Гипотеза Варбурга
Гипотеза Варбурга ( / ˈ v ɑːr b ʊər ɡ / ), иногда известная как теория рака Варбурга , постулирует, что движущей силой онкогенеза вызванное повреждением митохондрий является недостаточное клеточное дыхание , . [ 1 ] Термин « эффект Варбурга» в онкологии описывает наблюдение, что раковые клетки и многие клетки, выращенные in vitro , демонстрируют глюкозы ферментацию , даже когда достаточно кислорода для правильного дыхания. присутствует [ 2 ] Другими словами, вместо того, чтобы полноценно дышать при наличии достаточного количества кислорода, раковые клетки ферментируются. Гипотеза Варбурга заключалась в том, что эффект Варбурга является основной причиной рака. В настоящее время популярно мнение, что раковые клетки ферментируют глюкозу, сохраняя при этом тот же уровень дыхания, который присутствовал до процесса канцерогенеза , и, таким образом, эффект Варбурга можно определить как наблюдение, что раковые клетки демонстрируют гликолиз с выработкой лактата и даже митохондриальным дыханием. в присутствии кислорода. [ 3 ]
Гипотеза
[ редактировать ]Гипотеза в была выдвинута нобелевским лауреатом Отто Генрихом Варбургом 1924 году. [ 4 ] Он предположил, что рак , злокачественный рост и рост опухоли вызваны тем фактом, что опухолевые клетки в основном генерируют энергию (например, аденозинтрифосфат /АТФ) путем неокислительного распада глюкозы (процесс, называемый гликолизом ). В этом отличие от здоровых клеток, которые в основном генерируют энергию за счет окислительного распада пирувата . Пируват является конечным продуктом гликолиза и окисляется в митохондриях . Следовательно, по мнению Варбурга, канцерогенез обусловлен снижением митохондриального дыхания. Варбург считал, что фундаментальное различие между нормальными и раковыми клетками заключается в соотношении гликолиза и дыхания; это наблюдение также известно как эффект Варбурга.
В теории соматических мутаций рака злокачественная пролиферация вызвана мутациями и изменением экспрессии генов в процессе, называемом злокачественной трансформацией , что приводит к неконтролируемому росту клеток. [ 5 ] [ 6 ] Метаболическая разница, наблюдаемая Варбургом, адаптирует раковые клетки к гипоксическим (недостаточным по кислороду) условиям внутри солидных опухолей и является главным образом результатом тех же мутаций в онкогенах и генах-супрессорах опухолей, которые вызывают другие аномальные характеристики раковых клеток. [ 7 ] Таким образом, метаболические изменения, наблюдаемые Варбургом, являются не столько причиной рака, как он утверждал, сколько одним из характерных последствий мутаций, вызывающих рак.
Варбург сформулировал свою гипотезу в статье под названием «Первопричина и профилактика рака» , которую он представил на лекции на встрече нобелевских лауреатов 30 июня 1966 года в Линдау , Боденское озеро , Германия. В этой речи Варбург представил дополнительные доказательства, подтверждающие его теорию о том, что повышенный анаэробиоз, наблюдаемый в раковых клетках, является следствием поврежденного или недостаточного дыхания. По его собственным словам, «основной причиной рака является замена дыхания кислорода в нормальных клетках организма ферментацией сахара». [ 8 ]
Организм часто убивает поврежденные клетки посредством апоптоза — механизма самоуничтожения, в котором участвуют митохондрии, но этот механизм не работает в раковых клетках, где митохондрии отключаются. Реактивация митохондрий в раковых клетках перезапускает программу апоптоза. [ 9 ]
Продолжающиеся исследования и интерес
[ редактировать ]Большое количество исследователей посвятили и посвящают свои усилия изучению эффекта Варбурга, который тесно связан с гипотезой Варбурга. В онкологии эффект Варбурга — это наблюдение, что большинство раковых клеток преимущественно производят энергию за счет высокой скорости гликолиза с последующей ферментацией молочной кислоты в цитозоле . [ 10 ] а не сравнительно низкой скоростью гликолиза с последующим окислением пирувата в митохондриях , как в большинстве нормальных клеток. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
В частности, по вопросу АТФ и эффекта Варбурга за период с 2000 по 2015 год опубликовано почти 18 000 публикаций. Объектом исследования стало большинство функций эффекта Варбурга. [ 14 ]
См. также
[ редактировать ]- Канцероген
- Канцерогенез
- 2-дезокси-D-глюкоза
- Пировиноградная кислота
- Клеточное дыхание
- Обратный эффект Варбурга
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Варбург О. (24 февраля 1956 г.). «О происхождении раковых клеток». Наука . 123 (3191): 309–14. Бибкод : 1956Sci...123..309W . дои : 10.1126/science.123.3191.309 . ПМИД 13298683 .
