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背景:肝癌,是一种生存期较短,致死率较高,治疗方法选择困难,术后容易复发的一种恶性肿瘤。目前对肝癌的主要治疗手段是手术治疗、放射性治疗和化学药物治疗。由于肝癌早期临床症状隐匿,不易在早期诊断,所以确诊时往往已达到晚期并发生转移。同时因缺乏有效的治疗药物和手段,即便是手术切除后仍容易复发,因而肝癌的治疗效果并不是很理想。如今,随着癌症的基础研究和临床研究的不断进展,生物治疗已成为继手术治疗、放疗和化疗后第四种肿瘤治疗模式。生物治疗主要包括分子靶向治疗、基因治疗、免疫治疗等等,本文则是针对肿瘤特殊的代谢方式,通过对肿瘤代谢方式的干预和转变,从而起到抑制肿瘤细胞增殖,诱导肿瘤细胞凋亡的效果。糖代谢异常是肿瘤细胞区别于正常细胞的一个重要特征,肿瘤细胞即使在氧气充足的情况下,仍然依赖于糖酵解生成乳酸的方式进行无氧供能。被人称为Warburg效应。Warburg一方面揭示了肿瘤细胞特异的代谢特点,另一方面认为肿瘤细胞之所以表现为特殊的有氧糖酵解是因为肿瘤细胞的线粒体出现了不可逆的损伤。针对Warburg这个观点,越来越多的研究提出了不同的见解。人们发现并不是所有的肿瘤细胞都表现Warburg效应,一部分肿瘤细胞表现出糖酵解和氧化磷酸化混合供能的方式,甚至一些肿瘤细胞由氧化磷酸化主导供能。另外,肿瘤细胞的代谢方式并非是一成不变的,随着微环境、药物、基因等外在或内在因素的改变,肿瘤细胞的代谢方式也随之发生转变。因此我们通过加强肿瘤细胞的氧化磷酸化来改变肿瘤细胞的代谢平衡,从而起到抑制糖酵解,逆转肿瘤细胞的Warburg效应,最终使肿瘤细胞失去赖以生存的代谢方式,抑制肿瘤细胞增殖,发生凋亡。草酰乙酸是三羧酸（TCA）循环中最为关键的代谢底物。草酰乙酸和乙酰辅酶A（乙酰CoA）缩合形成柠檬酸。这是三羧酸循环的起始步骤也是关键步骤。草酰乙酸的浓度影响着整个TCA循环的速率,添加一定剂量的草酰乙酸可以引起TCA循环速率的加快。整个三羧酸循环生成两分子FADH2,异柠檬酸、α-酮戊二酸和苹果酸,氧化共产生6分子NADH。FADH2和NADH通过电子链的传递被重新氧化,释放大量的ATP。整个过程称为氧化磷酸化。因此,我们通过向肿瘤细胞加入一定剂量的草酰乙酸,通过加速TCA循环,提高氧化磷酸化水平,从而抑制肿瘤细胞糖酵解的水平,起到逆转Warburg效应的作用。虽然代谢产物的变化可以调节细胞代谢,但基因和相关的信号通路也影响肿瘤细胞的代谢进程。PI3K/Akt/HIF信号通路可以调节有氧糖酵解,通过转录激活NF-κB,HIF1α,c-myc以及糖酵解关键酶如己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）和丙酮酸激酶同工酶M2（PKM2）等。在我们的研究中,我们发现草酰乙酸（OA）在大剂量的时候,可以抑制表皮生长因子受体（EGFR）的磷酸化及了EGFR下游的PI3K/Akt/HIF通路,降低了糖酵解酶的转录表达,从而抑制了肿瘤细胞糖酵解水平。方法:以肝癌细胞系（HepG2）、裸鼠移植瘤、临床肝癌组织原代细胞作为实验模型。应用MTT实验,单克隆形成实验检测草酰乙酸对肝癌细胞增殖及活力影响。