Pogosto lahko beremo, kako sladkor vpliva na rast rakavih celic, s študijo pod vodstvom uglednega belgijskega molekularnega biologa, dr. Johana Theveleina, je naše razumevanje postalo mnogo bolj jasno.

Dr. Johan Thevelein, profesor na Katoliški univerzi Leuven in na Flamskem inštitutu za biotehnologijo, si je kljub natrpanemu urniku vzel čas za našo revijo in podrobno razložil, zakaj in kako uživanje glukoze vodi v agresivnejši razvoj raka, kakšen vpliv ima na celice sicer zdravih ljudi in kakšni so obeti za v prihodnje. Profesor sicer svojo raziskovalno pot nadaljuje tudi letos, ko bo svojo ekipo popeljal korak naprej – od identificiranja vpliva glukoze na hitrejši razvoj rakavih celic v iskanje novih rešitev za optimalno zdravljenje raka.

Avtor: A. K.

Dr. Johan Thevelein je redni profesor na Katoliški univerzi Leuven in na Flamskem inštitutu za biotehnologijo; je vodja Laboratorija za molekularno celično biologijo in odgovorni vodja na Centru za mikrobiologijo Flamskega inštituta za biotehnologijo v Leuven Heverlee v Belgiji.

Po doktoratu na KU Leuven je Thevelein nadaljeval podiplomski študij na ugledni ameriški univerzi Yale. Do zdaj je objavil 272 člankov v mednarodnih znanstvenih revijah in v zbornikih ter knjigah, ima 36 patentov in patentnih prijav. Je tudi ustanovitelj dveh ‘spin-off’ podjetij, GlobalYeast in NovelYeast.

Študija o povezavi med rakom in sladkorjem

Profesor dr. Johan Thevelein je vodil temeljito študijo, ki je potekala kar devet let in v kateri je s pomočjo različnih tehnologij v več laboratorijih in v številnih eksperimentih v tem času skušal ugotoviti povezavo med vplivom sladkorja oz. glukoze na obnašanje rakavih celic. Kot povzame dr. Thevelein, se je študija osredotočala na dodajanje sladkorja oz. glukoze, in sicer so jo dodajali zdravim človeškim celicam, rakavim človeškim celicam ter celicam kvasovk. Znanstveniki so ugotovili, da dodajanje glukoze v celicah aktivira ras proteine, ki so dokazano onkogeni. Ras beljakovine niso prisotne le v čezmernih oblikah v rakavih celicah, pač pa lahko raka tudi sprožijo, če jih vnesemo v zdrave celice. Izsledke so najprej odkrili pri celicah kvasovk, kjer se ras beljakovine ravno tako izrazijo, nato pa tudi pri človeških celicah; največje odkritje raziskave pa je identificiranje mehanizma, preko katerega se to zgodi.

Warburgov učinek

Zdrave celice človekovega telesa glukozo iz krvi pretvorijo v ogljikov dioksid, ne v mlečno kislino, medtem ko rakave celice fermentirajo glukozo v mlečno kislino. Pri slednjih namreč pride do čezmernega vnosa in razpada glukoze, zaradi česar ne pride do respiracije, zato se glukoza v veliki meri s fermentacijo preusmeri v mlečno kislino, kar imenujemo Warburgov učinek, razlaga dr. Thevelein.

Rakave celice so zaradi višje potrebe po energiji nagnjene k alternativni poti presnove glukoze. Običajna presnova glukoze v zdravih celicah poteka aerobno, s t. i. oksidativno fosforilacijo do ogljikovega dioksida in vode, v rakavih celicah pa deloma anaerobno do mlečne kisline. Gre za znani Warburgov učinek, imenovan po odkritelju Ottu Heinrichu Warburgu. Z drugimi besedami, v rakavih celicah je glede na zvišano presnovo dovod kisika premajhen, zato je presnova deloma anaerobna in tako glukoza razpada tudi v mlečno kislino.

Povezan je z agresivnostjo raka

Warburgov učinek je povezan z agresivnostjo raka samega; bolj kot je določen rak agresiven in nevaren, do močnejšega Warburgovega učinka pride (torej do večje in hitrejše pretvorbe glukoze v mlečno kislino) – in obratno; pri blažjih oblikah rakov, ki ne napredujejo tako hitro in so manj agresivni, pride do šibkejšega Warburgovega učinka, pri katerem celice še vedno v določeni meri pretvarjajo glukozo v ogljikov dioksid in proizvedejo le malo mlečne kisline. Ras onkogeni (in še nekateri drugi) dokazano stimulirajo razpad glukoze.

Pri rakavih celicah, kjer pride do močnejšega Warburgovega učinka, se med vmesnimi sestavinami razgradnje glukoze pojavi tudi več fruktoze 1,6-bifosfat, ki velja za močnega aktivatorja onkogenih ras beljakovin, razloži dr. Thevelein. Ras beljakovine se tako aktivirajo močneje in v večji meri kot v primeru šibkejših oblik rakov, kar pa povzroči še hitrejši razpad glukoze, pojavi se še več fruktoze 1,6-bifosfat, kar še bolj stimulira ras beljakovine – in tako se vzpostavi začaran krog rakavih celic, ki stimulirajo same sebe in svoje nekontrolirano množenje.

