中图法分类号R730.5

甲硫氨酸(methionine,Met)又称蛋氨酸，是体内必需氨基酸之一，也是体内物质代谢主要的甲基供体，参与多种活性物质的甲基化反应，如DNA、tRNA、mRNA、多胺、肌酸、肾上腺素、乙酰胆碱等。因此，Met具有重要的生理意义。

多年研究发现，正常细胞与多种肿瘤细胞之间存在着Met的代谢差异，主要表现为肿瘤细胞对Met的依赖性上。所谓Met依赖性，就是指在体外培养基中去除Met,代之以Met的前体物质——同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)，肿瘤细胞的分裂增殖受到抑制，而正常细胞则不受影响^〔1〕。前者称为Met依赖性细胞，后者称为非Met依赖性细胞。对肿瘤细胞进一步进行周期时相分析发现，在无Met来源的环境中，大部分Met依赖性肿瘤细胞被阻滞于S后期和G₂期^〔2，3〕，形成了这一时相肿瘤细胞比例增多的现象，同时G₀期细胞比例下降。众所周知，当前临床上肿瘤化疗疗效令人不十分满意的一个重要原因是肿瘤细胞生长的无序性，即肿瘤细胞处于细胞周期的不同时相，而细胞周期特异性化疗药物难以杀灭各时相的肿瘤细胞；若使用细胞周期非特异性化疗药物，则对正常细胞的影响又较大。另外，当前的化疗药物主要是针对增殖期肿瘤细胞，难以对休止期(G₀期)肿瘤细胞产生杀伤作用，而残存的G₀期肿瘤细胞往往是肿瘤复发和转移的源头^〔4〕。有研究表明，肿瘤细胞Met依赖性与癌基因的表达相关联，二者被认为有可能是大多数肿瘤细胞所共有的特性。这就为利用肿瘤细胞的这一代谢缺陷，有针对性地应用细胞周期特异性化疗药物治疗恶性肿瘤，为提高肿瘤化疗疗效提供了一条新思路。

1Met的一般代谢

Met是体内最重要的含硫化合物之一，作为一种必需氨基酸，必须由外界供给。Met的主要代谢功能表现在：①参与蛋白质合成；②作为主要的甲基供体，能为多种生物活性物质的甲基化反应提供甲基。

1.1Met在蛋白质合成中的作用一方面，Met是多肽链中重要的氨基酸组成部分；另一方面，Met在体内可转变为半胱氨酸，代替后者由食物供应。而半胱氨酸的生理重要性在于，它赋予蛋白质以游离的—SH基团，结合在肽链内而又相互接近的两个半胱氨酸的—SH基可以形成二硫键，这是维持蛋白质分子空间构象的重要共价键。半胱氨酸还参与牛磺酸、辅酶A、谷胱甘肽等非蛋白含氮物质的生物合成。

Met在蛋白质合成方面另一重要功能在于启动多肽链的翻译过程。多肽链翻译过程的启动是由起始密码子AUG控制的，而AUG同时也是编码Met的遗传密码，这在所有真核生物细胞与原核生物细胞中都是相同的。因此，所有原核与真核生物合成的每一条多肽链，在初始阶段总是以Met或甲酰Met为起始端^〔5〕。所以，当体内游离Met池减小时，蛋白质合成水平也会相应降低，从而影响细胞的生长增殖。这也可能是Met依赖性肿瘤细胞在Met来源减少时，增殖受到抑制的原因之一。

1.2Met参与体内甲基化反应Met在体内不直接参与甲基化反应，必须经过甲硫氨酸腺苷转移酶(adenomethionine transfer-ase)催化，在ATP参与下，生成S-腺苷基蛋氨酸(S-adenomethionine,Ado-Met)，Ado-Met才是众多甲基化反应的甲基供体。Ado-Met经脱羧反应还可以进入多胺合成途径。已知需要Ado-Met提供甲基的含氮化合物中，有肌酸、肾上腺素、甲基组氨酸、肌酐和胆碱等。此外，在rRNA、tRNA的加工修饰过程中，其碱基和核糖部分常需要甲基化修饰才能形成成熟的RNA。mRNA成熟过程也需要Ado-Met提供甲基修饰其5帽上的鸟氨酸，甲基化的5帽可以保护mRNA避免被RNA酶降解^〔5〕。

Met与DNA甲基化关系密切，而DNA甲基化程度的改变与许多肿瘤的发生有关。长期应用去除Met和胆碱的饲料喂养大鼠而造成肝细胞DNA低甲基化时，往往会诱发肝细胞癌。对肝细胞DNA进行高效液相色谱分析(high performance liquid chromatograpy,HPLC)，发现5-甲基胞嘧啶比例比对照组显著降低。当位于某些特异基因序列附近的胞嘧啶低甲基化时，就容易诱导平时处于关闭状态的基因开放，特别是出现某些致癌基因的表达^〔9〕。Wainfan和Poirier用去除Met的饲料喂养大鼠1周后，通过Northern blot方法分析大鼠肝细胞mRNA，证实其中的c-myc、c-fos和c-haras等癌基因转录的mRNA水平明显提高，而转录表皮生长因子受体的mRNA水平则显著降低^〔8〕。Wainfan等人还通过用³H标记Ado-Met，在DNA转甲基酶或tRNA转甲基酶催化下，同大鼠肝细胞DNA或RNA进行体外反应，以检测DNA、tRNA接受甲基能力的高低，从而能早期准确反映DNA和tRNA的甲基化程度，为早期预防肿瘤发生、及时补充甲基供体提供了依据^〔7〕。

