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Per alimentare la loro rapida proliferazione, le cellule tumorali si affidano alla glicolisi, una via metabolica primordiale che viene facilmente sfruttata dai tumori per guadagnare energia per crescere e diffondersi.
La glicolisi è la più antica forma di produzione di energia nelle cellule viventi. È in circolazione da miliardi di anni, essendo emersa prima dell’ossigeno accumulato sulla Terra, ed era il tipo di produzione di energia per le prime forme primitive di vita del pianeta.
Il processo prevede la scomposizione del glucosio per produrre energia per le attività metaboliche cellulari. I batteri usano la glicolisi, così come gli organismi più complessi come piante e animali. Questi ultimi, tuttavia, hanno sviluppato forme più sofisticate di produzione di energia, pur avendo ancora la glicolisi con il suo rendimento energetico inferiore. Ad esempio, la catena di trasporto degli elettroni produce sostanzialmente più ATP, molecole di energia, rispetto alla glicolisi. Tuttavia, molti tipi di cellule tumorali usano preferibilmente la glicolisi per fornire energia sufficiente per la crescita e la proliferazione.
“Gli alti tassi di glicolisi nelle cellule tumorali rimangono una caratteristica consolidata di molti tumori umani”, riferiscono i Dott. Jeremy Blaydes e Charles N. Birts della Cancer Sciences Unit, Faculty of Medicine, presso la Southampton University in Inghilterra. Il processo di produzione di energia fornisce alle cellule tumorali metaboliti che possono essere utilizzati come precursori per le vie anaboliche.
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Lo studio è stato pubblicato da Blaydes e Birts sulla rivista Science Signaling.
I ricercatori, insieme a un team di specialisti del cancro, in un modello di carcinoma mammario in vitro sono stati in grado di identificare qualcosa di sorprendente che chiamano una risposta allo stress glicolitico, che coinvolge p53. La proteina svolge un ruolo critico nel sorvegliare le attività cellulari, come la divisione cellulare e la morte cellulare. Gli studi hanno dimostrato da tempo che le mutazioni di p53 consentono alle cellule tumorali di crescere e diffondersi.
“La glicolisi aerobica costitutiva – l’effetto di Warburg – è un segno distintivo delle cellule tumorali che è comunemente causata da mutazioni negli oncogeni e nei geni soppressori del tumore”, hanno scritto Blaydes e Birst in Science Signaling. “Ha molteplici conseguenze per le cellule tumorali, inclusa la capacità di generare adenosina 5′-trifosfato (ATP), che riduce la dipendenza dall’ossigeno per la generazione di ATP, riducendo così la generazione di specie reattive dell’ossigeno potenzialmente dannose (ROS) dal trasporto di elettroni mitocondriali”, hanno concluso i ricercatori.
Negli anni ’20, Otto Warburg dimostrò che le cellule tumorali in coltura hanno alti tassi di assorbimento di glucosio e secrezione di lattato, anche senza bisogno di ossigeno. Queste tre proprietà: assorbimento di glucosio, secrezione di lattato e creazione di energia senza ossigeno, sono le caratteristiche dell’effetto Warburg.
Warburg era uno scienziato tedesco vissuto all’inizio del XX secolo, che per primo studiò uova di ricci di mare, ma rivolse la sua attenzione ai tumori di ratto nel 1923. Questo cambiamento ebbe un impatto duraturo sulla disciplina della biologia del cancro, in particolare sulla comprensione della produzione e uso di energia nelle cellule tumorali. Warburg notò che le cellule tumorali alimentavano la propria crescita aspirando enormi quantità di glucosio dal sangue dell’ospite. Oggi, le scansioni delle emissioni di positroni possono aiutare a identificare i tumori individuando le aree del corpo in cui enormi quantità di glucosio vengono consumate dalle cellule. Queste cellule sono facilmente identificabili come cancerose a causa della loro avidità di glucosio. Inoltre, le cellule tumorali scelgono invariabilmente l’antica via metabolica, la glicolisi, per produrre energia. Warburg realizzò che le cellule cancerose avevano escogitato un modo per garantirne la sopravvivenza sfruttando la più antica forma di produzione di energia del pianeta. Si stima che l’effetto di Warburg si verifichi nell’80% dei tumori.
Ora, il team dell’Università di Southampton sta gettando nuova luce sulla produzione di energia nelle cellule tumorali concentrandosi su p53. La proteina, hanno scoperto i ricercatori, è regolata dalla “glicolisi aerobica” nelle cellule tumorali. Ciò è ulteriormente mediato dalla famiglia CtBP di regolatori trascrizionali dipendenti da NADH, cosa che Warburg non si sarebbe mai aspettato. “Attraverso la fornitura di glucosio-6 fosfato per la via ossidativa del pentoso fosfato, la glicolisi facilita anche la generazione di una forma ridotta di nicotinamide adenina dinucleotide fosfato, che fornisce equivalenti riducenti per le vie di protezione delle specie reattive dell’ossigeno“, ha scritto il team.
Fonte: Science
