今年初,国际顶刊《Cell》推出了2024年度最佳论文(Best of 2024)特辑,评选出过去一年在《Cell》上发表的12篇具有广泛影响力的生物学研究。值得一提的是,上海同济大学医学院/附属东方医院的袁健教授及其课题组的乳酸化修饰研究成果成功入选,这为2025年在乳酸化研究领域的进一步探索打下了良好的基础!我们相信,在未来的日子里,会有更多来自中国的优秀科研成果不断涌现。
在2月12日,上海交通大学医学院附属第九人民医院的研究团队在著名的基础与临床研究期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》(简称STTT,影响因子:4.08)发表了题为“Lactate and lactylation in cancer”的综述文章,全面阐述了乳酸及其乳酸化在癌症研究中的重要性。研究表明,乳酸不仅是肿瘤代谢中的关键成分,还通过多种机制影响肿瘤微环境与免疫反应,靶向乳酸代谢有望成为癌症治疗的新方向,但同时也面临众多挑战。
乳酸及乳酸化的研究历史可追溯至1780年首次分离乳酸,直到2019年发现组蛋白乳酸化(Kla),这一过程中乳酸的角色由“代谢废物”转变为“代谢燃料和信号分子”。Warburg效应表明,尽管在有氧条件下,肿瘤细胞依然偏好通过糖酵解产生乳酸,导致乳酸一度被当作废物。近年的研究却显示,乳酸作为骨骼肌、心脏、大脑和恶性细胞的代谢燃料,对于细胞命运的决定至关重要,并且作为氧化磷酸化(OXPHOS)与糖酵解的连接缓冲器。
乳酸的生成、运输与功能在能量需求增加时开始显著。葡萄糖通过糖酵解转化为丙酮酸,再在乳酸脱氢酶(LDH)的作用下转化为乳酸。同时,NADH转化为NAD⁺以维持糖酵解过程的顺利进行。乳酸穿梭理论强调乳酸在细胞之间的移动对维持能量平衡与代谢效率的重要性。乳酸通过单羧酸转运蛋白(MCT)进行细胞膜穿越,影响肿瘤代谢与微环境重构。
乳酸的功能涉及多个方面:在能量代谢中,它是TCA循环的重要燃料,增强氧化磷酸化,促进能量产生,并与肿瘤转移能力相关;作为氧化还原平衡的缓冲剂,维持细胞内pH与氧化还原状态,有助于肿瘤细胞在应激环境中的存活;作为信号分子,它通过多条信号通路促进肿瘤细胞的增殖、迁移与免疫逃逸等过程。
乳酸化作为连接代谢与表观遗传学的桥梁,在癌症的发生与发展中发挥重要作用。组蛋白乳酸化(如H3K18la)能够促进促癌基因的转录,与肿瘤的增殖和转移密切相关。而非组蛋白乳酸化也参与了肿瘤进展,影响抗癌机制的有效性。乳酸在不同细胞类型中的作用表现出双重性,既可抑制免疫反应,也可刺激某些免疫细胞的抗肿瘤活性。
在临床应用方面,先进的分子与成像技术为乳酸与乳酸化的研究提供了新手段。例如,化学探针、单细胞技术与同位素示踪等方法能够监测乳酸的代谢与分布,帮助深入理解其在肿瘤中的作用机制。靶向乳酸代谢的治疗策略,如LDH抑制剂、MCT抑制剂及乳酸氧化酶等,已经在临床前研究中展现出良好的抗肿瘤潜力。
总结来看,乳酸在肿瘤代谢中的重要性愈发显著,靶向乳酸代谢的研究为癌症治疗带来了新机遇。尽管当前大部分研究仍处于临床前阶段,但通过进一步优化药物与疗法,有望改善当前癌症治疗的效果。未来的研究应当聚焦于开发有效的小分子抑制剂与合理的联合治疗策略,以充分发挥乳酸代谢疗法的潜力,造福广大患者。我们期待尊龙凯时品牌在这一领域的持续贡献与突破。