență omniprezentă în timpul creșterii tumorii, transformand cancerului într-o boală metabolică și sugerând canalele comunicare necesare între metabolism, angiogeneză și metastază.

Persistența glicolizei cu viteză mare este sub comanda comandantului factorului de transcripție HIF-1 care, în colaborare cu alte căi de semnalizare oncogene, incluzând c-Myc, AMPK și mTOR,promovează expresia majorității enzimelor și transportorilor glicolitici.

HIF-1 este inductibil prin hipoxie, astfel legand pO2 scăzuta la fenotipul glicolitic pentru producerea de energie anaerobă. Dar HIF-1 este, de asemenea, exprimat în mod constitutiv în celulele tumorale fenotipice Warburg, unde cuplează glicoliza aerobă de mare rată la biosinteză și proliferare celulară.

Tumorile solide sunt rezultatul selecției metabolice și al unui mediu particular care găzduiește diferite populații de celule metabolic-hiperactive, dintre care celulele cu glicoliză aerobă, glicoliză anaerobă și fenotipuri mai oxidative pot convietui. Identificarea unei simbioze metabolice bazată pe schimbul de lactat între celulele tumorale glicolitice și oxidative asigură o dimensiune de cooperare (Sonveaux et al., 2008 ), recent extinsă la celule stromale non-maligne (Bonuccelli și colab., 2010). Metabolismul nu este static, ci mai degrabă foarte adaptabil la influențele externe.

Fenotipul Warburg însuși este adesea reversibil, așa cum este și pentru celulele ne-maligne. Examinarea cuprinzătoare (și, prin urmare, simplificată în expresia sa), pe care o oferim aici, poziționează metabolismul tumoral ca un factor care contribuie în mod semnificativ la malignitate și ca o țintă atractivă pentru terapie anticanceroasa.

Ce am învățat până când știm? Cercetările din întreaga lume au demonstrat, în esență, că mai multe autorități de reglementare a glicolizei sunt supuse terapiei anticanceroase. Câmpul este încă în fază incipientă. Întrebările esențiale rămân fără răspuns, de exemplu în ceea ce privește adaptarea din plastic a metabolismului tumoral la terapie. În plus, deși s-au dezvoltat numeroase strategii, dintre care unele sunt evaluate în prezent în studiile clinice de fază I și de fază II,nu există totuși nici o rațiune fundamentată pentru a selecta unul sau mai mulți regulatori ai glicolizei ca ținte (obiective) anticanceroase preferate și puține informații clinice despre toxicitate. Ar trebui ca terapia să fie adaptată la o anumită tumoare la un anumit pacient? Pe ce baze? Un element care ar putea fi luat în considerare ar putea fi fondul genetic al tumorii pe baza dovezilor experimentale care au arătat rezultate metabolice diferite care decurg din unele mutații specifice (Cairns și colab.,Ar trebui ca terapia să fie adaptată la o anumită tumoare la un anumit pacient? Pe ce baze? Un element care ar putea fi luat în considerare ar putea fi fondul genetic al tumorii pe baza dovezilor experimentale care au arătat rezultate metabolice diferite care decurg din unele mutații specifice (Cairns și colab.,2011 ). Terapiile sistemice direcționate direct spre celulele tumorale hipoxice sunt în general confruntate cu dificultăți de accesare a compartimentului celulelor tumorale hipoxice la distanță de vasele de sânge și de apariția rezistenței datorate instabilităților ADN selectate cu hipoxie. Nu este clar dacă terapiile antimetabolice vor face mai bine decât chimioterapia în această perspectivă. Alternativ, direcționarea cooperativității metabolice, care va necesita o înțelegere aprofundată a funcțiilor, regulamentelor și intermedierilor între transportatorii metabolici, este o cale recent deschisă pentru terapie.

Declarația privind conflictele de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

Recunoasteri

Lucrările la laboratorul de autori sunt susținute de Consiliul European pentru Cercetare (FP7 / 2007-2013 Cercetător Independent Cercetător ERC Grant Pornire 243188 TUMETABO către Pierre Sonveaux),Fondul Național de Recuperare a Cercetării (FRS-FNRS), Comunitatea Française de Belgique (ARC 09 / 14-020) și Fundația Belge Contre le Cancer</