Warburgova hypotéza

Warburgova hypotéza bola postulovaná laureátom Nobelovej ceny Ottom Heinrich Warburgom v roku 1924.^[1] Predpokladal, že rakovinu spôsobuje to, ako nádorové bunky získavajú energiu. Zistil, že v porovnaní so zdravými bunkami, rakovinové bunky obsahujú vyšší podiel kyseliny mliečnej, ktorá je v procese glykolýzy produktom anaeróbneho rozkladu glukózy, z čoho vyplýva, že rakovinové bunky získavajú energiu predovšetkým týmto spôsobom. Zdravé bunky vytvárajú energiu hlavne z oxidačného rozkladu pyruvátu v tzv. Krebsovom cykle. Pyruvát je koncovým produktom glykolýzy (za prístupu kyslíka) a je oxidovaný vo vnútri mitochondrií. Z tohto dôvodu, podľa Warburga, rakovina by mala byť interpretovaná ako mitochondriálna dysfunkcia. Zásadný rozdiel medzi normálnymi a rakovinovými bunkami je teda v pomere glykolýzy voči aeróbnemu spôsobu získavania energie, čo sa označuje ako Warburgov efekt.

Dnes je známe, že rakovina je spôsobená mutáciami alebo zvýšenou expresiou onkogénu v procese nazývanom malígna transformácia, čo vedie k nekontrolovanému rastu buniek.^[2]^[3] Podľa ortodoxnej onkológie sú metabolické rozdiely pozorované Warburgom adaptáciou rakovinových buniek na hypoxické podmienky (kyslíkový deficit) vo vnútri solídnych nádorov a preto nie sú príčinou, ako tvrdil, ale len dôsledkom rakoviny. Na druhej strane však normálna aerobická bunková respirácia produkuje energiu vo forme ATP na neustále opravy génu, rovnako ako na riadenie génovej expresie. Podľa Warburgovej hypotézy má teda bunka oslabenú schopnosť opravy DNA a expresie proteínov.

Warburg svoju hypotézu vyložil v článku The Prime Cause and Prevention of Cancer (Hlavná príčina rakoviny a jej prevencia). Odprezentoval ho na prednáške v Lindau, (Bodamské jazero), Nemecko na stretnutí laureátov Nobelovej ceny 30. júna 1966. V tomto prejave, Warburg prezentoval dôkazy na podporu tvrdení, že anaerobióza je primárnou príčinou vzniku rakovinových buniek. Podľa jeho vlastných slov, „hlavnou príčinou rakoviny je nahradenie dýchania kyslíka v tele normálnych buniek kvasením cukru.“^[4]

V posledných rokoch získala Warburgova hypotéza znovu pozornosť a to vďaka niekoľkým objavom, ktoré spájajú poškodenie funkcie mitochondrií a respirácie s rastom nádorových buniek.

V roku 1999 skupina vedcov z univerzity v Salzburgu a Košíc potvrdila rakovinovú hypotézu O. Warburga v experimente na VA13 bunkách s lekárskym kyslíkom obohateným pikodávkou pozitívne ionizovaného kyslíka. ^[5]

Následné práce ukázali, že Warburgov efekt skutočne môže viesť k sľubnému prístupu pri liečbe solídnych nádorov. Bolo preukázané, že dichlóroctová kyselina (DCA), ktorá podporuje dýchanie a činnosť mitochondrií, zabíja rakovinové bunky in vitro a v niektorých experimentoch na zvieratách.^[6] Organizmus môže odstraňovať poškodené bunky tzv. apoptózou. Tohto procesu sa zúčastňujú mitochondrie; v nádorových bunkách však tento mechanizmus zlyháva, pretože mitochondrie sú nefunkčné. Opätovná aktivácia mitochondrií v nádorových bunkách reštartuje apoptózu.^[7]^[8]

