Come sappiamo, quando è presente un cancro, si verifica un’eccessiva proliferazione delle cellule. Ebbene, già dagli anni ’20, Otto Warburg (nobel per la medicina) studiò a lungo il metabolismo energetico cellulare in vitro e dimostrò che le cellule tumorali metabolizzano il glucosio in maniera diversa rispetto alle cellule normali. Il che le porta a nutrirsi di grandi quantità di glucosio per sopravvivere. Vediamo come funziona questo meccanismo e quali sono le motivazioni per le quali sarebbe opportuno mantenere bassa la nostra glicemia (ovvero i livelli di glucosio nel sangue).
Per comprendere questo meccanismo spendiamo qualche parola sul metabolismo glucidico, ovvero come vengono metabolizzati i carboidrati nel nostro organismo. Questi, una volta ingeriti, vengono scomposti in carboidrati semplici, fino ad arrivare alla molecola di glucosio. Il glucosio, viene poi metabolizzato in due fasi.
Metabolismo glucidico
La prima fase è quella della glicolisi: questa è simile sia nelle cellule normali sia in quelle neoplastiche. Si tratta di un processo catabolico esoergonico (vuol dire semplicemente che produce energia e contestualmente porta ad una semplificazione degli elementi) che avviene nel citoplasma. Attraverso una serie di reazioni (10 in questo caso), da una molecola di glucosio vengono generate due molecole di piruvato (un intermedio del processo) con guadagno netto di due molecole di ATP (l’ATP non è altro che una molecola ad alto contenuto di energia utilizzata dagli organismi viventi per compiere le reazioni chimiche necessarie alla sopravvivenza). Questo processo è anaerobico, ovvero non necessita di ossigeno, per ciò è molto sfruttato in natura per produrre energia.
Passiamo ora alla seconda fase. In condizioni aerobiche, ovvero in presenza di ossigeno, il piruvato segue la via della respirazione cellulare: nei mitocondri viene ossidato ad anidride carbonica, consumando ossigeno e producendo grandi quantità di energia (ATP).
Quindi, il metabolismo glucidico fa si che da una singola molecola di glucosio si ottengano circa 36 molecole di ATP, con rilascio di 6 molecole di anidride carbonica e 6 molecole di acqua. Possiamo quindi osservare come effettivamente i carboidrati siano una delle principali fonti di energia per il nostro organismo. Da cui, la loro importanza nella nostra alimentazione.
In alcuni casi però, la carenza di ossigeno (come ad esempio nelle cellule muscolari sotto sforzo) fa si che il piruvato prodotto dalla glicolisi non possa seguire la via metabolica sopra descritta (quella con grani produzioni di energia) e prenda la via della fermentazione: in tal caso, viene ossidato in acido lattico. Questa situazione porta ad un accumulo di acido lattico nell’ambiente extracellulare, producendo un abbassamento di pH dell’ambiente. La produzione di energia prodotta sarà pari a sole 2 molecole di ATP contro le 36, come abbiamo visto in condizione di presenza di ossigeno.
Metabolismo glucidico delle cellule tumorali
Nelle cellule tumorali si verifica una riprogrammazione del metabolismo glucidico, utilizzando solo la glicolisi, sia in assenza di ossigeno (ipossia) sia in presenza dello stesso (glicolisi aerobica). Questo è noto come effetto Warburg (Warburg 1956).
Warburg osservò che le cellule tumorali tendono a convertire la maggior parte del glucosio in lattato (acido lattico) indipendentemente dal fatto che l’ossigeno sia presente (glicolisi aerobica) o meno.
Come abbiamo visto, per la produzione di ATP, la glicolisi è comunque meno efficiente della respirazione cellulare. Ecco che le cellule neoplastiche, per poter sopravvivere, hanno un grande bisogno di glucosio, molto di più rispetto alle cellule normali. Infatti, per compensare la ridotta produzione di energia (solo 2 molecole di ATP contro le contro le 36) e far fronte alle loro esigenze energetiche, le cellule tumorali devono ricorrere ad un conseguente aumento della glicolisi e quindi ad un maggiore assorbimento del glucosio.
Nei tumori è sovente riscontrata una condizione d’ipossia: spesso l’ossigenazione del tessuto potrebbe essere compromessa a causa di un’inefficiente formazione della rete vascolare. Nelle cellule tumorali, inoltre, come abbiamo visto, il piruvato non prende la via della respirazione cellulare, ma prende la via della fermentazione (a causa della carenza di ossigeno) e ciò causa un accumulo di acido lattico, quindi acidificazione dell’ambiente, che potrebbe facilitare l’invasione tumorale.
Glicolisi aerobica e strumenti diagnostici
Il notevole consumo di glucosio delle cellule tumorali, descritto da Warburg, viene oggi utilizzato come strumento diagnostico nella PET (Position Emission Tomography), per individuare eventuali presenze di tumori. Al paziente viene somministrato del glucosio radiomarcato: poiché i tumori sono molto avidi di glucosio, la PET ne rivela l’accumulo.
Conclusioni
Queste considerazioni potrebbero darci un’indicazione sulla possibilità di affamare il tumore per limitare la sua proliferazione. Poiché le cellule neoplastiche sono molto ghiotte di glucosio, potrebbe essere ragionevole usare particolari accortezze nell’alimentazione, e sul controllo della glicemia (concentrazione di glucosio nel sangue) che, se alta, potrebbe essere associata ad prognosi peggiore. Dunque, fare attenzione ai cibi ad alto indice glicemico (zucchero, cereali raffinati, farina 00, patate, dolciumi industriali, ecc), come anche suggerito dal Dottor Franco Berrino.
Qui il piatto sano suggerito dalla Harvard School.
Bene usare particolare accortezza anche per prevenzione, che parte dalle nostre scelte quotidiane.
Il cancro nasce a tavola e più di un terzo dei tumori è da mettere in relazione ad una cattiva alimentazione.
Bibliografia
D. Voet , J Voet C Pratt, Fondamenti di Biochimica, 2017
Franco Berrino, Il Cibo dell’uomo, Franco Angeli, 2016
Sitografia
Vander Heiden MG, Cantley LC, Thompson CB. Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. Science. 2009;324:1029–1033. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2849637/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16892078
http://www.airc.it/media/Area-stampa/Eventi/Arance-2012/pdf/moschetta-intervento.pdf
http://www.airc.it/cancro/esami-medici/pet/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24732809
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