A rák és a cukor

A daganatos sejtek ugyanúgy, mint az egészséges sejtek, glükózból, azaz cukorból nyerik az energiát. Ebből az energiából képesek a ráksejtek osztódni, növekedni, fennmaradni és újabb vérereket kialakítani a saját állományukban, mely odaszállítja a további növekedéshez szükséges tápanyagokat, azaz elsősorban a legfontosabbat, a glükózt.

Az energiafelszabadításhoz viszont a normális sejtekkel ellentétben a rákos sejteknek nincs szükségük oxigénre, energiájukat a glükózból tejsavas erjedéssel, úgynevezett glikolízissel nyerik. Ezt a jelenséget 1920-as években Otto Warburg ismerte fel, aki ebből arra a következtetésre jutott, hogy a daganatos folyamatokat az anyagcsere megváltozása okozza.

Otto Warburg

Ez volt az úgynevezett Warburg hipotézis. Ma már azt gondolják, hogy az anyagcsere megváltozása csupán másodlagos.

Mivel a glikolízisből kevesebb energia képződik, mint az oxigénnel történő energiafelszabadításból, a daganatos sejteknek sokkal több cukorra van szüksége, mint egy egészséges sejtnek.

Minél több rákos sejt keletkezik, annál véglegesebbé válik a glikolízis (a cukor oxigénmentes bontása energiává), és egy idő után már nem tud más úton lebomlani a cukor a daganatsejtek környezetében, hiába szűnik meg az oxigénhiányos környezet.

A Colorado Egyetem Rák Központjában a kutatók azt találták, hogy egy ún. CDK8 nevű gén túlműködése elősegíti a daganatsejtek növekedését azáltal, hogy oxigénmentes környezetben a glikolízishez szükséges géneket aktivizál a tumorsejtekben.

Ennek a CDK8 génnek a biológiai kikapcsolása után a ráksejtek nem tudták aktiválni a glikolízishez szükséges génjeiket, és így nem tudtak annyi cukrot hasznosítani.

Ezek mellett további olyan gyógyszerekkel, melyek magát a glikolízist képesek blokkolni, még hatékonyabban tudták kezelni a rákos megbetegedéseket.

A University College of London (UCL) kutatói rájöttek, hogy a cukrot izotópként is használhatják daganatok kimutatására. Ilyenkor glükózt fecskendeznek be intravénás infúzióban. A szervezetbe került cukrot a daganatsejtek olyan nagy mennyiségben veszik fel, ami speciális érzékenységű MRI készülékkel kimutatható. Ez az úgynevezett glucoCEST technika olcsó és nem terheli a szervezetet radioaktív anyagokkal, ellentétben pl. az izotópos MRI technikákkal.

Ahogy fent említtettük, a ráksejteknek ugyanúgy tápanyagokra van szükségük a túléléshez és növekedéshez, mint az egészséges sejteknek. Mivel a dagantsejtek nagyon ellenállóak, akkor is életben maradhatnak, ha kevés tápanyaghoz jutnak. Sok tudós próbálta elpusztítani a rákos sejteket úgy, hogy megvonta tőlük a glükózt. Ez azonban bizonyos daganatoknál egyáltalán nem működött, sőt bizonyos daganatok agresszívabbá váltak. Ezt az ellentmondást a Cell nevű tudományos folyóiratban publikálták 2013-ban.

A Sanford-Burnham Orvosi Kutató Intézet tudósai felfedezték, hogy egy bizonyos ún. PKCζ (ejtsd: PKC zéta) szabályozó fehérjét nem tartalmazó daganatok túlélik a tápanyaghiányt. Ezzel a felfedezéssel egy új terápiás út nyílik meg, amely a rák anyagcseréjét célozza meg.

A kutatás azt sugallja, hogy a glükózhiányos terápiák a daganatok ellen dolgozhatnak mindaddig, amíg a rákos sejtek PKCζ-t termelnek. A PKCζ nevű fehérje ugyanis a tumor anyagcseréjének kritikus szabályozója. E tanulmány szerint, amikor a PKCζ hiányzik a rákos sejtekből, a tumorok képesek alternatív tápanyagok alkalmazására. Ráadásul minél alacsonyabb a PKCζ szint, annál agresszívebb a tumor.

“Érdekes összefüggést találtunk a vastagbélráknál. Ha a páciens tumora nem termel PKCζ-t, rosszabb prognózissal rendelkezik, mint egy hasonló páciens a PKCζ fehérjével. A PKCζ fehérjével bíró daganatok függenek a szőlőcukortól és ez kontroll alatt tartja őket. “- mondta Jorge Moscat, Ph.D., a Sanford-Burnham professzora, aki Maria Diaz-Meco, Ph.D.-vel szoros együttműködésben dolgozott ezen a tanulmányon.

Jorge Moscat és Mária Diaz-Meco

Bár a legtöbb rákos sejt igényli a glükózt, a PKCζ nélküli tumorok jobbak a tápanyaghiány elviselésében. Az emberi daganatminták és a vastagbélrák egereken vizsgált modellje alapján Moscat és csapata meghatározta ezt a glükózmentes növekedést, és azt találta, hogy a PKCζ-hiányos daganatok képesek átprogramozni az anyagcseréjüket és egy másik tápanyagot, glutamint használni a növekedésükhöz. A glutamin egy aminosav molekula, amely fehérjeláncok felépítésében vesz részt.

Ez a megváltozott anyagcsere segít a PKCζ-hiányos rákos sejteknek olyan körülmények között is életben maradni, amelyek egyébként halálosak lennének rájuk nézve.

“Ha találunk hatékony módszert arra, hogy a PKCζ-t visszajuttassuk olyan daganatokba, amelyekből eredetileg hiányoznak, akkor kevésbé alkalmasak a túlélésre és érzékenyebbek a jelenlegi terápiákra” – mondta Moscat.

Ezekből a tudományos vizsgálatokból ízelítőt kapunk abból, hogy mennyire bonyolult a daganatok biológiája és még mindig mennyi felfedezni való van ahhoz, hogy hatékony módszereket találjanak a daganatok elpusztítására.