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新陈代谢是机体生命活动的基本特征，包括物质代谢和能量代谢，二者相辅相成，并贯穿着机体的整个生命活动。肿瘤细胞代谢依赖于糖酵解和氧化磷酸化，通过有氧糖酵解，增强了肿瘤细胞对体内微环境的适应性，促进了肿瘤细胞的增殖，其中，PI3K/Akt 信号通路是肿瘤细胞代谢的重要途径。因此，理清有氧糖酵解及PI3K/Akt 信号通路在肿瘤发生发展中的作用是研究肿瘤细胞代谢的基础。本文拟以糖酵解途径为基点对肿瘤细胞代谢的影响作一简要的综述。
1 Warburg效应
肿瘤细胞的快速增殖是一个极其耗能的过程，有研究发现，正常细胞向肿瘤细胞的转化过程中伴隨着能量代谢途径的重塑，其中最典型的就是即使在氧气充足的情况下，肿瘤细胞仍主要以糖酵解途径提供能量，这种代谢途径的重塑被称为有氧糖酵解或Warburg效应。这种产能方式的改变为肿瘤的快速生长提供了大量的能量，同时也是肿瘤细胞在应激状态下对生存环境所作出的适应新改变，即为肿瘤细胞适应微环境的改变建立基础。
在糖酵解过程中，细胞每摄取一分子的葡萄糖能生成2分子的ATP（快速低能）；而在氧化磷酸化过程中，细胞每摄取一分子的葡萄糖能生成36分子的ATP（慢速高能）；但由于肿瘤细胞的微环境是处于缺氧状态，故肿瘤细胞主要通过快速的糖酵解途径获得足够的能量以满足自身需求。2009年Koppenol研究发现，肿瘤细胞摄取葡萄糖的量是正常分化细胞的10倍之多，但肿瘤细胞通过磷酸化获取的ATP与正常细胞无异，而剩下的葡萄糖均通过有氧糖酵解为其异常活跃的增殖代谢提供能量；产生的能量又促使肿瘤细胞增殖代谢加剧，继而形成循环。
糖酵解途径是肿瘤细胞进行能量代谢的主要代谢途径，且PI3K/Akt信号通路的下游信号分子mTOR是调节细胞各种生理功能的信号转导途径之一，通过调节有氧糖酵解途径中各种限速酶（如葡萄糖转运蛋白GLUT、己糖激酶HK和丙酮酸激酶PK）的活性和含量，进而调控有氧糖酵解。此外，PI3K、Akt亦可调节GLUT1和HK2进而调控糖酵解途径。2009年Koppenol研究发现，肿瘤细胞摄取葡萄糖的量是正常分化细胞的10倍，但肿瘤细胞通过磷酸化获取的ATP与正常细胞无异，而剩下的葡萄糖均通过有氧糖酵解为其异常活跃的增殖代谢提供能量；产生的能量又促使肿瘤细胞增殖代谢加剧，继而形成循环。
2 PI3K/Akt信号通路
肿瘤的发生发展涉及到多种细胞事件与生理过程，PI3K/Akt信号通路被认为是蛋白质合成的重要信号调节通路，参与代谢、炎症、细胞生存、运动等众多生理学过程，是目前有关肿瘤代谢的研究热点之一。PI3K/Akt信号通路的持续性过度激活会导致肿瘤的发生，甚至促进肿瘤的生长。
PI3K/Akt信号通路的激活机制如下：当细胞受生长因子、细胞因子等刺激时，激活P85、募集P110于细胞膜附近并使磷脂酰肌醇-3-激（PI3K） 活化，進而催化其底物3，4 二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）磷酸化化为3，4，5 三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）。同时，肿瘤抑制基因PTEN和INPP4B 能够通过去磷酸化而使PIP3 变为PIP2。PIP3与Akt的PH结合域在细胞膜内侧结合，使Thr308和Ser473两结合位点暴露并被激活。当Thr308和Ser473同时磷酸化时Akt被激活，进而调节各下游信号分子。
3 PI3K/Akt/信号通路与肿瘤细胞物质代谢
