Glucose, not glutamine, is the dominant energy source required for proliferation and survival of head and neck squamous carcinoma cells

doi:10.1002/cncr.25868

.2011年7月1日；117(13):2926-38.

doi:10.1002/cncr.25868。 Epub 2011年1月10日。

葡萄糖而非谷氨酰胺是头颈部鳞癌细胞增殖和存活所需的主要能量来源

Vlad C Sandulache公司¹, 托马斯·J·欧, 柯蒂斯·R·皮克林, 米切尔·弗雷德里克, 葛洲, 伊莎贝拉·福克特, 梅琳达·戴维斯·马列舍维奇, 沃尔德马尔·普里贝, 杰弗里·迈尔斯

附属公司

PMID： 21692052
PMCID公司：项目经理3135768
内政部： 10.1002/cncr.25868

葡萄糖而非谷氨酰胺是头颈部鳞癌细胞增殖和存活所需的主要能量来源

Vlad C Sandulache公司等。癌症. 2011.

.2011年7月1日；117(13):2926-38.

doi:10.1002/cncr.25868。 Epub 2011年1月10日。

作者

弗拉德·桑杜拉切¹, 托马斯·J·欧, 柯蒂斯·R·皮克林, 米切尔·弗雷德里克, 葛洲, 伊莎贝拉·福克特, 梅琳达·戴维斯·马列舍维奇, 沃尔德马尔·普里贝, 杰弗里·迈尔斯

附属

¹Bobby R.Alford美国得克萨斯州休斯顿贝勒医学院耳鼻咽喉头颈外科。

PMID： 21692052
PMCID公司：项目经理3135768
内政部： 10.1002/cncr.25868

摘要

背景：肿瘤代谢是疾病进展和治疗反应的重要因素。了解头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的代谢表型将有助于针对该肿瘤类型制定适当的抗代谢策略。

方法：对15个HNSCC细胞系的葡萄糖和谷氨酰胺依赖性以及对代谢抑制剂的敏感性进行了测定。此外，使用质谱/液相色谱进行的广谱代谢组学分析与还原电位、三磷酸腺苷和乳酸生成的个别测量相结合，以表征细胞代谢表型。

结果：HNSCC能量和降低电位水平与细胞外葡萄糖浓度密切相关。尽管次级能量途径被激活，但葡萄糖饥饿仍会导致细胞死亡。相反，HNSCC存活不需要谷氨酰胺，也不作为重要的能量来源。2-脱氧葡萄糖（2-DG）及其氟化衍生物降低了糖酵解和克雷布斯循环活性、细胞能量、降低电位并抑制HNSCC细胞增殖。添加二甲双胍可增强2-DG效应，但戊糖磷酸途径或谷氨酰胺分解抑制剂则无此作用。尽管对葡萄糖分解代谢有依赖性，但作者确定了一组对饥饿有相对抵抗力的细胞系。对1个这样的细胞系（HN30）的探索表明，野生型p53的存在可以部分保护肿瘤细胞免受葡萄糖饥饿。

结论：HNSCC肿瘤细胞依赖葡萄糖而非谷氨酰胺来产生能量和生存，这为针对葡萄糖分解代谢的治疗策略提供了理论基础。然而，抗代谢策略可能需要适应肿瘤背景，更具体地说，是p53状态。

PubMed免责声明

数字

**图1。HNSCC细胞系需要葡萄糖和谷氨酰胺才能最大限度地增加细胞数量**
细胞在正常生长培养基（DMEM）（A）或缺乏谷氨酰胺（B）或葡萄糖（C）的DMEM中增殖。在指定的时间，使用商用试剂盒对每个孔的总DNA含量进行分析。Y轴值表示为T=Xhr时与T=0hr时的单元数变化。D）细胞在缺乏葡萄糖或谷氨酰胺的培养基中培养72小时，补充丙酮酸。使用台盼蓝排除法评估活/死细胞。*表示p<0.05。E）细胞在缺乏葡萄糖或谷氨酰胺的培养基中培养48小时。收集细胞并进行Annexin V PE/7AAD分析，以确定早期和晚期凋亡以及坏死部分。数据代表了多个独立实验。

