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果糖作为一种广泛存在于现代饮食中的单糖,其与癌症的关系一直扑朔迷离。动物实验常显示高果糖饮食促癌,而人群研究却未发现明确关联,。这种矛盾让这一领域充满争议。

今日,《信号转导与靶向治疗》期刊发表的最新论文给出了一个出乎意料的答案。

中国科学院上海营养与健康研究所尹慧勇、仲珊珊等人发现,肝癌患者的肿瘤组织普遍存在一个代谢特征,即在癌症早期阶段,果糖代谢关键酶ALDOB发生显著丢失。在该代谢背景下,果糖不仅不促进肿瘤,反而通过其代谢产物抑制一个名为MPI的关键蛋白,扰乱蛋白质的正常修饰,诱发癌细胞应激死亡。

基于这些结果,研究者发现小分子化合物Ebselen能模拟果糖的抗癌效应,在多种肝癌模型中表现出良好疗效

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研究者首先分析了TCGA数据库及42对肝癌患者组织样本,发现与正常肝组织相比,肿瘤组织中的果糖代谢关键酶均显著下调,包括转运蛋白GLUT2、磷酸化酶KHK以及裂解酶ALDOB。其中,ALDOB的下调不仅幅度最大,而且发生得最早,在癌症最早期就已开始。

ALDOB的主要功能,是将果糖-1-磷酸(F1P)裂解为甘油醛和磷酸二羟丙酮(DHAP),从而使果糖进入糖酵解或糖异生途径进行后续代谢。当ALDOB缺失或功能受损时,F1P无法被正常分解。

也就是说,肝癌细胞虽然保留了摄取和磷酸化果糖的能力(GLUT2/KHK尚存),但分解F1P 的能力却严重受损,就像一个“只进不出”的果糖代谢堰塞湖。

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为模拟这一临床特征,研究团队构建肝脏特异性Aldob敲除小鼠肝癌模型,给予10%果糖饮水干预。结果显示,缺失ALDOB的小鼠肝脏肿瘤几乎完全被抑制,肿瘤数量从数十个降至近乎为零;而正常小鼠不受影响。代谢物检测发现,敲除小鼠肿瘤内F1P大量堆积,且F1P水平与肿瘤数量呈显著负相关。用KHK抑制剂减少F1P生成,则果糖的抑癌效应消失,证实F1P是核心效应分子。

机制探索方面,转录组学显示,F1P积累后,内质网应激和未折叠蛋白反应相关基因显著上调。

进一步研究表明,F1P直接结合并抑制磷酸甘露糖异构酶(MPI),该酶负责将葡萄糖来源的果糖-6-磷酸转化为甘露糖-6-磷酸,后者是蛋白质N-糖基化的关键原料。MPI受抑后,蛋白质N-糖基化“断粮”,导致大量未折叠蛋白堆积,引发严重的内质网应激和细胞凋亡。

如果绕过MPI,直接提供N-糖基化的原料甘露糖,可完全逆转果糖的抑癌效应,且不会降低F1P水平,证明MPI是该通路的关键靶点。

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基于这一机制,研究者对约2000种FDA已批准或临床在研药物进行了虚拟筛选,确定小分子化合物Ebselen是强效MPI抑制剂

体外实验显示,Ebselen能复现F1P的效应,即阻断N-糖基化、诱发内质网应激和凋亡。在多种肝癌小鼠模型中,Ebselen口服给药显著抑制肿瘤生长,且补充甘露糖可逆转其效果,证实作用靶向性。Ebselen还与肝癌一线药物索拉非尼显示出协同效应

这项研究颠覆了“果糖普遍促癌”的简单观点,揭示了一个由ALDOB表达状态决定的代谢“开关”。在ALDOB缺失的肝癌中,果糖代谢产物F1P通过靶向抑制MPI,扰乱蛋白质N-糖基化稳态,诱发不可逆的内质网应激和凋亡。

这为肝癌治疗提供了两个层面的启示:一是对ALDOB低表达的患者,果糖可能并非“敌人”;二是MPI成为一个全新的治疗靶点

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参考资料:

[1]Wang, Y., Zhang, X., Wang, N. et al. Fructose 1-phosphate inhibits mannose phosphate isomerase to suppress hepatocellular carcinogenesis. Sig Transduct Target Ther 11, 195 (2026). https://doi.org/10.1038/s41392-026-02695-4

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本文作者丨张艾迪