Metabolické choroby a rakovina - rakovina360

Metabolické choroby - Zistite, čo sú zač, čo sú najznámejšie, aké majú príčiny a aká je súvislosť medzi pojmom metabolické ochorenie a rakovinou.

Metabolizmus a metabolické choroby

metabolizmus je to chemický proces, ktorý telo používa na premenu potravy, ktorú konzumujeme, na palivo potrebné pre správne fungovanie buniek. Potraviny sa skladajú z bielkovín, sacharidov a tukov. Tieto látky sa štiepia enzýmami v tráviacom systéme a potom sa transportujú do buniek, kde ich možno použiť ako palivo. Telo tieto látky využíva alebo ich ukladá v pečeni ako telesný tuk a vo svalovom tkanive na ďalšie použitie.

Metabolizmus sa teda týka všetkých chemických reakcií, ktoré v tele prebiehajú na premenu alebo použitie energie. Medzi hlavné príklady metabolických funkcií patria:

štiepenie sacharidov, bielkovín a tukov v potravinách na uvoľnenie energie;
premena prebytočného dusíka na odpadové produkty vylučované močom;
zničenie alebo transformácia chemických látok na iné látky a ich transport vo vnútri buniek.

Suroviny, polotovary a odpadové materiály sa neustále používajú, vyrábajú, prepravujú a vylučujú.

Poruchy metabolizmu sú veľmi zložité. Aj napriek tomu prebieha veľa výskumov, ktoré by vedcom pomohli lepšie pochopiť základné príčiny častejších problémov, ako sú intolerancia laktózy, sacharózy a glukózy, a nadmerná akumulácia určitých bielkovín.

Čo sú to metabolické choroby?

K metabolickému ochoreniu dochádza vtedy, keď je ovplyvnený metabolický proces a prospieva telu je potrebných príliš veľa alebo príliš málo základných látok zostať zdravý. Telo má zvýšenú citlivosť na metabolické poruchy. Aby mohla vykonávať všetky svoje funkcie, musí obsahovať aminokyseliny a veľa druhov bielkovín. Napríklad mozog potrebuje na generovanie elektrických impulzov vápnik, draslík a sodík a aby bol zdravý, potrebuje lipidy (tuky a oleje).

Metabolické choroby môžu znamenať nedostatok dôležitého enzýmu alebo vitamínu, abnormálne chemické reakcie, ktoré ovplyvňujú alebo bránia metabolickým procesom, nedostatok výživy alebo stav pečene, pankreasu, endokrinných žliaz alebo iných orgánov podieľajúcich sa na metabolizme.

Druhy metabolických porúch

Medzi najbežnejšie typy výživových a metabolických porúch patria:

cukrovka

Cukrovka je najbežnejším metabolickým ochorením. Existujú dva typy cukrovky:

cukrovka typu 1, ktorej príčina nie je známa, hoci môže existovať genetický faktor;
cukrovka typu 2, ktorú je možné získať alebo pravdepodobne spôsobiť genetickými faktormi.

Pri cukrovke typu 1 napadajú T bunky a zabíjajú beta bunky v pankrease, bunkách, ktoré vytvárajú inzulín. Nedostatok inzulínu môže v priebehu času spôsobiť poškodenie nervov a obličiek, zhoršenie zraku a zvýšené riziko srdcových chorôb.

Gaucherova choroba

Tento stav spôsobuje neschopnosť tela odbúravať určitý druh tuku, ktorý sa hromadí v pečeni, slezine a kostnej dreni. Táto neschopnosť môže viesť k bolesti, poškodeniu kostí alebo dokonca k smrti. Je liečený enzýmovou substitučnou terapiou.

Malabsorpcia glukózy-galaktózy

Toto je porucha transportu glukózy a galaktózy cez sliznicu žalúdka, ktorá vedie k silným hnačkám a dehydratácii. Príznaky sú kontrolované vylúčením laktózy, sacharózy a glukózy z potravy.

Dedičná hemochromatóza

V tomto stave sa prebytočné železo ukladá vo viacerých orgánoch a môže spôsobiť cirhózu alebo iné problémy s pečeňou, cukrovku, srdcové choroby atď. Lieči sa pravidelným odstraňovaním krvi z tela (flebotómia).

Ochorenie na javorový sirup (MSUD)

MSUD ovplyvňuje metabolizmus určitých aminokyselín a spôsobuje rýchlu degeneráciu neurónov. Ak sa nelieči, spôsobí smrť v prvých mesiacoch po narodení. Liečba spočíva v obmedzení príjmu aminokyselín s rozvetveným reťazcom v strave.

