Ipotesi di Warburg

Lo scienziato Otto Warburg, le cui attività di ricerca hanno portato alla formulazione dell'ipotesi di Warburg per spiegare la causa alla radice del cancro.

L'Ipotesi di Warburg, talvolta nota come teoria del cancro di Warburg, postula che ciò che conduce alla tumorigenesi sia una insufficienza respiratoria cellulare causata dall'attacco ai mitocondri.[1] Il termine effetto Warburg descrive l'osservazione che le cellule cancerose e molte cellule cresciute in-vitro mostrano la fermentazione del glucosio anche quando è presente una quantità sufficiente di ossigeno per respirare adeguatamente. In altre parole, invece di respirare completamente in presenza di ossigeno adeguato, le cellule tumorali fermentano. L'ipotesi di Warburg era che l'effetto di Warburg fosse la causa principale del cancro. L'attuale opinione popolare è che le cellule cancerose fermentino il glucosio mantenendo lo stesso livello di respirazione che era presente prima del processo di carcinogenesi, e quindi l'effetto Warburg sarebbe definito come l'osservazione che le cellule cancerose mostrano glicolisi con secrezione di lattato e respirazione mitocondriale in presenza di ossigeno.[2]

Ipotesi[modifica | modifica wikitesto]

L'ipotesi di Warburg fu postulata dal premio Nobel Otto Heinrich Warburg nel 1924.[3] Ipotizzò che il cancro, la crescita maligna e la crescita del tumore sono causati dal fatto che le cellule tumorali generano principalmente energia (ad es., Adenosina trifosfato / ATP) mediante la scissione non ossidativa del glucosio (un processo chiamato glicolisi). Ciò è in contrasto con le cellule "sane" che generano principalmente energia dalla disgregazione ossidativa del piruvato. Il piruvato è un prodotto finale della glicolisi ed è ossidato all'interno dei mitocondri. Quindi, secondo Warburg, il conducente delle cellule tumorali dovrebbe essere interpretato come derivante da un abbassamento della respirazione mitocondriale. Warburg riportò una differenza fondamentale tra le cellule normali e quelle cancerose come il rapporto tra la glicolisi e la respirazione; questa osservazione è anche nota come effetto Warburg.

Il cancro è causato da mutazioni e alterata espressione genica, in un processo chiamato trasformazione maligna, che determina una crescita incontrollata di cellule.[4][5] La differenza metabolica osservata da Warburg adatta le cellule tumorali alle condizioni ipossiche (carenti di ossigeno) all'interno dei tumori solidi e deriva in gran parte dalle stesse mutazioni degli oncogeni e dei geni oncosoppressori che causano le altre caratteristiche anormali delle cellule cancerose.[6] Pertanto, il cambiamento metabolico osservato da Warburg non è tanto la causa del cancro, come ha sostenuto, ma piuttosto, è uno degli effetti caratteristici delle mutazioni che causano il cancro.

Warburg articolò la sua ipotesi in un articolo intitolato The Prime Cause and Prevention of Cancer che presentò in conferenza all'incontro dei Nobel-Laureates il 30 giugno 1966 a Lindau, sul Lago di Costanza, in Germania. In questo discorso, Warburg ha presentato ulteriori prove a supporto della sua teoria secondo cui l'elevata anaerobiosi osservata nelle cellule tumorali era una conseguenza della respirazione danneggiata o insufficiente. Messo in parole sue, "la causa principale del cancro è la sostituzione della respirazione dell'ossigeno nelle cellule normali con una fermentazione di zucchero."[7]

Il corpo uccide spesso le cellule danneggiate attraverso l'apoptosi, un meccanismo di autodistruzione che coinvolge anche i mitocondri, ma questo meccanismo fallisce nelle cellule tumorali dove i mitocondri vengono chiusi. La riattivazione dei mitocondri nelle cellule tumorali fa ripartire il loro programma di apoptosi.[8]

Continua ricerca e interesse[modifica | modifica wikitesto]

Un gran numero di ricercatori ha dedicato e sta dedicando i propri sforzi allo studio dell'effetto Warburg che è intimamente associato all'ipotesi di Warburg. In oncologia, l'effetto di Warburg è l'osservazione che la maggior parte delle cellule cancerogene produce prevalentemente energia con un'alta percentuale di glicolisi seguita dalla fermentazione dell'acido lattico nel citosol,[9][10] piuttosto che da una percentuale relativamente bassa di glicolisi seguita dall'ossidazione di piruvato nei mitocondri come nella maggior parte delle cellule normali.[11][12][13]

