Az idén éppen 100 éve született az az alapvető felfedezés, amely minden biokémiai tankönyvben szerepel. Otto Warburg német orvos 1921-ben megfigyelte, hogy a rákos sejtek furcsa és nem hatékony módon vonják ki az energiát a glükózból. Ahelyett, hogy oxigénnel "elégetnék", inkább azt teszik, amit az élesztőgombák, azaz fermentálják (megerjesztik). Ez az oxigéntől független folyamat gyorsan megtörténik, de a glükózban lévő energia nagy részét kiaknázatlanul hagyja.
Az évek során különböző hipotéziseket javasoltak a Warburg-effektus magyarázatára, köztük volt az az elképzelés is, hogy a rákos sejteknek hibás mitokondriumaik (belső energiatermelő üzemeik) vannak, ezért nem tudják elvégezni a glükóz szabályozott oxidálását. De a magyarázatok egyike sem állta ki az idő próbáját. (A rákos sejtek mitokondriumai például remekül működnek.)
A Warburg-féle metabolizmus adhat magyarázatot
Most a Sloan Kettering Intézet kutatócsoportja, Ming Li immunológus vezetésével - alapos genetikai és biokémiai kísérletek alapján - új magyarázattal ált elő a Science folyóiratban . Egy korábban nem elemezett kapcsolatot vettek górcső alá a Warburg-féle metabolizmus és a sejtben lévő PI3-kináz nevű "erőmű" enzim aktivitása között.
"A PI3 kináz kulcsfontosságú jelző molekula, amely szinte úgy működik, mintha a sejtanyagcsere főparancsnoka volna. A sejtekben az energiaigényes események többsége, beleértve a sejtosztódást is, csak akkor következik be, amikor a PI3 kináz megadja a jelet" - idézte Ming Li szavait a Science Daily tudományos hírportál.
Amint a sejtek áttérnek a Warburg-anyagcserére, a PI3 kináz aktivitása megnő, és ezáltal a sejtek osztódási elkötelezettsége megerősödik. Kicsit olyan módon történik ez, mintha egy megafon mikrofonját tartanák az utasításokat osztogató főparancsnok szája elé. Ezek az eredmények megkérdőjelezik a biokémikusok körében általánosan elfogadott nézetet, hogy az anyagcsere másodlagos a sejtek alapvető tevékenységeit meghatározó és összehangolt működésüket szabályozó sejtkommunikációhoz képest. A kutatók azt is állítják, hogy az anyagcsere megcélzása hatékony módszer lehet a rák növekedésének megakadályozására.
A tankönyvi elképzelések megkérdőjelezése
Dr. Li és csapata a Warburg-féle anyagcserét elsősorban az immunsejtekben tanulmányozta, amelyekben a metabolizmus szintén a látszólag nem hatékony fermentációra támaszkodik. Amikor az immunsejtek riasztást kapnak egy fertőzés megjelenéséről, a T-sejtek anyagcseréje a tipikus oxigént égető formáról a Warburg-anyagcserére vált, miközben megnövelik a számukat és felpörgetik a fertőzések elleni mechanizmusaikat.
A kulcskapcsoló, amely ezt az átállást vezérli, egy laktát-dehidrogenáz A (LDHA) nevű enzim, amelyet a PI3 kináz jelzésére válaszul állítanak elő. Ennek a kapcsolásnak az eredményeként a glükóz csak részben marad lebontva, miközben a sejt kémiai energiaszállítójából, az ATP-ből nagy mennyiség keletkezik a sejt citoszoljában. Ezzel szemben, amikor a sejtek oxigént használnak a glükóz elégetéséhez, a részlegesen lebontott molekulák a mitokondriumba jutnak, és ott tovább bomlanak, hogy késleltetve hozzák létre az ATP-t.
Az aktivált immunsejtek azért részesítik előnyben az anyagcserének ezt a formáját Dr. Li gyanúja szerint, hogy gyorsan előállíthassák az ATP-t, és ezzel felgyorsítsák a sejtosztódásukat és fertőzések leküzdésére szolgáló folyamataikat. A pozitív visszacsatolási hurok szavatolja, hogy ha ezt a programot bekapcsolják, akkor az fennmarad addig, amíg a fertőzés meg nem szűnik.
A rákkal való kapcsolat
Bár a csapat az immunsejteket vizsgálva jutott el a felfedezéséhez, egyértelműek a párhuzamok a rákkal. "A PI3 kináz nagyon-nagyon kritikus anyag a rák esetében. Ez küldi a növekedési jelet a rákos sejtek osztódásához, és ez az egyik túlzottan aktív jelátviteli út a rákban" - mutatott rá Dr. Li.
Az immunsejtekhez hasonlóan a rákos sejtek is alkalmazhatják a Warburg-anyagcserét, hogy fenntartsák ennek a jelátviteli útnak az aktivitását, és ezáltal megteremtsék a folyamatos növekedésüket és osztódásukat. Az eredmények felvetik azt az érdekes lehetőséget, hogy az orvosok megakadályozhatják a rák növekedését azáltal, hogy blokkolják az LDHA aktivitását, azaz a Warburg-kapcsoló működését.
Az eredeti teljes cikk a Novo Sapiens tudományos hírmagazinban olvasható .
