Warburgův efekt (onkologie)

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Warburgův efekt je jev objevený německým biochemikem Otto H. Warburgem. Zjistil, že nádorové buňky metabolicky preferují anaerobní glykolýzu, tedy že konečným produktem metabolismu glukózy je kyselina mléčná. Warburg toto zjištějí interpretoval tak, že primární příčinou nádorů je mitochondriální porucha metabolismu. Podle dnešních poznatků je však příčinou vzniku nádorů porucha dědičné informace buňky, tedy jaderné mutace. Mitochondriální poruchy jsou ovšem velmi často v nádorových buňkách přítomny a považují se za jeden ze charakteristických znaků nádorových buněk.[1] Mohou tedy hrát klíčovou roli v dalším vývoji nádoru, jde ovšem o změny sekundární.

Warburgova hypotéza[editovat | editovat zdroj]

Warburgova hypotéza byla formulována v roce 1924. Říká to, že příčinou a vůdčím mechanismem nádorových onemocnění je porucha buněčného metabolismu na úrovni buněčného dýchání. Tím se významným způsobem odlišují od zdravých buněk, u kterých ve většině případů převažuje aerobní glykolýza.

Aerobní a anaerobní glykolýza nejsou dvě odlišné dráhy, mohou však probíhat odděleně. Proto se někdy hovoří spíše o anaerobní a aerobní fázi glykolýzy. Při anaerobní fázi glykolýzy je glukóza štěpena bez účasti kyslíku až na kyselinu pyrohroznovou (pyruvát) za zisku poměrně malého množství energie. Kyselina pyrohroznová může být přeměněna na kyselinu mléčnou a ta je jako odpadní produkt vyloučena z buňky. Aerobní fáze se odehrává v mitochondriích a její vstupní látkou je právě kyselina pyrohroznová. Ta je postupně štěpena až na zbytky kyseliny octové ve formě acetylkoenzymu A a ta je v Krebsově cyklu za spotřeby kyslíku přeměňována na energii, tedy je využita k syntéze ATP.

U nádorových buněk skutečně převažuje anaerobní fáze metabolismu, tedy většina glukózy je přeměněna na kyselinu mléčnou a vyloučena z buňky. To se projevuje metabolickými změnami na úrovni celého organismu; na úrovni nádoru to znamená především výrazný nárůst spotřeby glukózy, protože produkce energie anaerobní fází glykolýzy je velmi malá.

Využití Warburgova efektu[editovat | editovat zdroj]

Diagnostické využití[editovat | editovat zdroj]

Warburgův efekt je spojený s tím, že nádorové buňky obvykle významným způsobem akumulují glukózu. Pokud je podána látka chovající se jako glukóza, např. fluordeoxyglukóza značená beta+ zářičem 18F, je možné detekovat i poměrně malé nádory pomocí metody pozitronové emisní tomografie (PET). Je ovšem nutno poznamenat, že Warburgův efekt se nevyskytuje u všech nádorů, takže PET nemusí některé nádory zobrazit. Obvykle se to týká nádorů rostoucích poměrně pomalu a vyznačujících se málo intenzivním metabolismem.


Terapeutické využití[editovat | editovat zdroj]

Vzhledem k převažující anaerobní glykolýze se nabízí její blokování jako možný terapeutický cíl. V současnosti existuje řada látek blokujících vstup glukózy do buňky, blokujících glykolýzu nebo pentózový cyklus (alternativní způsob přeměny glukózy), aktivujících aerobní glykolýzu nebo modifikujících funkci proteinů regulujících metabolismus glukózy.[2] Tento postup má potenciál poškozovat nedostatkem energie především nádorové buňky, protože většina nenádorových buněk je schopna díky funkčním mitochontriím získávat energii i metabolickým zpracováním tuků a ketolátek.

Příčiny[editovat | editovat zdroj]

Možnými příčinami Warburgova efektu, které jsou obvykle zahrnuty různou měrou u všech nádorů, jsou:

  • adaptace nádorových buněk na nedostatek kyslíku v nádorových buňkách
  • selektivní výhoda nádorových buněk

Adaptace na nedostatek kyslíku[editovat | editovat zdroj]

Nádory obvykle rostou mnohem rychleji, než jak rychle do nich vrůstají novotvořené cévy. Z toho důvodu je většina nádorových buněk vystavena trvalému nedostatku kyslíku a převaha anaerobní glykolýzy je metabolickou nutností.

Selektivní výhoda[editovat | editovat zdroj]

Mitochondrie, ve kterých probíhá aerobní fáze glykolýzy, představují zároveň klíčový prvek regulace apoptózy. Nádorové buňky, které vlivem náhodných mutací ztrácejí mitochondrie, získávají vyšší odolnost proti apoptotickým signálům imunitního systému.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1.  "Hallmarks of cancer: the next generation."(Mar 2011). Cell 144 (5): 646-74. doi:10.1016/j.cell.2011.02.013. 
  2.  "The Warburg effect: insights from the past decade."(Mar 2013). Pharmacol Ther 137 (3): 318-30. doi:10.1016/j.pharmthera.2012.11.003.