胆固醇也用于肝脏中，用于合成胆汁酸，胆汁酸是一种羟基化的类固醇，一旦分泌到肠道，就会提供膳食中胆固醇，脂类，脂溶性维生素和其他必需营养素的溶解，从而促进它们的输送。原发性胆汁酸，如胆酸和鹅去氧胆酸，在肝细胞中合成，可与甘氨酸或牛磺酸结合。与甘氨酸结合的胆酸以甘氨酸的形式表示由小肠中的微生物群合成的二级胆汁酸。据报道，肝内胆汁酸可能具有肝脏肿瘤发生的刺激作用和异常胆汁酸代谢已经与HCC。据郭和合作者报道，胆汁酸代谢的肝脏失调可导致血清乙醇酸水平升高。在肝硬化的大鼠模型中已经报道了与磷脂重塑相关的酶活性的修饰。此外，改变的脂质代谢，包括磷脂，脂肪酸，和胆汁代谢物，血清样品中观察到从肝癌晚期患者。特别是，与肝硬化和对照受试者相比，在早期和研究人员患者中观察到更高的磷脂酰胆碱浓度，表明磷脂分解代谢紊乱。该结果与在组织水平观察到的较高水平的PC显着相关。
　　肝脏在蛋白质代谢中发挥许多功能。在肝脏中合成广谱的蛋白质，其负责维持止血，渗透压，激素，脂质转运和急性期反应。在这些蛋白质中，白蛋白几乎完全由肝脏合成，并且单独地，它占肝脏蛋白质合成的40％。此外，肝脏还能够合成甲状腺结合球蛋白，VLDLapoB100和补体。一个非常最近的工作报告，患者血清白蛋白降低水平有显著较大的最大肿瘤直径，门静脉血栓的患病率更高，增加肿瘤多灶性，和较高的α胎蛋白水平相对于患者具有较高的白蛋白水平。这些数据表明血清白蛋白降低与HCC侵袭性参数的增加相关，因此，在肝癌晚期侵袭性中起作用。在肝脏中，合成的非必需氨基酸在维持多种稳态功能中起关键作用。合成的氨基酸和来自饮食的那些氨基酸通过转氨基作用或氧化脱氨反应用于蛋白质合成或分解代谢。这些过程产生酮酸，其可以被氧化以产生ATP形式的能量。通常在血清中测定这些途径中使用的几种酶（例如，丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶）以评估肝损伤。此外，氨基酸的氧化脱氨作用产生铵离子，这是一种毒性产物，其解毒作用可能发生在肝外组织，谷氨酰胺与谷氨酸合成时，或在肝脏中，增加的AA代谢在人肿瘤中通常观察到，符合AA和负责其在癌症引发和进展。向增加的氨基酸产生的转变被认为是所描述的改变的葡萄糖代谢的结果。在通过有氧糖酵解增加葡萄糖消耗的条件下，氨基酸可用作葡萄糖前体或糖酵解酶的激活剂。与其他肝脏疾病相比，改变的AA代谢表征肝癌晚期。例如，与健康受试者相比，肝癌晚期中丙氨酸，丝氨酸，甘氨酸，半胱氨酸，天冬氨酸，赖氨酸，蛋氨酸，酪氨酸，苯丙氨酸，色氨酸和谷氨酸的血清水平显着增加，同时支链氨基比例较低酸，以芳族氨基酸。
　　 此外，AA生物利用度不仅有助于合成代谢和分解代谢途径，而且在肝癌晚期发病机制中通过支持细胞缺氧反应也是必需的。当活性氧产生超过细胞的正常抗氧化能力时，会发生氧化应激。ROS是短寿命且非常活泼的分子，其与细胞生物分子快速反应，产生氧化修饰的产物，最终导致细胞损伤和死亡。由于ROS的高度不稳定性，它们不易被检测到，蛋白质羰基化合物，8-羟基脱氧鸟苷和4-羟基壬烯醛分别是蛋白质，DNA和脂质的氧化修饰产物已被广泛用作氧化标记物。越来越多的证据表明，与正常细胞相比，许多类型的癌细胞的氧化应激和ROS产生水平增加。因此，氧化还原稳态在癌细胞中被精细调节，在控制细胞信号传导和代谢中具有低估的作用。例如，ROS介导的PKM2抑制使癌细胞通过将葡萄糖通量转移到戊糖磷酸途径并增加ROS解毒的还原当量的产生来维持抗氧化反应。了解ROS稳态基础上的机制可能具有治疗意义。