科学家已知道癌细胞会吸收大量葡萄糖促进自己生长,而最近美国科学家进一步发现,血癌(leukemia,也称白血病)的癌细胞还会诱骗其他正常细胞,让它们减少吸收葡萄糖,好让体内有更多葡萄糖供癌细胞使用。
癌细胞由于生长快速而需要消耗大量养分,最主要来源之一就是葡萄糖。科学研究已逐步揭发癌细胞如何大量吸收葡萄糖的机转,例如癌细胞细胞膜上的“葡萄糖转运蛋白”(glucose transporter)表现量会大幅增加,使得癌细胞能更快速将葡萄糖由细胞外运送至细胞内。
但癌细胞还是个骗子。美国科罗拉多大学癌症中心 Craig Jordan 教授团队发现,血癌细胞创造了一种类似糖尿病的生理状态,以减少葡萄糖进入正常细胞,如此一来就有更多葡萄糖能给自己用了;换言之,这些细胞从正常细胞那将葡萄糖偷过来以帮助自己生长。但血癌细胞如何改变病患体内的新陈代谢状态?
研究团队发现,血癌细胞会诱使脂肪细胞分泌更多 IGFBP1 蛋白,此蛋白会使胰岛素促进正常细胞消耗葡萄糖的作用力下降,当胰岛素作用力下降时,人体可借由分泌更多胰岛素来弥补不足,然而血癌细胞进一步抑制胰岛素的分泌。
团队在研究中发现,肠道(以及肠道菌)对调节动物体内的葡萄糖也扮演相当重要的角色,血癌小鼠的肠道内微生物组成种类与健康小鼠不同,血癌小鼠的肠道中较缺少“拟杆菌属”(bacteroid)肠道菌,它是一类肠道益菌,当小鼠缺乏这类肠道菌时,肠道功能会受影响。
健康的人在进食后,血糖上升会刺激肠道分泌一种称为“肠泌素”(incretin)的荷尔蒙,进而促使胰脏分泌较多胰岛素以使血糖恢复至正常水准。然而血癌小鼠的肠道功能已受损伤,因而使肠泌素促进胰岛素分泌的作用也受阻。
血清素(serotonin)是体内一种能使人感觉愉悦的神经传递物质,一些抗忧郁药物即是透过提高体内血清素浓度来治疗忧郁情绪,而血清素对胰脏制造胰岛素也相当重要。然而血癌细胞也会使血癌小鼠体内的血清素活性下降。
血癌细胞透过上述几种途径减少小鼠体内胰岛素的作用,进而导致血糖浓度总是维持在较高水准,这便给予血癌细胞更充足的葡萄糖供给。Jordan 教授认为,血癌细胞这种“行为”跟寄生虫没两样,为了自身利益强占宿主“便宜”,他推测,癌症病人体重下降及身体虚弱的原因,有一部分可能就来自养分被癌细胞窃取造成的营养不良。
厘清血癌细胞如何影响葡萄糖的调节后,研究团队尝试扭转此局面。当他们给予血癌小鼠补充拟杆菌的代谢物(tributyrin)以恢复肠道功能、补充血清素以提升胰岛素功能后,血癌细胞的生长明显受到抑制,且因血癌死亡的小鼠数目减少了一半。
本次研究主要研究人员 Haobin Ye 博士表示,他们已有证据显示于血癌小鼠身上发现的现象,也存在于人类血癌病患。期待后续科学家能运用本次发现,发展出对抗血癌的新策略。
研究结果已刊登于今年 9 月的《癌症细胞》(Cancer Cell)期刊。
注:所谓“癌症正子断层造影”(Positron Emission Tomography,PET)即是利用癌细胞嗜吸收葡萄糖的特性以侦测癌症之病灶。
- Cancer hijacks the microbiome to glut itself on glucose
(首图来源:shutterstock)