Хвороби метаболізму та рак - Рак360

Хвороби обміну речовин - З’ясуйте, якими вони є, які найвідоміші, які причини їх виникнення та який зв’язок між поняттям метаболічної хвороби та раку.

Метаболізм та метаболічні захворювання

обмін речовин це хімічний процес, який організм використовує, щоб перетворити споживану нами їжу на паливо, необхідне для нормального функціонування клітин. Їжа складається з білка, вуглеводів та жирів. Ці речовини розщеплюються ферментами в травній системі, а потім транспортуються до клітин, де їх можна використовувати як паливо. Організм використовує ці речовини або зберігає їх у печінці, як жир і в м’язовій тканині для подальшого використання.

Таким чином, метаболізм відноситься до всіх хімічних реакцій, що відбуваються в організмі для перетворення або використання енергії. Деякі основні приклади метаболічних функцій включають:

розщеплення вуглеводів, білків і жирів у їжі для вивільнення енергії;
перетворення надлишку азоту у відходи, що виділяються із сечею;
знищення або перетворення хімічних речовин в інші речовини та їх транспортування всередині клітин.

Сировина, напівфабрикати та відходи використовуються, виробляються, транспортуються та виводяться постійно.

Порушення обміну речовин вони дуже складні. Незважаючи на це, проводяться численні дослідження, щоб допомогти вченим краще зрозуміти основні причини більш поширених проблем, таких як непереносимість лактози, сахарози та глюкози та надмірне накопичення певних білків.

Що таке метаболічні захворювання?

Метаболічне захворювання виникає, коли на процес обміну впливає і організм отримує користь занадто багато або занадто мало необхідних речовин залишатися здоровим. Організм має підвищену чутливість до порушень обміну речовин. У ньому повинні бути амінокислоти та багато видів білка, щоб виконувати всі свої функції. Наприклад, мозку потрібні кальцій, калій і натрій для генерації електричних імпульсів, а ліпіди (жири та олії) йому потрібні, щоб бути здоровим.

Захворювання метаболізму можуть означати відсутність необхідного ферменту або вітаміну, ненормальні хімічні реакції, що впливають або утрудняють метаболічні процеси, дефіцит харчування або стан печінки, підшлункової залози, залоз внутрішньої секреції або інших органів, що беруть участь у метаболізмі.

Види метаболічних порушень

Найпоширеніші типи харчових та метаболічних розладів включають:

діабет

Цукровий діабет - найпоширеніше метаболічне захворювання. Існує два типи діабету:

діабет 1 типу, для якого причина невідома, хоча може бути генетичний фактор;
діабет 2 типу, який може бути набутий або, можливо, викликаний генетичними факторами.

При діабеті 1 типу Т-клітини атакують і вбивають бета-клітини підшлункової залози - клітини, що виробляють інсулін. З часом нестача інсуліну може спричинити пошкодження нервів та нирок, погіршення зору та підвищений ризик серцевих захворювань.

Хвороба Гоше

Цей стан спричиняє нездатність організму розщеплювати певний тип жиру, який накопичується в печінці, селезінці та кістковому мозку. Ця нездатність може призвести до болю, пошкодження кісток і навіть смерті. Лікується замісною ферментною терапією.

Глюкозо-галактозна мальабсорбція

Це дефект у транспорті глюкози та галактози через слизову оболонку шлунка, що призводить до сильної діареї та зневоднення. Симптоми контролюються шляхом вилучення з раціону лактози, сахарози та глюкози.

Спадковий гемохроматоз

У цьому стані надлишок заліза відкладається в декількох органах і може спричинити цироз або інші проблеми з печінкою, діабет, серцеві захворювання тощо Лікується регулярним видаленням крові з організму (флеботомія).

Захворювання запахом кленового сиропу (MSUD)

MSUD впливає на метаболізм певних амінокислот, викликаючи швидке переродження нейронів. Якщо його не лікувати, він спричиняє смерть у перші місяці після народження. Лікування передбачає обмеження дієтичного споживання амінокислот з розгалуженим ланцюгом.

Фенілкетонурія (ФКУ)

ФКУ спричиняє нездатність виробляти фермент, фенілаланінгідроксилазу, що призводить до пошкодження органів, розумової відсталості та незвичної постави. Лікується шляхом обмеження дієтичного споживання певних форм білка.

Які причини порушень обміну речовин?

Початковою причиною більшості генетичних порушень обміну речовин є генетична мутація, яка сталася багато поколінь тому. Генетична мутація передається через покоління, забезпечуючи її збереження.

Хвороба обміну речовин розвивається, якщо певні органи - наприклад, підшлункова залоза або печінка - більше не функціонують належним чином. Ці типи захворювань можуть бути наслідком генетичних факторів, дефіциту певного гормону або ферменту, надмірного споживання їжі або інших причин.

Існують сотні генетичних метаболічних порушень, спричинених мутації деяких генів. Ці мутації можуть передаватися з покоління в покоління.

Ферменти, гени та метаболічні захворювання

При більшості успадкованих метаболічних порушень організм не виробляє окремий фермент або виробляється у формі, яка не працює. Відсутній фермент - це як відсутній працівник на виробничій лінії. Залежно від ролі ферменту, його відсутність означає, що можуть виникати токсичні хімічні речовини або не вироблятись певний необхідний продукт.

Виробництво ферменту зазвичай диктується парою генів. Більшість людей із спадковими порушеннями обміну речовин успадкували дві дефектні копії гена - по одному від кожного з батьків. Обидва батьки несуть уражений ген, а це означає, що вони мають дефектну копію та нормальну копію. У батьків звичайна генетична копія компенсує уражену копію. Рівні ферментів, як правило, нормальні, тому вони можуть не мати симптомів генетичного порушення обміну речовин.