Kot še doda dr. Thevelein, bi izsledki študije lahko prvič v zgodovini razložili povezavo med hitrim razpadom glukoze na mlečno kislino ter agresivnostjo različnih vrst raka. Stroka preveč aktivnega razpadanja glukoze v primeru rakavih celic še ne zna pojasniti, lahko bi šlo le za okvaro rakavih celic, ki jih prisili k hitrejšemu množenju, v vsakem primeru pa ima izločanje mlečne kisline neugodne posledice, saj se območje okrog tumorja zakisa in s tem poškoduje zdrave celice v njegovi bližini ter tako omogoči rakavim celicam okolje za hitrejše množenje.

Kako uporabiti izsledke študije za zdravljenje v prihodnosti?

Dr. Thevelein opozori na težavo pri zdravljenju raka, saj postopki, kot sta npr. kemoterapija in obsevanje, bolnike izčrpajo in oslabijo, zaradi česar jim zdravniki pogosto predpišejo infuzijo glukoze, kar pa bi bilo lahko glede na izsledke pričujoče študije vprašljivo in bi veljalo premisliti o dodajanju maščob ali drugih virov energije namesto glukoze.

Številne študije so že pokazale, kako čezmeren razpad glukoze vpliva na hitrejše množenje rakavih celic – in kako upočasnjevanje tega procesa zavira tudi njihov razvoj. Rakave celice tako postanejo bolj občutljive za postopke zdravljenja, razlaga dr. Thevelein. Tako se na prvo žogo ponuja rešitev, da bi zmanjšali vnos sladkorja pri bolnikih z rakom – tu pa se zaplete, saj tudi zdrave celice telesa nujno potrebujejo glukozo.

V nasprotju s splošnim prepričanjem se namreč z glukozo prehranjujejo VSE celice našega telesa in ne le rakave, saj je glukoza glavno gorivo za telo. Rakave celice se z glukozo hranijo le dosti hitreje kot zdrave in potrebujejo hitrejši razpad glukoze za svoj obstoj.

Znanstveniki so že izolirali inhibitorje (zaviralce) vnosa glukoze, vendar so raziskave do zdaj pokazale, da ti zaviralci ne uničijo le rakavih celic, temveč tudi vse ostale. Ekipa dr. Theveleina je na tem področju zelo dejavna in do zdaj so že izolirali konkurenčne zaviralce vnosa glukoze, ki reducirajo zgolj vnos glukoze pri rakavih, ne pa tudi pri zdravih celicah, in ki torej močno zavirajo množenje rakavih celic. Trenutno so pozorni na karakterizacijo teh zaviralcev na ‘in-vitro’ človeških rakavih pljučnih celicah (gre za pljučne celice iz odstranjenega tumorja, ki jih v laboratoriju izolirajo in množijo), v začetku tega leta pa začenjajo z obsežnejšimi laboratorijskimi testiranji teh zaviralcev (njihove toksičnosti, njihovega antitumorskega potenciala itd.)

Uživanje sladkorja pri zdravih ljudeh

Čeprav je glede na izsledke študije jasno, da uživanje sladkorja vpliva na hitrejši razvoj rakavih celic, pa dr. Thevelein opozarja, da to velja zgolj za rakave celice in bi bilo zato, s trenutnim znanjem, neodgovorno trditi, da je sladkor smrtonosen za zdrave ljudi. Poudarja, da v raziskavi nikakor ne trdijo, da sam sladkor povzroča raka pri zdravih ljudeh ali da spreminja zdrave celice v rakave – za to ni nikakršnih dokazov.

Slutiti je sicer, da obstajajo nekakšne posredne povezave med uživanjem sladkorja in pojavom raka, vzrokov za to pa je lahko nešteto. Dr. Thevelein omeni denimo, da imajo sicer ljudje, ki uživajo preveč sladkorja, pogosto čezmerno povečano telesno težo, ki velja za povečano tveganje za nastanek raka. Vendar hkrati sam sebi postavi vprašanje, ali so bolj podvrženi raku zaradi uživanja sladkorja ali zaradi slabega stanja telesa, do katerega pride zaradi čezmernega uživanja sladkorja, kar bi morda povečalo tveganje za nastanek rakavih celic – odgovora na to še ne poznamo.

Enak primer ponudi tudi na primeru diabetikov, ki imajo prav tako dokazano povečano tveganje za nastanek raka, ne vemo, ali lažje zbolevajo zato, ker imajo v krvi višje vsebnosti sladkorja ali zato, ker bi lahko diabetes vplival na celice, ki bi postale dovzetnejše za nastanek rakavih celic; vemo pa, da glukoza, ki je pri diabetikih v krvi prisotna v višjih vsebnostih, povzroča večjo agresivnost raka in tako diabetes predstavlja večje tveganje za bolnike z rakom.

Za popotnico

Vsaka panika je torej odveč, pravi sogovornik, vseeno pa zdravim ljudem svetuje, naj z vnosom sladkorja ne pretiravajo in se držijo dnevnih priporočil, tako kot pri vseh ostalih hranilih. Pravi recept je uravnotežena prehrana, hkrati pa tudi preprečevanje debelosti in nastanka diabetesa, saj sta oba tveganje za nastanek raka. Bolnikom, ki pa so žal za rakom že zboleli, priporoča, naj bodo z vnosom sladkorja previdni in naj ga omejijo.

ABC

A Dodajanje dovolj glukoze rakavim celicam spodbudi njihovo nenadzorovano množenje.

B Za preveč dejaven razpad glukoze v rakavih celicah je odgovoren Warburgov učinek.

C Nobenih dokazov ni, da sladkor zdrave celice spreminja v rakave.