肿瘤的发生与发展是一个长期的多因素参与(物理因素、化学因素和生物因素)的多步骤过程。越来越多的证据表明,细胞癌变过程的代谢模式发生了显著变化,其涉及到糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化、氨基酸代谢、脂肪酸代谢和核酸代谢等诸多方面,研究人员将这一现象定位为肿瘤细胞的代谢重编程(Metabolic reprogramming)。肿瘤细胞的代谢重编程既是细胞内调控网络失调的结果,同时也是维持肿瘤细胞恶性表型的重要生化基础。目前认为肿瘤代谢重编程是继生长信号的自我激活、对生长抑制信号的不敏感、对凋亡的逃逸、无限的复制能力、持续的血管生成能力和组织侵袭和转移之后的肿瘤的第七大特征,深入研究肿瘤的代谢异常及其分子基础正在成为肿瘤研究的重要学术前沿。为研究鼻咽癌细胞中肿瘤细胞的代谢重编程情况,本研究通过运用高通量的代谢组学分析方法,获得了细胞代谢变化谱,发现鼻咽癌细胞中糖代谢、三羧酸循环、脂肪代谢等多个代谢途径均呈活化状态。LMP1是EB病毒编码的癌基因,其主要通过异常活化NF-kappaB、 PI3-K/Akt、MAPK和Myc等细胞内信号转导通路,调控肿瘤细胞增殖、分化、转化及凋亡。其中PI3-K/Akt信号转导通路和Myc是肿瘤细胞能量代谢重编程过程中的核心分子。在本课题的第一部分,我们围绕c-Myc对已糖激酶HK2的调控,着重探讨了EBV编码的瘤蛋白LMP1通过转录因子c-Myc调节鼻咽癌细胞糖酵解的分子机制,证明了LMP1通过催化糖原合成酶激酶GSK3β丝氨酸9位的磷酸化,负性调节GSK3P的活性,使GSK3β催化c-Myc苏氨酸58位的能力降低,增加c-Myc的蛋白质稳定性,从而上调c-Myc的表达,实现对HK2的调控,建立了EBV-LMP1→PI3K/Akt→GSK3β/FBW7→c-Myc→HK2新的信号转导通路,提供了EBV-LMP1通过转录因子c-Myc调节肿瘤细胞糖代谢的新的实验证据。脂肪酸代谢异常是肿瘤细胞代谢重编程的重要内容之一。新近的研究发现肿瘤细胞中脂肪酸p氧化呈异常活化状态,可以促进肿瘤细胞在代谢应激条件下的增殖与存活,同时可以对抗凋亡维持肿瘤细胞的干性。脂肪酸p氧化中的肉碱棕榈酰转移酶(carnitine palmitoyltransferase, CPT)直接调控肉碱穿梭机制及脂肪酸β氧化,肿瘤中脂肪酸β氧化的关键限速酶CPT的异常活化可能反映了其活跃的肉碱穿梭功能,并提示CPT1分子可能具有作为肿瘤靶向治疗靶点的潜能。本课题的第二部分我们以代谢组学获得的鼻咽癌细胞脂代谢谱为切入点,通过代谢组学的数据分析、油红O染色、海马代谢分析系统及免疫组织化学等方法明确了鼻咽癌细胞中脂肪酸β氧化呈异常活化的状态,发现了肉碱棕榈酰转移酶CPT1A是介导鼻咽癌细胞脂肪酸β氧化的关键分子,CPT1A的高表达与鼻咽癌细胞增殖恶性表型相关。本研究分别从糖代谢及脂肪酸β氧化两个方面探讨了鼻咽癌细胞中能量代谢改变的机制,加深了我们对于肿瘤细胞能量代谢重编程的认识,为从细胞代谢重编程角度发展新的靶向预防、治疗及诊断提供了新的实验依据。