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如何做到饿死癌细胞,而正常细胞却能存活(2)

(2016-12-05 03:10:12) 下一个

癌症是一种因线粒体受损而导致的代谢疾病

细胞的线粒体分布在细胞核外围的细胞质内。我们吃到肚子里的汉堡包经过消化系统的预处理,营养成分(葡萄糖,氨基酸和脂肪)被输送到线粒体中被进一步转化为动力供细胞使用。不同类型的细胞的线粒体的数量,形状和大小各不相同。通常代谢活动越旺盛的细胞,线粒体的数量越多尺寸也更大。

线粒体生成能量的方式是通过线粒体内发生的一系列生物化学反应将葡萄糖,氨基酸和脂肪进一步降解而获得的。在有氧气存在的情况下,线粒体可将1分子的葡萄糖经过糖酵解,三羧酸循环和氧化磷酸化三步骤,通过化学键的断裂获取能量,产生出30-32个ATP分子和终产物二氧化碳和水,此过程又称为有氧呼吸。APT可视为细胞内的生物电池。在需要时细胞随时可通过断裂其磷酸键来获取能量。在缺氧的情况下,1分子的葡萄糖仅能通过糖酵解过程获得2分子的ATP,中间产物丙酮酸因缺氧无法进入三羧酸循环只能呆在细胞质中被进一步降解为乳酸和氨。显然线粒体的有氧呼吸比起无氧酵解在获取能量上更为先进有效,食品营养的利用更完全,还不会遗留有害残留物。

细胞的酵解功能是细胞在几十亿年前地球缺氧的情况下获取能量的普遍方式。到15亿年前线粒体形成时地球已呈富氧状态,效率更高的有氧呼吸取而代之,但细胞同时又继承保留了古老低效率的无氧酵解功能备用,以增强细胞生存能力。

Dr Seyfried 认为在有氧的情况下,癌细胞用无氧酵解的方法获取能量是因为癌细胞的线粒体受损,无法进行正常的有氧呼吸,是不得已而为之。线粒体的内部结构极为精细,也很脆弱,是对各种损伤最为敏感的细胞器之一。各种毒素,病毒,放射线和慢性炎症等都会造成线粒体的损伤。人体吸入氧气的90%被耗在细胞的有氧呼吸过程中。在获取能量的同时, 有氧呼吸还产生了活性极高的氧自由基(ROS),并加速线粒体的衰老受损。在有氧的情况下,癌细胞通过酵解的方式生成乳酸可作为癌细胞的特征反应。如某细胞可有氧生成乳酸,该细胞即可认定为癌细胞。

癌细胞的线粒体与正常细胞的线粒体有以下不同:

1.线粒体的数量显著减少。

2.线粒体的外形会发生变化,内部结构显得异常平滑。

3.与有氧呼吸相关的生物酶蛋白量下降,而与无氧酵解酶的蛋白量明显上升。

4.线粒体内的DNA数量减少。

5.线粒体特有的脂类 Cardiolipin 数量减少,它是组装呼吸酶结构体中不可或缺的元素。

由于癌细胞的线粒体受损,其呼吸功能大大低于正常细胞的水平,通常要低70%多。因此光依靠有氧呼吸细胞已无法得到足够能量,线粒体向细胞核内蛋白合成的 CEO 发出SOS求救信号,使无氧酵解生物酶的蛋白合成被激活,无氧酵解能力大大提高以补充能量的不足。似乎是一种巧合,癌细胞被激活的一组无氧酵解生物酶恰好都是已被研究多年一直被视为致癌关键的致癌基因。

在癌细胞将能量开关转向无氧酵解方式后,癌细胞随之还产生其他异常现象。

1.    癌细胞的无氧酵解生物酶的合成被激活后,有氧呼吸的生物酶合成就被抑制。有一组被称为肿瘤抑制基因的蛋白合成与呼吸酶的合成联系紧密,也被抑制。不幸的是这组肿瘤抑制基因在细胞中的主要功能是进行DNA修复。由于DNA修复能力下降,导致癌细胞的DNA稳定很差,易诱发大量基因突变。

2.    细胞都具备一种程序自杀功能。在细胞严重受损或衰老无法维持其正常生理功能时,自杀程序就会启动。线粒体在启动过程中扮演主角。如果线粒体受损,细胞自杀程序无法正常启动,使得大量癌细胞长生不死。

前文提到将癌细胞的DNA移植到正常细胞中并不能在正常细胞中诱发癌变。如果将癌细胞的线粒体移植到正常细胞中又会有什么样的结果呢?结果显示:

1.    将含有癌细胞线粒体的细胞质移植到正常细胞中,然后再将融合细胞注入实验动物,诱发肿瘤的概率是97%。

2.    将正常细胞的细胞质移植到肿瘤细胞中,可减缓癌细胞的癌变特性,并减缓肿瘤生长和形成速度。

3.    如果将正常细胞的细胞质用放射性进行预处理,然后再移植到癌细胞中,其缓解癌细胞的效力将失去。

所有这些结果进一步证明癌症并不是一种基因疾病,而是一种线粒体疾病。

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阅读 ()评论 (6)
评论
Sandiegan 回复 悄悄话
nanax 回复 悄悄话 非常好的科普文!希望继续更新!
第二段中有一个ATP写成了APT,能否改一下哈?^_^
春树秋林 回复 悄悄话 喜欢这种最新的科普!谢谢!
益生菌 回复 悄悄话 各种毒素,病毒,放射线和慢性炎症等都会造成线粒体的损伤。
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除了癌症,日益流行的糖尿病,也是一种线粒体疾病。
zhaolaocai 回复 悄悄话 新颖,有道理,恭候下文!
锅沿 回复 悄悄话 很感兴趣,静待下文
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