众所周知，酶是物质代谢的催化剂，所以当酶活性发生变化对，必然出现代谢的改变。为此，核苷酸、蛋白质、糖等改变与酶活性的改变有紧密的联系。酶活性的改变在癌症细胞物质代谢中起主要作用。
一、恶性病变物质代谢及酶活性改变的通常特点
1、合成代谢和分解代谢
恶性病变是一种生长迅速的组织，为满足瘤细胞快速下降和分裂的须要，其物质代谢发生一系列特点性改变，表现为细胞基本结构成分如蛋白质、脂类和核苷酸的合成提高，甚至核苷酸合成的原料——核苷酸的生物合成也显著强化。
相反，多肽和核酸的分解代谢则明显减少，使合成和分解代谢的平衡失调，由于合成代谢须要能量供应，因而体内脂类等能源物质被癌症细胞消耗也就显著强化，而脂类的合成则降低，出现与蛋白质或核苷酸代谢相反的代谢不平衡情况。
2、增殖相关酶和分化相关酶
增殖相关酶系指与细胞增殖有关的酶类，也即有关核苷酸和蛋白质合成的酶，包括DNA聚合酶、核苷酸和脱氧核酸合成类以及有关多肽活化和蛋白质生物合成有关的酶系。这种酶组成各类合成代谢通路中的一些关键酶，通常在增殖迅速的组织如胚胎和恶性脑瘤中增高，其中不少已成为癌症标志。
分化相关酶系指组织分化后才出现的这些特殊途径的酶。这种代谢途径彰显该组织特异的生理功能，是个体发育和组织分化的指标。这类分化相关酶通常在恶性脑瘤中均见降低，是组织去分化的标志，其中有些可成为癌症的负标志。
3、转化相关酶和演化相关酶
转化相关酶：是细胞癌变的指标，只要正常细胞发生转化，通常总可出现这种酶活性的改变，但改变的程度与癌症的恶性程度成反比。有时在分化较好的病变中明显增高或增加，而在分化差的病变中改变反倒不显著。
演化相关酶：指酶活性与癌症恶性程度呈平行相关的酶。这类酶在分化差、恶性程度高的癌症，酶活性的改变也越显著。在一些分化良好、恶性程度低的癌症中，酶活性可保持正常。
由此可见，细胞的癌变或病变的恶性程度与一些代谢关键酶的活性变化密切相关。酶的改变既可作为病变和评判分化程度的指标，又是恶性脑瘤生长的分子基础。
二、恶性脑瘤中几种重要的酶学改变
1、糖代谢中酶的改变
1）糖酵解：病变组织的糖代谢和正常组织不同。正常组织在有氧时氧化抑制酵解，产牛CO2和水，缺氧时才形成大量乳酸核苷酸代谢，此现象称为效应。恶性脑瘤的糖代谢则是酵解抑制氧化，即效应。无论在有氧或无氧的条件下均有活跃的糖酵解，癌症合成代谢所需的能量，在很大程度上来自糖酵解。诸如，肿瘤细胞糖酵解的提高主要是糖酵解的三个关键酶的活性提高，己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶的活性可增高2-5倍。通常情况下，正常肠道中由氧化供能约占99％，而糖酵解供能只占1％，但肿瘤组织中因为糖酵解旺盛，由酵解供能可达50％。
关于效应的分子机制：通过囊肿型肝炎研究发觉，胞液中糖酵解关键酶——内酮酸激酶的活性下降及其同工酶谱的改变是造成效应的主要诱因。PyK以二乙酸腺苷为底物，即糖酶解必须ADP通过底物乙酸化而合成ATP，而ADP也是线粒体中剌激细胞氧化和氧化乙酸化的主要诱因。故胞液中的PyK与线粒体之间存在着竞争ADP的作用。
