近年來(lái),隨著國(guó)家工業(yè)化、城市化迅速發(fā)展,隨之而來(lái)的環(huán)境污染以及人口老齡化加劇,導(dǎo)致我國(guó)癌癥發(fā)病率持續(xù)上升。
2020 年全球最新癌癥負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)顯示,2020 年全球新增癌癥病例 1929 萬(wàn)例,其中中國(guó)新增癌癥病例 457 萬(wàn)例,占到了全球的 23.7%。 同時(shí),由于目前人們健康意識(shí)普遍較低,癌癥篩查不到位,我國(guó)絕大多數(shù)癌癥患者確診時(shí)已處于晚期,治療方案有限,預(yù)后較差。2020 年中國(guó)癌癥死亡人數(shù)更是突破了 300 萬(wàn)。因此,亟需研發(fā)新的治療,來(lái)改善癌癥患者生存。
近日,美國(guó)麻省理工科赫綜合癌癥研究所 Matthew G. Vander Heiden 博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)和丹娜-法伯癌癥研究中心的科研人員合作,在小鼠研究中發(fā)現(xiàn),脂肪含量高、碳水化合物含量低的飲食,可以抑制小鼠腫瘤生長(zhǎng)。
同時(shí),研究人員還找到了其中的具體機(jī)制,癌細(xì)胞需要脂肪構(gòu)建細(xì)胞膜,當(dāng)組織中沒有脂肪時(shí),癌細(xì)胞可以通過(guò) SCD 酶來(lái)將飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為不飽和脂肪酸供癌細(xì)胞利用。而生酮飲食和熱量限制飲食均可抑制 SCD 酶活性,但生酮飲食會(huì)同時(shí)提供大量的脂肪。相比之下,熱量限制飲食既減少了脂肪含量,又抑制了 SCD 酶活性,從而會(huì)使得腫瘤生長(zhǎng)顯著減慢。
相關(guān)研究成果,發(fā)表在最新一期的頂級(jí)期刊 Nature 雜志上。
對(duì)此,本文主要作者麻省理工科赫綜合癌癥研究所 Evan C. Lien 博士表示,“熱量限制不僅會(huì)使腫瘤缺少脂肪而餓死,還會(huì)抑制 SCD 酶,損害癌細(xì)胞對(duì)此的適應(yīng)過(guò)程。這兩個(gè)機(jī)制的結(jié)合可以顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。”
“不過(guò),本研究的目的并不是推薦飲食,而是真正了解潛在的生物學(xué)機(jī)制。本研究揭示了熱量限制飲食如何抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的機(jī)制,為未來(lái)新藥的研發(fā)提供了方向。例如,改變癌癥患者飲食中不飽和脂肪酸的比例,同時(shí)開發(fā)新藥抑制 SCD 酶活性,或許是一個(gè)不錯(cuò)的方向。”
限制糖攝入“餓死”癌細(xì)胞,不太靠譜
眾所周知,我們身體的其他正常細(xì)胞在分裂增殖到一定次數(shù)后,就會(huì)停止分裂增殖,體內(nèi)的細(xì)胞逐漸衰老、減少,最終影響器官組織的功能,導(dǎo)致衰老和與衰老有關(guān)疾病。
而癌細(xì)胞是一種生長(zhǎng)增殖非??焖伲铱梢詿o(wú)限分裂增殖的細(xì)胞,理論上只要有足夠的營(yíng)養(yǎng)和適合的環(huán)境,癌細(xì)胞可以無(wú)限制的生長(zhǎng)。正是因?yàn)榘┘?xì)胞生長(zhǎng)速度快,消耗營(yíng)養(yǎng)多,所以很多晚期癌癥患者會(huì)出現(xiàn)消瘦現(xiàn)象。
因此,早在幾十年前美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院醫(yī)學(xué)研究中心院士、腫瘤血管新生理論之父 Folkman 教授就曾提出“餓死”癌細(xì)胞這一設(shè)想。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是通過(guò)切斷癌細(xì)胞血液和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng),來(lái)抑制癌細(xì)胞增殖。隨后,眾多科學(xué)家在這個(gè)方向上進(jìn)行了大量的探索。
(來(lái)源:University of Missouri)
隨后的研究發(fā)現(xiàn),癌細(xì)胞在生長(zhǎng)增殖過(guò)程中需要消耗大量的葡萄糖。因此,德國(guó)的生物學(xué)家約翰內(nèi)斯•科伊博士在《抗癌飲食》一書中表示,通過(guò)調(diào)整飲食,降低糖的攝入,長(zhǎng)期依賴葡萄糖糖為營(yíng)養(yǎng)的癌細(xì)胞,在持續(xù)的低糖飲食下會(huì)快速死亡。
那么,“餓死”癌細(xì)胞真的這么簡(jiǎn)單嗎?