Fenylketonúria (PKU)

PKU spôsobuje neschopnosť produkovať enzým, fenylalanínhydroxylázu, čo má za následok poškodenie orgánov, mentálnu retardáciu a neobvyklé držanie tela. Lieči sa to obmedzením príjmu určitých foriem bielkovín v strave.

Aké sú príčiny metabolických porúch?

Počiatočnou príčinou väčšiny genetických metabolických porúch je genetická mutácia, ku ktorej došlo pred mnohými generáciami. Genetická mutácia sa prenáša z generácie na generáciu a zaisťuje tak jej zachovanie.

Ak niektoré orgány - napríklad pankreas alebo pečeň - prestanú správne fungovať, vznikne metabolické ochorenie. Tieto typy chorôb môžu byť výsledkom genetických faktorov, nedostatku určitého hormónu alebo enzýmu, nadmernej konzumácie potravy alebo iných príčin.

Existujú stovky genetických metabolických porúch spôsobených mutácie v niektorých génoch. Tieto mutácie sa dajú prenášať z generácie na generáciu.

Enzýmy, gény a metabolické choroby

Pri väčšine zdedených metabolických porúch organizmus neprodukuje jediný enzým alebo ho produkuje vo forme, ktorá nefunguje. Chýbajúci enzým je ako neprítomný pracovník na výrobnej linke. V závislosti od úlohy enzýmu jeho absencia znamená, že môžu vznikať toxické chemikálie alebo sa nemusí vyrobiť určitý základný produkt.

Produkcia enzýmu je zvyčajne diktovaná dvojicou génov. Dedila väčšina ľudí s dedičnými metabolickými poruchami dve chybné kópie génu - jeden od každého rodiča. Obaja rodičia sú nositeľmi postihnutého génu, čo znamená, že majú chybnú kópiu a normálnu kópiu. U rodičov normálna genetická kópia kompenzuje postihnutú kópiu. Hladina enzýmu je zvyčajne normálna, takže nemusí mať príznaky genetickej metabolickej poruchy.

Naproti tomu dieťa, ktoré zdedí dva chybné vzorky génov, nemôže produkovať dostatok enzýmu a vyvíjať sa genetická metabolická porucha. Táto forma prenosu génov sa nazýva autozomálne recesívne dedičstvo.

Metabolické choroby - rizikový faktor pre vznik rakoviny?

Metabolické poruchy môžu mať vplyv z hľadiska výskytu a progresia rakoviny. Zmeny životného štýlu, ako napríklad chudnutie, zníženie nadmernej telesnej hmotnosti, teda môžu prispieť k zníženiu súvisiacich rizík. obezita je to napríklad hlavný rizikový faktor spojený s vyšším rizikom rakoviny.

Asociácia medzi nimi môže mať niekoľko vysvetlení. Môžu existovať podobnosti z hľadiska diagnózy, skutočnosti, že metabolické choroby zvyšujú riziko rakoviny, a skutočnosti, že rizikové faktory rozvoja metabolických chorôb sú tiež rizikovými faktormi pre niektoré druhy rakoviny.

Rakovina ako metabolické ochorenie

Rakovina sa považuje za genetická choroba, ale nový výskum naznačuje, že môže mať metabolickú zložku.

Rakovina je bohužiaľ vážnym ochorením, pričom počet úmrtí na ňu sa od roku 2009 zdvojnásobil. Je založená na genetických faktoroch, ktoré sa nedajú kontrolovať, ale dôkazy tiež naznačujú, že ide o mitochondriálne metabolické ochorenie zahŕňajúce poruchy výroby energie.

Poruchy energetického metabolizmu v nádorových bunkách súvisia s abnormalitami v štruktúre a funkcii mitochondrií, ktoré ničia syntézu ATP. Vedci tvrdia, že je možné brať do úvahy všetky druhy rakoviny jediné ochorenie so spoločným patofyziologickým mechanizmom zahŕňajúce mitochondriálne poškodenie. Objavujú sa reaktívne formy kyslíka, ktoré narúšajú metabolizmus bunkovej energie.

