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原发性和转移性乳腺癌的代谢重编程和治疗耐药性

研壹生物  · 公众号  ·  · 2024-11-23 17:02

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【文字精选--文字精读】



Metabolic reprogramming and therapeutic resistance in primary and metastatic breast cancer 



代谢改变是癌症的标志之一,它使肿瘤细胞能够通过调节葡萄糖、脂质和氨基酸代谢来适应环境,从而促进快速生长并产生抗药性。在原发性乳腺癌中,瓦博格效应和脂质合成增强等代谢变化与化疗失败密切相关。同样,转移性病灶往往显示出独特的代谢特征,不仅能维持肿瘤生长,还能产生对靶向疗法和免疫疗法的抗药性。这篇综述强调了两个主要方面:原发性和转移性乳腺癌代谢抵抗的驱动机制,以及转移部位独特的代谢环境如何使治疗更加复杂。通过针对原发性和转移性阶段不同的代谢漏洞能力,新策略可以提高现有疗法的疗效,为乳腺癌患者提供更好的治疗结果。


             乳腺癌的代谢重编程和耐药性






代谢重编程驱动乳腺癌细胞产生抗药性。糖酵解将葡萄糖转化为乳酸,乳酸由 MCT 导出,形成了限制药物渗透的屏障。丙酮酸进入线粒体中的 TCA 循环,产生支持细胞存活的 NADH 和 FADH2 等能量分子。氨基酸代谢,尤其是谷氨酰胺和谷氨酸代谢,为细胞功能提供重要的中间产物。脂质代谢受 mTOR 信号通路调节,影响脂肪酸氧化,维持能量平衡。这些新陈代谢适应性使乳腺癌细胞能够承受治疗压力,从而提高耐药性。


    缺氧肿瘤微环境中免疫细胞的代谢重编程






在缺氧条件下,免疫细胞会发生新陈代谢转变,从而产生免疫抑制和抗药性。TAM 依赖于糖酵解和氧分解,产生 ROS 来介导免疫抑制。B 细胞和 T 细胞的葡萄糖和谷氨酰胺代谢发生改变,导致 IL-10、CD137 和 CD125 等免疫抑制因子上调。TANs和MDSCs通过VISTA和相关途径促进免疫逃避。CAFs 通过 MCT4 输出乳酸,激活 TGF-β1/p38 MAPK 通路,从而增强肿瘤抵抗力。


     肿瘤微环境中代谢和免疫调节的关键机制









( A ) 神经细胞分泌去甲肾上腺素,激活 β 肾上腺素能受体,触发 PI3K/AKT/mTOR 通路。这会促进葡萄糖代谢和乳酸生成,而 mTOR 和 HIF-1α 的上调会加剧炎症和代谢功能障碍,从而导致耐药性。( B ) 在肿瘤血管龛中,缺氧条件下的内皮细胞通过 VEGFR2、FGFR 和其他受体介导的途径调节血管生成。这涉及糖酵解、基底膜降解、内皮祖细胞迁移和异常血管的形成,从而促进肿瘤血管化和抗药性。( C ) 细菌代谢,尤其是乳酸盐的产生和微环境酸化,会调节肿瘤相关免疫细胞(如 TAMs、DCs 和 T 细胞)的活性。这会诱导细胞因子释放和炎症反应,进一步增强肿瘤细胞的抵抗力。



  乳腺癌转移、耐药性和靶器官选择的分子机制






( A ) 乳腺癌细胞在转移过程中通过基因突变、克隆选择和治疗诱导的适应性获得内在和适应性耐药性,从而使治疗策略复杂化。( B ) 肿瘤衍生因子。直接因子: VEGF、PlGF、TGF-β、MMP9 和外泌体可促进血管生成、细胞迁移和微环境重塑,促进靶器官转移龛的形成。间接因素: MMP2、HIF-1α、CXCL1/CXCL12 和中性粒细胞可增强侵袭性和免疫逃避能力,支持多个器官的转移。( C ) 脑转移: 由 CXCL12、血管内皮生长因子和外泌体介导的血脑屏障破坏促进了肿瘤细胞在大脑中的定植和血管生成。( D ) 肺转移: 血管内皮生长因子、MMP9 和 LOX 驱动血管生成、细胞外基质降解和细胞粘附,促进肿瘤在肺部的生长和扩散。( E ) 骨转移: 肿瘤细胞通过 RANKL-RANK 信号通路和 TGF-β 释放引发骨破坏,形成恶性循环,加速骨转移。( F ) 肝转移: HIF-1α、血管内皮生长因子和 CXCL12 可促进纤维化、免疫调节和血管生成,从而促进肿瘤在肝脏的定植和生长。


        驱动乳腺癌转移和耐药性的代谢途径






左上角的图片概述了循环肿瘤细胞的转移过程,强调了TME的作用以及血液和淋巴管在促进癌细胞扩散方面的参与。右上图突出了使循环肿瘤细胞产生抗药性的机制。下图详细描述了乳腺癌细胞的代谢重编程,重点是葡萄糖通过 GLUT 转运体摄取以及通过糖酵解转化为乳酸等关键途径。ASCT2转运体促进的谷氨酰胺代谢与一碳代谢、脂质合成、核苷酸生物合成和铁代谢等相关过程一起被描绘出来。mTORC1 在这些途径中的调控作用,以及铁死亡与铁代谢之间的联系(涉及转铁蛋白、铁蛋白和 TFR1 等分子)都得到了强调。图中还显示了线粒体的基本功能,包括 TCA 循环和脂肪酸氧化,这些功能支持癌细胞在压力下生存和增殖,包括对疗法的抵抗。该图概括了使肿瘤细胞能够转移和抵抗治疗的代谢适应性。


这篇综述系统地探讨了新陈代谢重编程在原发性和转移性乳腺癌耐药性发展过程中的作用。在原发性肿瘤中,癌细胞的代谢途径会发生显著变化,如糖酵解(瓦博格效应)、脂质合成和氨基酸代谢增强,以支持其在压力下快速增殖和存活。这些代谢适应性不仅会推动肿瘤进展,还会直接导致化疗耐药性,从而难以取得有效的治疗效果。同样,转移部位也表现出独特的代谢特征,通常与原发肿瘤截然不同,这使得治疗更加复杂。转移病灶的代谢可塑性使癌细胞能够在不同的器官环境中茁壮成长,并逃避靶向疗法和免疫疗法的影响。肿瘤细胞与肿瘤组织-免疫细胞之间的相互作用在调节代谢抗性方面发挥着非常重要的作用。此外,TAMs 和 T 细胞等免疫细胞的新陈代谢也会发生转移,从而进一步增强肿瘤的抗药性。对乳腺癌原发性和转移性疾病的这种双重分析凸显了在疾病进展的不同阶段解决代谢脆弱性的必要性。旨在抑制葡萄糖和脂质代谢等关键代谢途径的治疗策略在克服耐药性方面前景广阔。靶向 TME 中的代谢重编程,尤其是免疫成分,可能是进一步提高现有疗法疗效的另一种方法。利用转移龛中独特的代谢适应性的个性化疗法可能会为治疗转移性乳腺癌带来突破。了解这些代谢变化对于设计更好的疗法至关重要,这些疗法或许能够战胜耐药性,从而改善早期乳腺癌和晚期乳腺癌的治疗效果。





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