Метаболитни заболявания и рак - Рак360

Метаболитни заболявания - Разберете какви са те, кои са най-известните, какви причини имат и каква е връзката между понятието метаболитно заболяване и рак.

Метаболизъм и метаболитни заболявания

метаболизъм това е химичният процес, който тялото използва, за да превърне храната, която консумираме, в гориво, необходимо за правилното функциониране на клетките. Храните се състоят от протеини, въглехидрати и мазнини. Тези вещества се разграждат от ензимите в храносмилателната система и след това се транспортират до клетките, където могат да се използват като гориво. Тялото използва тези вещества или ги съхранява в черния дроб под формата на телесни мазнини и мускулна тъкан за по-нататъшна употреба.

По този начин метаболизмът се отнася до всички химични реакции, протичащи в организма за преобразуване или използване на енергия. Някои основни примери за метаболитни функции включват:

разграждане на въглехидрати, протеини и мазнини в храната за освобождаване на енергия;
превръщане на излишния азот в отпадъчни продукти, отделяни с урината;
унищожаване или превръщане на химикали в други вещества и транспортирането им вътре в клетките.

Суровините, полуфабрикатите и отпадъчните материали се използват, произвеждат, транспортират и екскретират постоянно.

Метаболитни нарушения те са много сложни. Въпреки това има много текущи изследвания, които помагат на учените да разберат по-добре основните причини за по-често срещани проблеми, като непоносимост към лактоза, захароза и глюкоза и пренатрупването на някои протеини.

Какво представляват метаболитните заболявания?

Метаболитно заболяване възниква, когато метаболитният процес е засегнат и тялото се възползва твърде много или твърде малко необходими вещества за да останете здрави. Тялото има повишена чувствителност към метаболитни нарушения. Той трябва да има аминокиселини и много видове протеини, за да изпълнява всичките си функции. Например, мозъкът се нуждае от калций, калий и натрий, за да генерира електрически импулси, и се нуждае от липиди (мазнини и масла), за да бъде здрав.

Метаболитни заболявания могат да означават липса на основен ензим или витамин, необичайни химични реакции, които засягат или възпрепятстват метаболитните процеси, хранителни дефицити или състояние на черния дроб, панкреаса, жлезите с вътрешна секреция или други органи, участващи в метаболизма.

Видове метаболитни нарушения

Най-често срещаните видове хранителни и метаболитни нарушения включват:

диабет

Диабетът е най-често срещаното метаболитно заболяване. Има два вида диабет:

диабет тип 1, за който причината е неизвестна, въпреки че може да има генетичен фактор;
диабет тип 2, който може да бъде придобит или евентуално причинен от генетични фактори.

При диабет тип 1 Т клетките атакуват и убиват бета клетки в панкреаса, клетките, които произвеждат инсулин. С течение на времето липсата на инсулин може да причини увреждане на нервите и бъбреците, влошено зрение и повишен риск от сърдечни заболявания.

Болест на Гоше

Това състояние причинява неспособността на организма да разгражда определен вид мазнини, които се натрупват в черния дроб, далака и костния мозък. Тази неспособност може да доведе до болка, увреждане на костите и дори смърт. Лекува се с заместителна ензимна терапия.

Глюкозо-галактозна малабсорбция

Това е дефект в транспорта на глюкоза и галактоза през лигавицата на стомаха, което води до тежка диария и дехидратация. Симптомите се контролират чрез елиминиране на лактоза, захароза и глюкоза от диетата.

Наследствена хемохроматоза

При това състояние излишното желязо се отлага в няколко органа и може да причини цироза или други чернодробни проблеми, диабет, сърдечни заболявания и т.н. Лекува се чрез редовно отстраняване на кръвта от тялото (флеботомия).

Заболяване от мирис на кленов сироп (MSUD)

MSUD влияе върху метаболизма на някои аминокиселини, причинявайки бърза дегенерация на невроните. Ако не се лекува, той причинява смърт през първите месеци след раждането. Лечението включва ограничаване на диетичния прием на аминокиселини с разклонена верига.

Фенилкетонурия (PKU)

PKU причинява неспособност да произвежда ензима, фенилаланин хидроксилаза, което води до увреждане на органи, умствена изостаналост и необичайна стойка. Лекува се чрез ограничаване на хранителния прием на определени форми на протеин.

Какви са причините за метаболитните нарушения?

Първоначалната причина за повечето генетични метаболитни нарушения е генетична мутация, настъпила преди много поколения. Генетичната мутация се предава през поколенията, осигурявайки нейното запазване.

Метаболитно заболяване се развива, ако някои органи - например панкреасът или черният дроб - вече не функционират правилно. Тези видове заболявания могат да бъдат резултат от генетични фактори, дефицит на определен хормон или ензим, прекомерна консумация на храна или други причини.

Има стотици генетични метаболитни нарушения, причинени от мутации в някои гени. Тези мутации могат да се предават от поколение на поколение.

Ензими, гени и метаболитни заболявания

При повечето наследствени метаболитни нарушения един ензим не се произвежда от тялото или се произвежда във форма, която не работи. Липсващият ензим е като отсъстващ работник на производствената линия. В зависимост от ролята на ензима, липсата му означава, че могат да се появят токсични химикали или да не се произведе определен основен продукт.

Производството на ензим обикновено се диктува от двойка гени. Повечето хора с наследствени метаболитни нарушения са наследили две дефектни копия на гена - по един от всеки родител. И двамата родители носят засегнатия ген, което означава, че имат дефектно копие и нормално копие. При родителите нормалното генетично копие компенсира засегнатото копие. Нивата на ензимите обикновено са нормални, така че те може да нямат симптоми на генетично метаболитно нарушение.

