Warburgův efekt

Pojmem Warburgův efekt označujeme specifický metabolismus nádorových buněk, které mají oproti zdravým buňkám méně funkční mitochondrie a významně sníženou oxidativní fosforylaci. Syntéza ATP je zde kompenzována glykolyticky za současné tvorby laktátu. Pro Warburgův efekt se ujal i synonymní výraz aerobní glykolýza.

Upraveno dle Understanding the Warburg Effect: The Metabolic Requirements of Cell Proliferation . V obrázku byly použity šablony Servier Medical Art.

Historie

V roce 1924 popsal tento nádorový fenotyp v poněkud zjednodušeném pojetí německý vědec Otto H. Warburg. To samé pozoroval Herbert G. Crabtree u kvasinek. Crabtree však ověřil, že pokud jsou kvasinky v růstovém médiu s nedostatkem glukózy, dojde u nich k přepnutí aerobní glykolýzy na oxidativní fosforylaci - jsou přímo nuceny vyrábět ATP mitochondriálně. Po uveřejnění Warburgovy práce přenesl design svých experimentů na nádorové linie, na nichž potvrdil, že i ony jsou schopny přepínat mezi aerobní glykolýzou a oxidativní fosforylací v závislosti na dostupnosti substrátu. Crabtree ve své práci dokonce poukázal na to, že oxidativní fosforylace je pro progresi konkrétních tumorů klíčová. Warburgova jedinečnost spočívá v tom, že jako první pochopil význam oxidačních a redukčních metabolických drah v živých organismech a dokázal je zasadit do správného kontextu. Za svoji práci dostal v roce 1931 Nobelovu cenu [1].

Současnost

Studie navazující na práce Warburga i Crabtreeho ukazují, že nádorové buňky fungují na principu tzv. metabolického remodelingu. Warburgův efekt i Crabtree efekt však stále hrají v proliferaci nádorových buněk významnou roli. Řada buněk solidního tumoru proliferuje velice rychle. Současně se ale maligní tkáň nestíhá dostatečně rychle vaskularizovat. V podobných případech pak dochází k přechodnému nedostatku substrátů oxidativní fosforylace nebo glykolýzy. Nezřídka dochází i k snížení koncentrace kyslíku, což celou věc ještě více komplikuje (viz Reduktivní karboxylace).