这年头，管住嘴也能治病，也就是饮食干预疗法。
而在这饮食干预疗法中，模拟禁食饮食（FMD）可是香饽饽！
FMD以低水平碳水化合物和蛋白质、相对较高脂肪为特征，从而限制热量为标准饮食的50%及以下。近些年，已有不少动物实验证实， FMD能够延长小鼠寿命，减少和延迟癌症的发生、缓解自身免疫性疾病、调节肠道菌群等[1-4]。
基于此，FMD药物研发、FMD与其它药物的联合治疗等也博得了科学家们的关注，以期为临床治疗提供一种方便又有效的策略。
前不久，一篇发表在Science Advances期刊上的论文提出，FMD与肝细胞癌（HCC）的靶向药——索拉非尼，在治疗HCC中具有协同作用。
来自奥地利格拉茨大学的Andreas Prokesch和他的同事们发现， FMD不仅能加强索拉非尼的疗效，还能改善索拉非尼的耐药性问题，而这种协同作用依赖于抑癌基因p53的正常表达[5]。
论文首页截图
肝癌是最常见的恶性肿瘤之一，是我国第5大常见癌症，也是第2位肿瘤致死病因。在原发性肝癌中，HCC占75%-85%，是肝癌的主要形式[6]。
对于不可通过手术切除治疗的HCC来说，索拉非尼是一种常用药。这种抗肿瘤血管生成的靶向药物能够将总生存期延长3个月。然而遗憾的是，由于耐药性的问题难以克服，在临床上尚未出现索拉非尼单药治疗痊愈的病例[7,8]。
如此看来，索拉非尼在HCC治疗上亟需寻找新出路。而经济实惠、健康无公害的FMD无疑是一个联合治疗好搭档。
这次，Prokesch和他的同事们就对索拉非尼与FMD的联合疗法进行了考察。
首先，他们选用了一种对索拉非尼具有很强耐药性的HCC细胞——人肝癌细胞系HepG2，皮下注射给小鼠（NMRI）。并随机分为4组进行不同治疗，分别为安慰剂+随意饮食组、安慰剂+FMD组、索拉非尼+随意饮食组、索拉非尼+FMD组。
在用FMD喂养小鼠时，研究者们选择了5：2断食方案（每周断食2天），而不是隔日断食。他们发现，虽然两种FMD方案都会导致小鼠短期内血糖水平以及体重下降，但如果小鼠采用5：2断食方案喂养，体重从长期来看处于稳定状态；而采用隔日断食方案喂养的小鼠，体重呈不可挽救的下降趋势，长期治疗的话，怕是病还没好鼠鼠就饿没了。
C、D：5：2断食以及体重变化
E、F：隔日断食以及体重变化
经过超4周的治疗，研究者们发现，索拉非尼或FMD的单一治疗仅显示出肿瘤减小的趋势，肿瘤大小未发生明显改变。与之相比，当联合治疗时，疗效叠加，索拉非尼+FMD组小鼠的肿瘤生长被显著抑制，且总体重未受影响。
这表明，FMD或能以协同效应减轻索拉非尼的耐药性。
Fasted/Sfd（FMD+索拉非尼）组小鼠的体重没变，肿瘤生长被抑制
Prokesch和他的同事们还将HepG2细胞系进行体外培养，结果显示，在模拟FMD的培养基中添加索拉非尼4小时后，细胞凋亡信号就已经升高；HepG2细胞的活力随索拉非尼的剂量提高而降低，细胞毒性、细胞凋亡数量随剂量提高而增加。这一结果，在患者来源耐药性HCC类器官的体外培养中也再次得到证实。
在FMD模式下，索拉非尼的疗效与剂量呈正比
（GM：完全培养基；SM：模拟FMD培养基）
总之，索拉非尼与FMD在治疗HCC上具有协同作用，两者联合治疗能破解HCC细胞对索拉非尼的耐药性问题，提高疗效。
从机制上看，索拉非尼是线粒体呼吸的非典型抑制剂，会导致癌细胞氧化磷酸化（OXPHOS）过程受损，使癌细胞转为无氧呼吸，通过增强糖酵解来提供能量[9,10]（也就是发生Warburg效应[11]）。
糖酵解需要消耗大量葡萄糖。Prokesch和他的同事们在HepG2细胞的体外实验中发现，索拉非尼治疗后的癌细胞活力会随葡萄糖剂量的增加而逐渐恢复。当培养基中葡萄糖浓度为3mM时，细胞活力还没啥起色；当葡萄糖添加到5mM时，就有约50%的癌细胞恢复活力。
而在小鼠体内的异种移植实验中，他们发现，FMD喂养的小鼠血糖水平显著降低至约3mM。这说明，凭着FMD就足以将体内血糖降至一定水平，降低HCC细胞在使用索拉非尼后的存活率。
I：体外实验中，葡萄糖水平为3mM时，可以维持很低的细胞活力
J、K：体外实验中，FMD足以将血糖水平降至3mM
简单来说就是，索拉非尼堵住HCC细胞有氧呼吸的路，转型为糖酵解；而FMD又会导致HCC细胞的糖酵解也没糖可用，从而联手索拉非尼将HCC细胞逼向绝路。
研究者们进一步研究发现，FMD不仅能够降低血糖，还能阻断AKT/mTOR信号通路，增加HCC细胞对索拉非尼的敏感性。
值得注意的是，p53能够通过调节葡萄糖转运蛋白和促凋亡蛋白的表达，在FMD+索拉非尼的协同治疗中起关键作用。
当敲除HepG2 细胞中的p53基因时，FMD与索拉非尼对HepG2 细胞的“合体攻击”就失效，不会出现显著的细胞活力降低或是细胞毒性加强。一旦p53重新表达，FMD就又能增加HepG2 细胞对索拉非尼的敏感性了。
依赖于p53信号的FMD与索拉非尼在HCC治疗中的协同作用
前面的研究中，Prokesch和他的同事们用的都是对索拉非尼具有耐药性的HCC细胞。最后，他们还在非耐药性HCC细胞移植的小鼠模型以及原位HCC小鼠模型中，再次证明了FMD+索拉非尼的协同疗效。
