L’enigma dell’energia nei tumori

L’enigma dell’energia nei tumori

Le reazioni biochimiche che avvengono nelle cellule si dividono in:

1. Reazioni cataboliche, che ossidano li nutrienti per produrre energia
2. Reazioni anaboliche che utilizzano i nutrienti per formare i mattoni per sostenere la crescita e proliferazione cellulare.

Le reazioni cataboliche ed anaboliche lavorano in modo opposto.

Se la cellula si impegna ad ossidare i nutrienti per produrre energia, non può dedicarsi alla costruzione c crescita di nuove cellule.

Al contrario ….

se la cellula si impegna a costruire (proliferazione cellulare), non può dedicarsi a produrre energia.

Facciamo un esempio!

Nel momento che la cellula si impegna a fabbricare nuovi acidi grassi, non può bruciare grassi. Quindi la cellula può trovarsi in due fasi:

• Bruciare i grassi per produrre energia (catabolismo dei grassi)
• Utilizzare l’energia e gli zuccheri per costruire ed accumulare nuovi grassi (biosintesi dei grassi).

Infatti nel momento che la cellula decide di fabbricare i grassi, viene prodotto MALONIL-CoA, che va ad impedire ai mitocondri di bruciare i grassi attraverso l’inibizione della N-acetil-carnitina-transferasi.

La stessa cosa vale per il metabolismo del glucosio (zuccheri).

La via che processa il glucosio ad acido piruvico prende il nome di glicolisi.

Quando il glucosio si trasforma in acido piruvico per produrre ATP, è una via CATABOLICA, perché serve principalmente per produrre energia.

Quando la direzione della glicolisi, si inverte dal piruvato → verso il glucosio, diventa una via anabolica che serve a sintetizzare alcuni mattoni per la costruzione delle cellule: glicogeno, ribosio per la sintesid egli acidi nucleici, amminoacidi come la serina, etc.

Noi siamo abituati a considerare la glicolisi una reazione catabolica che serve alla cellula a produrre energia e calore, ma non è sempre così! Dipende dalla direzione…

Se la glicolisi parte dall’alto (glucosio), verso il basso (piruvato), serve a produrre energia ed è catablica; se parte dal basso verso l’alto è anabolica, è serve a produrre nuovo materiale cellulare.

E nelle cellule tumorali, che cosa accade?

La cellula tumorale è in costante crescita e replicazione. Tutte le vie biochimiche della cellula tumorale si trovano in fase anabolica, ossia consumano energia e nutrienti per costruire nuove proteine, nuovi grassi e nuovo DNA.

Se la cellula tumorale è impegnata a costruire, non può contemporaneamente dedicarsi a produrre energia; infatti o pensa a bruciare zuccheri, grassi e proteine, per produrre energia (ATP), o fa l’opposto, ossia si mette a costruire nuovi materiali edili.

Ma allora, la cellula tumorale che gode di un forte anabolismo, da dove prende l’energia?

Rispondere a questa domanda è un enigma. La maggior parte degli scienziati sostengono che la cellula tumorale produce energia dalla glicolisi, ma se ci riflettiamo, la quantità di energia che può fornire questa via è molto molto bassa!

Inoltre nelle cellule tumorali, la glicolisi non porta direttamente all’acido piruvico, perché l’enzima Piruvato chinasi M2 si trova in forma dimerica poco attiva, ed il flusso di glucosio che dall’alto scende verso il basso, viene deviato verso altre vie biosintetiche, come:

1. La via dei pentosio fosfato che porta alla produzione di NADPH per la sintesi dei grassi e di ribosio per la sintesi del DNA
2. la biosintesi del glicerolo per la sintesi dei grassi
3. la biosintesi della serina, un amminoacido che si collega al ciclo dell’acido folico per la formazione delle basi azotate del DNA.

Nella glicolisi dei tumori, solo la gliceraldede-3 fosfato chinasi, produce ATP, mentre la piruvato chinasi non partecipa.

Alcuni studi suggeriscono che l’acido piruvico ed il lattato che produce il tumore, non deriva direttamente dalla glicolisi, ma probabilmente da altre vie biochimiche.

Infatti esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che pur inibendo la produzione di piruvato attraverso farmaci che bloccano la piruvato chinasi, l’acido piruvico ed il lattato continuavano ad essere prodotto. Questi fatti non fanno altro che complicare lo studio del metabolismo tumorale.