答案顯然是否定的,約翰內(nèi)斯•科伊博士嚴(yán)重低估了癌細(xì)胞的能力。后續(xù)一系列的研究表明,葡萄糖并不是癌細(xì)胞唯一的能量來(lái)源。例如,2019 年的時(shí)候,來(lái)自加州大學(xué)洛杉磯分校的 Heather Christofk 和 Bill Lowry 等人就發(fā)現(xiàn),癌細(xì)胞在葡萄糖缺乏的時(shí)候可以改變代謝方式利用谷氨酰胺提供能量。
不僅如此,對(duì)于中晚期,特別是晚期癌癥患者,由于經(jīng)過(guò)化療、手術(shù)等一系列的治療方案后,往往會(huì)處于一種營(yíng)養(yǎng)不良狀態(tài),導(dǎo)致患者免疫能力下降。此時(shí),限制患者葡萄糖攝入,不但患者無(wú)法忍受,相應(yīng)的治療無(wú)法完成,還會(huì)導(dǎo)致患者免疫力進(jìn)一步下降,病情迅速惡化而死亡。所以臨床上經(jīng)常要求癌癥患者吃高營(yíng)養(yǎng)、高熱量、易消化的食物,就是保證患者治療過(guò)程中體質(zhì)不過(guò)度下降。
因此,單純從葡萄糖利用角度“餓死”癌細(xì)胞是不明智的。
限制脂肪攝入“餓死”癌細(xì)胞,或許可行
雖然大量研究表明,癌細(xì)胞在沒有葡萄糖的情況下,可以改變代謝方式充分利用其他物質(zhì)供能,仍舊可以快速生長(zhǎng),但是,近年來(lái)一系列的證據(jù)表明,飲食干預(yù)的確可以幫助減緩腫瘤生長(zhǎng)。
生酮飲食和熱量限制飲食是目前臨床上癌癥患者經(jīng)常關(guān)心的兩種飲食模式。
所謂生酮飲食就是少吃主食多吃脂肪和蛋白質(zhì)的飲食模式,這種情況下人體會(huì)改變代謝利用酮體而不是葡萄糖供能,因此被稱為生酮飲食。
(圖注:生酮飲食(來(lái)源:Epilepsy Foundation))
同樣地,所謂能量限制飲食,就是將每頓飯攝入的能量按正常標(biāo)準(zhǔn)減少 25%-50%。初步研究顯示,在某些情況下,能量限制飲食或生酮飲食可能可以延長(zhǎng)小鼠和其他多種生物的壽命。
那么,飲食干預(yù)是如何限制腫瘤生長(zhǎng)的呢?為了弄清楚其中的原因,Vander Heiden 博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在小鼠體內(nèi)對(duì)生酮飲食以及熱量限制飲食進(jìn)行了研究,試圖揭示飲食控制抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的奧秘。
通過(guò)胰腺癌小鼠模型的初步飲食干預(yù),研究人員發(fā)現(xiàn),相比于生酮飲食,熱量限制飲食對(duì)腫瘤的抑制作用要大的多。
(圖注:熱量限制飲食(CR),而不是生酮飲食(KD),能夠移植腫瘤的生長(zhǎng)(來(lái)源:Nature) 隨后,通過(guò)對(duì)小鼠胰腺腫瘤組織生長(zhǎng)速度和各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度進(jìn)行系統(tǒng)分析,研究人員發(fā)現(xiàn),相比于正常飲食小時(shí),熱量限制飲食和生酮飲食小鼠中葡萄糖濃度均明顯下降。不過(guò)熱量限制飲食小鼠血脂水平也明顯下降,但是生酮飲食小鼠血脂水平明顯上升。)
這意味著,葡萄糖水平的降低對(duì)于癌細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制沒有起到很明顯的作用。相反,脂肪水平的變化或許是癌細(xì)胞生長(zhǎng)抑制的關(guān)鍵。
由于癌細(xì)胞在增殖過(guò)程中需要脂肪來(lái)構(gòu)建細(xì)胞膜,因此脂肪水平下降理論上是可以抑制癌細(xì)胞增殖的。不過(guò),一般情況下,組織脂肪耗竭時(shí),癌細(xì)胞可以通過(guò)硬脂酰輔酶 A 去飽和酶(SCD)將飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為不飽和脂肪酸,從而加以利用。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,研究人員也發(fā)現(xiàn),熱量限制飲食和生酮飲食均可降低 SCD 酶活性,但是生酮飲食可以為小鼠提供脂肪,而熱量限制飲食無(wú)法為小鼠提供足夠的脂肪,因此腫瘤生長(zhǎng)顯著減慢。
最后,研究人員還對(duì)人類的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,以探索飲食模式和胰腺癌患者生存的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同類型脂肪攝入似乎也會(huì)影響低糖飲食胰腺癌患者的生存。
總的來(lái)說(shuō),這一研究表明,熱量限制飲食可以通過(guò)抑制 SCD 酶活性,降低腫瘤組織脂肪含量來(lái)抑制腫瘤生長(zhǎng),可能對(duì)癌癥患者有利。
但是研究人員表示,他們不建議癌癥患者使用熱量限制飲食,以免產(chǎn)生不良反應(yīng)。不過(guò),針對(duì) SCD 酶和腫瘤組織脂肪依耐性開發(fā)新的藥物或許是一個(gè)更好的方向。
參考資料:
1.How diet affects tumors
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