氧化损伤被认为是肝癌晚期进展的关键途径，并增加了患者对肝癌晚期复发的易感性。氧化应激与HCV和NASH相关的肝癌晚期密切相关，但与HBV相关的肝癌晚期相关性较弱。此外，据报道，与非酒精性脂肪性肝病患者相比，NASH相关的肝癌晚期患者的血清抗氧化功能降低。谷胱甘肽是一种非酶三肽，在细胞抗氧化防御系统中起着重要作用，它代表了肝细胞中最丰富的抗氧化剂。谷胱甘肽是由半胱氨酸，甘氨酸和谷氨酸在细胞内合成的，它在细胞质和线粒体中大量存在，在内质网中的比例较小。在谷胱甘肽抗氧化功能期间，还原形式的谷胱甘肽被氧化成谷胱甘肽二硫化物二聚体。还原形式的再生需要谷胱甘肽还原酶的酶促作用和NADPH+H+形式的还原当量。。在HCC患者的血清中观察到与GSH合成相关的所有氨基酸包括5-氧代脯氨酸的显着增加，并且还报道了G6P的增加，其代表了用于产生GSH的NADPH的重要来源。此外，在HCC中发现了DNA和脂质氧化损伤的迹象。事实上，8-羟基的增加的水平在慢性肝炎中发现，对应于肝癌晚期。此外，质谱研究强调了与外周非癌组织相比，HCC人体组织中4-羟基壬烯醛水平的增加。GSH：GSSG比率被认为是细胞中氧化还原平衡的重要指标，较高的比例代表低氧化应激。在GSH耗尽后，ROS诱导氧化应激，导致肝脏损伤，并且已报道在各种肝脏疾病中GSH水平降低。副产品GSH合成的由下式表示γ被通过的作用的与各种氨基酸和胺谷氨酸的结扎反应生物合成谷氨酰肽γ谷氨酰半胱氨酸合成酶。的血清水平γ谷氨酰肽，通过毛细管色谱-MS/MS测量，患者增加与病毒相关的肝癌晚期，它被认为是这种病理学的可靠潜在生物标志物。2-羟基丁酸是与GSH代谢有关的另一种化合物。它主要在哺乳动物肝组织中产生，其分解代谢苏氨酸或合成谷胱甘肽。在强氧化应激的条件下，肝脏谷胱甘肽合成增加，并且对半胱氨酸的需求很高。在这种情况下，同型半胱氨酸从转甲基化途径转移，而是用于产生胱硫醚，然后裂解成半胱氨酸并最终掺入谷胱甘肽中。然后由α的还原产生2-羟基丁酸-酮丁酸，作为胱硫醚转化为半胱氨酸的副产物释放。的2-羟基丁酸增加的血清浓度以及黄嘌呤，产生中间嘌呤降解处理过程，和几个谷氨酰肽，在肝癌晚期中发现相对于对照受试者。HCC微环境由基质细胞，肝星状细胞和内皮细胞和免疫细胞组成。肿瘤细胞与其周围微环境之间的串扰是通过促进血管生成，EMT或通过调节免疫细胞的极化来维持HCC发展所必需的。肿瘤相关巨噬细胞和髓源抑制细胞是肿瘤浸润的主要成分和在HCC微环境丰富。从肿瘤细胞释放的代谢物可对免疫细胞产生影响。炎性刺激促进巨噬细胞转向M1样表型，其特征在于炎性细胞因子的产生。相反，抗炎刺激诱导这些细胞获得具有免疫抑制功能的M2样表型。因此，在慢性炎症期间，巨噬细胞通过释放促进肿瘤转化的因子而使给定组织易于发生肿瘤。在炎症的连续阶段，巨噬细胞表型更多地转向免疫抑制并支持肿瘤生长，血管生成和转移。在这方面，流行病学和临床研究都表明，各种慢性炎症性疾病可能导致炎症相同部位癌症风险增加，而HCC是炎症相关癌症的明显例子。TAM起源于循环的单核细胞前体，并且它们通过肿瘤衍生的信号募集到肿瘤细胞中。据报道，在肿瘤的早期阶段，TAM获得的炎性表型和其代谢朝向厌氧糖酵解途径转移。这允许极化的巨噬细胞用能量快速燃烧自身并应对缺氧组织微环境。M2样TAM与癌症之间的相互作用是复杂的，它涉及HCC发展的每个步骤。已经证明该TAM子集促进迁移和EMT。它还在人类HCC中诱导癌症干细胞样特性和耐药性，从而突出了将免疫微环境作为抑制HCC复发和转移的机制的重要性。此外，已显示M2-巨噬细胞群的增加与HCC的不良预后相关。