由于甲基供应不足而导致的DNA的低甲基化往往成为肿瘤发生的诱因。这一点同致癌化合物乙硫氨酸的致癌机制类似^〔10〕。在恢复甲基供应后，DNA低甲基化状态是否能恢复正常，是否能对刚刚开放表达的致癌基因起到关闭作用?这些问题还有待进一步研究。但Met对预防致癌基因的表达所起的化学预防作用，在动物实验中已经得到了证实^〔1，11〕。

2肿瘤细胞的Met依赖性

2.1肿瘤细胞Met依赖性的生化基础前文已经提到，DNA低甲基化往往能诱导肿瘤的发生。体外酶促甲基化反应也证实肿瘤细胞的DNA链常处于低甲基化状态，其接受甲基进行甲基化反应的能力明显高于正常细胞的DNA^〔7〕。肿瘤细胞DNA的低甲基化可以认为是DNA损伤的一种表现，而机体有修复这种损伤的趋势。换言之，肿瘤细胞的低甲基化DNA有增强甲基化反应的要求，这就使得肿瘤细胞对甲基供体的需求增加^〔12〕。肿瘤细胞增强的DNA甲基化反应造成了对Met的过度利用，体内游离Met池因而缩小，使肿瘤细胞的分裂增殖受到抑制。同时，肿瘤细胞对Met过度利用可造成Ado-Met减少、S-腺苷基同型半胱氨酸(S-adenohomo cysteine，Ado-Hcy)蓄积和Ado-Met/Ado-Hcy比值降低；蓄积的Ado-Hcy又能反馈抑制Ado-Hcy转移酶，使Ado-Met更趋减少。这样一来，不仅DNA甲基化反应受到影响，而且其他甲基化反应如rRNA、tRNA的成熟过程，mRNA的5帽修饰过程也受到影响。这些都会影响到细胞的分裂增殖。

Met依赖性细胞对内源性Met的利用存在障碍。Coalson等人用³⁵S标记的Hcy和Met来测定Ado-Hcy和Ado-Met的合成情况，证实Met依赖性肿瘤细胞中内源性Met生成正常，而对内源性Met的利用的确存在着缺陷。当外源性Met供应受限时，Ado-Met生成就会减少，Ado-Met/Ado-Hcy比值降低，而这一比值的降低通常被认为是造成肿瘤细胞Met依赖性的直接原因^〔15〕。

2.2Met依赖性在肿瘤治疗中的应用研究造成肿瘤细胞Met依赖性的具体环节目前尚未明确，但由于这一代谢缺陷与癌基因转录表达一样，为大多数肿瘤细胞所共有。所以，这方面的研究受到越来越多的学者的关注。特别是由于Met依赖性细胞在去Met条件下生长停滞于S后期和G₂期，并且造成G₀期细胞比例下降，这就为使用细胞特异性化疗药，更大限度地杀伤肿瘤细胞提供了条件。

3肿瘤细胞的Met依赖性研究的进展

3.1实验研究在体外实验中，无论是来源于动物，还是来源于人类，或者是正常细胞体外转化的恶性细胞系，都有相当多种类表现出Met依赖性。Mecham等对23种人类癌细胞株进行体外培养，当培养基为不含Met但含有Hcy(Met^-Hcy⁺)时，有11种细胞生长停滞，表现为Met绝对依赖，三种细胞生长缓慢，为Met相对依赖，其余九种为Met非依赖^〔16〕。Guo等以原代培养的肿瘤细胞为实验对象，通过流式细胞仪(flow cytometry,FCM)分析DNA，证实21例取材标本中有5例表现出Met绝对依赖，其中包括结肠癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和恶性黑色素瘤。他们还以MDCCB(Met-dependent cell cycle block)＜0.65定为判断细胞Met依赖性的标准^〔17〕，MDCCB计算方法如下：

Met依赖性肿瘤细胞在去除Met条件下生长停滞于S后期与G₂期，这就造成了肿瘤细胞周期时相的同步化。Stern和Hoffman根据这一点，在Met^-Hcy⁺培养基中共同孵育Met依赖性的人肉瘤细胞和非Met依赖性的正常人成纤维细胞10天，同时加抑制DNA合成的化疗药物阿霉素(S期特异性化疗药物)和抑制细胞有丝分裂的长春新碱，继续培养24 h，最后转入不含化疗药的Met⁺Hcy^-培养基，结果肉瘤细胞被全部杀死，而正常成纤维细胞得以继续增殖，表明上述应用化疗药物的效果比单独用药有显著提高^〔18〕。需要指出的是，这种细胞周期时相同步化只能维持很短的时间，通常经过一个细胞周期后，细胞又会进入时相无序状态。因此，在肿瘤细胞处于同一时相时，一次性大剂量给予化疗药比分次小剂量给药效果要好。

在动物体内实验中，通过限制饮食中Met的摄入量，或应用去除Met的TPN或应用甲硫氨酸酶等方法降低体内Met水平，都可以使动物所荷肿瘤细胞生长停滞于S后期和G₂期，从而提高对周期特异性化疗药的敏感性。Goseki等在荷Yashida肉瘤大鼠中，联合应用去除Met的TPN和阿霉素，结果显示瘤重以及瘤重与尸重之比显著地低于对照组，转<