別罵乳酸是廢物了,連癌細胞都在用它瘋狂“增肌”
每當你擼鐵擼到肌肉酸爽灼痛的時候,是不是一邊呲牙咧嘴,一邊咒罵乳酸這個代謝“廢料”?
確實,運動中的肌肉痠痛跟乳酸有點關係,但是,乳酸絕不是廢料,反而是身體在緊急狀態下的一張生存底牌。
當肌肉累得快“斷氣”,氧氣跟不上消耗時,身體爲了給你強行續命,會切換到一種更快的供能模式,而乳酸,正是這個模式得以持續運轉的關鍵一步。
然而,這張應急的底牌,卻被身體裏最貪婪的傢伙盯上了。在2026年1月13日發表於《自然·化學生物學》[1](Nature Chemical Biology)的論文中,同濟大學的研究團隊發現,乳酸能幫助細胞快速生長、瘋狂擴張。
只可惜,乳酸幫助的對象是癌細胞。
癌細胞可產生並利用乳酸,運動中肌肉也可產生乳酸,但運動中產生的乳酸無害,反而有益 | gemini生成
癌細胞的“敗家喫法”,其實很精明
正常細胞“喫飯”相當勤儉,一般會將得到的“乾糧”喫幹抹淨。也就是說,它們會將喫進去的葡萄糖徹底分解成二氧化碳和水,消化得連渣都不剩。只有在肌肉拼命運動等特殊情況下,細胞纔會臨時借用產生乳酸這條應急供能途徑。
但癌細胞就不一樣了,十分“嗜糖”卻又格外“敗家”:它們吞進的葡萄糖數量,有正常細胞的數十倍那麼多,但同時又像喫甘蔗似的,只“嚼幾口”,還沒等把葡萄糖消化乾淨,就把剩下的大半給吐掉了。而這些吐出來的“殘渣”,就是乳酸。
乍看之下,這簡直是在浪費糧食,但它同時又是癌細胞的精明之處。論文的第一作者、同濟大學附屬東方醫院神經外科的黃博士解釋道:“癌細胞快速增殖當然也需要大量能量,但它們也亟需搭建新細胞的原材料。乳酸作爲一種尚未代謝完全的成分,恰恰可以作爲骨架,快速轉化成多種關鍵分子,譬如合成細胞膜所需的脂質。”
近些年的研究還表明,乳酸會改變腫瘤周圍的環境,抑制其中免疫細胞的活性,從而讓癌細胞躲過免疫系統的追殺。
不過,黃博士認爲乳酸的作用不止這些。他敏銳地察覺到,乳酸很可能還會直接作用於癌細胞本身,在癌症的發生發展中發揮更重要的作用。
正常細胞一般會將葡萄糖徹底分解,癌細胞卻總“嚼幾口”就把乳酸吐掉了 | gemini生成
把油門焊死,乳酸推動癌細胞“狂飆”
無論是正常細胞還是癌細胞,只要想分裂增殖(數量變多),都無法繞開一條叫做“RAS-ERK”的關鍵信號通路。你可以把它想象成細胞內部的油門踏板。
在正常細胞中,這條通路嚴謹有序,只會在需要增殖時短暫激活,隨後便很快關閉。也就是,踩一腳油門,很快就鬆開了,細胞數量穩定。
可癌細胞就不同了。由於基因突變等因素,癌細胞中的這條通路常常處於持續激活的狀態。相當於油門踩到底,細胞增殖的指令源源不斷,腫瘤也就越長越大。
而盯上乳酸的,恰恰是這條通路里的關鍵角色,也是通路的最後一個執行者——ERK。研究團隊發現,細胞內的乳酸會像貼標籤一樣貼到ERK蛋白上,讓它發生一種名爲“乳酰化”的變化。一旦ERK獲得乳酸這個標籤,功能便會增強,更容易被激活,同時也更難被關閉。於是,整條通路都隨着ERK更快地運轉起來。
更關鍵的是,乳酸不止踩下了油門,還讓整個系統進入一種危險的“惡性循環”。研究團隊發現,被貼上乳酸標籤的ERK,不僅對下游的激活更強,而且被它激活的下游成分還會反過來促進更多的ERK被貼上乳酸標籤。
於是,RAS-ERK通路就這樣成了一套危險的“自我強化裝置”。癌細胞原本只是因爲“敗家喫法”積累了大量乳酸,但這些乳酸就如同滾雪球一般:乳酸越多,激活越強;激活越強,乳酸又貼得越歡。最終,RAS-ERK通路就像一個被焊死的油門踏板,將癌細胞的生長增殖不斷推向失控狀態。
當然,研究人員並未宣稱這是一條適用於所有癌症的萬能機制。不過論文作者強調,可能有相當一部分癌症都採用了這種“加速模式”,尤其是那些RAS-ERK通路長期處於激活狀態的癌症類型,很多都存在ERK乳酰化的正向反饋。
更重要的是,“加速模式”在常見癌症(如胰腺癌、結直腸癌和肺癌)中並不少見。特別是在胰腺癌患者中,這條通路異常激活的比例甚至超過了90%。
乳酸把癌細胞的生長增殖推向失控 | gemini生成
用“替死鬼”分走乳酸,腫瘤生長變慢
既然乳酸能踩下RAS-ERK這個油門踏板,那麼,能不能反過來利用這一點,將乳酸標籤從ERK上拆掉,從而治療癌症呢?在黃博士看來,這種思路有一個獨特的優勢。
