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甲基glyoxal（MGO）作为糖酵解副产物，在癌症中呈现双向作用：低浓度慢性暴露通过促进EMT、表观遗传修饰及免疫逃逸驱动肿瘤进展，而高浓度急性积累则引发线粒体崩溃和铁死亡。研究揭示肿瘤通过GLO1/GLO2系统调控MGO水平，形成“劫持存活”策略，为靶向代谢酶和MGO阈值的双轨治疗提供理论依据。
Mansi Patel|Sudhir Rawal|Samson Mani
印度拉吉夫·甘地癌症研究所和研究中心研究部
摘要
甲基乙二醛（MGO）是一种高度活性的二羰基代谢物，主要来源于糖酵解过程。传统上认为它是一种细胞毒性副产物，会形成晚期糖基化终产物（AGEs），但新的证据表明MGO在癌症代谢和信号传导中起着重要作用。在正常细胞中，MGO的积累会引发氧化应激和细胞凋亡。然而，尤其是那些糖酵解速率较高的癌细胞会利用乙二醛酶系统（GLO1/GLO2）来调节MGO的水平，维持一个“可容忍”的阈值，从而促进肿瘤发生。本文探讨了MGO的这种“双重性”：在低浓度长期存在的情况下，它通过促进上皮-间质转化（EMT）、通过组蛋白糖基化重塑表观遗传景观以及帮助免疫逃逸来促进肿瘤进展。相反，急性超生理水平的MGO积累会引发线粒体崩溃和铁死亡（ferroptosis）。我们讨论了肿瘤如何利用这种二羰基应激来实现生存的代谢适应性，并探讨了针对MGO的新兴干预措施及其临床转化潜力。了解MGO在癌症生物学中的复杂作用可能会开辟新的治疗途径，利用肿瘤的代谢脆弱性。
引言
癌症本质上是一种代谢功能障碍的疾病，其中细胞生物能量学、氧化还原稳态和生物合成途径的改变驱动了恶性进展（Gyamfi等人，2022年）。在参与肿瘤发生的代谢副产物中，甲基乙二醛（MGO）——一种高度活性的亲电二羰基化合物，主要作为糖酵解的副产物产生，已成为肿瘤生物学中的一个重要代谢物（Nokin等人，2017年；Leone等人，2021年；Oliveira等人，2024年）。长期以来，MGO主要被视为有氧糖酵解（Warburg效应）的毒性副产物，必须通过乙二醛酶系统（GLO1/GLO2）有效解毒以防止细胞损伤。然而，新的证据表明，癌细胞不仅能够耐受MGO，还积极利用它作为信号分子（Wang等人，2025年）。通过“激素效应”剂量-反应关系，肿瘤将MGO维持在亚致死、“有益应激”水平，以促进生存表型。这种适应性包括蛋白质组和表观基因组的战略性糖基化，使肿瘤能够重新连接应激反应途径，增强代谢灵活性，并重塑免疫微环境。因此，MGO-GLO1轴不仅仅是一个解毒系统，还是恶性肿瘤采用的“劫持以生存”策略的核心（Wang等人，2025年）。MGO参与了多种与癌症相关的过程，包括活性氧（ROS）的产生、DNA修复机制的破坏、线粒体功能障碍和表观遗传改变，如图1所示。
与之前主要将MGO归类为细胞毒性代谢副产物的综述不同，本文综合了最新证据，提出了一个统一的“劫持以生存”框架。我们整合了MGO在代谢重编程、表观遗传重塑和免疫逃逸中的作用，展示了肿瘤如何利用低剂量慢性MGO应激进行适应和耐药性发展。基于这种生物学双重性，我们制定了一个转化路线图：对于高风险代谢表型，利用“MGO捕获”进行化学预防；而对于已建立的、以糖酵解为主的肿瘤，则通过诱导“MGO毒性”来治疗。这一框架为精准医学提供了新的理论基础，将重点从简单的解毒转向战略性的代谢调控。
文献搜索策略
本叙述性综述综合了截至2025年12月31日从PubMed、Scopus和Google Scholar检索到的文献。搜索策略优先识别将甲基乙二醛（MGO）代谢与癌症进展、免疫逃逸和耐药性联系起来的机制。关键词包括“Methylglyoxal”、“Glyoxalase 1”（GLO1）、“Cancer Metabolism”、“Warburg Effect”、“Epigenetic Glycation”和“Tumour Immune Evasion”。