Referencie

↑ O. Warburg, K. Posener, E. Negelein: Ueber den Stoffwechsel der Tumoren; Biochemische Zeitschrift, Vol. 152, s. 319-344, 1924. (po nemecky). Reprinted in English in the book On metabolism of tumors by O. Warburg, Publisher: Constable, London, 1930.
↑ Bertram JS. The molecular biology of cancer. Mol. Aspects Med., 2000, s. 167–223. DOI: 10.1016/S0098-2997(00)00007-8. PMID 11173079.
↑ Grandér D. How do mutated oncogenes and tumor suppressor genes cause cancer?. Med. Oncol., 1998, s. 20–6. DOI: 10.1007/BF02787340. PMID 9643526.
↑ WARBURG, Otto Heinrich. The Prime Cause and Prevention of Cancer [online]. 30. jún 1966. Dostupné online.
↑ Engler I., Atzmüller C., Donic V., Steinhäusler F.. Reactive oxygen species, especially O2+• in cancer mechanisms. Journal of Experimental Therapeutics and Oncology, 2009, s. 157-165. abstract^{[nefunkčný odkaz]}
↑ Bonnet S, Archer S, Allalunis-Turner J, Haromy A, Beaulieu C, Thompson R, Lee C, Lopaschuk G, Puttagunta L, Bonnet S, Harry G, Hashimoto K, Porter C, Andrade M, Thebaud B, Michelakis E. A mitochondria-K+ channel axis is suppressed in cancer and its normalization promotes apoptosis and inhibits cancer growth. Cancer Cell, 2007, s. 37–51. DOI: 10.1016/j.ccr.2006.10.020. PMID 17222789.
↑ Jerry Adler. A New Way to Fight Cancer? [online]. Newsweek, 23 January 2007. Dostupné online.
↑ PEDERSEN, Peter L. The cancer cell's "power plants" as promising therapeutic targets: an overview. Journal of bioenergetics and biomembranes, 2007-02, s. 1–12. ISSN 0145479.

Ďalšie čítanie

Warburg O. On the Origin of Cancer Cells. Science, 24 February 1956, s. 309–14. DOI: 10.1126/science.123.3191.309. PMID 13298683.
Ristow M. Oxidative metabolism in cancer growth. Curr Opin Clin Nutr Metab Care., July 2006, s. 339–45. Dostupné online. DOI: 10.1097/01.mco.0000232892.43921.98. PMID 16778561.
Gatenby RA, Gillies RJ. Why do cancers have high aerobic glycolysis?. Nat Rev Cancer, 2004, s. 891–9. Dostupné online. DOI: 10.1038/nrc1478. Archivované 2007-09-27 na Wayback Machine
Pelicano H, Martin DS, Xu RH, Huang P. Glycolysis inhibition for anticancer treatment. Oncogene, 2006, s. 4633–46. DOI: 10.1038/sj.onc.1209597.
Weinhouse S. The Warburg hypothesis fifty years later. Journal of Cancer Research and Clinical Oncology, 1976, s. 115–26. DOI: 10.1007/BF00284370.
Garber K. Energy Boost: The Warburg Effect Returns in a New Theory of Cancer. Journal of the National Cancer Institute, 2004, s. 1805–6. DOI: 10.1093/jnci/96.24.1805. PMID 15601632.
Seyfried TN, Mukherjee P. Targeting energy metabolism in brain cancer: review and hypothesis. Nutr Metab (Lond), Oct 2005, s. 30. Dostupné online. DOI: 10.1186/1743-7075-2-30. PMID 16242042.
Pedersen PL. Warburg, me and Hexokinase 2: Multiple discoveries of key molecular events underlying one of cancers' most common phenotypes, the "Warburg Effect", i.e., elevated glycolysis in the presence of oxygen. J Bioenerg Biomembr., Jun 2007, s. 211–22. Dostupné online. DOI: 10.1007/s10863-007-9094-x. PMID 17879147. Archivované 2012-09-18 na Wayback Machine
Glycolytic enzyme inhibitors as novel anti-cancer drugs Archivované 2010-11-02 na Wayback Machine (3-bromopyruvate (3BP) and iodoacetate (IAA)), James C.K. Lai et al., Idaho State, June 2007
Can a High-Fat Diet Beat Cancer? Archivované 2009-02-20 na Wayback Machine by Richard Friebe, Time magazine, Monday, Sep. 17, 2007,
Moreno-Sánchez R, Rodríguez-Enríquez S, Marín-Hernández A, Saavedra E. Energy metabolism in tumor cells. Febs J., Mar 2007, s. 1393–418. DOI: 10.1111/j.1742-4658.2007.05686.x. PMID 17302740.
Pedersen PL. The cancer cell's "power plants" as promising therapeutic targets: an overview. J Bioenerg Biomembr., Feb 2007, s. 1–12. DOI: 10.1007/s10863-007-9070-5. PMID 17404823.
Aft RL, Zhang FW, Gius D. Evaluation of 2-deoxy-D-glucose as a chemotherapeutic agent: mechanism of cell death. Br J Cancer, Sep 2002, s. 805–12. Dostupné online. DOI: 10.1038/sj.bjc.6600547. PMID 12232767.
Can Ancient Herbs Treat Cancer? Archivované 2013-08-24 na Wayback Machine Time magazine, October 15, 2007 (describes the drug trial of BZL101, a compound from the Scutellaria Barbata herb that prevents cancerous cells from undergoing glycolysis).
Isidoro A, Casado E, Redondo A, et al.. Breast carcinomas fulfill the Warburg hypothesis and provide metabolic markers of cancer prognosis. Carcinogenesis, Dec 2005, s. 2095–104. DOI: 10.1093/carcin/bgi188. PMID 16033770.