他說:“過去幾十年裏,科學家一直想從RAS-ERK通路入手來治療癌症。但這條通路對正常細胞而言也同樣重要,牽一髮而動全身。如果不加區分地整體抑制這條通路,那麼毒副作用往往會很大。”
而乳酸標籤,恰恰提供了一個突破口。在正常細胞中,ERK乳酰化的比例相對較低,而許多癌細胞中的佔比則要高得多。換句話說,如果能專門針對那些貼了乳酸標籤的ERK,那麼理論上就能降低對正常細胞的影響,從而找到毒副作用較小的治療方法。
爲了實現這個目標,研究人員提出了一個“替死鬼”式的方案。他們仿照ERK上被貼乳酸標籤的位置設計了一條多肽,讓它進入細胞,代替ERK把那些乳酸標籤接住。標籤被分擔走了,被強化的ERK便減少了,原本高速運轉的增殖信號通路慢下來,癌細胞的增殖也就被抑制住了。
研究團隊發現,這種多肽不僅能抑制腫瘤生長,還能讓腫瘤對化療藥物變得更敏感。黃博士表示:“ERK一旦被乳酰化,癌細胞就會既強健又能快速增殖。反過來,一旦這些標籤被奪走,癌細胞就會變得非常脆弱,難以抵擋外界打擊。”實驗結果顯示,與化療藥物一起使用時,這種多肽能讓腫瘤的生長速度顯著放緩。
當然,這些研究結果還處於非常早期的探索階段。黃博士坦言,離真正的藥物開發還有不少路要走。但在他看來,ERK乳酰化提供了一個新的研究方向。只要抓住這個思路,未來還能開發出更多不同類型的治療策略,來打斷乳酸推動癌細胞增殖的“惡性循環”。
被奪走乳酸的癌細胞,更易受到化療藥物攻擊,生長放緩 |gemini生成
在“老得不能再老”的經典裏,找到新的線索
關於“癌症爲什麼難治”這個問題,過去的研究常常會從基因突變的角度來解釋:癌細胞增殖快、突變多,所以它們總能在藥物壓力下,篩選出能“抵抗”藥物的“倖存者”。
然而,這項新研究提示,癌細胞內部其實還藏着一套放大加速裝置。僅僅靠乳酸這個看似不起眼的分子,這套裝置就能開啓“惡性循環”,使增殖信號通路運轉得越來越快,腫瘤也越長越猛。
在黃博士看來,更值得一提的是,這項研究打破了代謝通路和信號通路之間的壁壘。他說:“過去,大家習慣於認爲代謝通路和信號通路是兩碼事。像乳酸這樣的代謝產物,我們討論的往往都是它如何影響其他代謝。”
而這項新研究表明,代謝物能夠通過“貼標籤”的方式,連接到蛋白質上,從而改變蛋白質的結構和功能,並進而改寫信號通路的運作方式。代謝通路與信號通路串聯到了一起,因此,研究團隊打算繼續研究其他代謝產物對腫瘤發生發展的影響。
其實,參與本研究的袁健課題組,很早就開始研究代謝產物的其他用途了。早在2023年發表於《細胞》[2](Cell)的一篇論文中,研究團隊就發現乳酰化還能增強癌細胞的DNA修復能力。按理說,化療藥物造成DNA損傷後,癌細胞應該難以存活。但是,癌細胞中一種負責修復DNA的關鍵酶,也會被貼上乳酸標籤。這會提升它修復DNA損傷的效率,從而讓癌細胞抵抗化療藥物帶來的損傷,甚至逐漸耐藥。
乳酸可以提升癌細胞中一種酶修復DNA損傷的效率,讓癌細胞耐藥 | gemini生成
而另一個讓黃博士感慨萬分的點,來自RAS-ERK這條“老得不能再老”的經典信號通路。這條通路發現得早,名氣也大,以至於進入21世紀以後,科學界許多人都默認它的激活方式和作用已經足夠清楚,結果反而很少有人願意詳細探索其中的每一個環節。黃博士回憶道,團隊在研究過程中遇到過一些無法解釋的現象,不得不回頭翻查十分“遠古”的文獻,纔在那些幾乎被遺忘的細節中找到了線索。
正如看似塵埃落定的經典通路里,仍可能藏着新的線索,如今,乳酸這種看似普通的分子,也意外成了兩個研究領域之間的橋樑。
下次,當你盡情運動肌肉傳來痠痛時,不妨暗自慶幸一下:還好在健康的身體裏,乳酸只有這麼點微不足道的惱人之處。
參考文獻
[1]https://www.nature.com/articles/s41589-025-02107-8
[2]https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01276-X
作者:黃雨佳
編輯:代天醫
封面圖來源:gemini生成
一個AI
癌細胞都知道拿乳酸“增肌”,你運動時卻只會喊疼?
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