为什么癌细胞会进行无氧氧化?
最早warburg觉得是因为肿瘤细胞线粒体dysfunction了,没有办法要稳定产生atp了,所以不得不glycolysis。但是后来实验发现肿瘤细胞很多线粒体功能是好的。然后Craig thomspon有一篇综述比较了正常细胞增殖和肿瘤细胞的代谢,说正常细胞增殖的时候也是glycolysis上调很多的。所以肿瘤细胞glycolysis上调只是因为要增殖,提供合成大分子合成的底物,也就是碳源了。我比较认可thomspon的说法,业界大牛,MSKCC的direct,题主可以去看看他的综述。但是其实有些肿瘤细胞的glycolysis上调也不是那么多的,比如Dang CV,应该是他吧,发现cMYC mutation的肿瘤更依赖glutamine提供碳源。Glycolysis的变化也没有那么明显。最近还有大paper说acetate是脑肿瘤的主要碳源,还有无数小paper在论证pyruvate,lactate这些都可以做碳源。总之就是因为肿瘤组织里面一大部分肿瘤细胞都是因为没有完整的血管来持续供养供代谢底物,逮到什么就吃什么。总之,题主的问题的答案简单的就是,主要是为了大分子合成提供碳源,次要的是提供ATP。同时也不是所有的肿瘤类型,也不是同一个肿瘤组织里面所有的肿瘤细胞都会有氧糖酵解 glycolysis上调的。P.S. 无氧是不能氧化的,有氧不氧化的叫做有氧糖酵解 aerobic glycolysis 大家简称glycolysis,有氧在线粒体里面氧化的那个叫做氧化磷酸化。他用人类利用石化能和核能来比喻这一发现。石油和煤炭属于化学能,核能属于物质能,两种能量数量级相差巨大,但人类多数情况选择石油和煤炭为能源,而不是规模巨大的核能,这是因为从整体经济角度考虑利用化学能更容易实现,采集和利用核能好像是细胞选择有氧代谢一样,属于高大上奢侈品,是高级细胞的选择。对于需要快速增殖的癌细胞,选择无氧代谢更经济。
简单地看,肿瘤是一个3维的结构,而血管在一个低于3维的分形维度上生长,因此定性地看,肿瘤越大,虽然血管仍然在生长,但平均每个细胞所分摊的血管(氧气、营养供给)总是会越来越少。这个回答主要从一个其它回答没有提到的「经济学」角度来解释。简而言之,对于需要快速增殖的癌细胞来说,尽管有氧呼吸表面上看起来可以让糖释放出更多的能量,但是有氧代谢本身并不是一种经济的代谢模式,有氧呼吸虽然本身能量释放较多,但是涉及这个过程的蛋白质更多,而表达这些蛋白质本身还需要大量地消耗代谢所产生的能量。因此,细胞必须在增殖生长(这对癌细胞而言尤为重要)和适当的能量投出产出比之间寻找一个平衡点,所以糖酵解从经济的角度反而成为更好的选择。