**图2。HNSCC细胞系需要葡萄糖才能存活**
允许细胞在葡萄糖[25mM]和谷氨酰胺[4mM]存在或不存在的情况下增殖0–72小时。在每个时间点使用台盼蓝计数细胞，以排除非活细胞。GLC=D-葡萄糖[20mM]，GLN=谷氨酰胺[4mM]。FADU是一种对葡萄糖提取敏感的细胞系，PCI13是一种相对抗葡萄糖提取的细胞系。

**图3。葡萄糖是降低HNSCC细胞株潜能和ATP生成的主要来源**
细胞在含有增加D-葡萄糖（a）或谷氨酰胺（B）浓度的盐溶液中培养2小时，然后进行2小时的MTT反应。C、将0mM和25mM葡萄糖（GLC）的基线还原电位归一化为总DNA含量。D、测量ATP水平并将其标准化为细胞数。

**图4。抑制糖酵解可降低HNSCC还原电位、ATP水平和乳酸生成**
（A）将细胞暴露于浓度增加的2-DG或（B）2-DG[12.5mM]、3-BP[50μM]和AOA[500μM]中，并在5mM D-葡萄糖存在下暴露2hr（A），然后进行2hr MTT反应。（C）细胞在有或无2-DG[10mM]的D-葡萄糖[1mmM]中培养6小时，然后测量细胞内乳酸水平（*表示p值<0.05）。（D）在D-葡萄糖[10mM]和丙酮酸[20mM]存在下，用2-DG、2-FG、2-CG、2-BG[25mM]处理细胞2小时后，测量细胞内ATP和还原电位。

**图5。2-DG触发全球代谢变化**
去除HN30细胞的葡萄糖或用2-DG[20mM]（在含有25mM D-葡萄糖的DMEM存在下）处理1、4或8小时，并分析细胞内代谢物水平。（A）数据表示为以控制条件为分母的比率。黄色文本表示统计显著性（p值<0.05）。代谢物水平的趋势以颜色表示（绿色=减少，红色=与对照条件相比增加）。表右侧显示了一般路径。插图显示了细胞内2-DG水平随时间的变化。误差线表示标准偏差。（B）全球路径整合如附图所示。2-DG治疗效果用绿色（减少）和红色（增加）箭头表示。

**图6。抑制糖酵解减少HNSCC增殖和软琼脂生长**
（A）将细胞暴露于2-DG[12.5mM]、3-BP[62.5μM]和AOA[500μM]72小时。确定细胞数量并相对于对照（仅培养基）条件呈现。（B–D）附着后，将细胞暴露于浓度增加的2-DG、2-DG或2-FG中72小时。确定实验期结束时的细胞数量。对至少2个独立实验的IC50值进行平均。（E）细胞接种在0.3%软琼脂中，在常规培养基（CNT）或含有2-DG[5mM]的培养基中培养6天，用结晶紫染色并计数。插图中显示了具有代表性的图像。*表示p值<0.05。

**图7。二甲双胍增强2-DG对HNSCC增殖的影响**
在二甲双胍（met）、氨基氧乙酸盐（AOA）或6-氨基烟酰胺（6AN）存在或不存在的情况下，将细胞暴露于2-DG 72小时。确定细胞数量并相对于对照（仅培养基）条件呈现。

**图8。WTp53的缺失消除了葡萄糖饥饿诱导的G1期阻滞并使HN30细胞增敏**
（A） WT（HN30shp53）被稳定击倒。用5-FU（5ng/ml）刺激HN30亲本和HN30慢病毒（HN30L）转染细胞中WTp53的24小时上调表达。（B）细胞在有或无葡萄糖的条件下生长72小时。在实验期结束时测定细胞总数。（C）细胞暴露于2-DG[5mM]72小时。在实验期结束时测定总细胞数。（D）在使用碘化丙啶进行细胞周期分析之前，将细胞缺糖36小时。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

