Fisiopatologia - le anomalie metaboliche nella cellula neoplastica

Anomalie metaboliche nella cellula neoplastica

Nelle cellule tumorali si osservano anomalie metaboliche che coinvolgono il metabolismo lipidico, proteico e glucidico e che portano ad alterazioni delle macromolecole complesse quali acidi nucleici, glico- e lipo-proteine ed aggregati sopramolecolari. Ciò che caratterizza la cellula neoplastica è infatti una riprogrammazione dell’espressione genica.

Fonti di energia e glicolisi aerobia

La principale fonte di energia per la crescita neoplastica è costituita dall’utilizzazione non ossidativa del glucosio (glicolisi aerobia). Nella cellula neoplastica, il piruvato che si forma, in quantità elevata a causa della demolizione di grandi quantità di glucosio, anziché essere convertito ad acetil CoA ed entrare nel ciclo degli acidi tricarbossilici, viene trasformato in acido lattico. La maggior parte di questo non resta nella cellula tumorale ma viene allontanata col circolo e avviata al fegato, che lo ritrasforma in glicogeno, reimmettendolo quindi nel sangue come glucosio. Il risultato è che una grande quantità di glucosio viene demolito ma con scarso risultato. Si ha dunque dissipazione energetica. La diminuita formazione dell’ATP respiratorio innesca un circolo vizioso che tende a perpetuare l’aumentata formazione del piruvato. Per quanto spiegato, nelle cellule tumorali si verifica l’effetto Warburg.

Effetto Pasteur e effetto Warburg

Effetto Pasteur: se sezioni di tessuto o cellule isolate vengono incubate in atmosfera ricca di ossigeno e in un mezzo contenente glucosio non si ha produzione di acido lattico.

Effetto Warburg: se nelle stesse condizioni descritte per l’effetto Pasteur, vengono incubate sezioni di tessuto neoplastico o cellule isolate di tumore, si formano grandi quantità di acido lattico, anche se in presenza di ossigeno.

Spiegazioni proposte per l'effetto Warburg

• Incapacità di ossidare il piruvato prodotto, per cui esso viene ridotto a lattato. Questa incapacità ossidativa dipende da una inibizione dell’attività del complesso della piruvato deidrogenasi ad opera della PDH chinasi che inattiva PDH fosforilandolo.
• Poca efficienza in molti tumori della porzione mitocondriale della spoletta che è responsabile del trasferimento di equivalenti riducenti del NADH (H⁺) all’interno dei mitocondri. Per ragioni di permeabilità di membrana infatti il NADH non può entrare direttamente nei mitocondri. La carenza del meccanismo di spoletta porta il NADH citoplasmatico ad accumularsi in un compartimento in cui aumenta il piruvato che viene così ridotto a lattato.

Le basi dell’elevata capacità glicolitica dei tumori sono molecolari. Alla base di tutto anzitutto vi è un incremento della captazione del glu...