甲基乙二醛的形成
生理和病理情况下都会产生MGO。在细胞内浓度为1至4 μM的情况下（Lai等人，2022年），MGO主要通过糖酵解过程形成，具体涉及三碳磷酸中间体，即二羟基丙酮磷酸（DHAP）和甘油醛-3-磷酸（G3P）（Phillips和Thornalley，1993年）[图2]。形成过程有两个途径：首先是DHAP的非酶促分解
甲基乙二醛的作用和调节
研究表明，尽管MGO与毒性代谢有关，但它仍然是细胞生理中的重要调节物质（Hoque等人，2016年；Rodrigues等人，2020年）。代谢适应、免疫功能和氧化还原稳态都受到MGO这一信号分子的调节（Zhang等人，2022a；de Bari等人，2021年）。控制MGO的水平对于线粒体功能和糖酵解过程是必要的调节机制（Antognelli等人，2019年；
甲基乙二醛在癌症中的作用
癌细胞利用有氧糖酵解（Warburg效应）来满足其能量和生物合成需求，从而增强其糖酵解代谢（Liberti和Locasale，2016年）。三碳磷酸（甘油醛-3-磷酸和二羟基丙酮磷酸）的增加是转化为MGO的主要前体。因此，癌细胞中的MGO水平显著高于正常细胞（Va?ková等人，2025年）。高水平的MGO
既是脆弱性的驱动因素，也是恢复力的来源
MGO是癌症中的关键分子整合因子，它劫持了多个维持肿瘤生存的途径（Leone等人，2021年）。MGO不仅仅是一个糖酵解的产物；它通过修饰重要的代谢调节因子，主动促进了细胞对糖酵解的依赖（Wei等人，
代谢异质性和组织特异性背景
针对MGO-GLO1轴的转化相关性取决于对肿瘤间和肿瘤内代谢重编程显著异质性的理解。MGO的生物学特性并非在所有恶性肿瘤中都相同；相反，它受到特定的致癌驱动因素和组织环境的塑造。
讨论
对MGO-GLO1轴的关注反映了它在癌症中的基础作用，即代谢、氧化还原平衡和细胞应激反应之间的交汇点。临床前研究表明，GLO1的抑制会增强高糖酵解肿瘤中的MGO介导的细胞毒性，但由于MGO在正常组织（尤其是神经元和肝细胞）中的生理作用，治疗窗口仍然狭窄，因为脱靶糖基化可能导致神经毒性和肝损伤（Bélanger等人
结论
甲基乙二醛（MGO）在低剂量下作为生存信号，在高剂量下作为细胞毒性应激源的双重性质要求我们在代谢靶向方法上进行范式转变。未来，MGO生物学的临床转化需要建立一个基于患者分层的稳健临床决策框架。我们提出了一种“双重策略”模型：对于高糖酵解、GLO1过表达的肿瘤患者，适用“MGO毒性”疗法；而对于
缩写
| MGO | 甲基乙二醛 |
| AGE(s) | 晚期糖基化终产物 |
| GLO1 | 乙二醛酶1 |
| GLO2 | 乙二醛酶2 |
| EMT | 上皮-间质转化 |
| NF-κB | 活化B细胞的核因子κ-light-chain增强子 |
| Nrf2 | 核因子红细胞2相关因子2 |
| ROS | 活性氧 |
| DHAP | 二羟基丙酮磷酸 |
| G3P | 甘油醛-3-磷酸 |
| TPI | 三碳磷酸异构酶 |
| MS | 甲基乙二醛合成酶 |
| GK | 甘油激酶 |
| G3PO | L-甘油-3-磷酸氧化酶 |
| G3PDH | 甘油-3-磷酸脱氢酶 |
| PUFA | |
CRediT作者贡献声明
Mansi Patel：撰写——综述与编辑、撰写——初稿、可视化、研究、概念化。Sudhir Rawal：监督。Samson Mani：监督、概念化。
研究支持
本研究未获得任何外部财务或非财务支持。
关系
没有其他需要披露的关系。
专利和知识产权
没有需要披露的专利。
其他活动
没有其他需要披露的活动。
资金声明
本工作得到了德里拉吉夫·甘地癌症研究所和研究中心的内部资金支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