肿瘤细胞物质代谢是肿瘤细胞生存、生长、增殖和代谢的物质基础，由于肿瘤细胞生长旺盛，细胞分裂迅速，需要合成大量的生物大分子和能量，所以肿瘤细胞需消耗大量的葡萄糖来产生这些物质，并提供能量。目前对肿瘤细胞代谢研究较深入的是肿瘤有氧糖酵解。Warburg 效应被发现之初普遍认为糖酵解途径增强的意义在于弥补肿瘤细胞生长中ATP的不足，但随后的研究发现Warburg 效应对于肿瘤细胞的意义远非如此，糖酵解途径产生的中间代谢产物能合成脂质、核酸、蛋白质，为肿瘤细胞的增殖提供必需的物质基础。
PI3K/Akt信号通路对肿瘤细胞物质代谢影响的重点在于该信号通路能影响蛋白质的合成。PI3K/Akt信号通路通过调节糖酵解途径中各种酶的合成，进而影响糖酵解途径中各种物质的合成与分解。此外，PI3K/Akt信号通路通过对糖酵解途径的调控影响脂质和核酸的合成，糖酵解产生的中间代谢产物，如6-磷酸葡萄糖、3-磷酸甘油酯、磷酸烯醇丙酮酸和丙酮酸盐，是脂质、核酸的合成前体，从而有利于肿瘤细胞本身的生长和增殖。
4 PI3K/Akt信号通路与肿瘤细胞能量代谢
细胞生长除了必需的物质基础外还需要能量，因此从某种程度上讲，肿瘤亦是一种代谢性疾病。肿瘤细胞的能量形式是ATP，主要来自糖代谢过程，即糖酵解和氧化磷酸化；故当线粒体功能受损，或氧化磷酸化受抑后，肿瘤细胞则主要依靠糖酵解以维持其生命活动。糖酵解途径是肿瘤细胞能量的主要来源，但由于氧化磷酸化的产能效率比糖酵解高得多，故氧化磷酸化功能极小的损失都需要糖酵解功能的极大提高来弥补，从而维持能量平衡，因此需要消耗更多的葡萄糖。
正常细胞在氧气充足情况下摄取葡萄糖后在细胞质进行糖酵解，经过一系列的酶促反应后生成丙酮酸，之后在丙酮酸转运酶的协助下进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰辅酶A进行三羧酸循环，进而彻底氧化生成CO2和H2O。但肿瘤细胞常处于缺氧微环境中，供氧不足且耗氧甚旺，因而氧化磷酸化被抑制，由有氧糖酵解途径生成乳酸，在经过乳酸循环形成肝糖原或血糖。
5 小结
综上所述，PI3K/Akt信号通路是细胞信号转导的重要途径之一，且该信号通路通过调控有氧糖酵解途径能调节肿瘤细胞代谢。故通过PI3K/Akt信号通路及糖酵解研究肿瘤细胞代谢的各种靶向抑制剂是抑制肿瘤生长的重点之一。目前，基于肿瘤细胞代谢的中药抗肿瘤作用研究甚少。因此，此方面可能是未来几年有关中药通过影响肿瘤细胞代谢以抗肿瘤的重点、热点之一。
1 Warburg效应
肿瘤细胞的快速增殖是一个极其耗能的过程，有研究发现，正常细胞向肿瘤细胞的转化过程中伴隨着能量代谢途径的重塑，其中最典型的就是即使在氧气充足的情况下，肿瘤细胞仍主要以糖酵解途径提供能量，这种代谢途径的重塑被称为有氧糖酵解或Warburg效应。这种产能方式的改变为肿瘤的快速生长提供了大量的能量，同时也是肿瘤细胞在应激状态下对生存环境所作出的适应新改变，即为肿瘤细胞适应微环境的改变建立基础。
在糖酵解过程中，细胞每摄取一分子的葡萄糖能生成2分子的ATP（快速低能）；而在氧化磷酸化过程中，细胞每摄取一分子的葡萄糖能生成36分子的ATP（慢速高能）；但由于肿瘤细胞的微环境是处于缺氧状态，故肿瘤细胞主要通过快速的糖酵解途径获得足够的能量以满足自身需求。2009年Koppenol研究发现，肿瘤细胞摄取葡萄糖的量是正常分化细胞的10倍之多，但肿瘤细胞通过磷酸化获取的ATP与正常细胞无异，而剩下的葡萄糖均通过有氧糖酵解为其异常活跃的增殖代谢提供能量；产生的能量又促使肿瘤细胞增殖代谢加剧，继而形成循环。
糖酵解途径是肿瘤细胞进行能量代谢的主要代谢途径，且PI3K/Akt信号通路的下游信号分子mTOR是调节细胞各种生理功能的信号转导途径之一，通过调节有氧糖酵解途径中各种限速酶（如葡萄糖转运蛋白GLUT、己糖激酶HK和丙酮酸激酶PK）的活性和含量，进而调控有氧糖酵解。此外，PI3K、Akt亦可调节GLUT1和HK2进而调控糖酵解途径。2009年Koppenol研究发现，肿瘤细胞摄取葡萄糖的量是正常分化细胞的10倍，但肿瘤细胞通过磷酸化获取的ATP与正常细胞无异，而剩下的葡萄糖均通过有氧糖酵解为其异常活跃的增殖代谢提供能量；产生的能量又促使肿瘤细胞增殖代谢加剧，继而形成循环。
