Гипотеза Варбурга - Warburg hypothesis

Не путать с Эффект варбурга.
Ученый Отто Варбург, чья исследовательская деятельность привела к формулированию гипотезы Варбурга для объяснения первопричины рака.

В Гипотеза Варбурга (/ˈvɑːrбʊərɡ/), иногда называемый Теория рака Варбурга, постулирует, что движущей силой туморогенеза является недостаточное клеточное дыхание, вызванное оскорбление к митохондрии.[1] Период, термин Эффект варбурга в онкологии описывает наблюдение, что рак клетки, и многие клетки выросли in vitro, выставка глюкоза ферментация даже когда достаточно кислород присутствует, чтобы правильно дышать. Другими словами, вместо того, чтобы полностью дышать в присутствии достаточного количества кислорода, раковые клетки ферментируют. Гипотеза Варбурга заключалась в том, что эффект Варбурга был основная причина рака. В настоящее время распространено мнение, что раковые клетки ферментируют глюкозу, поддерживая тот же уровень дыхания, который присутствовал до процесса канцерогенез, и, таким образом, эффект Варбурга можно определить как наблюдение, что раковые клетки демонстрируют гликолиз с образованием лактата и митохондриальным дыханием даже в присутствии кислорода.[2][3]

Гипотеза

Варбурга гипотеза постулировал нобелевский лауреат Отто Генрих Варбург в 1924 г.[4] Он предположил, что рак, злокачественный рост и опухоль рост вызван тем, что опухоль клетки в основном генерируют энергия (например, аденозинтрифосфат / АТФ) путем неокислительного расщепления глюкоза (процесс, называемый гликолиз ). В этом отличие от здоровых клеток, которые в основном вырабатывают энергию за счет окислительного распада пируват. Пируват - конечный продукт гликолиз, и является окисленный в пределах митохондрии. Следовательно, согласно Варбургу, канцерогенез проистекает из снижения митохондриальный дыхание. Варбург считал, что фундаментальное различие между нормальными и раковыми клетками заключается в соотношении гликолиза и дыхания; это наблюдение также известно как эффект Варбурга.

Рак вызывается мутации и измененная экспрессия генов в процессе, называемом злокачественная трансформация, что приводит к неконтролируемому росту клеток.[5][6] Разница в метаболизме, наблюдаемая Варбургом, адаптирует раковые клетки к гипоксический (недостаток кислорода) внутри солидных опухолей и в значительной степени является результатом тех же мутаций в онкогенах и генах-супрессорах опухолей, которые вызывают другие аномальные характеристики раковых клеток.[7] Таким образом, метаболические изменения, наблюдаемые Варбургом, не столько являются причиной рака, как он утверждал, сколько, скорее, одним из характерных эффектов мутаций, вызывающих рак.

Варбург сформулировал свою гипотезу в статье под названием Основная причина и профилактика рака которую он представил в своей лекции на встрече нобелевских лауреатов 30 июня 1966 г. Линдау, Боденское озеро, Германия. В этой речи Варбург представил дополнительные доказательства, подтверждающие его теорию о том, что повышенная анаэробиоз замеченный в раковых клетках был следствием поврежденного или недостаточного дыхания. По его собственным словам, «первопричина рака - это замена дыхания кислорода в нормальных клетках тела ферментацией сахара».[8]

Организм часто убивает поврежденные клетки апоптоз, механизм самоуничтожения, который включает митохондрии, но этот механизм не работает в раковых клетках, где митохондрии отключены. Реактивация митохондрий в раковых клетках перезапускает их программу апоптоза.[9]

Постоянные исследования и интерес

Большое количество исследователей посвятили и направляют свои усилия на изучение эффекта Варбурга, который тесно связан с гипотезой Варбурга. В онкологии эффект Варбурга - это наблюдение, которое наиболее рак клетки преимущественно производят энергию с высокой скоростью гликолиз с последующим молочнокислое брожение в цитозоль,[10][11] а не сравнительно низкой скоростью гликолиза с последующим окислением пируват в митохондрии как и в большинстве нормальных клеток.[12][13][14] Интересно, что исследователи обнаружили, что под ожирение, опухолевые клетки инвертируют метаболический поток, производя глюкоза к глюконеогенез с помощью молочная кислота и другие метаболические источники в качестве субстратов. Этот процесс известен как Инверсия эффекта Варбурга[15].