In particolare, sono state pubblicate circa 18.000 pubblicazioni sulla questione dell'ATP e dell'effetto Warburg nel periodo dal 2000 al 2015. La maggior parte delle funzioni dell'effetto Warburg sono state oggetto di studio.[14] Migliaia di pubblicazioni affermano di aver determinato le sue funzioni o cause.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Warburg Otto, On the Origin of Cancer Cells, in Science, vol. 123, n. 3191, pp. 309-314.
  2. ^ Alexei Vazquez, Jiangxia Liu e Yi Zhou, Catabolic efficiency of aerobic glycolysis: The Warburg effect revisited, in BMC Systems Biology, vol. 4, 6 maggio 2010, p. 58, DOI:10.1186/1752-0509-4-58. URL consultato il 5 dicembre 2017.
  3. ^ O. Warburg, K. Posener, E. Negelein: Ueber den Stoffwechsel der Tumoren; Biochemische Zeitschrift, Vol. 152, pp. 319-344, 1924. (DE) . Ristampato in inglese nel libro On metabolism of tumors da O. Warburg, Editore: Constable, Londra, 1930.
  4. ^ Bertram JS, The molecular biology of cancer, in Mol. Aspects Med., vol. 21, n. 6, 2000, pp. 167-223, DOI:10.1016/S0098-2997(00)00007-8, PMID 11173079.
  5. ^ Grandér D, How do mutated oncogenes and tumor suppressor genes cause cancer?, in Med. Oncol., vol. 15, n. 1, 1998, pp. 20-26, DOI:10.1007/BF02787340, PMID 9643526.
  6. ^ Hsu PP, Sabatini DM, Cancer Cell Metabolism: Warburg and Beyond, in Cell, vol. 134, n. 5, 2008, pp. 703-707, DOI:10.1016/j.cell.2008.08.021, PMID 18775299.
  7. ^ Richard A. Brand, Biographical Sketch: Otto Heinrich Warburg, PhD, MD, in Clinical Orthopaedics and Related Research, vol. 468, n. 11, 2010-11, pp. 2831-2832, DOI:10.1007/s11999-010-1533-z. URL consultato il 5 dicembre 2017.
  8. ^ Pedersen Peter L, The cancer cell's "power plants" as promising therapeutic targets: an overview, in Journal of bioenergetics and biomembranes, vol. 39, n. 1, pp. 1-12, DOI:10.1007/s10863-007-9070-5, PMID 17404823.
  9. ^ Khalid O. Alfarouk, Daniel Verduzco e Cyril Rauch, Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question, in Oncoscience, vol. 1, n. 12, 18 dicembre 2014, pp. 777-802. URL consultato il 5 dicembre 2017.
  10. ^ Alfarouk KO, Tumor metabolism, cancer cell transporters, and microenvironmental resistance, in Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry, pp. 1-8, DOI:10.3109/14756366.2016.1140753, PMID 26864256.
  11. ^ (EN) Khalid O. Alfarouk, Abdel Khalig Muddathir e Mohammed E. A. Shayoub, Tumor Acidity as Evolutionary Spite, in Cancers, vol. 3, n. 1, 20 gennaio 2011, pp. 408-414, DOI:10.3390/cancers3010408. URL consultato il 5 dicembre 2017.
  12. ^ Gatenby RA, Gillies RJ, Why do cancers have high aerobic glycolysis?, in Nature Reviews. Cancer, vol. 4, n. 11, pp. 891-899, DOI:10.1038/nrc1478, PMID 15516961.
  13. ^ (EN) Jung-whan Kim e Chi V. Dang, Cancer's Molecular Sweet Tooth and the Warburg Effect, in Cancer Research, vol. 66, n. 18, 15 settembre 2006, pp. 8927-8930, DOI:10.1158/0008-5472.CAN-06-1501. URL consultato il 5 dicembre 2017.
  14. ^ (EN) Maria V. Liberti e Jason W. Locasale, The Warburg Effect: How Does it Benefit Cancer Cells?, in Trends in Biochemical Sciences, vol. 41, n. 3, 1º marzo 2016, pp. 211-218, DOI:10.1016/j.tibs.2015.12.001. URL consultato il 5 dicembre 2017.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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