细胞能量代谢与癌症

线粒体是细胞内的动力车间，细胞生命活动所需的能量绝大部分来自线粒体。很多研究发现线粒体损伤导致的细胞能量代谢异常与癌症的发生密切相关。

正常情况下，细胞在有氧、无氧情况下分别进行有氧呼吸和无氧呼吸。德国生理学家Warburg在1924年提出瓦尔堡(Warburg)效应，即肿瘤细胞无论在有氧或无氧情况下，都主要通过无氧呼吸进行代谢，大量消耗葡萄糖而无法高效产能，并释放大量乳酸。肿瘤细胞产生的乳酸可被单羧酸转运蛋白(MCT)转运出肿瘤细胞，以防止乳酸对细胞自身造成毒害。Warburg认为癌症是一种代谢异常疾病。在一些环境因素如辐射、致癌物、压力、化学试剂等的刺激下，引发线粒体损伤，细胞呼吸出现功能障碍后，可能会形成肿瘤。

但上世纪70年代，研究发现恶性肿瘤存在染色体异常和基因突变，使人们将恶性肿瘤发生的根本原因归结于遗传物质的改变，因此对Warburg的观点产生很大争议。争议的焦点在于细胞能量代谢异常是癌症产生的原因还是细胞癌变导致的结果。

线粒体中的细胞色素C氧化酶(CcO)参与氧气生成水的过程，并促成用于合成ATP的跨膜电位，通过氧化磷酸化为细胞提供能量。在患者的实体肿瘤最缺氧区，存在有缺陷的CcO。最近，某研究小组以骨、肾、乳腺和食管的细胞系为实验材料，发现仅破坏CcO的单个蛋白质亚基，可导致线粒体功能发生重大变化，进而细胞表现出癌细胞的所有特征。研究人员观察到，破坏CcO会引发线粒体激活应激信号到细胞核，发送求救警报，警告细胞出现缺陷，检测到多种促进肿瘤发展基因的表达量均上升。

基于这些发现，研究人员可找到一些肿瘤治疗的潜在药物作用靶点，从而达到控制和治疗癌症的目的。