腫瘤與低氧

在實體瘤快速增長的過程中，短時間內腫瘤細胞的快速增殖和腫瘤細胞周圍血管 生長滯后，二者間形成一個矛盾體，由于無法為腫瘤細胞提供足夠的營養(yǎng)和氧氣， 導致腫瘤局部組織中形成缺血缺氧微環(huán)境。 而低氧環(huán)境會影響細胞中的信號通路，進而影響腫瘤細胞的增殖，血管生成以及 侵襲轉移等。

低氧對信號通路的影響

細胞感受和應對低氧條件的關鍵信號通路是 HIF 信號通路，HIF 是活性受低氧誘 導的轉錄因子，HIF 在常氧下被氧依賴性泛素蛋白酶降解，HIF 只有在低氧下積 累，HIF 可調控多中下游靶基因，影響血管生成，糖脂代謝，細胞生長，凋亡， 遷移等多種過程，而這些與腫瘤發(fā)生密切相關。

低氧對血管生成的影響

新血管的生成是個復雜的過程，包括細胞外基質的降解，內皮細胞遷移，脈管形 成，細胞的再次排布到終新血管的成熟。 低氧是誘導新血管生成主要因素，處于低氧環(huán)境中的腫瘤細胞由于 HIF 大量積 累，而直接引起下游靶基因 VEGF-A(血管內皮生長因子)的表達升高，進而引 發(fā)新血管的生成。

低氧對細胞增殖的影響

不同的低氧水平對腫瘤細胞的周期調控存在不同作用，例如輕微的低氧會促進腫 瘤細胞的增殖。而嚴重的低氧環(huán)境通過誘導內質網應激和 DNA 損傷應激等機制 阻滯細胞的增殖。

低氧對腫瘤細胞代謝的影響

細胞對低氧環(huán)境的適應在代謝方面主要表現為從有氧代謝轉向無氧代謝。低氧環(huán) 境會影響糖酵解相關基因，上調其蛋白水平或激酶活性，進而加速糖酵解或抑制 三羧酸循環(huán)過程。例如丙酮酸脫氫酶激酶 1 的表達在低氧條件下升高，抑制丙酮 酸轉化為乙酰輔酶 A，導致三羧酸循環(huán)及線粒體氧化磷酸化的水平降低。

低氧對腫瘤細胞轉移的影響

腫瘤細胞轉移是一個復雜的過程，首先要經歷上皮細胞向間充質轉化的過程 (EMT)，在此過程中腫瘤細胞去極化，從而獲得像遠端遷移的能力。在低氧環(huán) 境下，HIF 的累積會上調 SNAIL，TWIST 和 E-cadherin 等的轉錄抑制因子，從而 降低 E-cadherin 的蛋白水平，促進 EMT 的過程。

低氧會誘導 TGF-a 分泌增多，提高腫瘤細胞的運動性。

實例 1:低氧對細胞增殖的影響

圖 1 低氧及常氧環(huán)境下細胞的增殖活性隨著時間的變化
圖 2 低氧及常氧環(huán)境下細胞成球實驗及單克隆實驗檢測細胞成球能力及單克隆 形成效率檢測
圖 3 低氧環(huán)境對 Wnt 經典通路相關基因表達的影響
圖 4 低氧環(huán)境對 Wnt 經典通路相關蛋白表達的影響

應用

1. 醫(yī)院的腫瘤科，大學或科研單位的腫瘤研究所。

2. 醫(yī)院消化內科，藥物所，中醫(yī)藥大學等，藥物活性與功能研究，某一物質對

     腫瘤細胞生長，增殖，凋亡等的影響。

3. 臨床檢驗科做的一些腫瘤臨床試驗。

4. 某些醫(yī)院的癌癥轉移中心或癌癥微環(huán)境重點實驗室。

5. 各種癌癥研究所，例如肺癌研究所，結腸癌研究所。