三羧酸 (TCA) 循环，也称为克雷布斯氏循环或柠檬酸循环，在中心碳和能量代谢中起着重要作用。事实证明，对其中间体及其辅助化合物的研究不仅对了解它们对新陈代谢的影响，而且对分析它们在肿瘤发生、炎症和其他病理中的功能至关重要。
稳定同位素示踪是一种多功能和信息丰富的方法，用于探索包括肿瘤在内的完整生物系统中的营养吸收和代谢。为了评估患者的肿瘤代谢，研究人员在手术切除肿瘤之前的术中或围手术期静脉内提供了 13C 标记的营养物质。从肿瘤和邻近的非恶性组织中提取代谢物并分析它们的 13C标记，可以提供有关每个隔室中哪些通路处于活跃状态的信息。将13C-葡萄糖输注到几种人类癌症中，包括胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌（NSCLC）、乳腺癌和颅外儿科实体瘤，导致三羧酸（TCA）循环中间体的显著标记，表明葡萄糖是这些肿瘤中的呼吸燃料。人类或小鼠中的其他肿瘤将标签从其他循环营养素（包括谷氨酰胺、乙酸盐和乳酸）转移到TCA循环中间产物。
近日，来自美国德克萨斯大学西南医学中心的研究团队，通过小鼠体内13C同位素示踪揭示了肿瘤对葡萄糖和谷氨酰胺代谢中电子传递链的需求。相关研究成果以“In vivo isotope tracing reveals a requirement for the electron transport chain in glucose and glutamine metabolism by tumors”为题，发表在了国际权威学术期刊《Science Advances》上。
为了研究电子传递链（ETC）如何在体内调节肿瘤中的 13C 标记模式，研究人员用 IACS-010759（一种 ETC 复合物 I 抑制剂）处理了带有异种移植物（细胞系衍生的皮下异种移植物或 PDX）的小鼠，随后输注13C标记的营养物质（[U-13C]glucose；[U-13C]lactate；[U-13C]glutamine (Cambridge Isotopes Inc.)），检查代谢物丰度和中心碳代谢物的同位素标记。实验中没有给小鼠禁食。在麻醉下将导管放置在侧尾静脉中。植入导管后立即开始同位素输注，并在麻醉下持续约3小时。在13C葡萄糖输注中，13C葡萄糖的总剂量为2.48 g/kg并溶解在750μl盐水中。13C葡萄糖溶液以推注形式给药（1分钟内125μl/min），然后以2.5 μl/min的连续速率持续3小时。13C谷氨酰胺的总剂量为1.73 g/kg，溶于 1500μl盐水中。谷氨酰胺溶液以推注形式给药（150μl/min，1 min），然后以2.5μl/min 持续5小时。13C乳酸以液体形式(20% w/w)购买，剂量为1.44 g/kg。以推注方式给药（15μl/min，10 min），然后以2μl/min 的连续速率持续3小时。每30分钟通过眶后取血获得约20μl的血样。输注结束时对动物实施安乐死；然后，收获肿瘤，在冷盐水中简单冲洗，并在液氮中冷冻。
实验表明IACS-010759抑制来自葡萄糖或乳酸的TCA循环标记，并增加来自谷氨酰胺的标记。表达酵母NADH脱氢酶-1的癌细胞独立于复合物I将NADH循环为NAD+，当复合物I被抑制时，显示标准化标记，表明癌细胞ETC活性调节TCA循环代谢和多种营养素的13C标记。
热耳科技是剑桥同位素总代理（Cambridge Isotope Laboratories）。提供全系列同位素标记的三羧酸循环代谢中间产物。
