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癌症是一种复杂的疾病,它不仅依赖于快速分裂和生长,还需要强大的代谢系统来维持这种高速运转。在众多营养物质中,脂类(lipids)是癌细胞不可或缺的一部分,因为它们既是细胞膜的主要构成成分,也参与许多关键的信号传递过程。
为了满足自身的能量和结构需求,癌细胞常常会“抢夺”来自血液中的脂质资源——尤其是通过一种叫做脂蛋白(lipoproteins)的形式。我们熟知的低密度脂蛋白(LDL,俗称“坏胆固醇”)和高密度脂蛋白(HDL,俗称“好胆固醇”)就是这类运输工具。然而,长期以来,科学家们并不清楚这些外来的脂类到底在癌细胞中扮演了什么角色。
最近,一项发表在《Nature》上的研究终于揭开了这个谜团:脂蛋白不仅是癌细胞的能量来源,更是它们逃避死亡的重要“护身符”,特别是在面对一种被称为“铁死亡”(ferroptosis)的特殊形式的细胞死亡时。
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铁死亡是一种与铁离子相关的、非凋亡性的细胞死亡方式,它主要由脂质过氧化反应失控引发。简单来说,当细胞内的某些脂肪分子被氧化破坏,积累到一定程度时,就会导致细胞崩溃。
对于癌细胞来说,这是一道致命威胁。尤其是在接受放疗或发生转移的过程中,癌细胞会面临更高的氧化压力,更容易触发铁死亡。因此,能否成功抵抗铁死亡,往往决定了癌细胞是否能存活并扩散。
为了应对这一挑战,癌细胞进化出多种防御机制,比如利用谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)等抗氧化系统来清除有害的自由基。但这项新研究发现,癌细胞还有另一条“后路”——通过摄取脂蛋白来获得一种强力的天然抗氧化剂:α-生育酚(α-tocopherol,即维生素E的主要形式)。
研究人员通过CRISPR基因编辑技术筛选发现,在缺乏脂蛋白的情况下,GPX4成为癌细胞存活的“救命稻草”。但如果补充脂蛋白(如LDL或HDL),即使敲除GPX4,癌细胞也能继续存活。
这意味着,脂蛋白可以替代部分原本由GPX4执行的抗氧化功能,从而让癌细胞更轻松地避开铁死亡的命运。
进一步实验显示,无论是人类还是小鼠的癌细胞系,在受到铁死亡诱导剂攻击时,只要给予脂蛋白补充,它们的生存率就显著提高。而且,HDL的效果比LDL更强,说明不同类型的脂蛋白可能具有不同的保护能力。
那么,脂蛋白到底是靠什么来实现这种保护作用的呢?研究人员进行了详细的脂质组学分析,发现了一个关键角色:α-生育酚(α-tocopherol),也就是我们常说的维生素E。
他们发现,当把脂蛋白的核心成分去除并用中性油脂替代后,其抗氧化能力几乎消失。这表明,真正起作用的是脂蛋白内部携带的特定脂类分子,而不是结构本身。
而在这些候选分子中,α-生育酚脱颖而出。它是脂蛋白中最显著增加的一种维生素E形式,尤其在HDL中含量更高。更重要的是,给小鼠喂食缺乏维生素E的饮食后,脂蛋白的保护作用明显减弱,进一步证实了α-生育酚的关键作用。
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这项研究首次系统揭示了脂蛋白在癌细胞抵抗铁死亡中的核心作用,并明确了其中的关键分子——α-生育酚。它不仅解释了为什么癌细胞需要大量摄取血液中的脂蛋白,也为未来的癌症治疗提供了潜在的新靶点。
未来,科学家可能会尝试开发以下几类新型疗法:干扰GAG合成或功能,阻止癌细胞吸收脂蛋白;限制α-生育酚的摄入,削弱癌细胞的抗氧化防线;联合使用铁死亡诱导剂与脂蛋白摄取阻断剂,协同增强抗癌效果。
总之,这项研究为我们理解癌细胞如何“武装自己”抵御死亡提供了全新的视角,也让我们看到了从脂类代谢角度打击癌症的新希望。
参考
Calhoon, Dylan, et al. "Glycosaminoglycan-driven lipoprotein uptake protects tumours from ferroptosis." Nature (2025): 1-10.
声明:本文只是分享和解读公开的研究论文及其发现,以作科学文献记录和科研启发用,并不代表作者的观点。为了给大家提供一个完整而客观的视角,我们有时会分享有冲突或不同的研究结果。请大家理解,随着对疾病的研究不断深入,新的证据可能修改或推翻之前的结论。
编辑:路汀,助理:ChatGPT