Warburgova hypotéza - Warburg hypothesis

Nesmí být zaměňována s Warburgův efekt.
Vědec Otto Warburg, jehož výzkumné aktivity vedly k formulaci Warburgovy hypotézy pro vysvětlení hlavní příčiny rakoviny.

The Warburgova hypotéza (/ˈproti.rb.rɡ/), někdy známý jako Warburgova teorie rakoviny, předpokládá, že hnací silou tumorigeneze je nedostatečné buněčné dýchání způsobené urazit na mitochondrie.[1] Termín Warburgův efekt v onkologii popisuje pozorování, že rakovina buňky a mnoho pěstovaných buněk in vitro, exponát glukóza kvašení i když dost kyslík je přítomen, aby správně dýchal. Jinými slovy, místo úplného dýchání za přítomnosti dostatečného kyslíku rakovinové buňky kvasí. Warburgova hypotéza byla, že Warburgův efekt byl Příčina rakoviny. Současný populární názor je, že rakovinné buňky fermentují glukózu při zachování stejné úrovně dýchání, která byla přítomna před procesem karcinogeneze, a tedy Warburgův efekt by byl definován jako pozorování, že rakovinné buňky vykazují glykolýzu s produkcí laktátu a mitochondriální respirací i v přítomnosti kyslíku.[2][3]

Hypotéza

Warburg hypotéza byl postulován laureátem Nobelovy ceny Otto Heinrich Warburg v roce 1924.[4] Předpokládal to rakovina, maligní růst a nádor růst je způsoben skutečností, že nádor buňky hlavně generují energie (jako např. adenosintrifosfát / ATP) neoxidačním rozkladem glukóza (proces zvaný glykolýza ). To je na rozdíl od zdravých buněk, které generují energii hlavně z oxidačního štěpení pyruvát. Pyruvát je konečný produkt glykolýza, a je oxidovaný v rámci mitochondrie. Proto podle Warburga karcinogeneze pramení ze spouštění mitochondriální dýchání. Warburg považoval základní rozdíl mezi normálními a rakovinnými buňkami za poměr glykolýzy k dýchání; toto pozorování je také známé jako Warburgův efekt.

Rakovina je způsobena mutace a pozměněná genová exprese v procesu zvaném maligní transformace, což má za následek nekontrolovaný růst buněk.[5][6] Metabolický rozdíl pozorovaný Warburgem adaptuje rakovinné buňky na hypoxický (s nedostatkem kyslíku) uvnitř solidních nádorů a je do značné míry výsledkem stejných mutací onkogenů a tumor supresorových genů, které způsobují další abnormální vlastnosti rakovinných buněk.[7] Proto metabolická změna pozorovaná Warburgem není ani tak příčinou rakoviny, jak tvrdil, ale spíše je to jeden z charakteristických účinků mutací způsobujících rakovinu.

Warburg vyjádřil svou hypotézu v příspěvku nazvaném Hlavní příčina a prevence rakoviny kterou přednesl na přednášce na setkání laureátů Nobelovy ceny 30. června 1966 v Lindau, Bodamské jezero, Německo. V této řeči Warburg představil další důkazy podporující jeho teorii, že povýšen anaerobióza viděný v rakovinných buňkách byl důsledkem poškozeného nebo nedostatečného dýchání. Řečeno jeho vlastními slovy, „hlavní příčinou rakoviny je nahrazení dýchání kyslíku v normálních buňkách těla fermentací cukru.“[8]

Tělo často ničí poškozené buňky apoptóza, mechanismus sebezničení, který zahrnuje mitochondrie, ale tento mechanismus selhává v rakovinných buňkách, kde jsou mitochondrie zavřeny. Reaktivace mitochondrií v rakovinných buňkách restartuje jejich program apoptózy.[9]

Pokračující výzkum a zájem

Velký počet vědců věnoval a věnuje své úsilí studiu Warburgova efektu, který je úzce spojen s Warburgovou hypotézou. V onkologii je Warburgovým efektem nejvíce pozorování rakovina buňky převážně vyrábějí energii vysokou rychlostí glykolýza následován fermentace kyselinou mléčnou v cytosol,[10][11] spíše než srovnatelně nízkou rychlostí glykolýzy s následnou oxidací pyruvát v mitochondrie jako ve většině normálních buněk.[12][13][14] Je zajímavé, že vědci zjistili, že pod obezita, nádorové buňky invertují metabolický tok produkcí glukóza podle glukoneogeneze použitím kyselina mléčná a další metabolické zdroje jako substráty. Tento proces je známý jako Inverze Warburgova efektu[15].

Zejména bylo v období 2000 až 2015 vydáno téměř 18 000 publikací o ATP a Warburgově efektu. Většina funkcí Warburgova efektu byla předmětem studia.[16] Tisíce publikací tvrdí, že určily její funkce nebo příčiny.

