静止细胞

静止细胞通过三羧酸循环（TCA循环）分解葡萄糖、谷氨酰胺和脂肪酸等燃料，使其完全氧化为二氧化碳。这些燃料的化学能通过还原电子载体NAD+和FADto NADH和FADH2来利用，这些高能电子通过线粒体电子传递链产生大量的三磷酸腺苷（ATP），从而使静止的细胞有效地将营养转化为能量，维持基本的细胞过程。

增殖细胞

快速增殖的细胞必须产生生产子细胞所必需的蛋白质、脂类和核酸。因此，细胞吸收大量的营养物质，如葡萄糖和谷氨酰胺，这些营养物质被用来支持细胞生长。糖酵解的中间产物和TCA循环为核酸提供了基础，氨基酸和脂肪酸。谷氨酰胺分解代谢保持了TCA循环中营养物质的稳定供应，从而保持了TCA循环的完整性。

合成代谢细胞的生长

1. 为了生长和分裂，细胞必须能够从外源葡萄糖、谷氨酰胺和必需氨基酸合成核苷酸、蛋白质和脂质。控制营养摄取的信号途径（如橙色所示）在癌症中经常被激活，并直接促进合成代谢途径。尤其是，PI3K/Akt途径调节葡萄糖的输入和保留，从而为糖酵解和依赖于糖酵解中间产物的持续供应的生物合成途径提供底物。
2. 糖酵解中间产物可通过戊糖磷酸途径代谢，生成核糖-5-磷酸酯，该核糖-5-磷酸酯代表核酸的关键糖骨架。糖酵解中间产物3-磷酸甘油酸被PHGDH代谢生成丝氨酸和甘氨酸，而丝氨酸和甘氨酸反过来又能促进非必需氨基酸的合成以促进蛋白质合成。丝氨酸和甘氨酸代谢也有助于一碳代谢产物产生，支持核苷酸生物合成。柠檬酸盐，由TCA循环产生并输出到细胞质中，为脂肪酸的合成提供了关键的乙酰辅酶A。
3. mTOR是Akt信号传导的下游，调节蛋白质翻译的速率，由氨基酸摄取和生物合成产生的带电荷tRNA的供应提供动力；MYC调节谷氨酰胺摄取和分解代谢的几个步骤，确保核苷酸生物合成和a-酮戊二酸的稳定氮供应，为TCA循环提供燃料。反过来，糖酵解和TCA循环的中间产物被用来产生生长所需的三种主要大分子。
4. 大量的代谢酶（以蓝色字体突出显示）在癌症的发病机制中被放大、剪接或突变（见下表）。这些改变包括通过糖酵解增加通量（PFKFB3，PGAM1）或糖酵解中间产物转移到生物合成途径（PHGDH）。致癌事件下游的酪氨酸激酶信号传导Tyr-K抑制PKM2，从而降低糖酵解终末的速率，增加上游代谢产物在生物合成途径中的可用性。FAS的高表达促进了脂肪酸的合成，而脂肪酸是脂肪生物合成所必需的。损害SDH和FH功能的突变分别触发琥珀酸和延胡索酸异常水平的积累。野生型IDH酶催化异柠檬酸氧化脱羧产生aKG，线粒体IDH2和胞浆IDH1这两种NADP+依赖性IDH酶的功能突变使其降低aKG，形成高水平的2-羟基丁酸。所有这三种病理累积的代谢产物（蓝色卵圆形）都会损害细胞进行α-酮戊二酸依赖性过程的能力，从而影响细胞存活和分化。

缩写词

2HG：2-羟基丁酸酯；aKG：a-酮戊二酸酯；ACL：ATP柠檬酸裂解酶；ATP：三磷酸腺苷；F-2，6-二磷酸：果糖2，6-二磷酸；

FAS：脂肪酸合成酶；FH：延胡索酸水合酶；
GLDC：甘氨酸脱羧酶；HIFa：缺氧诱导因子，

α亚单位；HKII：己糖激酶2；
IDH1：异柠檬酸脱氢酶1；IDH2：异柠檬酸脱氢酶2；

LDHA：乳酸脱氢酶A；mTOR：雷帕霉素靶点；

PFKFB3：磷酸果-2-激酶/果糖-2,6-双磷酸酶3；
PGAM1：磷酸甘油酸变位酶1；PHGDH：磷酸甘油酸脱氢酶；

PI3K：磷酸肌醇3-激酶；PKM2：丙酮酸激酶M2；RTK：受体酪氨酸激酶；SDH：琥珀酸脱氢酶；THF：四氢叶酸；Tyr-K：酪氨酸激酶。