癌癥最令人費(fèi)解的方面之一就是細(xì)胞如何不可避免地重新激活那些可以將它們變成腫瘤的基因。昨天在這里詳細(xì)討論的一個(gè)例子是端粒酶或替代性telmore修復(fù)酶的恢復(fù)，其使得能夠進(jìn)行無限期的染色體復(fù)制。另一個(gè)例子是緊急起草備用己糖激酶以啟動(dòng)補(bǔ)充糖酵解。

通常，細(xì)胞通過己糖激酶I基因的組成型表達(dá)維持基礎(chǔ)水解的糖酵解。己糖激酶通過將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖-6-磷酸來激活葡萄糖。此時(shí)，葡萄糖-6-磷酸可以繼續(xù)通過糖酵解，或通過戊糖磷酸途徑分流以產(chǎn)生NADPH，并構(gòu)建核苷酸合成的嵌段。許多需要更靈活的己糖激酶的有絲分裂后細(xì)胞使用稍微不同的稱為己糖激酶II的形式。心臟和肌肉細(xì)胞需要能夠在短時(shí)間內(nèi)將其活動(dòng)提升到高水平。它們具有己糖激酶II，其定位于線粒體的外膜，在那里它可以容易地捕獲ATP以產(chǎn)生葡萄糖-6-磷酸。

癌細(xì)胞中己糖激酶II的濃度通常增加至200倍。因此，即使在富氧的情況下，這些細(xì)胞也可以保持高的糖酵解速率。腫瘤中這種極端的“有氧糖酵解”通常被稱為Warburg效應(yīng)。奇怪的是，光感受器也顯示出這種高己糖激酶II的表達(dá)和有氧糖酵解，但視網(wǎng)膜的癌癥非常罕見。當(dāng)腫瘤確實(shí)形成時(shí)，它們通常發(fā)生在色素上皮細(xì)胞中，或者在視錐細(xì)胞瘤基因的兩個(gè)拷貝中具有雙敲除的視錐細(xì)胞的早期發(fā)育中。

視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因(RB)被稱為腫瘤抑制基因。在控制幾個(gè)感覺系統(tǒng)內(nèi)的精確細(xì)胞數(shù)量方面，關(guān)鍵在于構(gòu)建精細(xì)的睫狀結(jié)構(gòu)作為檢測(cè)器。例如，在耳蝸中，當(dāng)RB不存在時(shí)，存在毛細(xì)胞過多和聽力喪失的情況。在有聽力損失的成人中，有可能通過人為地減少RB活性來再生新的毛細(xì)胞。一些研究人員甚至認(rèn)為RB控制途徑是首先使多細(xì)胞生命成為可能的重要途徑。

視網(wǎng)膜在甚至代謝可能的邊緣處處于不穩(wěn)定狀態(tài)。由于其獨(dú)特的支撐單元提供了許多特殊的住宿，它只能保持其驚人的輸出。例如，色素上皮層消化和更新其光感受器的外部區(qū)段，或視神經(jīng)乳頭中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突將其自身氧化損傷的線粒體DNA的線粒體自噬。棒和錐體必須以每天10%的速率再生其富含脂質(zhì)的外部區(qū)段，以便繼續(xù)正常運(yùn)作。

他們?yōu)樯镔|(zhì)快速更新提供構(gòu)建模塊的方式是通過有氧糖酵解。但是桿和錐體不具有相同的代謝，并且相應(yīng)地，它們能夠?qū)崿F(xiàn)非常不同的功能。例如，桿在代謝上比錐體成本低，并且在黑暗中每秒僅消耗約10 ^ 8ATP。桿的活動(dòng)也在明亮的光線下飽和，而不會(huì)飽和的錐體最終在它們的下行通道信號(hào)通路中使用了更多的ATP。

一種觀察引擎蓋下方的方法，看看是什么讓桿和錐體發(fā)出咔噠聲，看看當(dāng)它們受到壓力時(shí)會(huì)發(fā)生什么。在最近發(fā)表在Cell Reports上的一篇論文中，研究人員檢查了從棒狀或視錐細(xì)胞中刪除了己糖激酶II的小鼠視網(wǎng)膜。他們還敲除了額外的基因，以創(chuàng)建視網(wǎng)膜色素變性(RP)中發(fā)生的視網(wǎng)膜變性模型。為了量化通過有氧糖酵解的通量，他們通過varius乳酸脫氫酶(LDH)測(cè)量乳酸產(chǎn)生。大約90%的光感受器葡萄糖供應(yīng)通過有氧糖酵解進(jìn)行以形成乳酸。LDH介導(dǎo)丙酮酸和乳酸之間的雙向轉(zhuǎn)換，并用作線粒體中有氧糖酵解氧化磷酸化之間的轉(zhuǎn)換。

研究人員發(fā)現(xiàn)，桿通過增加線粒體數(shù)而適應(yīng)減少的有氧糖酵解，而錐體則不然。雖然桿存活，但它們減少的有氧糖酵解導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)不足和隨后的錐體損失。這種模式反映了觀察到的視網(wǎng)膜色素變性桿中的原發(fā)性損傷，隨后是錐形死亡。最終，研究人員能夠證明視錐細(xì)胞依賴于棒提供的乳酸。

據(jù)推測(cè)，有氧糖酵解適用于桿和錐體，以提供足夠的葡萄糖輸入以供給它們各自的戊糖磷酸途徑。隨后的NAPH和脂質(zhì)合成的產(chǎn)生允許各自回收適量的視覺發(fā)色團(tuán)。了解其獨(dú)特的生存要求對(duì)于創(chuàng)建恢復(fù)退化棒和錐體的療法至關(guān)重要。