Metabolic interplays between the tumour and the host shape the tumour macroenvironment
Nature Reviews Cancer; IF:72.5
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Correspondence to: [email protected]; [email protected]
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Altea-Manzano P, Decker-Farrell A, Janowitz T, Erez A. Metabolic interplays between the tumour and the host shape the tumour macroenvironment. Nat Rev Cancer. 2025.
Metabolic reprogramming of cancer cells and the tumour microenvironment are pivotal characteristics of cancers, and studying these processes offer insights and avenues for cancer diagnostics and therapeutics. Recent advancements have underscored the impact of host systemic features, termed macroenvironment, on facilitating cancer progression. During tumorigenesis, these inherent features of the host, such as germline genetics, immune profile and the metabolic status, influence how the body responds to cancer. In parallel, as cancer grows, it induces systemic effects beyond the primary tumour site and affects the macroenvironment, for example, through inflammation, the metabolic end-stage syndrome of cachexia, and metabolic dysregulation. Therefore, understanding the intricate metabolic interplay between the tumour and the host is a growing frontier in advancing cancer diagnosis and therapy. In this Review, we explore the specific contribution of the metabolic fitness of the host to cancer initiation, progression and response to therapy. We then delineate the complex metabolic crosstalk between the tumour, the microenvironment and the host, which promotes disease progression to metastasis and cachexia. The metabolic relationships among the host, cancer pathogenesis and the consequent responsive systemic manifestations during cancer progression provide new perspectives for mechanistic cancer therapy and improved management of patients with cancer.
癌细胞的代谢重编程和肿瘤微环境是癌症的关键特征，研究这些过程为癌症的诊断和治疗提供了见解和途径。近年来的进展强调了宿主系统特征（称为宏观环境）对促进癌症进展的影响。在肿瘤发生过程中，宿主的这些固有特征，如生殖细胞系遗传、免疫特征和代谢状态，影响机体对癌症的反应。与此同时，随着癌症的生长，它会诱发原发肿瘤部位以外的全身效应，并影响宏观环境，例如通过炎症、恶病质的代谢终末期综合征和代谢失调。因此，了解肿瘤和宿主之间复杂的代谢相互作用是推进癌症诊断和治疗的一个不断增长的前沿。在这篇综述中，我们探讨了宿主的代谢适应性对癌症发生、发展和治疗反应的具体贡献。然后，我们描述了肿瘤、微环境和宿主之间复杂的代谢交互作用，这促进了疾病向转移和恶病质的进展。宿主、肿瘤发病机制和肿瘤进展过程中相应的全身表现之间的代谢关系为癌症的机制治疗和改善癌症患者的管理提供了新的视角。
• 癌细胞代谢重编程（Metabolic Reprogramming） 是肿瘤生长和转移的重要特征，不仅发生在肿瘤细胞内，还涉及宿主（host）全身的代谢变化。
• 宿主的系统性代谢特征（宏观环境，Macroenvironment） 影响癌症发生、发展和治疗响应。
• 肿瘤反过来也会影响宿主代谢，导致慢性炎症、恶病质（cachexia）等系统性代谢紊乱，加速疾病进展。
• 本研究探讨肿瘤与宿主之间复杂的代谢互作，如何塑造肿瘤宏观环境，并影响癌症的治疗策略。
• 肥胖、糖尿病、高脂饮食等代谢性疾病会增加癌症风险。
• 脂肪组织与肿瘤的相互作用：肥胖小鼠模型显示脂肪细胞可促进肿瘤细胞摄取肌酸（creatine），增强脂肪酸代谢，从而促进肿瘤增殖。
• **西方饮食（Western Diet）**增加炎症和脂质代谢异常，与癌症发生相关。
• 遗传因素影响代谢适应性，如某些代谢基因突变（IDH1/2、SDH、FH）会导致特定癌症类型。
• 宿主免疫状态决定肿瘤微环境（TME）的抗癌能力，例如慢性炎症可能促进癌细胞存活。
• 炎症介导的代谢失调：IL-6、TNF-α等促炎因子增加，导致脂肪组织和骨骼肌的分解代谢增强，加剧癌症恶病质（cachexia）。
• 肝脏代谢改变：癌症患者常出现脂肪变性肝病（MASLD），其代谢变化可促进远处器官的癌症发生。
• **肿瘤释放的外泌体（exosomes）
改变宿主器官代谢，促进肿瘤扩散。
** • 骨髓：急性髓系白血病（AML）可诱导**骨髓脂肪细胞（BMAs）**释放脂肪酸，为癌细胞提供能量。
• 肝脏：结直肠癌肝转移细胞可利用果糖代谢（aldolase B），增强生长能力。
• 脑：乳腺癌脑转移细胞通过摄取γ-氨基丁酸（GABA）和乙酸（acetate）获取能量。
• mTOR、PI3K、AMPK等代谢调控靶点可用于癌症治疗，如mTOR抑制剂在某些癌症中已获批。
• PARP抑制剂可用于DNA修复受损的癌症，如BRCA突变型癌症。
• **生酮饮食（Ketogenic Diet）**降低血糖和胰岛素水平，可能抑制某些癌症生长。
• 氨基酸限制饮食（如甲硫氨酸、谷氨酰胺限制）可能抑制特定癌细胞增殖。
• 低脂饮食减少脂肪酸供给，可能影响脂肪酸依赖型癌症。
• 运动增强脂肪分解，降低循环葡萄糖水平，从而抑制癌细胞生长。
• 运动诱导免疫系统激活，增加自然杀伤细胞（NK细胞）活性，提高免疫治疗响应率。
• 肿瘤与宿主代谢相互作用是癌症进展的重要因素，不仅影响癌症生长，还决定免疫治疗和靶向治疗的效果。
• 宿主代谢状态（如肥胖、糖尿病）可塑造肿瘤微环境，影响癌症发生和治疗响应。
• 通过调节代谢（如饮食、药物、运动），可能优化癌症治疗，提高患者生存率。
• 未来需要综合代谢、免疫和癌症生物学，开发更精准的癌症治疗策略。
本研究为代谢与癌症的相互作用提供了新视角，并强调了系统性代谢调控在癌症治疗中的潜力。
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