Per oltre un secolo, il metabolismo delle cellule tumorali è stato visto come una sorta di paradosso. Un nuovo lavoro dei ricercatori della Washington University di St. Louis mostra che dopotutto potrebbe non essere un'anomalia del genere. Lo studio è stato pubblicato il 15 agosto su Molecular Cell.

Il glucosio, uno zucchero comune negli alimenti, è uno dei nutrienti più importanti nel corpo. Le cellule tumorali tendono a consumarlo a un ritmo sbalorditivo. A prima vista, sembra avere un buon senso perché le cellule tumorali hanno molte sintesi da fare. Dopotutto, poiché i tumori crescono rapidamente, ogni cellula deve replicare l'intero contenuto.

Ma ecco il trucco. Le cellule tumorali non usano il glucosio in modo molto efficiente. Invece di risucchiare tutta l'energia che possono dal glucosio, ne rilasciano la maggior parte come materiale di scarto.

"Per estrarre la massima quantità di energia dal glucosio, le cellule devono trasportare i suoi prodotti di trasformazione nei mitocondri", ha affermato Gary Patti, Michael e Tana Powell Professore di Chimica in Arti e Scienze e di genetica e medicina presso la School of Medicine. Patti, membro del Siteman Cancer Center presso il Barnes-Jewish Hospital e la School of Medicine, è autore senior del nuovo studio

"Ci sono alcune regole biochimiche che il metabolismo dovrebbe seguire. È stato interessante pensare al motivo per cui i tumori potrebbero romperle", ha detto Patti. "Tuttavia, i risultati che riportiamo qui dimostrano che le cellule tumorali seguono i principi convenzionali".

Traboccante

I mitocondri sono minuscoli compartimenti all'interno delle cellule, spesso indicati come centrali o centrali elettriche della cellula. Ciò che entra ed esce da loro è strettamente controllato.

Come un po' di retroscena, un famoso biochimico di nome Otto Warburg scoprì per la prima volta la natura dispendiosa dei tumori negli anni '20. Per spiegare perché non viene raccolta più energia dal glucosio, ha ipotizzato che i mitocondri siano danneggiati nelle cellule tumorali.

"Ora sappiamo che questo non è vero. I mitocondri sono funzionali e, infatti, attivi nella maggior parte dei tumori", ha detto Patti. Ma questo lascia senza risposta una domanda persistente e irritante:perché le cellule tumorali metabolizzano così poco del glucosio che consumano nei mitocondri?

"Penso che ciò che è stato confuso è che c'è stata questa nozione che le cellule tumorali preferiscono non ossidare il glucosio nei loro mitocondri", ha detto Patti. "Forse come eredità del pensiero originale di Warburg o forse perché accade in modo così esteso, il presupposto è stato spesso che le cellule tumorali vogliano utilizzare il glucosio in modo dispendioso".

È stato offerto ogni tipo di spiegazione sul motivo per cui le cellule tumorali potrebbero voler sprecare il loro glucosio. Tuttavia, Patti e il suo team sostengono che queste razionalizzazioni potrebbero non essere necessarie. Alla fine, il metabolismo del cancro potrebbe non essere così insolito come pensavano gli scienziati.

Le cellule tumorali vogliono davvero metabolizzare il glucosio nei loro mitocondri, e lo fanno. Finché non possono.

"Quando limitiamo la quantità di glucosio assorbita dalle cellule tumorali, quasi tutto si fa strada nei mitocondri", ha detto Patti. "Ma con l'aumento del consumo di glucosio, la velocità di spostamento delle molecole derivate dal glucosio nei mitocondri non può tenere il passo."

In altre parole, le cellule tumorali sprecano il glucosio solo perché il trasporto nei mitocondri è troppo lento.

Immagina un rubinetto della vasca da bagno che sta sputando acqua più velocemente di quanto lo scarico possa rimuoverla. Alla fine, l'acqua trabocca sul pavimento.

"Questo non è un paradigma metabolico radicalmente nuovo. La maggior parte delle cellule preferisce ossidare il glucosio nei mitocondri piuttosto che espellerlo come rifiuto", ha detto Patti. "I nostri dati suggeriscono che le cellule tumorali non fanno eccezione. Sembrano seguire gli stessi schemi biochimici delle altre cellule".

Saturato

La scoperta del team di Patti è stata resa possibile da una potente tecnologia chiamata metabolomica.

"Nell'ultimo decennio, i progressi nel campo della metabolomica e della spettrometria di massa sono stati straordinari", ha osservato Patti. "Ora abbiamo raggiunto un punto in cui è persino possibile misurare le molecole in singole cellule."

In questo studio, i ricercatori hanno combinato la metabolomica con traccianti isotopici stabili. Ciò ha permesso loro di contrassegnare diverse parti di glucosio in modo da poterlo seguire all'interno delle cellule, osservando la velocità con cui le cose entravano nei mitocondri o venivano espulse dalle cellule. È così che gli scienziati hanno scoperto che le normali vie di trasporto del carburante venivano superate o saturate nelle cellule tumorali.

La velocità con cui i tumori consumano glucosio è stata sfruttata dai medici della clinica per decenni come un modo per diagnosticare il cancro e identificarne lo stadio. Ha anche portato alcuni a credere che limitare l'assunzione di glucosio con i farmaci o seguendo una dieta priva di zucchero potrebbe "far morire di fame" le cellule tumorali.

I risultati di questo studio sollevano interrogativi su tale strategia.

"Potremmo aver bisogno di ripensare al modo migliore per indirizzare il metabolismo del glucosio nel cancro", ha detto Patti. "Se le cellule tumorali assorbono più glucosio di quello di cui hanno bisogno e utilizzarlo in modo dispendioso non è un motore di malattia, allora il metabolismo del glucosio potrebbe non essere un bersaglio terapeutico così attraente come speravamo". + Esplora ulteriormente

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