2 PI3K/Akt信号通路
肿瘤的发生发展涉及到多种细胞事件与生理过程，PI3K/Akt信号通路被认为是蛋白质合成的重要信号调节通路，参与代谢、炎症、细胞生存、运动等众多生理学过程，是目前有关肿瘤代谢的研究热点之一。PI3K/Akt信号通路的持续性过度激活会导致肿瘤的发生，甚至促进肿瘤的生长。
PI3K/Akt信号通路的激活机制如下：当细胞受生长因子、细胞因子等刺激时，激活P85、募集P110于细胞膜附近并使磷脂酰肌醇-3-激（PI3K） 活化，進而催化其底物3，4 二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）磷酸化化为3，4，5 三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）。同时，肿瘤抑制基因PTEN和INPP4B 能够通过去磷酸化而使PIP3 变为PIP2。PIP3与Akt的PH结合域在细胞膜内侧结合，使Thr308和Ser473两结合位点暴露并被激活。当Thr308和Ser473同时磷酸化时Akt被激活，进而调节各下游信号分子。
3 PI3K/Akt/信号通路与肿瘤细胞物质代谢
肿瘤细胞物质代谢是肿瘤细胞生存、生长、增殖和代谢的物质基础，由于肿瘤细胞生长旺盛，细胞分裂迅速，需要合成大量的生物大分子和能量，所以肿瘤细胞需消耗大量的葡萄糖来产生这些物质，并提供能量。目前对肿瘤细胞代谢研究较深入的是肿瘤有氧糖酵解。Warburg 效应被发现之初普遍认为糖酵解途径增强的意义在于弥补肿瘤细胞生长中ATP的不足，但随后的研究发现Warburg 效应对于肿瘤细胞的意义远非如此，糖酵解途径产生的中间代谢产物能合成脂质、核酸、蛋白质，为肿瘤细胞的增殖提供必需的物质基础。
PI3K/Akt信号通路对肿瘤细胞物质代谢影响的重点在于该信号通路能影响蛋白质的合成。PI3K/Akt信号通路通过调节糖酵解途径中各种酶的合成，进而影响糖酵解途径中各种物质的合成与分解。此外，PI3K/Akt信号通路通过对糖酵解途径的调控影响脂质和核酸的合成，糖酵解产生的中间代谢产物，如6-磷酸葡萄糖、3-磷酸甘油酯、磷酸烯醇丙酮酸和丙酮酸盐，是脂质、核酸的合成前体，从而有利于肿瘤细胞本身的生长和增殖。
4 PI3K/Akt信号通路与肿瘤细胞能量代谢
细胞生长除了必需的物质基础外还需要能量，因此从某种程度上讲，肿瘤亦是一种代谢性疾病。肿瘤细胞的能量形式是ATP，主要来自糖代谢过程，即糖酵解和氧化磷酸化；故当线粒体功能受损，或氧化磷酸化受抑后，肿瘤细胞则主要依靠糖酵解以维持其生命活动。糖酵解途径是肿瘤细胞能量的主要来源，但由于氧化磷酸化的产能效率比糖酵解高得多，故氧化磷酸化功能极小的损失都需要糖酵解功能的极大提高来弥补，从而维持能量平衡，因此需要消耗更多的葡萄糖。
正常细胞在氧气充足情况下摄取葡萄糖后在细胞质进行糖酵解，经过一系列的酶促反应后生成丙酮酸，之后在丙酮酸转运酶的协助下进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰辅酶A进行三羧酸循环，进而彻底氧化生成CO2和H2O。但肿瘤细胞常处于缺氧微环境中，供氧不足且耗氧甚旺，因而氧化磷酸化被抑制，由有氧糖酵解途径生成乳酸，在经过乳酸循环形成肝糖原或血糖。
5 小结
综上所述，PI3K/Akt信号通路是细胞信号转导的重要途径之一，且该信号通路通过调控有氧糖酵解途径能调节肿瘤细胞代谢。故通过PI3K/Akt信号通路及糖酵解研究肿瘤细胞代谢的各种靶向抑制剂是抑制肿瘤生长的重点之一。目前，基于肿瘤细胞代谢的中药抗肿瘤作用研究甚少。因此，此方面可能是未来几年有关中药通过影响肿瘤细胞代谢以抗肿瘤的重点、热点之一。