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Negli anni ’20 un noto chimico tedesco Otto Warburg scoprì che le cellule tumorali non metabolizzano lo zucchero nello stesso modo in cui lo fanno normalmente le cellule sane. Da quel momento gli scienziati hanno cercato di capire perché le cellule tumorali utilizzano questo percorso alternativo, che è molto meno efficiente.

I biologi del MIT hanno trovato una possibile risposta a questa domanda di vecchia data. Hanno dimostrato che questa via metabolica, nota come fermentazione, aiuta le cellule a rigenerare grandi quantità di una molecola chiamata NAD + per sintetizzare il DNA e altre importanti molecole. Le loro scoperte spiegano anche perché altri tipi di cellule in rapida proliferazione, come le cellule immunitarie, passano alla fermentazione.

 

Cancro, le cellule tumorali sfruttano una maggiore energia

La fermentazione è un modo in cui le cellule possono convertire l’energia trovata nello zucchero in ATP, una sostanza chimica che le cellule usano per immagazzinare energia per tutti i loro bisogni. Tuttavia, le cellule dei mammiferi di solito scompongono lo zucchero utilizzando un processo chiamato respirazione aerobica, che produce molto più ATP. Le cellule tipicamente passano alla fermentazione solo quando non hanno abbastanza ossigeno disponibile per eseguire la respirazione aerobica.

Dalla clamorosa scoperta di Warburg, gli scienziati hanno avanzato molte teorie sul perché le cellule tumorali utilizzano la fermentazione. Warburg originariamente propose che i mitocondri delle cellule tumorali, dove si verifica la respirazione aerobica, potessero essere danneggiati, ma questo si è rivelato non essere il caso.

In questo studio, il team del MIT ha deciso di provare a trovare una soluzione chiedendosi cosa sarebbe successo se avessero soppresso la capacità delle cellule tumorali di eseguire la fermentazione. Per fare ciò, hanno trattato le cellule con un farmaco che le costringe a deviare una molecola chiamata piruvato dalla via di fermentazione alla via di respirazione aerobica.

Il blocco della fermentazione rallenta la crescita delle cellule tumorali. Quindi, hanno cercato di capire come ripristinare la capacità delle cellule di proliferare, bloccando comunque la fermentazione. Un approccio che hanno provato è stato quello di stimolare le cellule a produrre NAD +, una molecola che aiuta le cellule a smaltire gli elettroni extra che vengono eliminati quando le cellule producono molecole come DNA e proteine.

 

Metabolismo inefficiente

Quando i ricercatori hanno trattato le cellule con un farmaco che stimola la produzione di NAD +, hanno scoperto che le cellule hanno ricominciato a proliferare rapidamente, anche se non potevano ancora eseguire la fermentazione. Ciò ha portato i ricercatori a teorizzare che quando le cellule crescono rapidamente, hanno bisogno di NAD + più di quanto abbiano bisogno di ATP. Durante la respirazione aerobica, le cellule producono una grande quantità di ATP e un po’ di NAD +.

Se le cellule accumulano più ATP di quanto ne possono utilizzare, la respirazione rallenta e anche la produzione di NAD + rallenta. Pertanto, il passaggio a un metodo meno efficiente per produrre ATP, che consente alle cellule di generare più NAD +, le aiuta effettivamente a crescere più velocemente.

I risultati suggeriscono che i farmaci che costringono le cellule tumorali a tornare alla respirazione aerobica invece che alla fermentazione potrebbero offrire un possibile modo per trattare i tumori. I farmaci che inibiscono la produzione di NAD + potrebbero anche avere un effetto benefico.

Foto di PDPics da Pixabay