Zellen von soliden Tumoren, Stammzell-Nischen und die Auskleidung der Schleimhaut-Oberflächen gibt es in Umgebungen, in denen geringere Sauerstoffgehalt, darunter Anoxie1,2,3,4erleben. In normalen physiologischen Staaten variiert Sauerstoffversorgung jenseits der Hypoxie, Sauerstoffmangel (das völlige Fehlen von Sauerstoff)5,6. Die Erkenntnis, dass Luftsauerstoff säugerzelle Replikation beeinträchtigt und das Zellwachstum in-vitro- Bedingungen abgereichertem Sauerstoff optimiert werden kann wurde in den frühen 1970er Jahren berichtet. Richter Et al. 7 zeigten, dass 1 – 3 % der Sauerstoffsättigung (Hypoxie) Beschichtung gegenüber Luftsauerstoff (20 %) gesteigert. Die menschliche diploide Zelle Lebensdauer ist auch in der Kultur hypoxischen Bedingungen8verlängert.
In Vivo, hypoxische Bedingungen auftreten, wenn Sauerstoff speichert abgereichertem (z. B.bei intensivem Training), wobei die ATP-Produktion in der Skelettmuskulatur von Atmung auf Gärung (anaerobe Atmung) mit ausgeschaltetem der Endprodukt Milchsäure-9. Pathologisch, in Krebstumoren, das Innere des Tumors Masse ist, aufgrund der schlechten Vaskularisation anoxischen hypoxischen10. Die Wirkung der begrenzten Durchblutung auf Tumor Innenräume wird unabhängig vom Tumor Innenräume kolonisiert durch obligat Anaerobier1überprüft. Mechanistisch, Tumor Zelle Überleben in Hypoxie wird angenommen, dass die Expression des Gens Hypoxie-induzierbare Faktor 1-Alpha allein abhängig (HIF1-Alpha), das ist die erste spontane Reaktion auf Hypoxie4,11 , 12. HIF1-Alpha wird durch HITZESCHOCKPROTEINE, die HIF1binden unter hypoxischen Bedingungen induziert-alpha Promoter und Upregulate gen Transkription12. Diese HITZESCHOCKPROTEINE werden geglaubt, um die Induktion der verschiedenen Phänotypen gesehen in den Tumor hypoxischen Mikroumgebung zu unterstützen. Diese Phänotypen weisen einen erhöhten Ausdruck der Zellmembran Glukose-Transporter und die Rate der Glykolyse (Warburg-Effekt)13. Das Ergebnis ist ein Wechsel von Mitochondrien Oxidative Phosphorylierung zu Laktat-Gärung.
Anoxischen überleben kann auch Alternativen zu Glukose zu überleben Phänomen14,15Unterstützung nutzen. Die untersuchte Säugetiere Beispiel ist der Maulwurf Ratte, die für fast 20 Minuten ohne Sauerstoff durch eine Fruktose-driven glykolytischen Gärung Weg14überleben können. Eine alternative Anpassung tritt in bestimmten Fisch (z.B.Karpfen [Carassius SP.], die deutlich länger überleben können Zeiträume mit Glykolyse mit Ethanol als das terminal Nebenprodukt)15. In beiden Fällen treibt die Gärung den Stoffwechsel, so dass das Überleben in der Abwesenheit von Sauerstoff. Die aktuelle Hypothese anoxischen überlebenswichtig ist, dass so lange als HIF1-Alpha ist bei Hypoxie, mitochondriale Atmung aktiviert, ohne die Notwendigkeit für Sauerstoff, tritt unter anaeroben Bedingungen16. Darüber hinaus wird postuliert, dass die Verwendung von fermentative Weg für hypoxische/anoxischen überleben Tumor überleben verbessert, da die Zellen oxidativen Stress, die könnte vermeiden sich nachteilig auf die Zelle überleben17. Dieses Postulat wird unterstützt durch eine kürzlich durchgeführte Studie zeigt, dass in Kardiomyozyten, Hypoxie den oxidativen Stress auf den Tumor Zelle17platziert senkt.
Bis heute hat die essentielle Natur eines fermentative Signalwegs für anoxischen Säugetier-Zelle Überleben in der Literatur, im großen Teil auf die Unfähigkeit, Kultur Säugerzellen in das völlige Fehlen von Sauerstoff für mehr als 3 Tage schon tief verwurzelt. Allerdings tritt eine Alternative zum Überlebenskampf der anaeroben Glykolyse in Bakterien. In bestimmten Bakterien dient Stickstoff oder Sulfat (unter anderen Verbindungen) als terminal Elektronen Akzeptoren für das Cytochrom-Oxidase-System in der Abwesenheit von Sauerstoff-18. Obwohl die bakterielle und Eukaryotische Evolution parallel seit der letzte universelle gemeinsame Vorfahr abweichende aufgetreten, wird geschätzt, dass Mitochondrien Energie Zellen 1,542 Millionen Jahre bevor die Sauerstoffversorgung der Ozeane19 bereitstellten . Da Forscher haben gezeigt, dass die isolierte Mitochondrien ATP in der Abwesenheit von Sauerstoff zu Nitrit als das terminal Elektron Akzeptor produzieren können, ist es vernünftig anzunehmen, dass Zellen über einen Zeitraum länger als 3 Tage in der Abwesenheit von Sauerstoff funktionieren könnte 20 , 21 , 22 , 23. in dieser Studie beschriebene Methode hat ein Dienstprogramm für die anaerobe Säugetier-Zelle Wachstum von zahlreichen Zelllinien.