17.01.2018
PL EN
02.11.2017 aktualizacja 15.11.2017

Komórki raka wykorzystują odpady metabolizmu, jako paliwo do życia

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Komórki raka piersi wykorzystują amoniak – odpad metabolizmu –do produkcji białek i pobudzenia wzrostu – wykazały badania naukowców z USA na łamach tygodnika "Science".

Amoniak jest w tym przypadku źródłem azotu, niezbędnego m.in. do powstawania aminokwasów, czyli podstawowego budulca białek.

Zdaniem autorów pracy – naukowców z Harvard Medical School w Bostonie – wyniki tego badania pomogą zrozumieć rolę amoniaku w rozwoju raka i zainspirować do opracowania nowych terapii przeciwnowotworowych.

"Tradycyjnie amoniak był uważany za odpad metabolizmu, który musi być usunięty z powodu wysokiej toksyczności. My wykazaliśmy, że nie tylko nie jest on toksyczny dla komórek raka piersi, ale może być wykorzystany do odżywienia guza, służąc za źródło budulca, którego nowotwór potrzebuje do wzrostu” - komentuje współautorka pracy prof. Marcia Haigis.

Intensywnie dzielące się komórki, zwłaszcza komórki nowotworowe, szybko zużywają składniki odżywcze, wytwarzając przy tym nadmiar ubocznych produktów metabolizmu. Jednym z nich jest amoniak, który normalnie jest transportowany naczyniami krwionośnymi do wątroby, gdzie zostaje przekształcony w mniej szkodliwe związki, a następnie wydalony z organizmu w postaci mocznika.

Jednak nowotwory do pewnego etapu rozwoju nie mają naczyń krwionośnych, albo mają ich niewiele, dlatego amoniak gromadzi się w środowisku guza w stężeniu, które może być toksyczne dla komórek.

Aby sprawdzić, jak komórki nowotworowe radzą sobie z nadmiarem amoniaku, prof. Haigis razem z kolegami zastosowała technikę znakowania azotu (amoniak składa się z atomu azotu i trzech atomów wodoru) w aminokwasie o nazwie glutamina. Gdy glutamina jest rozkładana w procesach metabolicznych, uwalnia się m.in. amoniak.

Śledząc losy oznakowanego amoniaku, naukowcy przeanalizowali ponad 200 różnych produktów metabolizmu w komórkach raka piersi hodowanych w laboratorium oraz w ludzkich komórkach raka piersi wszczepianych myszom.

Okazało się, że komórki nowotworowe wtórnie przetwarzały amoniak z bardzo dużą wydajnością, włączając go do różnych substancji – przede wszystkim do aminokwasów, takich jak glutamina, ale też prolina czy asparaginian. Około 20 proc. komórkowych zasobów glutaminy zawierało wtórnie wykorzystany azot.

Co więcej, w obecności wyższych stężeń amoniaku komórki raka piersi rosły szybciej w hodowli. Ich liczba podwajała się o siedem godzin wcześniej niż komórek raka hodowanych bez amoniaku.

Przeprowadzono też doświadczenia w tzw. hodowlach 3D, w których komórki mogą dzielić się i rosnąć we wszystkich kierunkach, tak jak w organizmie (a nie tylko na podłożu). Obecność amoniaku przyczyniała się do wzrostu liczby komórek i zwiększenia powierzchni skupisk komórek nawet o 50 proc., w porównaniu z hodowlami bez obecności tego związku.

Amoniak przyspieszał też wzrost i podziały ludzkich komórek raka sutka, które wszczepiono myszom.

Natomiast, gdy badacze zablokowali aktywność enzymu, który bierze udział w metabolizmie glutaminy i przyczynia się do powstawania amoniaku, wzrost guzów nowotworowych ulegał znacznemu spowolnieniu, w porównaniu z guzami z prawidłowo działającym enzymem.

Zdaniem naukowców wyniki te oznaczają, że amoniak jest dla komórek nowotworowych istotnym źródłem azotu wykorzystywanym do produkcji aminokwasów, a w rezultacie białek. W ten sposób może przyczyniać się do zwiększenia masy guza. Jak ocenia współautorka pracy Jessica Spinelli, sugeruje to, że zahamowanie wchłaniania lub produkcji amoniaku przez komórki może stać się nową strategią terapeutyczną w onkologii. (PAP)

autor: Joanna Morga

jjj/ agt/

Partnerzy

Copyright © Fundacja PAP 2018