За разлика от тях, детето, което наследява два дефектни генни екземпляра, не може да произведе достатъчно ензим и се развива генетично метаболитно разстройство. Тази форма на предаване на гена се нарича автозомно-рецесивно наследяване.

Метаболитни заболявания - рисков фактор за рак?

Метаболитните нарушения могат да окажат влияние по отношение на честотата и прогресия на рака. По този начин промените в начина на живот, като загуба на тегло, намаляване на излишното телесно тегло могат да допринесат за намаляване на свързаните рискове. затлъстяване това е например основен рисков фактор, свързан с по-висок риск от рак.

Асоциацията между двамата може да има няколко обяснения. Може да има прилики по отношение на диагнозата, факта, че метаболитните заболявания увеличават риска от рак, фактът, че рисковите фактори за развитието на метаболитни заболявания също са рискови фактори за някои видове рак.

Ракът като метаболитно заболяване

Ракът се счита за a генетично заболяване, но ново изследване предполага, че може да има метаболитен компонент.

За съжаление ракът е сериозно заболяване, като броят на смъртните случаи поради него се удвоява от 2009 г. Той се основава на генетични фактори, които не могат да бъдат контролирани, но доказателствата също така сочат, че това е митохондриално метаболитно заболяване, включващо разстройства, произвеждащи енергия.

Нарушенията на енергийния метаболизъм в туморните клетки са свързани с аномалии в структурата и функцията на митохондриите, които разрушават синтеза на АТФ. Учените предполагат, че всички видове рак могат да бъдат разгледани единично заболяване с общ патофизиологичен механизъм включващи увреждане на митохондриите. Появяват се реактивни кислородни видове, които нарушават клетъчния енергиен метаболизъм.

Кетони и метаболитни заболявания

Ракът като метаболитно заболяване може най-добре да се обясни с прехода от ферментиращи метаболити като глюкоза и глутамин към дихателни метаболити като кетони. Кетонният метаболизъм предпазва мозъка от хипогликемия. Клетъчните тумори, от друга страна, не могат ефективно да използват кетонни тела за енергия поради митохондриална дисфункция. Метаболитната трансформация от глюкоза в кетонни тела намалява туморната ангиогенеза и възпалението увеличава апоптозата на туморните клетки.

В допълнение към глюкозата, туморните клетки могат да получат енергия от ферментацията на аминокиселини, особено глутамин. Ограничаването на глюкоза и глутамин, при терапевтична кетоза, може да улесни дългосрочното управление на рака без токсичност. Смята се, че метаболитните терапии, насочени към глюкоза и глутамин, едновременно с увеличаване на терапевтичната кетоза могат значително да подобрят качеството на живот и оцеляване за повечето пациенти с рак.

Ракът и ефектът на Варбург

Въпреки че говорим за генетични причини, факторите на начина на живот са силно ангажирани. Факторите на начина на живот, като тютюнопушенето, остават основна причина за предотвратими ракови заболявания. Повишаването на нивата на затлъстяване е друга грижа. Международната агенция за изследване на рака (IARC) е идентифицирала поне 13 вида рак, свързани със затлъстяването. Тези открития насочват вниманието към ролята на метаболизма при рака.

Раковите клетки се нуждаят от голямо количество енергия или аденозин трифосфат (ATP), за да расте и метастазира. Тялото произвежда необходимото гориво чрез клетъчно дишане. Той може да бъде произведен ефективно в присъствието на кислород, но раковите клетки често се нуждаят от него и разчитат на други методи, които не изискват кислород - а именно гликолиза.

Какъв е ефектът на Варбург?

Сега някои изследвания показват, че генетичните мутации не са основната причина за рак, а по-скоро ефект надолу по веригата на лошия енергиен метаболизъм. По този начин влияе върху здравето и функционалността на митохондриите. Всички текущи проучвания по ракът като метаболитно заболяване се основава на откритията на д-р Ото Варбург, биохимик, който през 1931 г. получава Нобелова награда за физиология или медицина за откриване действието на дихателния ензим цитохром С оксидаза. Работата на Варбург показва как клетките получават енергия от дишането и как раковите клетки имат коренно различен енергиен метаболизъм в сравнение със здравите клетки.

Варбург установява, че дори в присъствието на кислород, раковите клетки получават енергия от стария анаеробен ферментационен процес (понякога наричан гликолиза), което причинява свръхпроизводство на млечна киселина. Това е известно като Ефект на Варбург. Варбург открива важна разлика между относителното използване на различни начини на производство на енергия в нормални клетки и тумори.

Митохондрии и рак

Тези проучвания показват, че нормалните митохондрии потискат развитието на рак и, за да могат раковите клетки да се размножават, те трябва да присъстват. дисфункционални митохондрии.

Раковите клетки продължават да произвеждат огромни количества млечна киселина, дори в 100% кислородна среда, което накара Варбург да заключи, че основната причина за рака е, че дихателната система на раковите клетки е дефектна.

Накратко, това, което Warburg откри, е, че раковите клетки имат дисфункционални митохондрии - оттук и твърдението, че това заболяване, ракът е метаболитно заболяване, се диктува от митохондриалната дисфункция.

Препратки:
(1) Метаболитни нарушения, връзка: https://medlineplus.gov/metabolicdisorders.html
(2) Метаболитни заболявания и риск от рак: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22123235
(3) Ракът метаболитно заболяване ли е, връзка: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3873478/
(4) Ефектът на Варбург: как е от полза за раковите клетки, връзка: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4783224/
(5) Метаболитен синдром и рак, връзка: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3191378/

За автора

Манкас Малина

Завършил Факултета по медицинско биоинженерство - Университет по медицина и фармация в Яш и магистър по клинична биоинженерия.