TAM可以使用从癌细胞释放的代谢物来调节其极化状态。这一结果证实了TAM利用肿瘤释放的乳酸增加血管内皮生长因子的表达并诱导M2样状态。乳酸还可以通过增加MDSC的数量对其他细胞类型产生影响，从而抑制NK细胞功能。MDSC的免疫抑制功能还可以通过其他代谢物调节。在MDSC中，通过STAT3/STAT5介导的途径诱导增加的脂肪酸摄取和脂肪酸氧化，导致CD36的表达增加。脂质的积累增加了MDSC的氧化代谢并激活了它们的免疫抑制机制。代谢途径全球变化在不同的肿瘤类型。为了在肿瘤和正常组织之间进行比较而出现的图片揭示了与生物量产生相关的生物化学途径的共同需求，例如糖酵解，戊糖磷酸途径，嘌呤和嘧啶生物合成，而与细胞起源无关。这种癌症组织特异性代谢特征在HCC中得到明确定义，其中高葡萄糖需求支持PPP途径，通过无氧糖酵解产生乳酸，以及通过FASN产生脂肪酸。葡萄糖利用受到多种调节，包括代谢酶和转运蛋白的转录调节，其表达在HCC组织中发生改变，与线粒体DNA改变的鉴定相一致，这种改变与氧化磷酸化降低和糖酵解增强有关。HCC细胞还依赖于其他碳底物来支持动脉粥样硬化途径。已经提出谷氨酰胺和乙酸盐在维持HCC生物能量学中的作用。存在替代的补缺途径，其依赖于通过丙酮酸羧化酶将丙酮酸转化为草酰乙酸以支持无谷氨酰胺条件下的HCC细胞的生长。还应考虑HCC细胞对脂质摄取的依赖性，表明存在代谢灵活性和代谢途径之间可能的交叉对话，这可能是由肿瘤微环境或特定信号传导途径激活引起的变化所致。例如，HCC细胞可以调节CD36和caveolin1上调引起的脂肪酸摄取，这是由Wnt和TGF-β的激活介导的。β途径。TGCA研究还定义了更多独特的代谢特征，其中在HCC中观察到白蛋白，载脂蛋白B和氨基甲酰磷酸合酶I代谢基因中的高甲基化突变或下调的显着改变。总体而言，这种代谢程序似乎对于HCC生物学维持肿瘤生长和进展至关重要，并且这些途径的靶向可能具有显着的临床意义。例如，地塞米松的临床效果在体内通过恢复糖原异生，抑制脯氨酸生成和转酮醇酶的靶向显着增强索拉非尼在体内的细胞毒作用，并且对HCC的核苷酸和脂质代谢的见解可能提供新的临床机会。然而，应该仔细评估治疗性代谢靶向策略的设计，同时考虑肿瘤异质性和肿瘤与微环境的相互作用。应用了几种方法来解决这些复杂性，包括计算，蛋白质组学和代谢组学。具体而言，这些方法试图推进单一代谢物的分析，以获得不是肿瘤生物学的静态快照，而是更加动态地了解癌症中的代谢变化。在这种情况下，该领域已经扩展到绕过一些经典的限制，因为要分析的样品数量很少，并且要显示的分析物的数量也是如此。通过整合不同的组学方法，基因组规模的代谢模型提供了一种在系统水平上研究代谢途径的方法并预测多个生物复杂层的通路抑制作用。个性化GEMM已经实现为NAFLD患者和HCC患者表征特定疾病相关的代谢表型。此外，对特定代谢状态的详细分析提供了研究药物治疗后网络扰动的机会。由六名HCC患者建立的GEMM已被用于预测抗代谢物对癌症生长的作用。该模型确定了147种可以抑制任何研究的HCC肿瘤生长抗代谢物，以及一组较小的抗代谢物，预计仅对部分HCC患者有效，显示出更加个性化的作用机制。此外，GEMM已经成为一种在代谢水平上阐明肿瘤异质性的信息方法。
　　 尽管大多数研究都集中在肿瘤组织上，但血液中的代谢组学分析显示在预测组织水平的代谢改变方面具有前景。用一些代谢物如乳酸盐和AA获得了固体结果，并且它们在血清中的改变的表达清楚地反映了肿瘤组织的代谢改变。对于其他代谢物如脂肪酸也可能是这样，但尚未澄清。