Читаем без скачивания Код жизни. Как защитить себя от развития злокачественных новообразований и сохранить тело здоровым до глубокой старости - Джейсон Фанг
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Клеткам, которые вырабатывают много энергии с помощью окислительного фосфорилирования, естественно, требуется больше кислорода. Варбург заметил это явление, когда увидел, как быстро растут оплодотворенные яйца морских ежей. Он предположил, что быстрорастущие раковые клетки тоже потребляют большие объемы кислорода. Но предположение оказалось ошибочным. В 1923 году Варбург не без удивления отметил, что быстрорастущие опухолевые клетки у крыс потребляют не больше кислорода, чем здоровые.
С другой стороны, раковые клетки потребляли в десять раз больше глюкозы[329] и вырабатывали молочную кислоту в 70 раз быстрее, чем нормальные ткани. Варбург подсчитал, что опухолевые клетки перерабатывают невероятные 66 % всей потребляемой глюкозы в молочную кислоту[330].
Несмотря на легкую доступность кислорода, раковые клетки вырабатывали энергию, используя менее эффективный сигнальный путь гликолиза. Сейчас этот удивительный процесс называют эффектом Варбурга.
Поскольку при гликолизе на каждую молекулу глюкозы вырабатывается намного меньше АТФ, раковым клеткам приходится жадно глотать глюкозу, словно верблюду, который впервые подошел к воде после длинного перехода по пустыне. Сейчас мы пользуемся эффектом Варбурга для одной из онкологических процедур, позитронно-эмиссионной томографии. Как мы уже обсуждали в главе 3, ПЭТ измеряет количество глюкозы, потребляемой клетками. Активные раковые клетки поедают глюкозу намного быстрее, чем окружающие их здоровые клетки, и ПЭТ показывает нам эти «горячие точки».
Аэробный гликолиз (гликолиз в присутствии больших запасов кислорода) – это уникальная черта рака. Нормальные клетки при доступности кислорода практически всегда избирают окислительное фосфорилирование. Даже в ситуациях, когда клетки растут быстро и требуют большого количества энергии, например при заживлении ран, эффект Варбурга все равно не задействуется. Но почему? Это кажется очень странным.
Подумайте хорошенько. Мы знаем, что у рака есть четыре отличительные особенности:
1. Он растет.
2. Он бессмертен.
3. Он передвигается.
4. Он использует эффект Варбурга: умышленно прибегает к менее эффективному методу выработки энергии.
Один из этих пунктов явно не сходится с другими. Бессмертные раковые клетки – очень занятые создания: они постоянно растут и передвигаются по организму. Для этого нужно много-много энергии. Почему тогда рак выбирает менее эффективный способ выработки энергии?
Давайте представим: вы создали быструю спортивную машину, обтекаемую, с низкой посадкой и антикрылом, уменьшающим сопротивление воздуха. А потом открыли капот, выкинули оттуда двигатель мощностью в 600 лошадиных сил и поставили вместо него мотор от газонокосилки, в котором всего 9 «лошадей». Серьезно? Это очень странно. Но рак, по сути, делает то же самое: специально выбирает менее эффективный метод выработки энергии. Но это не может быть простым совпадением: 80 % всех известных раковых опухолей используют эффект Варбурга. Какова бы ни была причина, этот эффект важен для генеза рака и не является просто метаболической ошибкой. Рак не продержался бы миллионы лет, поражая многоклеточные организмы от гидры до кошек, собак и людей, если бы делал ошибки.
В знаменитой статье 1956 года «Происхождение рака» Варбург выдвинул гипотезу, что аномальный переход к аэробному гликолизу – это настолько странно, что, должно быть, именно он является тем самым событием, которое запускает развитие рака. Вспомним: для успешного окислительного фосфорилирования требуются кислород и хорошо работающие митохондрии, клеточные структуры, в которых и происходит процесс. Поскольку кислород присутствует в изобилии, Варбург пришел к выводу, что дело здесь в плохой работе митохондрий, которые вынуждают раковую клетку переключиться на менее эффективный сигнальный путь гликолиза[331]. Варбург предполагал, что рак вызывается в основном повреждением митохондрий.
Эффект Варбурга – это хорошо известный факт, но вот гипотезе Варбурга противоречат многие наблюдения[332]. Митохондрии раковых клеток часто работают нормально и даже сохраняют дыхательные функции[333]. У большинства раковых клеток митохондрии вполне функционируют – это означает, что они полагаются в производстве энергии не только на гликолиз и при необходимости могут переключиться обратно на окислительное фосфорилирование[334]. Рак не вынужден использовать гликолиз – он специально так делает. Но почему?
Эффективная выработка энергии (АТФ) является преимуществом только в условиях недостатка ресурсов. Если клеткам доступно много глюкозы, какая разница, две молекулы АТФ получать из одной глюкозы или 36? Гликолиз вырабатывает АТФ менее эффективно, но быстрее. За то время, что здоровые клетки перерабатывают одну молекулу глюкозы в 36 молекул АТФ, раковые клетки успевают переработать 11 молекул глюкозы на 22 молекулы АТФ и 22 молекулы молочной кислоты. Поскольку молочная кислота может быть переработана в АТФ в пропорции 1:1, раковая клетка за то же время в теории может получить 44 молекулы АТФ. Раковые клетки вырабатывают энергию быстрее, но для этого им требуется в десять раз больше глюкозы[335].
Представьте себе двух человек. Один сжигает за день 2 тыс. калорий, а у другого организм более энергоэффективный и сжигает всего 1 тыс. калорий. Повышенная энергоэффективность перестает быть преимуществом, если вы съедаете по 2500 калорий в день. Окислительное фосфорилирование дает преимущество только при дефиците глюкозы, но, учитывая распространение эпидемии ожирения и диабета 2-го типа, глюкозы нам сейчас доступно скорее много, чем мало. Так что в современных условиях энергоэффективность окислительного фосфорилирования можно назвать «преимуществом» разве что в кавычках.
Учитывая, что этот сигнальный путь используется практически всеми известными видами рака, приходится сделать вывод, что это не совпадение и не ошибка – этот процесс является неотъемлемой частью развития рака. Он дает какое-то преимущество в адаптации. Но
