En 1931 el médico alemán, fisiólogo y bioquímico Otto Heinrich Warburg ganó el Premio Nobel por su descubrimiento de que las células cancerosas & mdash; a diferencia de las células humanas más sanas, que producen energía a partir de oxígeno a través de la respiración y mdash; favorecer el proceso anaeróbico de la fermentación, o la conversión de azúcar en ácidos, gases o alcohol, incluso en presencia de oxígeno. Esto ha dejado perplejos a los científicos desde entonces debido a la fermentación es un medio mucho menos eficientes de generación de energía que el metabolismo aeróbico, de ahí su etiqueta peyorativa como y ldquo;. El metabolismo despilfarro y rdquo;
Sin embargo, un equipo de científicos de la Universidad de California , San Diego, se ha descubierto que, si bien el metabolismo basado en oxígeno es un medio más eficiente de producción de energía, los costes necesarios para producir la maquinaria molecular que impulsa la respiración son el doble de las que se necesitan para fermentar la glucosa de azúcar. Su trabajo podría tener implicaciones en la identificación de objetivos potenciales en el tratamiento del cáncer
El equipo de medida lo que se llama asignación proteoma y mdash;. O la fracción de todas las proteínas celulares dedicadas a diversas tareas y mdash; para determinar los costos metabólicos de la generación de energía y celular el crecimiento de
Escherichia coli
bacterias. Las enzimas que facilitan la respiración y mdash; la maquinaria prima que normalmente soporta la vida celular humana y mdash; son grandes y explotación de árboles y necesitan ser producido prolíficamente para nosotros, y nuestras células crecen de manera constante mantener, va. Dicho de otra manera, un mayor porcentaje de una célula y rsquo de rápido crecimiento;. S proteoma está dedicada al crecimiento, mientras que una fracción más pequeña está disponible para otros procesos celulares, incluyendo la producción de energía
Universidad de California, San Diego, la física y la profesor de biología Terry Hwa, quien dirigió el estudio, compara sus resultados, publicados recientemente en
naturaleza en
, España al carbón frente a la energía nuclear. & Quot; fábricas de carbón producen energía menos eficiente que las centrales nucleares en una base por emisiones de carbono, pero son mucho más baratas de construir, y rdquo; dijo en un comunicado. Así que la decisión de cuál es la ruta para generar energía depende de la disponibilidad de carbón y el presupuesto disponible para la construcción de plantas de energía y rdquo.; células de crecimiento rápido encontrar la fermentación, el camino más barato. En este sentido, es la energía del carbón para las células. (
Scientific American
es parte de Nature Publishing Group.)
La idea de que el metabolismo y el crecimiento celular podrían basarse en el equilibrio de costes y beneficios de la producción de las proteínas necesarias para generar energía y crecer era primero propuestas por un equipo de biólogos teóricos holandeses en 2009. Hwa y rsquo; s resultados confirman los hallazgos. Y aunque el dogma imperante considera el cáncer como una enfermedad genética y mdash; o en realidad un complejo de trastornos causados por un sinnúmero de posibles mutaciones & mdash;. Algunos investigadores están llegando a la idea de que el último insulto patológica podría ser alterado ni modificado la producción de energía
Thomas Seyfried, biólogo de la universidad de Boston que no formó parte de este estudio, se siente que el cáncer es un trastorno metabólico, citando a la gran cantidad de pruebas que implican la disfunción mitocondrial en el cáncer. Las mitocondrias y mdash; o de & ldquo; potencias & rdquo; de nuestras células y mdash; son los que la producción de energía celular se lleva a cabo. Y ldquo; En la actualidad existe evidencia sustancial de una amplia gama de disciplinas que muestran algún grado de defecto en el número, estructura o la función de las mitocondrias en todos los tipos de células tumorales. Estos defectos mitocondriales causan la absorción mejorada de glucosa y la fermentación se ve en las células tumorales, y rdquo; Seyfried explica
En un documento de 2014 por Seyfried y colegas publicado en
Carcinogénesis
que cita una amplia evidencia para apoyar su reclamación, incluso mostrando que una célula y rsquo;. S potencial del tumor se suprime si se trasplanta con mitocondrias normales; y por el contrario que la transferencia de las mitocondrias de las células tumorales en el citoplasma de las células normales aumenta las posibilidades de que las células una vez normales convertirse en cancerosas. También señala el gran cuerpo de trabajo de conectar los puntos etiológicos: Muchos de los genes mutados asociados con el cáncer parecen ejercer sus efectos al alterar la respiración celular. También es posible, Seyfried está convencido de que la transición de la respiración a la fermentación produce radicales libres que causan mutaciones genéticas asociadas con el cáncer.
Seyfried también sugiere una posible explicación evolutiva para la fermentación en las células cancerosas, citando el trabajo de Carlos Sonnenschein y Ana Soto de la Universidad de Tufts, mostrando que el estado por defecto de las células es a proliferar, como las células cancerosas, y que la respiración aeróbica en las mitocondrias normalmente ayuda a mantener este crecimiento en jaque. Y ldquo; la proliferación desenfrenada impulsado por el metabolismo de fermentación era el estado de existencia para la mayoría de las células antes de oxígeno entró en la atmósfera hace unos dos millones de años, y rdquo; el explica. Y ldquo; Una pérdida gradual del control respiratorio, junto con una fermentación compensatoria subyace en el origen del cáncer y rdquo;.
La asociación entre la producción de energía y el cáncer es probable que lejos de ser entendido por completo, y aunque Hwa advierte que no es un biólogo de cáncer, él siente que hay una promesa concreta en la búsqueda de tratamientos que jugar con el metabolismo. Y ldquo; veo que interfiere con la fermentación podría ser una estrategia eficaz para frenar el crecimiento del tumor, y rdquo; explica, y ldquo; ya que las células de crecimiento lento se basan más en la respiración para generar energía y mdash; entonces, en principio, esta estrategia de tratamiento es naturalmente más perjudicial para las células cancerosas de crecimiento rápido que las células normales y rdquo;.
Cáncer actual hace hincapié en el tratamiento interfiriendo con las vías de señalización celular que podrían conducir a un crecimiento celular fuera de control. Y ldquo; Pero a partir de este estudio, y rdquo; Hwa dice, y ldquo; [encontramos] que tal vez no necesitamos ser tan preocupados con la señalización y en su lugar podríamos trabajar para frenar la eficiencia de los procesos fermentativos. a continuación, podemos contar con las células cancerosas y rsquo; el crecimiento para reducir la velocidad a medida que cambian a la respiración y rdquo;.
A medida que se descubren más y más mutaciones asociadas con diferentes tipos de cáncer, el desarrollo de terapias oncológicas podría parecer una tarea de Sísifo. Pero una única patología y mdash; que tal vez da lugar a las mutaciones asociadas con el cáncer y el mdash; podrían hacer que el cáncer eficaz el desarrollo de terapias mucho más fácil
Como Otto Warburg y rsquo;. S el trabajo aludido hace casi un siglo, tal vez esto implica simplemente fomentando el cáncer para tomar una bocanada de aire fresco.