2）糖异生：正常肠道可以将非糖物质如乳酸甘油等转弄成猕猴桃糖，称为糖异生作用。肝细胞恶变后，糖异生作用通路中的4个关键酶——丙酮羧化酶、磷酸烯醇式丁烷羧激酶、果糖二乙酸酶和猕猴桃糖-6-乙酸酶的活性明显升高，可降至正常的1％以下，使得糖异生作用几乎消失，肾脏不能由非糖物质生成蓝莓糖或单糖，肝单糖浓度更为减轻。虽然在糖皮质激素存在下，这种糖异生关键酶的活性仍不能像正常肝中那样下降。
3）单糖代谢：正常肠道可借助蓝莓糖、果糖的半乳糖合成单糖，在肝细胞恶变后，因参与果糖和半乳糖代谢的特异酶类，如果糖激酶，醛缩酶B和半乳糖激酶等活性增加，借助果糖和半乳糖的能力减小，加上从猕猴桃糖合成单糖的有关酶类的活性降低，故由各脂类合成单糖的能力全部上涨。另一方面在有关单糖分解的酶系中，单糖乙酸化酶和猕猴桃—6—磷酸酶的活性也增加，血压的生成更为不足，难于维持正常的血压含量，此乃个别晚期癌症病人出现低血压的重要诱因。
2、氨基酸代谢中酶的改变
通常说来，凡属细胞增殖的标志蛋白或酶，其合成均降低，属于细胞分化的标志蛋白或酶，其合成常常减低。病变组织中蛋白质合成代谢提高，多肽的分解代谢减小。体外实验表明，14C标记的多肽溶入肿瘤切块的速率较正常组织为快，证明蛋白质合成旺盛、同时多肽分解代谢升高，催化多肽分解代谢的酶活性如丝氨酸脱氨酶、谷氨酸草酰乙酸尿酸、酪谷氨酸尿酸等在肿瘤组织中明显减少。癌组织中多肽分解代谢减小，可使多肽重新用于蛋白质合成，此种“再循环”作用，可促进癌症生长。
因为癌症细胞从寄主血液中夺回多肽用于癌症组织蛋白质的合成，使机体因为多肽大量消耗，可导致胸肌蛋白质的分解以补充血中的多肽，此乃导致病人浮肿的诱因之一。另一方面，因多肽代谢的主要倾向是合成蛋白质，加上癌症中不少多肽分解代谢的酶类均增加，使多肽分解降低，通过糖异生作用在肝中转弄成猕猴桃糖也减少。因为多肽分解降低程度远不及多肽合成蛋白质提高的程度，故血中多肽含量并不增高
3、核苷酸代谢中酶的改变
1）噻唑核酸代谢：吡啶碱基的牛物合成有两条途径：即从头合成通路和补救合成通路。在两条通路中，从头合成通路中酶活性增高更为普遍，非常是有关胸腺吡啶核酸合成的酶以及内质网核酸还原酶的下降更为明显，可为正常肝的数十至数百倍。在肿瘤中测定那些酶的活性，发觉其活性与肿瘤的生长速率正相关。提示病变的恶性程度越大，酶活性越高。
2）固醇核酸代谢：固醇核酸也有从头合成和补救合成两条通路，在恶性病变中，从头合成通路中不少酶活性增高，次黄固醇核酸和腺固醇核酸互相转变的酶以及次黄固醇核酸氧化成黄固醇碱基的酶也显著下降。由内质网核苷二乙酸ADP和GDP转弄成dADP和dGDP同样由内质网核酸还原酶催化，而由dATP和dGTP合成DNA的酶也是DNA聚合酶，这两种酶在癌症中成倍地上升。
4、核酸代谢中重要酶的改变DNA聚合酶在恶性脑瘤中明显增高。在真核细胞中参与DNA复制过程的DNA聚合酶不止一种，其中DNA聚合酶三起主要作用。
1）拓扑异构酶：在DNA复制时，除DNA聚合酶外，还须要解链酶和拓扑异构酶参与，后者能解开DNA双链，前者能通过单链破裂、解旋、重新联接等机制解开DNA的超螺旋，进而克服解链时的打结和缠绕。两种酶都有利于DNA复制。拓扑异构酶有1、Ⅱ两型，其相对分子质量、氨基酸次序和空间结构均不相同，对DNA超螺旋的作用机制不同，分别由不同染色体的DNA片断编码。1型在肿瘤、结-直肠炎、前列腺瘤、卵巢癌和恶性淋巴瘤中抒发增高；u型在甲状腺癌、卵巢癌和淋巴瘤中明显抒发。
