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在对抗膀胱癌的战役中,一项发表于《Communications Biology》上的研究提出了新的希望。该研究题为“Mannose inhibits PKM2 lactylation to induce pyroptosis in bladder cancer and activate antitumor immune responses”,揭示了天然存在于多种植物和水果中的单糖——甘露糖,在抑制膀胱癌生长方面展现出了显著潜力。

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甘露糖主要通过人体泌尿系统排泄,并在膀胱中累积,这赋予了它在治疗泌尿系统疾病方面的独特优势。先前的研究已证实甘露糖对由大肠杆菌等引起的尿路感染有效,并且具有良好的安全性和生物相容性。此外,甘露糖在多种癌症中显示出抗肿瘤效果,但其具体作用机制在膀胱癌中尚待深入探讨。
研究表明,甘露糖能够显著抑制膀胱癌细胞系的增殖,即使是在不同表达水平的磷酸甘露糖异构酶(PMI)背景下也是如此。实验发现,在5637和UMUC3两种细胞系中,甘露糖的半数抑制浓度(IC50)分别为45 mM和25 mM。进一步分析表明,甘露糖处理可导致细胞周期停滞于G1/S期,并促进非凋亡性的细胞死亡。
研究人员发现,甘露糖通过直接结合丙酮酸激酶M2(PKM2),一种重要的糖酵解调节酶,发挥其抗肿瘤效应。甘露糖与PKM2活性位点结合后,抑制其酶活性,减少乳酸生成。代谢组学分析显示,甘露糖处理降低了细胞内的糖酵解能力、丙酮酸和乳酸水平,并抑制ATP生成。补充乳酸只能部分恢复ATP水平,同时,甘露糖还减少了膀胱癌细胞及其异种移植物中的整体乳酸化程度。

在膀胱癌细胞中,PKM2 K433位点的乳酸化被甘露糖处理所降低,而乙酰化水平增加。这种变化促进了PKM2的核转位,因为PKM2 Y105位点的磷酸化对其核转位至关重要,而甘露糖增强了这一过程。进入细胞核后的PKM2激活了NF-κB通路,诱导了细胞焦亡特征,如LDH释放和脂质过氧化增加。
动物实验显示,甘露糖处理不仅抑制了MB49异种移植物的生长,而且没有影响小鼠体重或血糖水平。RNA测序及免疫浸润评分表明,甘露糖增加了T细胞激活、体液免疫反应和促炎反应。免疫组化染色进一步证明,甘露糖提高了细胞毒性CD8⁺ T细胞和单核细胞标记物的表达,降低了Pd-l1表达。更令人兴奋的是,甘露糖与抗Pd-1抗体联合使用时,表现出比单独使用任何一种疗法更强的抗肿瘤效果。
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综上所述,这项研究揭示了甘露糖通过靶向PKM2,抑制其酶活性并减少乳酸生成,进而调节PKM2的乳酸化和乙酰化状态,促进其核转位,激活NF-κB通路,诱导细胞焦亡,并激活抗肿瘤免疫反应。鉴于甘露糖的安全性和生物相容性,它可能成为未来膀胱癌治疗的一种新策略,为患者带来新的希望。
参考:
Jin, Haoyi, et al. “Mannose inhibits PKM2 lactylation to induce pyroptosis in bladder cancer and activate antitumor immune responses.” Communications Biology 8.1 (2025): 689.