Al meer dan een eeuw wordt het metabolisme van kankercellen gezien als iets van een paradox. Nieuw werk van onderzoekers van de Washington University in St. Louis laat zien dat het misschien toch niet zo'n anomalie is. De studie is op 15 augustus gepubliceerd in Molecular Cell.

Glucose, een veel voorkomende suiker in voedsel, is een van de belangrijkste voedingsstoffen in het lichaam. Kankercellen hebben de neiging om het in een verbazingwekkend tempo te consumeren. Op het eerste gezicht lijkt dat logisch, want kankercellen hebben veel synthese te doen. Omdat tumoren snel groeien, moet elke cel immers zijn volledige inhoud repliceren.

Maar hier is de vangst. Kankercellen gebruiken de glucose niet erg efficiënt. In plaats van alle mogelijke energie uit glucose te zuigen, geven ze het meeste ervan af als afvalstof.

"Om de maximale hoeveelheid energie uit glucose te halen, moeten cellen hun transformatieproducten naar de mitochondriën transporteren", zegt Gary Patti, Michael en Tana Powell Professor of Chemistry in Arts &Sciences en genetics and of medicine aan de School of Medicine. Patti, lid van het Siteman Cancer Center in het Barnes-Jewish Hospital en de School of Medicine, is senior auteur van de nieuwe studie

"Er zijn bepaalde biochemische regels die het metabolisme zou moeten volgen. Het was interessant om na te denken over waarom tumoren ze zouden kunnen breken," zei Patti. "De bevindingen die we hier rapporteren tonen echter aan dat kankercellen conventionele principes volgen."

Overlopen

Mitochondriën zijn kleine compartimenten in cellen, vaak de energiecentrales of krachtcentrales van de cel genoemd. Wat er in en uit gaat, wordt streng gecontroleerd.

Als een beetje achtergrondverhaal ontdekte een beroemde biochemicus genaamd Otto Warburg voor het eerst de verkwistende aard van tumoren in de jaren 1920. Om uit te leggen waarom er niet meer energie uit glucose wordt gehaald, stelde hij dat mitochondriën beschadigd zijn in kankercellen.

"We weten nu dat dit niet waar is. Mitochondriën zijn functioneel en in feite actief bij de meeste vormen van kanker," zei Patti. Maar dat laat een hardnekkige en vervelende vraag onbeantwoord:waarom metaboliseren kankercellen zo weinig van de glucose die ze in mitochondriën consumeren?

"Ik denk dat wat verwarrend is, is dat er het idee is geweest dat kankercellen liever geen glucose in hun mitochondriën oxideren," zei Patti. "Misschien als een erfenis van Warburg's oorspronkelijke denken of misschien omdat het zo uitgebreid gebeurt, is de veronderstelling vaak geweest dat kankercellen glucose verspillend willen gebruiken."

Er zijn allerlei verklaringen gegeven waarom kankercellen hun glucose zouden willen verspillen. Patti en zijn team beweren echter dat deze rationalisaties misschien niet nodig zijn. Uiteindelijk is het metabolisme van kanker misschien niet zo ongewoon als wetenschappers dachten.

Kankercellen willen echt glucose in hun mitochondriën metaboliseren, en dat doen ze. Totdat ze het niet meer kunnen.

"Wanneer we de hoeveelheid glucose die door kankercellen wordt opgenomen, beperken, komt bijna alles in de mitochondriën terecht," zei Patti. "Maar naarmate het glucoseverbruik toeneemt, kan de snelheid van het verplaatsen van van glucose afgeleide moleculen naar de mitochondriën het niet bijhouden."

Met andere woorden, kankercellen verspillen alleen glucose omdat het transport naar de mitochondriën te traag is.

Stel je een badkuipkraan voor die sneller water uitspuugt dan de afvoer het kan verwijderen. Uiteindelijk loopt het water over op de vloer.

"Dit is geen radicaal nieuw metabool paradigma. De meeste cellen geven er de voorkeur aan glucose in mitochondriën te oxideren in plaats van het als afval uit te scheiden," zei Patti. "Onze gegevens suggereren dat kankercellen geen uitzondering zijn. Ze lijken dezelfde biochemische patronen te volgen als andere cellen."

Verzadigd

De ontdekking van het Patti-team werd mogelijk gemaakt door een krachtige technologie genaamd metabolomics.

"In het afgelopen decennium zijn de vorderingen op het gebied van metabolomics en massaspectrometrie buitengewoon geweest", merkte Patti op. "We hebben nu een punt bereikt waarop het meten van moleculen in afzonderlijke cellen zelfs mogelijk is."

In deze studie combineerden de onderzoekers metabolomics met stabiele isotopentracers. Hierdoor konden ze verschillende delen van glucose labelen, zodat ze het in cellen konden volgen en konden kijken naar de snelheid waarmee dingen de mitochondriën binnengingen of uit cellen werden uitgescheiden. Zo ontdekten de wetenschappers dat de normale wegen voor het transport van brandstof in kankercellen voorbijgestreefd of verzadigd raakten.

De snelheid waarmee tumoren glucose consumeren, wordt al tientallen jaren door artsen in de kliniek gebruikt als een manier om kanker te diagnosticeren en het stadium ervan te identificeren. Het heeft sommigen ook doen geloven dat het beperken van de opname van glucose met medicijnen of door het eten van een suikervrij dieet de kankercellen zou kunnen "verhongeren" tot de dood erop volgt.

De bevindingen van deze studie roepen vragen op over een dergelijke strategie.

"Misschien moeten we opnieuw nadenken over hoe we het glucosemetabolisme bij kanker het beste kunnen richten," zei Patti. "Als kankercellen meer glucose opnemen dan ze nodig hebben, en het verspillende gebruik geen oorzaak van ziekte is, dan is het glucosemetabolisme misschien niet zo aantrekkelijk als een therapeutisch doelwit als we hadden gehoopt." + Verder verkennen

Kanker heeft rimpeleffect op verre weefsels