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Warburg hypothesis na anglickej Wikipédii.

[1] O. Warburg, K. Posener, E. Negelein: Ueber den Stoffwechsel der Tumoren; Biochemische Zeitschrift, Vol. 152, s. 319-344, 1924. (po nemecky). Reprinted in English in the book On metabolism of tumors by O. Warburg, Publisher: Constable, London, 1930.

[2] Bertram JS. The molecular biology of cancer. Mol. Aspects Med., 2000, s. 167–223. DOI: 10.1016/S0098-2997(00)00007-8. PMID 11173079.

[3] Grandér D. How do mutated oncogenes and tumor suppressor genes cause cancer?. Med. Oncol., 1998, s. 20–6. DOI: 10.1007/BF02787340. PMID 9643526.

[4] WARBURG, Otto Heinrich. The Prime Cause and Prevention of Cancer [online]. 30. jún 1966. Dostupné online.

[5] Engler I., Atzmüller C., Donic V., Steinhäusler F.. Reactive oxygen species, especially O2+• in cancer mechanisms. Journal of Experimental Therapeutics and Oncology, 2009, s. 157-165. abstract^{[nefunkčný odkaz]}

[bonnet2007-6] Bonnet S, Archer S, Allalunis-Turner J, Haromy A, Beaulieu C, Thompson R, Lee C, Lopaschuk G, Puttagunta L, Bonnet S, Harry G, Hashimoto K, Porter C, Andrade M, Thebaud B, Michelakis E. A mitochondria-K+ channel axis is suppressed in cancer and its normalization promotes apoptosis and inhibits cancer growth. Cancer Cell, 2007, s. 37–51. DOI: 10.1016/j.ccr.2006.10.020. PMID 17222789.

[7] Jerry Adler. A New Way to Fight Cancer? [online]. Newsweek, 23 January 2007. Dostupné online.

[8] PEDERSEN, Peter L. The cancer cell's "power plants" as promising therapeutic targets: an overview. Journal of bioenergetics and biomembranes, 2007-02, s. 1–12. ISSN 0145479.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]