Οι όγκοι δεν είναι ένα άνετο περιβάλλον διαβίωσης, καθώς η έλλειψη οξυγόνου, η έλλειψη θρεπτικών ουσιών και η συσσώρευση εν μέρει επιβλαβών μεταβολικών προϊόντων υποβάλλουν τα καρκινικά κύτταρα σε συνεχή στρες.

Μια ερευνητική ομάδα από το Γερμανικό Κέντρο Έρευνας για τον Καρκίνο (DKFZ) και το Ινστιτούτο Έρευνας Μοριακής Παθολογίας (IMP) στη Βιέννη ανακάλυψε ότι κυρίως η όξινη τιμή pH στον όγκο - η λεγόμενη οξέωση - είναι καθοριστική για τον τρόπο με τον οποίο τα καρκινικά κύτταρα του παγκρέατος προσαρμόζουν το μεταβολισμό τους για να επιβιώσουν υπό αυτές τις αντίξοες συνθήκες.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό "Science".

Τα καρκινικά κύτταρα αλλάζουν τη μορφή των μιτοχονδρίων τους σε όξινο περιβάλλον.

Η ανεπαρκής αιμάτωση και η αυξημένη μεταβολική δραστηριότητα συχνά δημιουργούν αντίξοες συνθήκες στους όγκους: Χαρακτηριστικά είναι η έλλειψη οξυγόνου, γλυκόζης και άλλων θρεπτικών ουσιών, η συσσώρευση εν μέρει επιβλαβών μεταβολικών προϊόντων και η οξίνιση του περιβάλλοντος του όγκου. Οι ειδικοί μιλούν για οξέωση.

Η ερευνητική ομάδα υπό την εποπτεία των Wilhelm Palm από το DKFZ και Johannes Zuber από το IMP διερεύνησε τον τρόπο με τον οποίο τα καρκινικά κύτταρα προσαρμόζονται σε αυτές τις δυσμενείς συνθήκες.

Αρχικά, οι ερευνητές απενεργοποίησαν συστηματικά κάθε γονίδιο ξεχωριστά σε κύτταρα καρκίνου του παγκρέατος με τη βοήθεια των γονιδιακών ψαλιδιών CRIPR-Cas9 και στη συνέχεια παρακολούθησαν πώς η απώλεια του γονιδίου επηρέαζε την επιβίωση και την ανάπτυξη των κυττάρων υπό καθορισμένες συνθήκες στρες.

Αυτά τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν αρχικά σε καλλιέργεια. Στη συνέχεια, τα γονίδια που προσδιορίστηκαν με αυτή την προσέγγιση απενεργοποιήθηκαν στοχευμένα σε ποντίκια με καρκίνο του παγκρέατος και οι επιπτώσεις συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα από την κυτταρική καλλιέργεια.

Η συγκριτική ανάλυση εκατοντάδων τέτοιων γονιδίων, τα οποία είναι σημαντικά για την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων υπό συνθήκες στρες, έδειξε προς έκπληξη όλων ότι ο μεταβολισμός των καρκινικών κυττάρων στο μοντέλο ποντικιών επηρεαζόταν σε μεγάλο βαθμό από τις προσαρμογές του ενεργειακού τους ισοζυγίου στην όξινη κατάσταση του όγκου.

Ο μεταβολισμός των καρκινικών κυττάρων μέσα σε έναν όγκο διαφέρει σημαντικά από αυτόν σε μια συμβατική κυτταρική καλλιέργεια και μπορεί να αναπαραχθεί καλύτερα σε ένα όξινο περιβάλλον.

"Δεν είναι μόνο η έλλειψη οξυγόνου ή η έλλειψη θρεπτικών ουσιών που αλλάζουν το μεταβολισμό στον όγκο – είναι κυρίως η οξέωση του περιβάλλοντος του όγκου", εξηγεί ο Wilhelm Palm.

Η οξέωση βοηθά τα καρκινικά κύτταρα να μεταβούν από την παραγωγή ενέργειας με βάση το σάκχαρο (γλυκόλυση) σε μια πιο αποτελεσματική παραγωγή ενέργειας μέσω της αναπνοής στα μιτοχόνδρια. Αυτές οι κυτταρικές δομές, τα λεγόμενα οργανίδια, ονομάζονται επίσης "εργοστάσια ενέργειας των κυττάρων".

Οι ερευνητές μπόρεσαν να αποδείξουν ότι το όξινο pH προκαλεί βαθιές αλλαγές στα μιτοχόνδρια. Κανονικά, στα καρκινικά κύτταρα υπάρχουν ως μικρές, κατακερματισμένες δομές.

Ωστόσο, σε όξινες συνθήκες, συγχωνεύονται σε εκτεταμένα δίκτυα, τα οποία είναι σημαντικά πιο αποδοτικά.

Αυτό είναι δυνατό επειδή η οξέωση αναστέλλει τη δραστηριότητα της πρωτεΐνης ERK. Η υπερενεργοποίηση αυτής της οδού σηματοδότησης συνήθως εξασφαλίζει ότι τα μιτοχόνδρια χωρίζονται συνεχώς σε πολλά μικρά θραύσματα στα καρκινικά κύτταρα.

Εάν αυτή η κατακερματισμός δεν συμβεί ως αποτέλεσμα της όγκου οξέωσης, τα μιτοχόνδρια μπορούν να χρησιμοποιήσουν διάφορα θρεπτικά συστατικά πιο αποτελεσματικά για την παραγωγή ενέργειας.

Εάν η συγχώνευση των μιτοχονδρίων εμποδίζεται μέσω γενετικής παρέμβασης, τα καρκινικά κύτταρα χάνουν τη μεταβολική τους ευελιξία και αναπτύσσονται σημαντικά χειρότερα στο όξινο περιβάλλον ενός όγκου.

"Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η οξέωση δεν είναι απλώς ένα υποπροϊόν του μεταβολισμού του όγκου, αλλά ένας σημαντικός διακόπτης που ελέγχει την παροχή ενέργειας και τις στρατηγικές επιβίωσης των καρκινικών κυττάρων", εξηγεί ο συν-επικεφαλής της μελέτης Johannes Zuber.

Μακροπρόθεσμα, αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να ανοίξουν νέους δρόμους για θεραπείες που παρεμβαίνουν στοχευμένα στον ενεργειακό μεταβολισμό των όγκων.

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Ι. Βαρδακαστάνης: Το αναπηρικό κίνημα συνεχίζει να αγωνίζεται και να διεκδικεί
Ενδυνάμωση των ασθενών: Καμπάνια ευαισθητοποίησης για την ενίσχυση υιοθέτησης της περιτοναϊκής κάθαρσης στην Ελλάδα
Ποιες τροφές αυξάνουν την καλή χοληστερόλη