自噬是真核生物中发生的一种在进化过程中高度保守的分解代谢途径，在应激状态下会被进一步激活。自噬使细胞能够有效分解冗余的蛋白质、脂类和糖原等大分子以及受损的细胞器，为饥饿条件下的细胞生存提供能量和营养。

在哺乳动物细胞中，葡萄糖缺乏诱导的自噬受到多条信号通路的调控，其中最关键的蛋白为AMPK。当葡萄糖缺乏时，细胞内AMP/ATP或ADP/ATP比值升高会被AMPK检测到。糖酵解代谢中间产物果糖-1,6-二磷酸的减少也可激活AMPK。活化的AMPK使ULK1蛋白激酶磷酸化，并启动自噬发生。此外激活的AMPK可通过磷酸化RPTOR和激活TSC2来抑制MTORC1活性，从诱导自噬发生。

胰岛 β 细胞会对全身的葡萄糖感应通路进行响应，通过将胰岛素释放到血液中来维持葡萄糖稳态。胰岛素通过胰岛素受体 (IR) 介导的信号级联放大，能刺激骨骼肌、心肌和脂肪组织从血液中摄取葡萄糖。胰岛素与 IR 结合，激活胰岛素受体底物 (IRS) 蛋白质，然后将信号发送至PI3K/Akt 与 Erk1/2 通路，导致 Glut4 由胞内囊泡转位至细胞质膜，促使葡萄糖摄取、细胞增殖和存活。肝脏也是胰岛素敏感组织，通过 Glut2 摄入葡萄糖。

异常的胰岛素信号转导通常与 2 型糖尿病 (T2D) 相关，这种疾病的特征是胰岛素抵抗和葡萄糖摄取不足。胰岛素抵抗往往与肥胖有着千丝万缕的联系；胰岛素水平升高使脂肪在脂肪细胞中储存，从而导致体重增加，而增加的脂肪堆积物将分泌TNFα 和其他炎性细胞因子，进一步诱发胰岛素抵抗。胰岛素抵抗还与血清甘油三酯升高、高血压和高密度脂蛋白 (HDL) 胆固醇水平升高相关，这些都是代谢综合征的典型特征。此外，胰岛素抵抗还与心血管疾病有关，这是由于胰岛素会影响血管舒张。

20 世纪 20 年代， Otto Warburg发现肿瘤细胞通过异常快速的糖酵解和乳酸发酵（没有后续的氧化磷酸化循环过程）产生能量。这种现象被称为有氧糖酵解或 Warburg 效应。除了快速进行糖酵解外，肿瘤细胞还显示出对谷氨酸代谢、脂肪酸合成和戊糖磷酸支路 (PPS) 的依赖增加，这些通路可共同产生细胞快速生长所需的核酸、脂质和三羧酸循环中间体。

癌细胞代谢改变受一些信号转导通路（调控关键代谢酶的转录和活性）中癌基因和抑癌基因异常表达的控制。例如， Akt、 Erk1/2 和 AMPK 通路可控制一些糖酵解酶（如己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶 M2 异构体）的活性。此外， p53是谷氨酰胺代谢和 PPS 中重要靶标的转录调节因子。

mTORC1 是环境和激素信号的关键调节因子，当氨基酸、葡萄糖、胆固醇和核苷酸等物质丰富时，它会激活合成代谢过程并抑制分解代谢过程。mTORC2主要作为磷酸肌醇3激酶(PI3K)信号传导的效应子来调节细胞存活和骨架形成，通过增强激活来响应胰岛素、胰岛素样生长因子1(IGF-1)和瘦素对PI3K的激活AKT和胰岛素信号通路的其他下游效应子。

mTORC1通过糖酵解中间体DHAP感知葡萄糖，mTORC2 被证明可以通过 HIF1α 激活来调节葡萄糖摄取和糖酵解。并且，mTOR 通过控制翻译起始和核糖体生物发生以及控制几种氨基酸的生物发生来调节细胞蛋白质的产生，通过激活 S6K 和真核翻译起始因子 4E 结合蛋白。mTORC1通过控制SREBP1的核易位来调节脂肪酸的合成。胰岛素信号通路通过AKT激活SREBP1核易位，从而增加饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸以及磷脂的合成。

AMP 活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase， AMPK）是一种丝氨酸 / 苏氨酸激酶，是能量代谢的中心调节因子。由于细胞或环境的压力（如低血糖、缺氧、热激或缺血），导致 AMP/ATP 和 ADP/ATP 比值升高，从而激活 AMPK。活化的 AMPK 能正向调控信号转导通路，补充 ATP 的供应，如借助 Glut4 通过胰岛素刺激引起葡萄糖的摄取，通过 ACC 增加脂肪酸的氧化，或者通过 PFK2 增加糖酵解。同时，AMPK 负向调控 ATP消耗流程中的核心蛋白质，如 mTORC1、糖原合成酶、 SREBP-1 和 TSC2，从而下调糖异生作用和抑制糖原、脂质和蛋白质合成。

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