原位HCC小鼠中，FMD+索拉非尼的疗效
（p53WT：p53正常表达；p53KO：p53敲除）
总体而言，Prokesch和他的同事们发现，模拟禁食饮食能够增强索拉非尼在肝细胞癌治疗中的疗效，提高肝细胞癌细胞对索拉非尼的敏感性。这种协同作用依赖于癌细胞中p53信号的正常表达。
研究者们表示，索拉非尼+模拟禁食饮食的联合治疗，相当于对癌细胞代谢造成“双重打击”。索拉非尼堵住癌细胞有氧呼吸的路，模拟禁食饮食夺走癌细胞糖酵解的底物，让癌细胞为获取能量时无路可走。
这项研究结果不仅为晚期肝细胞癌患者提供了一种新的治疗策略，证明模拟禁食饮食疗法在肝细胞癌中具有临床应用的可能性。同时也提示着，在未来临床上使用模拟禁食饮食+索拉非尼的联合治疗时，患者的p53表达情况是个不可忽视的指标。
参考文献：
[1] Wei, M. et al. Fasting-mimicking diet and markers/risk factors for aging, diabetes, cancer, and cardiovascular disease. Sci. Transl. Med. 9, eaai8700 (2017).
[2] Brandhorst, S. et al. A periodic diet that mimics fasting promotes multi-system regeneration, enhanced cognitive performance, and healthspan. Cell Metab. 22, 86–99 (2015).
[3] Choi, I. Y. et al. A diet mimicking fasting promotes regeneration and reduces autoimmunity and multiple sclerosis symptoms. Cell Rep. 15, 2136–2146 (2016).
[4] A. Nencioni, I. Caffa, S. Cortellino, V. D. Longo, Fasting and cancer: Molecular mechanisms and clinical application. Nat. Rev. Cancer 18, 707–719 (2018).
[5]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abh2635
[6]J. M. Llovet, R. K. Kelley, A. Villanueva, A. G. Singal, E. Pikarsky, S. Roayaie, R. Lencioni, K. Koike, J. Zucman-Rossi, R. S. Finn, Hepatocellular carcinoma. Nat. Rev. Dis. Prim. 7, 6 (2021).
[7]J. M. Llovet, R. Montal, D. Sia, R. S. Finn, Molecular therapies and precision medicine for hepatocellular carcinoma. Nat. Rev. Clin. Oncol. 15, 599–616 (2018).
[8]Y. J. Zhu, B. Zheng, H. Y. Wang, L. Chen, New knowledge of the mechanisms of sorafenib resistance in liver cancer. Acta Pharmacol. Sin. 38, 614–622 (2017).
[9]L. Fiume, M. Manerba, M. Vettraino, G. Di Stefano, Effect of sorafenib on the energy metabolism of hepatocellular carcinoma cells. Eur. J. Pharmacol. 670, 39–43 (2011).
[10]C. Jian, et al. Low-dose sorafenib acts as a mitochondrial uncoupler and ameliorates nonalcoholic steatohepatitis. Cell Metab. 31, 892–908.e11 (2020).
[11]N. N. Pavlova, C. B. Thompson, The emerging hallmarks of cancer metabolism. Cell Metab. 23, 27–47 (2016).
本文作者丨张艾迪
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