近年來,隨著國家工業化、城市化迅速發展,隨之而來的環境污染以及人口老齡化加劇,導致我國癌癥發病率持續上升。

2020 年全球最新癌癥負擔數據顯示,2020 年全球新增癌癥病例 1929 萬例,其中中國新增癌癥病例 457 萬例,占到了全球的 23.7%。 同時,由于目前人們健康意識普遍較低,癌癥篩查不到位,我國絕大多數癌癥患者確診時已處于晚期,治療方案有限,預后較差。2020 年中國癌癥死亡人數更是突破了 300 萬。因此,亟需研發新的治療,來改善癌癥患者生存。

近日,美國麻省理工科赫綜合癌癥研究所 Matthew G. Vander Heiden 博士帶領的研究團隊和丹娜-法伯癌癥研究中心的科研人員合作,在小鼠研究中發現,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。

同時,研究人員還找到了其中的具體機制,癌細胞需要脂肪構建細胞膜,當組織中沒有脂肪時,癌細胞可以通過 SCD 酶來將飽和脂肪酸轉化為不飽和脂肪酸供癌細胞利用。而生酮飲食和熱量限制飲食均可抑制 SCD 酶活性,但生酮飲食會同時提供大量的脂肪。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,從而會使得腫瘤生長顯著減慢。

相關研究成果,發表在最新一期的頂級期刊 Nature 雜志上。

Nature重磅:“餓死”癌細胞,又添新線索

對此,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,“熱量限制不僅會使腫瘤缺少脂肪而餓死,還會抑制 SCD 酶,損害癌細胞對此的適應過程。這兩個機制的結合可以顯著抑制腫瘤生長?!?/span>

“不過,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機制。本研究揭示了熱量限制飲食如何抑制癌細胞生長的機制,為未來新藥的研發提供了方向。例如,改變癌癥患者飲食中不飽和脂肪酸的比例,同時開發新藥抑制 SCD 酶活性,或許是一個不錯的方向?!?/span>

限制糖攝入“餓死”癌細胞,不太靠譜

眾所周知,我們身體的其他正常細胞在分裂增殖到一定次數后,就會停止分裂增殖,體內的細胞逐漸衰老、減少,最終影響器官組織的功能,導致衰老和與衰老有關疾病。

而癌細胞是一種生長增殖非??焖?,且可以無限分裂增殖的細胞,理論上只要有足夠的營養和適合的環境,癌細胞可以無限制的生長。正是因為癌細胞生長速度快,消耗營養多,所以很多晚期癌癥患者會出現消瘦現象。

因此,早在幾十年前美國國家科學院院士、美國國家科學院醫學研究中心院士、腫瘤血管新生理論之父 Folkman 教授就曾提出“餓死”癌細胞這一設想。簡單來說,就是通過切斷癌細胞血液和營養供應,來抑制癌細胞增殖。隨后,眾多科學家在這個方向上進行了大量的探索。

Nature重磅:“餓死”癌細胞,又添新線索

(來源:University of Missouri)

隨后的研究發現,癌細胞在生長增殖過程中需要消耗大量的葡萄糖。因此,德國的生物學家約翰內斯?科伊博士在《抗癌飲食》一書中表示,通過調整飲食,降低糖的攝入,長期依賴葡萄糖糖為營養的癌細胞,在持續的低糖飲食下會快速死亡。

那么,“餓死”癌細胞真的這么簡單嗎?

答案顯然是否定的,約翰內斯?科伊博士嚴重低估了癌細胞的能力。后續一系列的研究表明,葡萄糖并不是癌細胞唯一的能量來源。例如,2019 年的時候,來自加州大學洛杉磯分校的 Heather Christofk 和 Bill Lowry 等人就發現,癌細胞在葡萄糖缺乏的時候可以改變代謝方式利用谷氨酰胺提供能量。

不僅如此,對于中晚期,特別是晚期癌癥患者,由于經過化療、手術等一系列的治療方案后,往往會處于一種營養不良狀態,導致患者免疫能力下降。此時,限制患者葡萄糖攝入,不但患者無法忍受,相應的治療無法完成,還會導致患者免疫力進一步下降,病情迅速惡化而死亡。所以臨床上經常要求癌癥患者吃高營養、高熱量、易消化的食物,就是保證患者治療過程中體質不過度下降。

因此,單純從葡萄糖利用角度“餓死”癌細胞是不明智的。

限制脂肪攝入“餓死”癌細胞,或許可行

雖然大量研究表明,癌細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供能,仍舊可以快速生長,但是,近年來一系列的證據表明,飲食干預的確可以幫助減緩腫瘤生長。

生酮飲食和熱量限制飲食是目前臨床上癌癥患者經常關心的兩種飲食模式。

所謂生酮飲食就是少吃主食多吃脂肪和蛋白質的飲食模式,這種情況下人體會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準減少 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小鼠和其他多種生物的壽命。

那么,飲食干預是如何限制腫瘤生長的呢?為了弄清楚其中的原因,Vander Heiden 博士帶領的研究團隊在小鼠體內對生酮飲食以及熱量限制飲食進行了研究,試圖揭示飲食控制抑制癌細胞生長的奧秘。

通過胰腺癌小鼠模型的初步飲食干預,研究人員發現,相比于生酮飲食,熱量限制飲食對腫瘤的抑制作用要大的多。

Nature重磅:“餓死”癌細胞,又添新線索

(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(來源:Nature)  隨后,通過對小鼠胰腺腫瘤組織生長速度和各種營養物質濃度進行系統分析,研究人員發現,相比于正常飲食小時,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于癌細胞生長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胞生長抑制的關鍵。

由于癌細胞在增殖過程中需要脂肪來構建細胞膜,因此脂肪水平下降理論上是可以抑制癌細胞增殖的。不過,一般情況下,組織脂肪耗竭時,癌細胞可以通過硬脂酰輔酶 A 去飽和酶(SCD)將飽和脂肪酸轉化為不飽和脂肪酸,從而加以利用。

在實驗過程中,研究人員也發現,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,而熱量限制飲食無法為小鼠提供足夠的脂肪,因此腫瘤生長顯著減慢。

最后,研究人員還對人類的數據進行了分析,以探索飲食模式和胰腺癌患者生存的關系,結果發現不同類型脂肪攝入似乎也會影響低糖飲食胰腺癌患者的生存。

總的來說,這一研究表明,熱量限制飲食可以通過抑制 SCD 酶活性,降低腫瘤組織脂肪含量來抑制腫瘤生長,可能對癌癥患者有利。

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,以免產生不良反應。不過,針對 SCD 酶和腫瘤組織脂肪依耐性開發新的藥物或許是一個更好的方向。

參考資料:

1.How diet affects tumors

轉自網絡