- ^ Махла, РС; и др. (2021). «NIX-опосредованная митофагия регулирует метаболическое перепрограммирование в фагоцитирующих клетках во время микобактериальной инфекции». Туберкулез . 126 (январь): 102046. doi : 10.1016/j.tube.2020.102046 . ПМИД 33421909 . S2CID 231437641 .
- ^ Васкес, А.; Лю, Дж.; Чжоу, Ю.; Олтвай, З. (2010). «Катаболическая эффективность аэробного гликолиза: новый взгляд на эффект Варбурга» . Системная биология BMC . 4:58 . дои : 10.1186/1752-0509-4-58 . ПМК 2880972 . ПМИД 20459610 .
- ^ О. Варбург, К. Позенер, Э. Негелейн: О метаболизме опухолей; Биохимический журнал , том 152, стр. 319-344, 1924 г. (на немецком языке) . Перепечатано на английском языке в книге «О метаболизме опухолей» О. Варбурга , Издательство: Констебль, Лондон , 1930.
- ^ Бертрам Дж.С. (2000). «Молекулярная биология рака». Мол. Аспекты Мед . 21 (6): 167–223. дои : 10.1016/S0098-2997(00)00007-8 . ПМИД 11173079 . S2CID 24155688 .
- ^ Грандер Д (1998). «Как мутировавшие онкогены и гены-супрессоры опухолей вызывают рак?». Мед. Онкол . 15 (1): 20–6. дои : 10.1007/BF02787340 . ПМИД 9643526 . S2CID 12467031 .
- ^ Сюй П.П., Сабатини Д.М. (2008). «Метаболизм раковых клеток: Варбург и не только» . Клетка . 134 (5): 703–7. дои : 10.1016/j.cell.2008.08.021 . ПМИД 18775299 . S2CID 17778749 .
- ^ Бранд, РА (2010). «Биографический очерк: Отто Генрих Варбург, доктор философии, доктор медицинских наук» . Клиническая ортопедия и связанные с ней исследования . 468 (11): 2831–2832. дои : 10.1007/s11999-010-1533-z . ПМЦ 2947689 . ПМИД 20737302 .
- ^ Педерсен, Питер Л. (февраль 2007 г.). «Энергостанции» раковых клеток как перспективные терапевтические цели: обзор» . Журнал биоэнергетики и биомембран . 39 (1): 1–12. дои : 10.1007/s10863-007-9070-5 . ISSN 0145-479X . ПМИД 17404823 . S2CID 477272 .
- ^ Альфарук КО (февраль 2016 г.). «Опухолевой метаболизм, переносчики раковых клеток и устойчивость к микроокружению» . Журнал ингибирования ферментов и медицинской химии . 31 (6): 859–866. дои : 10.3109/14756366.2016.1140753 . ПМИД 26864256 .
- ^ Альфарук КО, Муддатир АК, Шаюб МЭ (20 января 2011 г.). «Кислотность опухоли как эволюционная злоба» . Раки . 3 (1): 408–14. дои : 10.3390/cancers3010408 . ПМЦ 3756368 . ПМИД 24310355 .
- ^ Гейтенби Р.А., Гиллис Р.Дж. (ноябрь 2004 г.). «Почему рак имеет высокий аэробный гликолиз?». Обзоры природы. Рак . 4 (11): 891–9. дои : 10.1038/nrc1478 . ПМИД 15516961 . S2CID 10866959 .
- ^ Ким Дж.В., Данг CV (сентябрь 2006 г.). «Молекулярные сладкоежки рака и эффект Варбурга» . Исследования рака . 66 (18): 8927–30. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-06-1501 . ПМИД 16982728 .
- ^ Эффект Варбурга: какую пользу он приносит раковым клеткам? Тенденции в биохимических науках - М. В. Либерти, Дж. В. Локасале. Январь 2016 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Варбург О. (24 февраля 1956 г.). «О происхождении раковых клеток». Наука . 123 (3191): 309–14. Бибкод : 1956Sci...123..309W . дои : 10.1126/science.123.3191.309 . ПМИД 13298683 .