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《自然》:蔓越莓裡的甘露糖能抗癌?!

來源:奇點網微信公眾號

昨天,頂級學術期刊《自然》上發表的關於甘露糖可以抗癌的研究引起了大家的熱議[1]。

考慮到甘露糖是一種很常見的物質,而且很多水果,比如蔓越莓等,都含有甘露糖,讓很多人都躍躍欲試。

奇點糕想說的是,首先,這確實是一個很重大的突破。甘露糖首次被發現能夠破壞腫瘤細胞的葡萄糖代謝能力,抑製腫瘤生長。從細胞實驗到小鼠實驗中,都證實了甘露糖對多種癌症的抑製效果。此外,甘露糖還能明顯增強化學治療的效果。

它可以豐富抗癌武器庫,並指明了一條新的對付腫瘤的方法,加快我們對腫瘤的「圍剿」。

這項研究由英國比特森癌症研究所的Kevin Ryan博士長官的團隊完成 前排中間為Kevin Ryan博士

不過,儘管甘露糖的抗癌潛力巨大,但是現在去吃甘露糖防癌或者治癌還為時過早。一方面,這個結果並沒有在臨床試驗中被證實;另一方面,本實驗所用的濃度很高,可能不適用於人體,還需要進一步優化。所以,也別指望水果中那點可憐的甘露糖會抗癌了。

此外,甘露糖也是有一定副作用存在的。在實驗中還發現,其並不是對所有的癌症都有效。

接下來,奇點糕將為大家詳細解析為什麼甘露糖會有神奇的抗癌效果,並闡述目前甘露糖抗癌還存在的局限。

前段時間我們剛介紹了一類重要的抗癌藥——抗血管生成藥物,可以截斷腫瘤的「糧道」。雖說抗血管生成藥物顯示了優異的抗癌效果,但是癌細胞畢竟非「常」細胞,它們進化出了千奇百怪的手段汲取能量。抗血管生成藥物並沒有幫助我們徹底戰勝癌症。

腫瘤會誘導血管生成,偷走正常組織的能量

不過,抗血管生成藥物未竟全功並不意味著餓死癌細胞的路線就停止了。

除了對腫瘤的「糧道」動手,我們也可以對其食物本身下手。腫瘤細胞在覓食過程也會暴露其弱點。科學家之前就發現,相比正常的細胞,腫瘤細胞對葡萄糖表現出了特別的偏愛[2]。

不過,有得必有失,某一方面能力增強的同時,另一面的能力可能就會削弱了。順著這個思路,Kevin Ryan博士推測腫瘤細胞對其他單糖,比如果糖,岩藻糖,半乳糖,甘露糖等,可能會有不一樣的表現。

果然,當他們分別檢測這些單糖對腫瘤細胞的影響時,驚喜出現了!25mM的甘露糖能夠明顯抑製腫瘤細胞的生長,並且在多種不同的腫瘤細胞中重現了抑癌能力。進一步檢測也證實了甘露糖對腫瘤細胞生長和增殖的抑製作用。

甘露糖(Mannose)的表現獨樹一幟

Kevin Ryan博士沒有停止腳步,僅僅在細胞系中表現抗癌能力是遠遠不夠的,重要的是體內。

他們在患有腫瘤的小鼠的飲水中加入20%(品質體積分數)的甘露糖,並每周用200μL 20%的甘露糖水溶液給小鼠灌胃3次。

一段時間後,發現小鼠體內腫瘤的生長被明顯抑製,檢測還發現腫瘤細胞的增殖也被甘露糖抑製了!並且,小鼠的體重和其他健康指標沒受到明顯的影響。這表明甘露糖的抗癌作用在體內也是有效的。

甘露糖對腫瘤生長的抑製作用讓Kevin Ryan博士想到了常用的化療藥物——順鉑和阿黴素。當他們將甘露糖與順鉑或阿黴素聯用時,發現腫瘤細胞的死亡明顯增多。

聯用的小鼠實驗也沒有令人失望。甘露糖和阿黴素單獨使用都會使腫瘤體積變小,而當兩者聯合使用時,效果更加明顯。此外,聯合使用還顯著延長了小鼠的生存期。這說明甘露糖能大幅增強化療的效果!

甘露糖和阿黴素聯用,抗癌效果明顯

可以單挑,硬剛腫瘤正面;也可以輔助,加強化療殺傷效果。甘露糖的神奇作用到底來自哪裡呢?