В частности, за период с 2000 по 2015 гг. Было опубликовано почти 18 000 публикаций по вопросу об АТФ и эффекте Варбурга. Большинство функций эффекта Варбурга были объектом изучения.[16] Тысячи публикаций утверждают, что определили его функции или причины.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Варбург О (24 февраля 1956 г.). «О происхождении раковых клеток». Наука. 123 (3191): 309–14. Bibcode:1956Научный ... 123..309Вт. Дои:10.1126 / science.123.3191.309. PMID  13298683.
  2. ^ Альфарук, нокаут; Verduzco, D; Rauch, C; Муддатир, AK; Адиль, HH; Эльхассан, GO; Ибрагим, Мэн; Дэвид Поло Ороско, Дж; Кардоне, РА; Решкин, SJ; Харгинди, S (2014). «Гликолиз, метаболизм опухоли, рост и распространение рака. Новая этиопатогенная перспектива на основе pH и терапевтический подход к старому вопросу рака». Онкология. 1 (12): 777–802. Дои:10.18632 / oncoscience.109. ЧВК  4303887. PMID  25621294.
  3. ^ Васкес, А .; Liu, J .; Zhou, Y .; Олтвай, З. (2010). «Катаболическая эффективность аэробного гликолиза: новый взгляд на эффект Варбурга». BMC Системная биология. 4: 58. Дои:10.1186/1752-0509-4-58. ЧВК  2880972. PMID  20459610.
  4. ^ О. Варбург, К. Позенер, Э. Негелейн: Ueber den Stoffwechsel der Tumoren; Biochemische Zeitschrift, Vol. 152, стр. 319-344, 1924. (на немецком). Перепечатано на английском языке в книге О метаболизме опухолей О. Варбург, Издательство: Констебль, Лондон, 1930.
  5. ^ Бертрам Дж. С. (2000). «Молекулярная биология рака». Мол. Аспекты Мед. 21 (6): 167–223. Дои:10.1016 / S0098-2997 (00) 00007-8. PMID  11173079.
  6. ^ Грандер Д. (1998). «Как мутировавшие онкогены и гены-супрессоры опухолей вызывают рак?». Med. Онкол. 15 (1): 20–6. Дои:10.1007 / BF02787340. PMID  9643526. S2CID  12467031.
  7. ^ Сюй П.П., Сабатини Д.М. (2008). "Метаболизм раковых клеток: Варбург и за его пределами". Клетка. 134 (5): 703–7. Дои:10.1016 / j.cell.2008.08.021. PMID  18775299. S2CID  17778749.
  8. ^ Бранд, Р. А. (2010). "Биографический очерк: Отто Генрих Варбург, доктор медицинских наук". Клиническая ортопедия и смежные исследования. 468 (11): 2831–2832. Дои:10.1007 / s11999-010-1533-z. ЧВК  2947689. PMID  20737302.
  9. ^ Педерсен, Питер Л. (февраль 2007 г.). «Электростанции раковых клеток» как многообещающие терапевтические цели: обзор ». Журнал биоэнергетики и биомембран. 39 (1): 1–12. Дои:10.1007 / s10863-007-9070-5. ISSN  0145-479X. PMID  17404823. S2CID  477272.
  10. ^ Альфарук К.О., Вердуско Д., Раух С., Муддатир А.К., Адил Х.Х., Эльхассан Г.О., Ибрагим М.Э., Дэвид Поло Ороско Дж., Кардоне Р.А., Решкин С.Дж., Харгинди С. (2014). «Гликолиз, метаболизм опухоли, рост и распространение рака. Новая этиопатогенная перспектива на основе pH и терапевтический подход к старому вопросу рака». Онкология. 1 (12): 777–802. Дои:10.18632 / oncoscience.109. ЧВК  4303887. PMID  25621294.
  11. ^ Альфарук К.О. (февраль 2016 г.). «Метаболизм опухоли, переносчики раковых клеток и устойчивость к микросреде». Журнал ингибирования ферментов и медицинской химии. 31 (6): 859–866. Дои:10.3109/14756366.2016.1140753. PMID  26864256.
  12. ^ Альфарук К.О., Муддатир А.К., Шайуб М.Э. (20 января 2011 г.). «Кислотность опухоли как эволюционная злоба». Рак. 3 (1): 408–14. Дои:10.3390 / Cancers3010408. ЧВК  3756368. PMID  24310355.
  13. ^ Гейтенби Р.А., Гиллис Р.Дж. (ноябрь 2004 г.). «Почему у рака высокий аэробный гликолиз?». Обзоры природы. Рак. 4 (11): 891–9. Дои:10.1038 / nrc1478. PMID  15516961. S2CID  10866959.
  14. ^ Kim JW, Dang CV (сентябрь 2006 г.). «Молекулярные сладкоежки рака и эффект Варбурга». Исследования рака. 66 (18): 8927–30. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-06-1501. PMID  16982728.
  15. ^ Луис, C; Дуарте, Ф; Фариа, я; Джарак, я; Oliveira, PF; Алвес, MG; Соареш, R; Фернандес, Р. (2019). «Инверсия эффекта Варбурга: ожирение сдвигает центральный первичный метаболизм в клетках рака груди MCF-7». Науки о жизни. 223: 38–46. Дои:10.1016 / j.lfs.2019.03.016. PMID  30862570. S2CID  76665891.
  16. ^ Эффект Варбурга: как он полезен для раковых клеток? Направления биохимических наук - М.В. Либерти, Дж. Locasale. Январь 2016

дальнейшее чтение