Viz také

Reference

  1. ^ Warburg O (24. února 1956). „O původu rakovinných buněk“. Věda. 123 (3191): 309–14. Bibcode:1956Sci ... 123..309W. doi:10.1126 / science.123.3191.309. PMID  13298683.
  2. ^ Alfarouk, KO; Verduzco, D; Rauch, C; Muddathir, AK; Adil, HH; Elhassan, GO; Ibrahim, ME; David Polo Orozco, J; Cardone, RA; Reshkin, SJ; Harguindey, S (2014). „Glykolýza, metabolismus nádorů, růst a šíření rakoviny. Nová etiopatogenní perspektiva založená na pH a terapeutický přístup ke staré otázce rakoviny“. Onkologie. 1 (12): 777–802. doi:10.18632 / oncoscience.109. PMC  4303887. PMID  25621294.
  3. ^ Vazquez, A .; Liu, J .; Zhou, Y .; Oltvai, Z. (2010). „Katabolická účinnost aerobní glykolýzy: Warburgův efekt se vrátil. Biologie systémů BMC. 4: 58. doi:10.1186/1752-0509-4-58. PMC  2880972. PMID  20459610.
  4. ^ O. Warburg, K. Posener, E. Negelein: Ueber den Stoffwechsel der Tumoren; Biochemische Zeitschrift, Sv. 152, str. 319-344, 1924. (v němčině). V knize přetištěno v angličtině Na metabolismus nádorů O. Warburg, vydavatel: Constable, Londýn, 1930.
  5. ^ Bertram JS (2000). "Molekulární biologie rakoviny". Mol. Aspects Med. 21 (6): 167–223. doi:10.1016 / S0098-2997 (00) 00007-8. PMID  11173079.
  6. ^ Grandér D (1998). „Jak mutované onkogeny a geny potlačující nádory způsobují rakovinu?“. Med. Oncol. 15 (1): 20–6. doi:10.1007 / BF02787340. PMID  9643526. S2CID  12467031.
  7. ^ Hsu PP, Sabatini DM (2008). „Metabolismus rakovinných buněk: Warburg a další“. Buňka. 134 (5): 703–7. doi:10.1016 / j.cell.2008.08.021. PMID  18775299. S2CID  17778749.
  8. ^ Brand, R. A. (2010). „Biografická skica: Otto Heinrich Warburg, PhD, MD“. Klinická ortopedie a související výzkum. 468 (11): 2831–2832. doi:10.1007 / s11999-010-1533-z. PMC  2947689. PMID  20737302.
  9. ^ Pedersen, Peter L (únor 2007). „„ Elektrárny “rakovinných buněk jako slibné terapeutické cíle: přehled“. Journal of Bioenergetics and Biomembranes. 39 (1): 1–12. doi:10.1007 / s10863-007-9070-5. ISSN  0145-479X. PMID  17404823. S2CID  477272.
  10. ^ Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S (2014). „Glykolýza, metabolismus nádorů, růst a šíření rakoviny. Nová etiopatogenní perspektiva založená na pH a terapeutický přístup ke staré otázce rakoviny“. Onkologické vědy. 1 (12): 777–802. doi:10.18632 / oncoscience.109. PMC  4303887. PMID  25621294.
  11. ^ Alfarouk KO (únor 2016). „Metabolismus nádorů, transportéry rakovinných buněk a odolnost vůči mikroprostředí“. Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry. 31 (6): 859–866. doi:10.3109/14756366.2016.1140753. PMID  26864256.
  12. ^ Alfarouk KO, Muddathir AK, Shayoub ME (20. ledna 2011). "Kyselost nádoru jako evoluční zášť". Rakoviny. 3 (1): 408–14. doi:10,3390 / rakoviny3010408. PMC  3756368. PMID  24310355.
  13. ^ Gatenby RA, Gillies RJ (listopad 2004). „Proč mají rakoviny vysokou aerobní glykolýzu?“. Recenze přírody. Rakovina. 4 (11): 891–9. doi:10.1038 / nrc1478. PMID  15516961. S2CID  10866959.
  14. ^ Kim JW, Dang CV (září 2006). „Molekulární chuť na rakovinu a Warburgův efekt“. Výzkum rakoviny. 66 (18): 8927–30. doi:10.1158 / 0008-5472.CAN-06-1501. PMID  16982728.
  15. ^ Luis, C; Duarte, F; Faria, já; Jarak, já; Oliveira, PF; Alves, MG; Soares, R; Fernandes, R (2019). „Warburg Effect Inversion: Adiposity posune centrální primární metabolismus v buňkách karcinomu prsu MCF-7“. Humanitní vědy. 223: 38–46. doi:10.1016 / j.lfs.2019.03.016. PMID  30862570. S2CID  76665891.
  16. ^ Warburgův efekt: Jak prospívá rakovinovým buňkám? Trendy v biochemických vědách - M.V. Liberti, J.W. Locasale. Leden 2016

Další čtení