基于TP53突变状态的头颈部鳞癌个体化抗代谢治疗策略。
Sandulache VC、Skinner HD、Ow TJ、Zhang A、Xia X、Luchak JM、Wong LJ、Pickering CR、Zhou G、Myers JN。 Sandulache VC等人。癌症。2012年2月1日；118(3):711-21. doi:10.1002/cncr.26321。Epub 2011年6月30日。癌症。2012 PMID：21720999 免费PMC文章。
通过靶向PFKFB3阻断糖酵解抑制头颈部鳞癌的肿瘤生长和转移。
李HM、杨继刚、刘志杰、王维民、于志林、任继刚、陈刚、张伟、贾杰。李HM等。《实验临床癌症研究杂志》2017年1月7日；36(1):7. doi:10.1186/s13046-016-0481-1。 2017年实验临床癌症研究杂志。 PMID：28061878 免费PMC文章。
2-脱氧-D-葡萄糖诱导的人类肿瘤细胞系能量学和辐射反应修饰的异质性。
Dwarkanath BS、Zolzer F、Chandana S、Bauch T、Adhikari JS、Muller WU、Streffer C、Jain V。 Dwarkanath BS等人。国际放射肿瘤生物学杂志。2001年7月15日；50(4):1051-61. doi:10.1016/s0360-3016（01）01534-6。国际放射肿瘤生物学杂志。2001 PMID：11429233
谷氨酰胺代谢在头颈部鳞癌中的潜在治疗靶点。
郭S，王X，王Y，白J，刘Y，邵Z。郭S等。生物药物治疗。2024年7月；176:116906. doi:10.1016/j.biopha.2024.116906。Epub 2024年6月14日。生物药物治疗。2024 PMID：38876051 审查。
透明质酸介导的CD44信号在头颈部鳞癌进展和化疗耐药中的作用。
王四杰（Wang SJ）、李伯吉尼（Bourguignon LY）。王四杰等。《美国病理学杂志》。2011年3月；178(3):956-63. doi:10.1016/j.ajpath.2010.11.077。《美国病理学杂志》。2011 PMID：21356346 免费PMC文章。审查。

查看所有类似文章

引用人

谷氨酰胺分解途径动力学演化及其与糖酵解途径相互作用的实验和计算研究。
Mirveis Z、Patil N、Byrne HJ。 Mirveis Z等人。 FEBS Open Bio.2024年8月；14(8):1247-1263. doi:10.1002/2211-5463.13841。Epub 2024年6月12日。 FEBS开放生物。2024。 PMID：38867138 免费PMC文章。
口咽癌从传统风险分层转移到适应性风险分层。
Sandulache VC、Kirby RP、Lai SY。 Sandulache VC等人。前Oncol。2024年3月14日；14:1287010. doi:10.3389/fonc.2024.1287010。电子采集2024。前Oncol。2024 PMID：38549938 免费PMC文章。审查。
二甲双胍在临床前治疗头颈癌的作用机制：范围界定综述。
Huang L、Woods CM、Dharmawardana N、Michael MZ、Ooi EH。 Huang L等人。前Oncol。2024年2月22日；14:1358854. doi:10.3389/fonc.2021358854。电子采集2024。前Oncol。2024 PMID：38454932 免费PMC文章。
氧和铁的可利用性影响癌细胞的代谢适应。
王瑞，侯赛因A，郭QQ，金XW，王MM。 Wang R等。世界Oncol杂志。2024年2月；15(1):28-37. doi:10.14740/wjon1739。Epub 2024年1月10日。世界Oncol杂志。2024 PMID：38274726 免费PMC文章。审查。
人乳头瘤病毒相关的头颈部鳞状细胞癌细胞依赖于糖酵解并表现出减少的氧化磷酸化。
Li N、Chamkha I、Verma G、Swoboda S、Lindstedt M、Greiff L、Elmér E、Ehinger J。 Li N等人。前Oncol。2024年1月11日；13:1304106. doi:10.3389/fonc.2023.1304106。eCollection 2023年。前Oncol。2024 PMID：38273844 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Vander Heiden MG、Cantley LC、Thompson CB。了解Warburg效应：细胞增殖的代谢需求。科学。2009;324(5930):1029–33.-项目管理咨询公司-公共医学
1. DeBerardinis RJ、Mancuso A、Daikhin E、Nissim I、Yudkoff M、Wehrli S等。除了有氧糖酵解：转化细胞可以参与谷氨酰胺代谢，超过蛋白质和核苷酸合成的要求。美国国家科学院院刊2007；104(49):19345–50.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Wise DR、DeBerardinis RJ、Mancuso A、Sayed N、Zhang XY、Pfeiffer HK等。Myc调节刺激线粒体谷氨酰胺分解并导致谷氨酰胺成瘾的转录程序。美国国家科学院院刊2008；105(48):18782–7.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Yueva M、Zamboni N、Oefner P、Sachidanandam R、Lazebnik Y。谷氨酰胺而非葡萄糖缺乏会诱导人类细胞中MYC依赖性凋亡。细胞生物学杂志。2007;178(1):93–105.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Pignon JP、le Maitre A、Maillard E、Bourhis J.《头颈癌化疗的荟萃分析》（MACH-NC）：93项随机试验和17346名患者的最新资料。放射疗法。2009;92(1):4–14.-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Vander Heiden MG、Cantley LC、Thompson CB。了解Warburg效应：细胞增殖的代谢需求。科学。2009;324(5930):1029–33.-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Vander Heiden MG、Cantley LC、Thompson CB。了解Warburg效应：细胞增殖的代谢需求。科学。2009;324(5930):1029–33.-项目管理咨询公司-公共医学

