視網(wǎng)膜細(xì)胞竟然和癌細(xì)胞高度相似

一個健康的視網(wǎng)膜細(xì)胞有多像一個腫瘤細(xì)胞呢？它會劫持一個產(chǎn)能的化學(xué)反應(yīng)去大量生產(chǎn)需要的分子元件。當(dāng)腫瘤細(xì)胞這樣做的時候，它用這些分子元件去促使自身的生長和轉(zhuǎn)移。但是當(dāng)視網(wǎng)膜細(xì)胞這樣做時，它們會更新眼睛中的光感受器膜用于維持我們的視覺敏銳。

西弗吉尼亞大學(xué)（WVU）的科學(xué)家Jianhai Du正在剖析視網(wǎng)膜如何完成這個過程。他的最新發(fā)現(xiàn)于近日發(fā)表在《PNAS》上。“我們吃葡萄糖并將之作為主要的能量來源。”Du說道，他是WVU醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)系和眼科及視覺科學(xué)系副教授。通過多步的化學(xué)反應(yīng)，我們身體內(nèi)的任何細(xì)胞都可以將葡萄糖轉(zhuǎn)化為能源物質(zhì)，細(xì)胞中的線粒體會將之燃燒轉(zhuǎn)化為能量。而只有低于20%的葡萄糖被用于生產(chǎn)新細(xì)胞的原料。

“但是在腫瘤細(xì)胞中，這幾乎是完全相反的。”Du說道。腫瘤細(xì)胞會改變它們化學(xué)反應(yīng)的方式，將大多數(shù)葡萄糖轉(zhuǎn)化為腫瘤的基本組成部分。“就像它們在修建不同的房子一樣。當(dāng)你建房子的時候，你需要像木頭和水泥這樣的基本材料。當(dāng)腫瘤生長時，它需要膜、脂質(zhì)和核苷酸。”視網(wǎng)膜細(xì)胞也以相似的方式利用葡萄糖，只是不是用于維持腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，它們將這些原料用于生產(chǎn)新的光感受器外膜，用于替換舊的受損的膜。

Du和他的研究團(tuán)隊?wèi)岩梢粋€叫做線粒體丙酮酸載體1（mitochondrial pyruvate carrier 1，MPC1）的蛋白質(zhì)在這個過程中扮演著關(guān)鍵角色。MPC1對于葡萄糖衍生物丙酮酸轉(zhuǎn)運到線粒體的過程至關(guān)重要，丙酮酸隨后會被燃燒用于產(chǎn)能。但是在癌細(xì)胞中，MPC1的水平降低，這是因為細(xì)胞不希望丙酮酸進(jìn)入線粒體。

研究人員使用動物模型研究了MPC1和視網(wǎng)膜健康是否有關(guān)以及如何關(guān)聯(lián)。他們還測試了進(jìn)入視網(wǎng)膜線粒體的少量丙酮酸是否重要。研究團(tuán)隊敲除了他們的一些動物模型中的所有MPC1，而剩下的動物模型則維持完整。

“我們發(fā)現(xiàn)正在被線粒體利用的少量的葡萄糖對于線粒體功能、光感受器功能以及生存活能力很重要。”Du說道。研究人員還發(fā)現(xiàn)MPC1缺陷的動物模型視覺嚴(yán)重受損。和表達(dá)MPC1的模型相比，它們的光感受器功能不足前者的一半。該研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)MPC1敲除會導(dǎo)致視網(wǎng)膜退化。此外，這會以一種非常非常獨特的方式損傷視網(wǎng)膜線粒體的結(jié)構(gòu)。

“發(fā)生年齡相關(guān)的黃斑變性的一個重要因素就是線粒體無法正常工作。但是人們不知道到底是什么導(dǎo)致了這個現(xiàn)象，目前也沒有有效的療法可以治療。”Du說道。Du的研究也許為這種疾病的產(chǎn)生以及醫(yī)生如何進(jìn)行治療帶來了一絲曙光。他和他的同事正在進(jìn)行實驗以確定脂肪是否也可以作為不能正常利用葡萄糖的視網(wǎng)膜線粒體的一種能源替代物。