Навпаки, дитина, яка успадковує два дефектні гени, не може виробляти достатньо ферментів і розвивається генетичний метаболічний розлад. Ця форма передачі генів називається аутосомно-рецесивним успадкуванням.

Захворювання метаболізму - фактор ризику раку?

Порушення обміну речовин можуть мати вплив з точки зору захворюваності та прогресування раку. Таким чином, зміни способу життя, такі як втрата ваги, зменшення надлишкової маси тіла можуть сприяти зменшенню пов'язаних з цим ризиків. ожиріння це, наприклад, основний фактор ризику, пов'язаний з вищим ризиком раку.

Асоціація між ними може мати кілька пояснень. З точки зору діагностики може бути схожість, той факт, що метаболічні захворювання збільшують ризик розвитку раку, той факт, що фактори ризику розвитку метаболічних захворювань також є факторами ризику для деяких видів раку.

Рак як метаболічне захворювання

Рак вважається a генетичне захворювання, але нові дослідження показують, що він може мати метаболічний компонент.

На жаль, рак є серйозною хворобою, кількість смертей внаслідок якої подвоюється з 2009 року. Вона базується на генетичних факторах, які неможливо контролювати, але факти також вказують на те, що це метаболічне захворювання мітохондрій, яке включає розлади, що виробляють енергію.

Порушення енергетичного обміну в пухлинних клітинах пов’язані з порушеннями в структурі та функції мітохондрій, які руйнують синтез АТФ. Вчені припускають, що можна врахувати всі види раку одиничне захворювання із загальним патофізіологічним механізмом з ураженням мітохондрій. З’являються активні форми кисню, які порушують клітинний енергетичний обмін.

Кетони та метаболічні захворювання

Рак як метаболічне захворювання найкраще можна пояснити переходом від ферментованих метаболітів, таких як глюкоза та глутамін, до дихальних метаболітів, таких як кетони. Метаболізм кетонів захищає мозок від гіпоглікемії. Клітинні пухлини, навпаки, не можуть ефективно використовувати кетонові тіла для отримання енергії через дисфункцію мітохондрій. Метаболічне перетворення з глюкози в кетонові тіла зменшує ангіогенез та запалення пухлини збільшує апоптоз пухлинних клітин.

На додаток до глюкози, клітини пухлини можуть отримувати енергію при бродінні амінокислот, особливо глутаміну. Обмеження глюкози та глутаміну за терапевтичного кетозу може полегшити довгострокове лікування раку без токсичності. Вважається, що метаболічна терапія, спрямована на глюкозу та глутамін, одночасно зі збільшенням терапевтичного кетозу може значно покращити якість життя та виживання більшості хворих на рак.

Рак та ефект Варбурга

Хоча ми говоримо про генетичні причини, фактори способу життя активно задіяні. Фактори способу життя, такі як куріння, залишаються основною причиною запобігання раку. Підвищення рівня ожиріння - ще одна проблема. Міжнародне агентство з досліджень раку (IARC) виявило щонайменше 13 видів раку, пов’язаних із ожирінням. Ці результати звертають увагу на роль метаболізму в раку.

Ракові клітини потребують великої кількості енергія або аденозинтрифосфат (ATP) для зростання та метастазування. Тіло виробляє необхідне йому паливо за допомогою клітинного дихання. Його можна ефективно виробляти в присутності кисню, але ракові клітини часто в цьому потребують і покладаються на інші методи, які не потребують кисню - а саме, на гліколіз.

Що таке ефект Варбурга?

Зараз деякі дослідження показують, що генетичні мутації є не головною причиною раку, а скоріше наслідком поганого енергетичного обміну. Таким чином, це впливає на здоров'я та функціональність мітохондрій. Всі поточні дослідження з рак як метаболічне захворювання ґрунтується на висновках доктора Отто Варбурга, біохіміка, який у 1931 році отримав Нобелівську премію з фізіології та медицини за виявлення способу дії дихального ферменту цитохрому С-оксидази. Робота Варбурга показує, як клітини отримують енергію від дихання і як ракові клітини мають принципово інший енергетичний обмін порівняно зі здоровими клітинами.

Варбург виявив, що навіть у присутності кисню ракові клітини отримують енергію завдяки старому анаеробному процесу бродіння (який іноді називають гліколізом), що спричинює перевиробництво молочної кислоти. Це відомо як Ефект Варбурга. Варбург виявив важливу різницю між відносним використанням різних способів виробництва енергії в нормальних клітинах та пухлинами.

Мітохондрії та рак

Ці дослідження показують, що нормальні мітохондрії пригнічують розвиток раку, і для того, щоб ракові клітини могли розмножуватися, вони повинні бути присутніми. дисфункціональні мітохондрії.

Клітини раку продовжують виробляти величезну кількість молочної кислоти навіть у 100% кисневому середовищі, що змусило Варбурга дійти висновку, що основною причиною раку є недостатність дихальної системи ракових клітин.

Отже, коротко, Варбург виявив, що ракові клітини мають дисфункціональні мітохондрії - звідси твердження, що ця хвороба, рак, є метаболічним захворюванням, диктується дисфункцією мітохондрій.

Список літератури:
(1) Порушення обміну речовин, посилання: https://medlineplus.gov/metabolicdisorders.html
(2) Метаболічні захворювання та ризик раку: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22123235
(3) Чи рак є метаболічним захворюванням, посилання: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3873478/
(4) Ефект Варбурга: як він корисний раковим клітинам, посилання: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4783224/
(5) Метаболічний синдром та рак, посилання: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3191378/

Про автора

Манкас Маліна

Випускник факультету медичної біоінженерії - Університет медицини та фармації Яссі та ступінь магістра з клінічної біоінженерії.