O câncer é uma doença caracterizada pelo crescimento celular anormal e invasivo causado por uma série de mutações somáticas ou anormalidades cromossômicas dentro das células. Globalmente, mais de 90 milhões de pessoas vivem com câncer e quase 9 milhões morrem de câncer a cada ano.
Existem vários tipos de câncer, doença com genética complexa. Mutações de genes supressores de tumores (mais de 1.000 já são conhecidos) ou oncogenes (aproximadamente 800 conhecidos) levam à ativação ou supressão das divisões celulares que transformam os tumores em câncer. Além das questões genéticas, existem as alterações ambientais, que alteram a bioquímica da célula.
Substâncias produzidas pelas células que iniciam ou sustentam a tumorigênese (oncometabólitos) parecem desempenhar um papel fundamental em vários tipos de câncer, incluindo glioblastoma, câncer gástrico, condrossarcoma, colangiocarcinoma, paraganglioma, carcinoma renal e leucemia mielóide aguda.
Uma das descobertas da metabolômica é a do “efeito Warburg” e sua profunda influência no crescimento de células tumorais. O efeito Warburg, também conhecido como glicólise aeróbica, foi descrito em 1927 pelo Prêmio Nobel Otto Warburg. Warburg notou que as células tumorais consomem até 200 vezes mais glicose do que as células normais e que oxidativamente “fermentam” essa glicose em ácido lático, que é então secretado.
O processo assemelha-se à glicólise anaeróbica ou fermentação em levedura, em que a glicose é convertida em etanol e acetato, exceto que em tumores, o produto final é o lactato. É por isso que Warburg chamou o fenômeno observado em tumores de glicólise “aeróbica”. Na glicólise aeróbica, as células deixam de usar o metabolismo mitocondrial e o ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) (para processar glicose e gerar ATP) para um tipo muito diferente de metabolismo. Em vez disso, a glicólise aeróbica é caracterizada por uma dependência quase exclusiva do metabolismo citoplasmático que gera muito pouco ATP.
Em vez de produzir ATP via fosforilação oxidativa (OxPhos), as células cancerosas produzem grandes quantidades de aminoácidos, lipídios e ácidos nucleicos. Essas moléculas servem como blocos de construção para montar as proteínas, membranas lipídicas, DNA e RNA necessários para produzir novas células. Em outras palavras, as células cancerosas mudam de um estado catabólico para um estado anabólico.
Além desse “vício em glicose” (o efeito Warburg), as células cancerígenas também podem apresentar uma dependência notável da glutamina e de três outros aminoácidos (glicina, serina e metionina) para o crescimento celular. A dependência da glutamina suporta um processo chamado glutaminólise, enquanto a dependência de glicina, serina e metionina suporta o metabolismo de um carbono.
Estudos metabolômicos de tecidos cancerosos e células cancerígenas sugerem que muitos cânceres têm alguma plasticidade metabólica. Ou seja, eles podem evoluir suas preferências metabólicas entre glicólise aeróbica, glutaminólise ou metabolismo de um carbono de acordo com diferentes estressores, tratamentos com drogas e microambientes.
As 10 características do câncer
Energia celular desregulada
Eesistência à morte celular
Instabilidade do genoma
Indução de angiogênese
Metástase e invasão celular
Inflamação promotora de tumor
Imortalidade replicativa
Resistência à destruição imunológica
Resistência à supressores de crescimento
Sinalização proliferativa sustentada
As características únicas do metabolismo das células cancerígenas estão criando novas oportunidades para desenvolver tratamentos para o câncer baseados no metabolismo (como dietas cetogênicas) e medicamentos que alteram o metabolismo para servir como terapias anticâncer.
