Ещё в начале ХХ века немецкий учёный Отто Варбург обнаружил, что раковые клетки производят энергию путём очень быстрого гликолиза(расщепления глюкозы без участия кислорода с получением в качестве одного из продуктов, молочной кислоты или лактата). Но реальной энергии (в виде молекул АТФ) при этом получается очень мало, а на производство лактата уходит около 70 процентов глюкозы.
В клетках стремительно развивающейся раковой опухоли уровень гликолиза может быть в 200 раз выше, чем в нормальных тканях. Будущий лауреат Нобелевской премии предположил, что основной причиной рака является именно это нарушение обмена веществ.
Сегодня науке известно, что рак вызывают мутации в определённых генах, и именно с этой стороны сейчас пытается подойти к проблеме большинство исследователей, незаслуженно отодвигая более старые методы на второй план.
Дело в том, что хотя эффект Варбурга до сих пор широко применяется для обнаружения опухолей, его роль в развитии онкологических заболеваний оставалась непонятной. Но теперь результаты нового исследования наконец проливают свет на то, как сахар питает раковые клетки, затрудняя лечение.
В 2008 году коалиция голландских и бельгийских университетов начала свою большую работу, чтобы выяснить, почему опухоль превращает в лактат гораздо больше сахара, чем здоровые клетки. В частности учёные искали связь между глюкозой и семейством генов Ras, ошибки в которых приводят к развитию опухоли и образованию метастазов.
Профессор Йохан Тевелейн (Johan Thevelein) из Фламандского института биотехнологий (VIB) и его коллеги работали с культурами дрожжей, которые, так же как и человек, имеют гены Ras. Исследователи выбрали примитивные одноклеточные организмы, чтобы не отвлекаться на многочисленные регуляторные процессы, которые имеют место в клетках млекопитающих.
Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, расщепление сахара в дрожжевых и раковых клетках происходит ступенчато через образование вещества под названием 1,6-бифосфат фруктозы. В ходе высокоскоростного гликолиза его накапливается очень много, и именно оно активирует Ras-белки, которые стимулируют усиленное размножение обоих типов клеток.
Несмотря на то, что исследователи пока не узнали, что именно заставляет клетки отказаться от нормального получения энергии в процессе дыхания и усиленно потреблять сахар, стало очевидным, что этот процесс создаёт «порочный круг». Развитие рака вызывает усиленное расщепление глюкозы, которое в свою очередь способствует распространению рака. Таким образом, команда смогла продемонстрировать, что эффект Варбурга напрямую влияет на агрессивность опухоли.
«Наши исследования показывают, как гиперактивное потребление сахара раковыми клетками стимулирует развитие заболевания и рост опухоли, – говорит Тевелейн в пресс-релизе. – Эта связь между сахаром и раком имеет обширные последствия, и наши результаты обеспечивают прочную основу для будущих исследований в этой области».
Авторы работы также считают, что результаты их исследования не только намекают на необходимость внесения изменений в диету пациентов с онкологическими заболеваниями, но и лишний раз указывают на опасность употребления сахара в целом.
Кстати, у голых землекопов, знаменитых своей устойчивостью к развитию злокачественных опухолей, в организме вырабатываются сложные сахара, которые не могут служить «пищей» раковым клеткам.