Код жизни. Как защитить себя от развития злокачественных новообразований и сохранить тело здоровым до глубокой старости

Обычно клетки вырабатывают энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ) двумя возможными путями: окислительным фосфорилированием (дыхание) или гликолизом (ферментация). Окислительное фосфорилирование происходит в митохондриях: каждая молекула глюкозы сжигается с помощью кислорода, вырабатывая 36 молекул АТФ. В отсутствие кислорода здоровым клеткам приходится прибегать к гликолизу, который дает лишь две молекулы АТФ и две молекулы молочной кислоты на молекулу глюкозы. Например, во время интенсивных упражнений мышцам требуется столько энергии за такое короткое время, что кровеносная система просто не успевает удовлетворить все потребности в кислороде. Мышцы переключаются на гликолиз, который не требует кислорода и вырабатывает намного меньше энергии на одну молекулу глюкозы. В конце концов молочная кислота накапливается и вызывает мышечную усталость – именно поэтому во время особенно тяжелого упражнения вы можете вдруг почувствовать, что больше уже просто не можете. Здоровые клетки не очень хорошо функционируют в кислой среде. Когда вы отдыхаете, потребность в кислороде снижается, и мышцы, получив достаточную дозу кислорода, снова переходят к окислительному фосфорилированию.

Клеткам, которые вырабатывают много энергии с помощью окислительного фосфорилирования, естественно, требуется больше кислорода. Варбург заметил это явление, когда увидел, как быстро растут оплодотворенные яйца морских ежей. Он предположил, что быстрорастущие раковые клетки тоже потребляют большие объемы кислорода. Но предположение оказалось ошибочным. В 1923 году Варбург не без удивления отметил, что быстрорастущие опухолевые клетки у крыс потребляют не больше кислорода, чем здоровые.

С другой стороны, раковые клетки потребляли в десять раз больше глюкозы[329] и вырабатывали молочную кислоту в 70 раз быстрее, чем нормальные ткани. Варбург подсчитал, что опухолевые клетки перерабатывают невероятные 66 % всей потребляемой глюкозы в молочную кислоту[330].

Несмотря на легкую доступность кислорода, раковые клетки вырабатывали энергию, используя менее эффективный сигнальный путь гликолиза. Сейчас этот удивительный процесс называют эффектом Варбурга.

Поскольку при гликолизе на каждую молекулу глюкозы вырабатывается намного меньше АТФ, раковым клеткам приходится жадно глотать глюкозу, словно верблюду, который впервые подошел к воде после длинного перехода по пустыне. Сейчас мы пользуемся эффектом Варбурга для одной из онкологических процедур, позитронно-эмиссионной томографии. Как мы уже обсуждали в главе 3, ПЭТ измеряет количество глюкозы, потребляемой клетками. Активные раковые клетки поедают глюкозу намного быстрее, чем окружающие их здоровые клетки, и ПЭТ показывает нам эти «горячие точки».

Аэробный гликолиз (гликолиз в присутствии больших запасов кислорода) – это уникальная черта рака. Нормальные клетки при доступности кислорода практически всегда избирают окислительное фосфорилирование. Даже в ситуациях, когда клетки растут быстро и требуют большого количества энергии, например при заживлении ран, эффект Варбурга все равно не задействуется. Но почему? Это кажется очень странным.

Подумайте хорошенько. Мы знаем, что у рака есть четыре отличительные особенности:

1. Он растет.

2. Он бессмертен.

3. Он передвигается.

4. Он использует эффект Варбурга: умышленно прибегает к менее эффективному методу выработки энергии.

Один из этих пунктов явно не сходится с другими. Бессмертные раковые клетки – очень занятые создания: они постоянно растут и передвигаются по организму. Для этого нужно много-много энергии. Почему тогда рак выбирает менее эффективный способ выработки энергии?

Давайте представим: вы создали быструю спортивную машину, обтекаемую, с низкой посадкой и антикрылом, уменьшающим сопротивление воздуха. А потом открыли капот, выкинули оттуда двигатель мощностью в 600 лошадиных сил и поставили вместо него мотор от газонокосилки, в котором всего 9 «лошадей». Серьезно? Это очень странно. Но рак, по сути, делает то же самое: специально выбирает менее эффективный метод выработки энергии. Но это не может быть простым совпадением: 80 % всех известных раковых опухолей используют эффект Варбурга. Какова бы ни была причина, этот эффект важен для генеза рака и не является просто метаболической ошибкой. Рак не продержался бы миллионы лет, поражая многоклеточные организмы от гидры до кошек, собак и людей, если бы делал ошибки.