Quindi ripeto la domanda:

La cellula tumorale da dove prende tutta questa energia (ATP), per sostenere il suo forte anabolismo?

Se la glicolisi e la fosforilazione ossidativa sono parzialmente disabilitati a produrre ATP, da dove proviene tutta questa montagna di energia?

A queste domande, ho riflettuto molto, e forse ho trovato la risposta a questo ENIGMA.

La cellula tumorale, produce energia, sfruttando la differenza di acidità tra ambiente extracellulare e citoplasma, proprio come fanno i mitocondri durante la fosforilazione ossidativa.

Infatti, la cellula tumorale produce una grande quantità di acido lattico e acido carbonico, che vengono rilasciati nell’ambiente extracellulare. Nei tessuti tumorali, i liquidi extracellulari sono più acidi rispetto al loro citoplasma.

Inoltre è noto da anni, che più è acido l’ambiente extracellulare, maggiore è la capacità della cellula tumorale di crescere e proliferare. Accanto a questa evidenza scientifica, sono nate le famose diete e terapie alcalinizzanti, basate sul concetto che l’ambiente alcalino, rallenta il metabolismo delle cellule tumorali.

Un altra cosa importante da tener presente, è che le proteine di membrana FoF1 ATP-sintetasi, non sono presenti solo nelle membrane interne mitocondriali, ma sono state rilevate anche sulle membrane citoplasmatiche di alcune cellule proliferanti, come le cellule dell’endotelio del cordone ombellicali, e dei linfociti-T in fase di replicazione.

Forse anche le cellule tumorali sovraesprimono FoF1 ATP sintetasi, e se fosse confermato dalla ricerca sul cancro, potremmo spiegarci il meccanismo di produzione di ATP (energia) della cellula tumorale.

Ma ora veniamo alla mia Ipotesi: Come fa la cellula tumorale a produrre una valanga di energia?

Supponendo che l’enzima FoF1 ATP sintetasi, venga effettivamente sovraespressa sulle membrane cellulari dei tumori, la forte differenza di acidità tra ambiente extracellulare e quella citoplasmatica, sarebbe tale da spingere l’enzima FoF1 ATP-sintetasi citoplasmatica a produrre ATP in abbondanza, sufficiente a mantenere attivi tutti i sistemi metabolici.

In pratica gli zuccheri, la glutammina, e gli altri nutrienti assorbiti dalla cellula tumorale, vengono impegnati per produrre materiale da costruzione, consentendo alla cellula di crescere e proliferare. Nel fare questo, la cellula produce sostanze acide di scarto (acido carbonico ed acido lattico), che acidificano l’ambiente extracellulare. La forte differenza di acidità tra spazio extracellulare e citoplasma, viene sfruttato dai FoF1 ATP sintetasi della membrana plasmatica (da dimostrare se sono realmente presenti), per generare energia (ATP) in quantità elevate.

Detto questo … se avessi la fortuna di lavorare presso centri di ricerca cellulare, proverei a ricercare la presenza di questi FoF1 ATP sintetasi sulla membrana cellulare dei tumori.

Infatti sono convinto che è impossibile per la cellula tumorale ricavare l’ATP solo dalla glicolisi, tenendo conto anche del fatto che la PIRUVATO CHINASI nei tumori è parzialmente disabilitato, al fine da spingere gli intermedi della glicolisi, verso la via dei PENTOSIO FOSFATO, degli acidi grassi e della SERINA (La serina prodotta dalla deviazione della glicolisi a livello della 3-fosfoglicerato, si collega al ciclo dei folati, precisamente a livello del clivaggio della glicina).

Pubblicato dal Tecnologo Alimentare Dottor Liborio Quinto –

Esperto in Biochimica della Nutrizione.

Alcune letture interessanti

• Differenza di acidità tra citoplasma e ambiente extracellulare e aggressività del cancro: Manipulating extracellular tumour pH: an effective target for cancer therapy https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/RA/C8RA02095G#!divAbstract
• https://scholar.semmelweis.hu/chinopoulos/
• sistema navetta del citrato/piruvato https://people.unica.it/tizianacabras/files/2020/04/lezioni-19-20-metabolismo-lipidico2.pdf
• APPUNTI UNIVERSITA DI NAPOLI https://www.studocu.com/it/document/universita-degli-studi-di-napoli-federico-ii/patologia-generale/appunti-di-lezione/appunti-lezione-17-dicembre-2013-metabolismo-delle-cellule-tumorali-prof-feniciello-aa-20152016/844984/view