Ketóny a metabolické choroby

Rakovinu ako metabolické ochorenie je možné najlepšie vysvetliť prechodom od fermentovateľných metabolitov, ako je glukóza a glutamín, k respiračným metabolitom, ako sú ketóny. Metabolizmus ketónov chráni mozog pred hypoglykémiou. Na druhej strane bunkové nádory nemôžu efektívne využívať ketolátky na energiu kvôli mitochondriálnej dysfunkcii. Metabolická transformácia z glukózy na ketolátky redukuje angiogenézu a zápal nádorov zvyšuje apoptózu nádorových buniek.

Okrem glukózy môžu nádorové bunky získavať energiu z fermentácie aminokyselín, najmä glutamínu. Obmedzenie glukózy a glutamínu pri terapeutickej ketóze môže uľahčiť dlhodobú liečbu rakoviny bez toxicity. Existuje názor, že metabolické terapie zamerané na glukózu a glutamín môžu súčasne so zvýšením terapeutickej ketózy významne zlepšiť kvalitu života a prežitie väčšiny pacientov s rakovinou.

Rakovina a Warburgov efekt

Aj keď hovoríme o genetických príčinách, sú to faktory životného štýlu. Faktory životného štýlu, ako je fajčenie, zostávajú hlavnou príčinou rakoviny, ktorej sa dá predísť. Ďalším problémom je zvyšovanie miery obezity. Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny (IARC) identifikovala najmenej 13 druhov rakoviny spojenej s obezitou. Tieto objavy upozorňujú na úlohu metabolizmu v rakovine.

Rakovinové bunky potrebujú veľké množstvo energie alebo adenosintrifosfátu (ATP) rásť a metastázovať. Telo produkuje potrebné palivo bunkovým dýchaním. Môže sa vyrábať efektívne za prítomnosti kyslíka, ale rakovinové bunky to často potrebujú a spoliehajú sa na iné metódy, ktoré kyslík nevyžadujú, a to na glykolýzu.

Čo je Warburgov efekt?

Niektoré výskumy teraz naznačujú, že genetické mutácie nie sú hlavnou príčinou rakoviny, ale skôr následným účinkom zlého energetického metabolizmu. Ovplyvňuje tak zdravie a funkčnosť mitochondrií. Všetky súčasné štúdie o rakovina ako metabolické ochorenie je založený na zisteniach Dr. Otta Warburga, biochemika, ktorý v roku 1931 získal Nobelovu cenu za fyziológiu alebo medicínu za odhalenie spôsobu pôsobenia dýchacieho enzýmu cytochróm C oxidázy. Warburgova práca ukazuje, ako bunky získavajú energiu z dýchania a ako majú rakovinové bunky zásadne odlišný energetický metabolizmus v porovnaní so zdravými bunkami.

Warburg zistil, že aj v prítomnosti kyslíka získavajú rakovinové bunky energiu zo starého procesu anaeróbnej fermentácie (niekedy nazývaného glykolýza), ktorý spôsobuje nadprodukciu kyseliny mliečnej. Toto je známe ako Warburgov efekt. Warburg zistil dôležitý rozdiel medzi relatívnym využitím rôznych spôsobov výroby energie v normálnych bunkách a nádoroch.

Mitochondrie a rakovina

Tieto štúdie naznačujú, že normálne mitochondrie potláčajú vývoj rakoviny a na to, aby sa rakovinové bunky množili, musia byť prítomné. nefunkčné mitochondrie.

Rakovinové bunky naďalej produkujú obrovské množstvo kyseliny mliečnej, a to aj v 100% prostredí s kyslíkom, čo viedlo Warburga k záveru, že hlavnou príčinou rakoviny je porucha dýchacieho systému rakovinových buniek.

Stručne povedané, Warburg zistil, že rakovinové bunky majú nefunkčné mitochondrie - teda tvrdenie, že táto choroba, rakovina, je metabolické ochorenie, je diktovaná mitochondriálnou dysfunkciou.

Referencie:
(1) Metabolické poruchy, odkaz: https://medlineplus.gov/metabolicdisorders.html
(2) Metabolické choroby a riziko rakoviny: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22123235
(3) Je rakovina metabolické ochorenie, odkaz: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3873478/
(4) Warburgov efekt: aký prínos má pre rakovinové bunky, odkaz: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4783224/
(5) Metabolický syndróm a rakovina, odkaz: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3191378/

O autorovi

Mancas Malina

Absolvent Fakulty lekárskeho bioinžinierstva - Lekárskej a farmaceutickej univerzity v Iasi a magisterský titul v odbore Klinický bioinžiniering.