2）端粒酶：细胞核染色体的末端DNA产生的微区结构，称为自噬。人类自噬结构为染色体末端上千次重复。随着细胞不断分裂，染色体复制次数降低，自噬DNA序列呈进行性减短，造成细胞老化和死亡。后来发觉有一种酶能使自噬延长，即端粒酶。端粒酶是一种内质网核蛋白酶，由具有模板功能的RNA组分和催化活性蛋白质组分构成。在体细胞(生殖细胞除外)中绝大多数不抒发端粒酶，在许多恶性病变以及转化细胞中却能抒发端粒酶(80％-90％阴性率)，以维持自噬DNA宽度而致细胞存活。不少学者觉得端粒酶的抒发是细胞病变的重要诱因，端粒酶抑制剂可能成为一种能专情杀伤病变而不影响正常细胞的防癌药。
5、蛋白激酶的蛋白乙酸酶的改变
1）蛋白激酶：蛋白激酶是一类使蛋白质发生乙酸化的酶核苷酸代谢，乙酸官能团的来源是ATP的末端乙酸。如乙酸化坐落蛋白质氨酸或苏谷氨酸残基的羧基上，称为组氨酸蛋白激酶，谷氨酸蛋白激酶主要包括依赖3'5’环乙酸腺苷的蛋白激酶A、依赖于甘油二酯、磷脂和钙离子的蛋白激酶C以及依赖于钙调蛋白和钙离子的蛋白激酶。如乙酸化坐落蛋白质酪谷氨酸残基的酚烷基上，即称为酪谷氨酸蛋白激酶。蛋白激酶中PKA主要存在于胞液中，而PKC和TPK主要坐落细胞膜性部份。蛋白激酶在细胞对激素、神经递质、细胞因子和生长因子等细胞外信息向细胞内传递过程起着重要作用。如好多肽类激素通过细胞膜上的相应受体激活膜外侧的腺苷酸环化酶，使ATP转弄成cAMP，前者激活PKA，导致一系列蛋白质因乙酸化而被活化或抑制，彰显了这种肽类激素的生理功能。cAMP被称为这种激素的第二信使。又如个别生长冈子也可通过受体的膜外部份激活膜外层的TPK，TPK通过自身乙酸化再将生长因子讯号传递至下游分子，如SFC、磷脂酶；另一些细胞增殖因子也可通过C蛋白而激活PLC，PLC使肌醇磷脂酯化，生成第二信使甘油二酯和三乙酸肌醇，再在甘氨酸磷脂和钙离子配合下，激活PKC。TPK和PKC各自可使一类蛋白质发生乙酸化，即导致级联效应，对生长因子等细胞外讯号作出生理反应。
近些年来，发觉蛋白激酶还和细胞的增殖和分化有密切关系，如PKA、PKC和TPK3种蛋白激酶活化后，都可通过间接的机制促使蛋白质和DNA的合成以及个别细胞基因如c-myc、c-fos的转录。但PKA的活性降低常在细胞分化性增殖即良性增殖时发生，而去分化性增殖或恶性增殖则常常伴有TPK和PKC的活性上升。如在人肿瘤中，PKC在胞液和颗粒组分中的浓度可分别为正常肝中的8．5倍和5.9倍，胞液PKA也显著下降。
作为肝恶变的良好指标，膜性TPK实际上就是一些生长因子受体的胞内结构域，包括表皮生长因子受体、胰岛素和类胰岛素生长因子受体以及集落剌激因子—1受体等。这种受体的胞外结构域与生长因子结合，讯号通过跨膜结构转至胞内结构域的TPK，进而激活膜性TPK。现已了解到，好多生长因子受体是癌基因的产物，如EGF受体是癌基因erb—B的产物，CSF—1受体是癌基因c-fms的产物。有些生长因子本身也与癌基因和蛋白激酶有关，如血小板源生长因子的p链与癌基因sis的抒发产物有高度同源性。PDGF也可作用于细胞的肌醇磷脂系统，间接激活PKC。细胞类胰岛素生长因子可通过自分泌或旁分泌机制剌激其受体酪谷氨酸蛋白激酶，促使细胞增殖，故有人将IGF的编码基因也视为癌基因。
其他一些恶性病变，如甲状腺癌、卵巢癌、恶性胶质瘤等中也可看到受身材TPK的抒发提高。