应用Annexin V-PI检测草酰乙酸对肝癌细胞凋亡影响。应用real-time qPCR、western blot方法和相关酶活性检测试剂盒,检测草酰乙酸对糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化的影响。应用western blot和免疫荧光方法检测草酰乙酸对EGFR磷酸化及下游信号分子的影响。最后,应用生物信息学,筛选出糖酵解水平不同的细胞系,并观察草酰乙酸抑癌作用的特异性。结果:第一部分草酰乙酸促进肝癌细胞凋亡作用以肝癌细胞系（HepG2）、裸鼠移植瘤、临床肝癌组织原代细胞作为实验模型。我们发现50 mM草酰乙酸可以引起HepG2细胞和肝癌原代细胞的活性明显下降,单克隆形成率下降。裸鼠移植瘤经过草酰乙酸治疗后体积明显减小。Ann exinV-PI和TUNEL实验证实草酰乙酸可以引起肝癌细胞的凋亡。随后,通过对caspase3、cleaved-caspase3、cleaved-PARP、Bax凋亡基因活性和表达的检测,进一步验证了草酰乙酸可以介导凋亡因子的活化,促进肝癌细胞的凋亡。第二部分草酰乙酸抑癌作用的代谢机制以肝癌细胞系（HepG2）、裸鼠移植瘤、临床肝癌组织原代细胞作为实验模型。我们发现,50 mM草酰乙酸可以明显降低肝癌细胞ATP产出,葡萄糖转运蛋白mRNA表达水平以及葡萄糖的吸收。我们进一步发现,草酰乙酸可以抑制糖酵解关键酶（HK,PFK和LDH）mRNA的表达和活性,增强与TCA循环相关酶（PDH、CS和IDH）mRNA的表达和活性。同时,草酰乙酸可以提高呼吸链复合体I/II（COXI/II）的蛋白表达和活性,以及线粒体拷贝数。这些结果表明,草酰乙酸可以使肿瘤细胞氧化磷酸化增强,降低糖酵解水平。第三部分草酰乙酸抑癌作用的信号调控机制以肝癌细胞系（HepG2）作为实验模型。我们发现,随着草酰乙酸的浓度增加和作用时间延长,可以抑制HepG2细胞的EGFR的磷酸化,以及对EGFR介导的下游PI3K/Akt通路有抑制作用。草酰乙酸通过对Akt,HIF1α和c-myc表达或者活性的抑制,进而降低了糖酵解酶相关的靶基因（HK,PFK）的表达,从而通过信号调控降低了HepG2细胞糖酵解水平。第四部分草酰乙酸抑癌作用的选择性通过生物信息学,筛选出10种糖酵解水平明显不同的肿瘤细胞系。我们发现,草酰乙酸对糖酵解水平高的细胞系作用更为明显,而对糖酵解水平低的细胞系几乎没有作用。结论:我们通过肝癌细胞系（HepG2）、裸鼠移植瘤、肝癌原代细胞作为实验模型,证实了草酰乙酸可以抑制肝癌细胞的增殖并促进其凋亡,并从两个方面阐述其抑癌机制:一方面,草酰乙酸通过提高肝癌细胞的氧化磷酸化,打破氧化磷酸化和糖酵解的平衡,使肝癌细胞的糖酵解水平降低,失去了赖以生存的代谢模式,从而出现能量障碍。另一方面,草酰乙酸通过对表皮生长因子受体（EGFR）以及下游PI3K/Akt通路的抑制,降低了Akt、HIF1α和c-myc的表达活性,使糖酵解相关靶基因表达下降,从而抑制了糖酵解水平。最后,我们初步探索了草酰乙酸抑癌作用的选择性,即针对糖酵解水平高的肿瘤细胞抑制作用更为明显。综上所述,草酰乙酸可能成为靶向肿瘤代谢的新型抗癌药物。