其實甘露糖的化學結構和葡萄糖類似,是葡萄糖的同分異構體。更重要的是它倆都是由同一種葡萄糖轉運蛋白運輸進細胞內的[3]。

前面我們說了,腫瘤細胞對葡萄糖有一種近乎偏執的愛,它們有比正常更多的葡萄糖轉運蛋白,能夠從血液中瘋狂汲取葡萄糖。不過,這個葡萄糖轉運蛋白對甘露糖也是毫不吝惜,鯨吸牛飲。

科學家發現,當腫瘤細胞攝入大量的甘露糖時,腫瘤細胞產生了大量的甘露糖-6-磷酸(M-6-P)。而這個M-6-P會抑製葡萄糖代謝相關的酶,影響糖酵解途徑、三羧酸循環、戊糖磷酸途徑和多糖合成。這些代謝途徑對於細胞能量的供給和物質循環至關重要。

甘露糖影響葡萄糖代謝的分子機制

而甘露糖與化療藥物聯用後,會增加一種叫PARP的聚合酶的水準,這個PARP是半胱天冬酶-3的重要底物,會引發細胞凋亡[4]。

此外,科學家發現不同腫瘤細胞對甘露糖的敏感性不一樣,而這個敏感性又與一種叫磷酸甘露糖異構酶(PMI)的表達量呈負相關。這個PMI可以將M-6-P轉化成其他物質,消除甘露糖的抑製作用。甘露糖可以抑製PMI表達量低的腫瘤細胞,對表達高的腫瘤細胞就不會很好的作用了。因此,PMI可能可以作為使用甘露糖的一個生物標誌。

事實上,研究者們通過晶元技術檢測了人類卵巢癌、腎癌、乳腺癌、攝護腺癌和結腸直腸癌等癌症組織的PMI表達情況,發現不同癌症組織PMI變化明顯。其中,結腸直腸癌的PMI非常低。在一個結腸直腸癌小鼠模型中用甘露糖進行試驗,發現治療效果相當好。

現在讓我們總結一下,甘露糖被腫瘤細胞吸收後,會抑製腫瘤細胞的代謝,尤其是葡萄糖代謝,進而能阻礙腫瘤細胞的生長和增殖。此外,甘露糖與化療藥物聯用還能促進腫瘤細胞的凋亡,增強化療的效果。而甘露糖的治療效果可能可以用PMI的表達來預測。

甘露糖存在於多種植物中

本研究的發現確實是一個重大的成果。甘露糖作為一種常見的單糖類物質,在臨床上已經被用於膀胱炎和尿道感染的治療。在一定濃度下,它對人體是安全的,不會像現有的化療藥物那樣有很大的副作用。此外,其對腫瘤細胞葡萄糖代謝途徑的抑製,也為我們開闢一條新的抗癌路線。

本文作者也表示,這個研究為多種癌症的患者提供一種安全,簡單的潛在治療策略。

不過,實驗中給小鼠喝的是20%濃度的甘露糖,也就是100mL中含20g。並且,奇點糕粗略計算了一下,給20g左右的小鼠每次灌胃的甘露糖是0.02g,若按體重算,一個60kg的成年人就需要60g了。

再加上飲水中的量,一個人恐怕要攝入數百克的甘露糖,才能達到實驗中小鼠的攝入量。要知道,甘露糖在尿道感染的臨床試驗中,試驗者每天的甘露糖攝入量也才1-2g[5]。而也有報導指出,甘露糖會引起一些副作用[6]。

同時,實驗中對腫瘤小鼠起作用的劑量,是研究者們經過反覆比較後才確定的。因此,指望攝入少量甘露糖會抗癌,恐怕不太現實。而且,甘露糖在人體中很快就會被排出體外。

蔓越莓是一種很流行的保健品,也含有甘露糖,不過這點甘露糖並沒有抗癌效果

所以,再次提醒大家,不要自行補充甘露糖。保健品中的甘露糖是遠遠不夠的,而在小鼠中使用的量對我們可能並不安全。

奇點糕也期待科學家們能摸索出一種更好的甘露糖使用方法,使之既能抗癌,又是人體可以接受的。

Kevin Ryan博士表示,他們會繼續探索甘露糖的最佳使用方式,然後儘快推動臨床試驗的進行。[7]

英國癌症研究中心的護士長馬丁萊德威克也說道:「儘管這些研究表明甘露糖非常有希望用於某些癌症的治療,但這是一項非常早期的研究,尚未在人體中進行試驗。」[7]

參考文獻:

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-018-0729-3

[2] Cairns, R。 A。, Harris, I。 S。 & Mak, T。 W。 Regulation of cancer cell metabolism。 Nat。 Rev。 Cancer 11, 85–95 (2011)。

[3] Thorens, B。 & Mueckler, M。 Glucose transporters in the 21st century。 Am。 J。 Physiol。 Endocrinol。 Metab。 298, E141–E145 (2010)

[4] Fischer, U。, Jnicke, R。 U。 & Schulze-Osthof, K。 Many cuts to ruin: a comprehensive update of caspase substrates。 Cell Death Difer。 10, 76–100 (2003)。

[5]Kranjcec, B。, Papes, D。, & Altarac, S。 (2014)。 D-mannose powder for prophylaxis of recurrent urinary tract infections in women: a randomized clinical trial。。 World Journal of Urology, 32(1), 79-84。

[6]https://www.ehealthme.com/drug/mannose/side-effects/

[7]https://medicalxpress.com/news/2018-11-sugar-supplement-tumor-growth-cancer.html

本文作者 | 低溫藝術家


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