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從沃堡效應看癌症：為何腫瘤細胞喜歡用糖而非氧氣來獲取能量？
在腫瘤學中，沃堡效應是指大多數癌細胞主要使用有氧糖解作用和乳酸發酵來創造能量，這與非癌細胞所採用的能量生成機制截然不同。這一觀察首次由奧托·海因里希·沃堡於1920年代發表，他因其對呼吸酶特性及作用方式的發現而於1931年獲得諾貝爾生理學獎。隨著研究的深入，沃堡效應推翻了傳統的代謝觀念，並引發了人們對癌症治療的廣泛探討。
沃堡效應揭示了腫瘤細胞在有氧條件下，仍然偏好發酵的機制，這使它們能夠在高糖環境中快速增殖。
根據沃堡的研究，腫瘤細胞在缺乏糖和氧的情況下會缺乏能量，最終導致細胞死亡。而生物學家赫伯特·克拉布特進一步拓展了沃堡的研究，發現酵母菌更偏好在有氧環境下進行發酵，這被稱為克拉布特效應。沃堡同樣在腫瘤細胞中觀察到類似的現象，這使他創造了“有氧糖解”這一術語，並假設這種代謝異常是癌症發展的一個主要原因。
沃堡效應的生物學基礎
正常細胞主要通過糖解作用再到線粒體的檸檬酸循環和氧化磷酸化來釋放能量。然而，很多癌細胞則選擇高強度的糖解作用和乳酸發酵，即便在氧氣充足的情況下，這使得它們在碳源上使用更加高效。
這種代謝的轉變被認為是癌細胞快速增長的代謝優勢，使其能夠在充足的營養狀態下進行合成代謝，而非依賴氧化磷酸化。
沃堡假設這一代謝改變可能是由於線粒體的功能障礙，這一觀點如今已經進一步發展，當前的科學共識主要認為，腫瘤的突變在導致癌細胞代謝接收方面扮演了關鍵角色。
腫瘤促進的無氧代謝
在腫瘤細胞中，為了支持其急劇增長，基因表達發生重大變化，增加了葡萄糖的攝取。與正常細胞在缺氧情況下產生乳酸相比，癌細胞卻在氧氣充足的情況下，仍然將大量葡萄糖轉化為乳酸，這一現象乃是“沃堡效應”。雖然這一現象的具體原因尚不完全明晰，但可以推測癌細胞通過生成乳酸來處理超過的細胞內電子，以維持細胞內的平衡。
乳酸的分泌被視為超出電子的處理機制，這是腫瘤細胞的一個重要生存策略。
沃堡效應的治療潛力
自2013年以來，科學家們一直在探索沃堡效應的治療價值。癌細胞對營養的增加攝取被視為潛在的治療靶點，研究者們開始努力開發抑制糖解作用的藥物，包括一些小分子化合物，例如2-脫氧-D-葡萄糖（2DG）和二氯醋酸（DCA）。這些藥物的機制在於抑制癌細胞的增長，雖然迄今為止在臨床上的效果仍待觀察。
儘管研究表明這些療法有潛在效果，但目前尚無確鑿的證據支持其在癌症治療中具有直接療效。
沃堡效應的過去與未來
沃堡效應已經成為許多流行誤解的根源，人們常誤以為通過減少糖分和碳水化合物的攝取能夠“饑餓”腫瘤。然而，專家們普遍認為，健康的飲食對於癌症患者的健康至關重要。
面對如此複雜的腫瘤生物學，我們不禁要問，未來的癌症治療是否將會尋找出其他創新的途徑，以逆轉或重塑癌細胞的代謝特征呢？