[3] DeBerardinis RJ、Mancuso A、Daikhin E、Nissim I、Yudkoff M、Wehrli S等。除了有氧糖酵解：转化细胞可以参与谷氨酰胺代谢，超过蛋白质和核苷酸合成的要求。美国国家科学院院刊2007；104(49):19345–50.-项目管理咨询公司-公共医学

[4] DeBerardinis RJ、Mancuso A、Daikhin E、Nissim I、Yudkoff M、Wehrli S等。除了有氧糖酵解：转化细胞可以参与谷氨酰胺代谢，超过蛋白质和核苷酸合成的要求。美国国家科学院院刊2007；104(49):19345–50.-项目管理咨询公司-公共医学

[5] Wise DR、DeBerardinis RJ、Mancuso A、Sayed N、Zhang XY、Pfeiffer HK等。Myc调节刺激线粒体谷氨酰胺分解并导致谷氨酰胺成瘾的转录程序。美国国家科学院院刊2008；105(48):18782–7.-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Wise DR、DeBerardinis RJ、Mancuso A、Sayed N、Zhang XY、Pfeiffer HK等。Myc调节刺激线粒体谷氨酰胺分解并导致谷氨酰胺成瘾的转录程序。美国国家科学院院刊2008；105(48):18782–7.-项目管理咨询公司-公共医学

[7] Yueva M、Zamboni N、Oefner P、Sachidanandam R、Lazebnik Y。谷氨酰胺而非葡萄糖缺乏会诱导人类细胞中MYC依赖性凋亡。细胞生物学杂志。2007;178(1):93–105.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Yueva M、Zamboni N、Oefner P、Sachidanandam R、Lazebnik Y。谷氨酰胺而非葡萄糖缺乏会诱导人类细胞中MYC依赖性凋亡。细胞生物学杂志。2007;178(1):93–105.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Pignon JP、le Maitre A、Maillard E、Bourhis J.《头颈癌化疗的荟萃分析》（MACH-NC）：93项随机试验和17346名患者的最新资料。放射疗法。2009;92(1):4–14.-公共医学

[10] Pignon JP、le Maitre A、Maillard E、Bourhis J.《头颈癌化疗的荟萃分析》（MACH-NC）：93项随机试验和17346名患者的最新资料。放射疗法。2009;92(1):4–14.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

葡萄糖而非谷氨酰胺是头颈部鳞癌细胞增殖和存活所需的主要能量来源

附属

葡萄糖而非谷氨酰胺是头颈部鳞癌细胞增殖和存活所需的主要能量来源

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

研究材料

其他

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

研究材料

其他