因为PKC和TPK与恶性脑瘤增殖密切相关，其抑制剂有可能成为新的防癌抗生素，非常是抗TPK抗生素，如抑制非受身材TPK的抑制受身材TPK的作为ATP拮抗剂而对PKC和TPK均有抑制作用等。
2）蛋白乙酸脂酶：蛋白乙酸脂酶是一组使乙酸化蛋白脱乙酸的酶类。其生理作用正好和使蛋白质乙酸化的蛋白激酶相反，也可分成乙酸氨酸蛋白乙酸脂酶和乙酸酪谷氨酸蛋白乙酸脂酶两大类。分别酯化联接在甘氨酸和酪丙氨酸上的磷官能团。
PTP可以降低蛋白质中酪谷氨酸残基的乙酸化，鉴于它与TPK作用相反，TPK在病变组织中高抒发，PTP理应在病变中抒发增加，但事实恰好相反，已发觉结肠炎和胰脏癌中的一种受身材PTP活性增高。将neu基因转化人卵巢上皮细胞，再将细胞植入裸鼠，可发觉TPK活性和癌症平行下降。一种称为LAR的PTP和1a型PTP的抒发也显著增高，但非neu转化的甲状腺癌则无此现象。人们对这一TPK和PTP同时增高的矛盾现象作了解释，即PTP下降是对TPK过量抒发的对抗，使蛋白质酪谷氨酸的乙酸化不致过多。有人先将PTPI。转染3T3细胞，待细胞过量抒发PTPI。后，转到Hell基因则发觉PTPI。的抒发可抑制nell基因的致畸能力，证明PTP基因对TPK基因确实有拮抗作用。
三、恶性脑瘤中同工酶谱的改变
1、同工酶的概念和分类
同工酶是指同一种属中能催化相同反应而具有不同结构和理化性质的酶蛋白：不同的多肽次序来始于不同基因位点，也可来始于同一基因转录后的原始RNA经不同剪接加工而生成不同的mRNA，或由不同启动子对同一基因转录后形成的不同mRNA。
由不同基因或不同mRNA衍生的同工酶，可以是单体，也可以是寡聚体。通常由2个或4个亚基组成。倘若这种亚基的多肽次序是相同的，即由同一基因或同一mRNA编码，就称为纯聚体；假如组成酶蛋白的亚基是不同的，来始于不同的基因或不同的mRNA就称为杂交体。如乳酸酯化酶是一个多基因位点的同工酶，由4个亚基组成四聚体，亚基有A和B两类，这两种亚基聚合成四聚体时就可能产生B：、AB、、A，B，、乙B和A：5种同工酶，按电泳速率的快慢依次称为LDH，—LDH。同样肌酸激酶也由M、B两个不同基因编码的亚基组成二聚体，故有MM、MB、BB3种同工酶。
在个体发育过程中各组织的同工酶谱随着组织代谢的分化而变化，胎儿期、新生儿期和成年鸟类中同一组织的同工酶谱常有很大区别。有些同工酶在胎儿较初期即有显著活性，出生前后在个别组织中的活性随分化发育而渐渐减少，但也可在一些组织中继续存在，称为原始型或胎儿型同工酶。另一些同工酶在晚期胎儿组织或出生后在少数特定组织中开始生成，其活性随组织分化发育而增高，称为分化型或成年型同工酶。
2、恶性脑瘤中同工酶谱改变的类型
1）胎儿型抒发：恶性病变主要抒发在胎儿期存在的同工酶类，称为胎儿型抒发。如成年肝主要抒发猕猴桃糖激酶、B型醛缩酶和L型乙醇酸激酶；但肝恶变后，此三型成年型同工酶谱降低，而Ⅱ、Ⅲ型己糖激酶、A型醛缩酶和M型乙醇酸激酶胎儿型同工酶增多。这种同工酶的改变是导致恶性脑瘤塘酵解提高，糖异生降低的又一重要诱因。
2）胎盘型抒发：恶性脑瘤抒发胎盘中存在的同工酶称为胎盘型抒发。最典型的是抒发胎盘型芦丁S—转移酶。在小鼠称为GST—P。GST具有活血、色素结合和转运以GST二溴化等多种功能。在小鼠中已发觉10余种GST同工酶，均为二聚体。