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

В знаменитой статье 1956 года «Происхождение рака» Варбург выдвинул гипотезу, что аномальный переход к аэробному гликолизу – это настолько странно, что, должно быть, именно он является тем самым событием, которое запускает развитие рака. Вспомним: для успешного окислительного фосфорилирования требуются кислород и хорошо работающие митохондрии, клеточные структуры, в которых и происходит процесс. Поскольку кислород присутствует в изобилии, Варбург пришел к выводу, что дело здесь в плохой работе митохондрий, которые вынуждают раковую клетку переключиться на менее эффективный сигнальный путь гликолиза[331]. Варбург предполагал, что рак вызывается в основном повреждением митохондрий.

Эффект Варбурга – это хорошо известный факт, но вот гипотезе Варбурга противоречат многие наблюдения[332]. Митохондрии раковых клеток часто работают нормально и даже сохраняют дыхательные функции[333]. У большинства раковых клеток митохондрии вполне функционируют – это означает, что они полагаются в производстве энергии не только на гликолиз и при необходимости могут переключиться обратно на окислительное фосфорилирование[334]. Рак не вынужден использовать гликолиз – он специально так делает. Но почему?

Эффективная выработка энергии (АТФ) является преимуществом только в условиях недостатка ресурсов. Если клеткам доступно много глюкозы, какая разница, две молекулы АТФ получать из одной глюкозы или 36? Гликолиз вырабатывает АТФ менее эффективно, но быстрее. За то время, что здоровые клетки перерабатывают одну молекулу глюкозы в 36 молекул АТФ, раковые клетки успевают переработать 11 молекул глюкозы на 22 молекулы АТФ и 22 молекулы молочной кислоты. Поскольку молочная кислота может быть переработана в АТФ в пропорции 1:1, раковая клетка за то же время в теории может получить 44 молекулы АТФ. Раковые клетки вырабатывают энергию быстрее, но для этого им требуется в десять раз больше глюкозы[335].

Представьте себе двух человек. Один сжигает за день 2 тыс. калорий, а у другого организм более энергоэффективный и сжигает всего 1 тыс. калорий. Повышенная энергоэффективность перестает быть преимуществом, если вы съедаете по 2500 калорий в день. Окислительное фосфорилирование дает преимущество только при дефиците глюкозы, но, учитывая распространение эпидемии ожирения и диабета 2-го типа, глюкозы нам сейчас доступно скорее много, чем мало. Так что в современных условиях энергоэффективность окислительного фосфорилирования можно назвать «преимуществом» разве что в кавычках.

Учитывая, что этот сигнальный путь используется практически всеми известными видами рака, приходится сделать вывод, что это не совпадение и не ошибка – этот процесс является неотъемлемой частью развития рака. Он дает какое-то преимущество в адаптации. Но какое?

Клеткам для роста нужна не только энергия, но и строительные материалы. Поскольку мы – углеродная форма жизни, для роста наших клеток и производства органических молекул нужен углерод. При окислительном фосфорилировании бо́льшая часть углерода в глюкозе перерабатывается в энергию, а образовавшийся углекислый газ мы выдыхаем. При гликолизе же лишь небольшая часть углерода полностью сжигается для получения энергии. Оставшийся углерод можно переработать в строительные материалы для производства новых аминокислот и жирных кислот.

Представьте себе следующую аналогию: для строительства дома нужна и энергия (прилежный труд строителей), и материалы. Если у вас есть строители, но нет кирпичей, дома вы не построите. Быстрорастущим клеткам тоже нужна и энергия (АТФ), и материалы (углерод). Окислительное фосфорилирование вырабатывает только энергию, что не способствует максимально возможному росту. Гликолиз лучше поддерживает быстрый рост, потому что предоставляет и энергию, и материалы, а окислительное фосфорилирование – только чистую энергию[336]. Возможно, именно поэтому эффект Варбурга лучше обеспечивает рост рака.

В 1970-х гг. метаболическая теория рака, которую продвигал Варбург, казалась все более шаткой. Уже началась генетическая революция, и теория соматических мутаций притянула к себе исследователей рака, словно магнитом. Вопрос о том, каким топливом рак пользуется для своего роста, и его аномальная, любопытная склонность к гликолизу оставались загадками, от которых просто отмахивались. Новые научные статьи об эффекте Варбурга выходили очень редко. Два этих направления исследований – рост раковых опухолей и метаболизм раковых клеток – вообще не пересекались. А затем, в конце 1990-х гг., они неожиданно встретились – и их тут же поженили под дулом пистолета.

Реабилитация Варбурга