XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Как известно, рак — это злокачественная опухоль, при которой происходит бесконтрольное деление эпителиальных клеток с инвазией в подлежащие ткани. Данное заболевание представляет серьезную медико-социальную проблему. Статистические данные рака в мире довольно неблагоприятные: более 10 миллионов выявленных патологий в год, ежедневное заболевание около 27 000 людей[3]. Хотя следует отметить, что показатели смертности от злокачественных опухолей улучшаются за счет своевременной диагностики и внедрения новейших методов лечения. Однако ни одно заболевание не подлежит эффективной терапии без лечебного питания. Исходя из этого, следует, что одним из принципов лечения рака является диетотерапия, создающая благоприятный фон для подавления роста опухолевых образований. Но для грамотного составления рациона необходимо знание физиологических потребностей раковых клеток. Рассмотрим основные моменты жизнедеятельности этих структур.

В целом, метаболизм опухолевых клеток отличается от здоровых следующими особенностями:

Усиленный анаэробный гликолиз. В присутствии кислорода в нормальных тканях происходит расщепление глюкозы до пирувата, который впоследствии окисляется в митохондриях до углекислого газа. Но когда кислорода недостаточно, в клетке синтезируется лактат и полного окисления глюкозы при этом не происходит. И О. Варбургом было отмечено, что раковые клетки производят в основном лактат, а не пируват, независимо от присутствия кислорода. Следовательно, опухолевая ткань для получения необходимого количества энергии продуцирует в 8 раз больше молочной кислоты, поэтому потребности в глюкозе превышают в 10-30 раз больше глюкозы, чем нужды нормальной ткани[1].

Использование альтернативных источников энергии – глутамин, триптофан, аспаргин, лактат и т.д.

Повышенный синтез липидов (жирные кислоты, холестерол и его эфиры, простагландин Е2).

В целом в раковой клеткеповышена активность основных метаболических ферментов или целых метаболических путей, а, следовательно, и потребность в питательных веществах у  таких мутантных клеток будет выше. Эти особенности учитываются при лечении опухоли: исключение из рациона больного определенных компонентов пищи влечет понижении их содержания в  крови, и в окружении раковых клеток, что негативно скажется на их делении.

Определим роль отдельных компонентов пищи в физиологии раковых клеток.

Как было сказано ранее, опухолевые клетки активно используют анаэробный гликолиз. Этот процесс дает раковым клеткам некоторые преимущества. С одной стороны, анаэробный гликолиз протекает в бескислородной среде, и, судя по всему, является адаптацией к гипоксии, которая развивается по мере удаления этих клеток от кровеносных сосудов. С другой стороны, анаэробный гликолиз непосредственно сопряжен с образованием большого количества молочной кислоты, что приводит к закислению среды, способствуя тем самым инвазии опухоли за счет деградации здоровых клеток.

К тому же, данный мономер используется в качестве строительного блока для синтеза нуклеиновых кислот и различных биологически активных веществ. Потому снижение уровня глюкозы рассматривается как одна диетических стратегий при терапии рака. Данный метод ограничит доступ глюкозы для раковых клеток.

Каким образом добиться такого результата? Безусловно, уменьшение калорийности пищи приведет к снижению уровня глюкозы в крови, но такой способ может негативно сказаться на общем состоянии больного. Поэтому более эффективной стратегией является кетогенная диета, предполагающаяодновременное ограничение углеводной пищи с преобладанием продуктов липидной природы[2].

Роль жирных кислот в раковых клетках связана с никотинамидадениндинуклеотидфосфатом (НАДФ⁺). Как известно, основным продуктом катаболизма жирных кислот является ацетил-КоА , вступающий в цикл трикарбоновых кислот. Тут С2-фрагмент становится субстратом для синтеза цитрата, который имеет право либо остаться вовлеченным в цикл Кребса, либо покинуть митохондрию и выйти в цитоплазму. В цитозоли же, он превращается в изоцитрат, который в свою очередь окисляется под действием НАДФ-зависимой дегидрогеназы. Таким образом,клетка получает восстановленный НАДФ – вещество,выполняющее две основополагающие функции. Во-первых, это участие в защите клетки от  активных форм кислорода, запускающих перекисное окисление липидов клеточной мембраны. НАДФ обеспечивает регенерацию антиоксиданта глутатиона (GSH), который принимает участие в обезвреживании токсичных радикалов кислорода. Во-вторых, НАДФнеобходим для синтеза жирных кислот и нуклеотидов, нужных для поддержания активного роста и пролиферации клеток, что характеризует особенность жизнедеятельности опухолевых тканей. Исходя из вышесказанного, можно подчеркнуть, что ограниченное потребление липидов негативно скажется на росте опухолевых образований, но эффективно при самом лечении рака.

Раковые клетки для своего роста требуют бóльшие количества метионина по сравнению с нормальными клетками. Роль метионина такова, что в ответ на его повышенный уровень клетки способны включать специальные сенсорные системы, которые активируют протеинкиназу mTORC1. Этот фермент запускает процесс синтеза белка и, тем самым, ускоряет рост и деление клетки. Кроме этого, производное метионина в виде S-аденозилметионина является главным донором метильной группы в клетке, то есть обеспечивает метилирование ДНК, позволяющее регулировать проявление тех или иных генов. Таким образом, регулируется экспрессия генов мутантных клетоки вносится вклад в развитии опухоли. Диетическое ограничение метионина у людей, страдающих онкологическими заболеваниями, является весьма многообещающим подходом.

Для нормальных клеток аргинин является заменимой аминокислотой, т.е. образуется denovo.Но в некоторых опухолевых клетках (например, рак простаты и меланома) в связи с небольшим уровнем фермента аргининсукцинатдегидроеназы продукция аргинина снижена. Выходит, что некоторые раковые опухоли требуют поступление аргинина извне (для клеток этих опухолей аргинин — незаменимая аминокислота). «Аргининовая зависимость» опухолей учитывается при терапии, как в фармакологических подходах, так и в обычном диетическом ограничении аргинина [4].

Таким образом, в данной статье были кратко охарактеризованы некоторые метаболические особенности опухолевых клеток, на основе которых можно судить о потребностях данных клеток в тех или иных продуктах питания. Следует сказать, что не существует какой-либо универсальной диеты для людей, страдающих онкологическими заболеваниями. Но можно быть уверенными в том, что модификации диеты являются перспективным походом к лечению рака.

Список литературы

Ключевые особенности опухолевого метаболизма. [Электронный ресурс]. – URL :https://medach.pro (дата обращения: 20.01.2022).

Рацион опухолевых клеток, или роль питания в терапии рака. [Электронный ресурс]:– URL:https://biomolecula.ru (дата обращения: 20.01.2022).

Статистика рака: заболеваемость, смертность, выживаемость. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ksgengin.ru (дата обращения: 20.01.2022).

В. А. Чубенко. «Терапевтические мишени опухолевого метаболизма» /В. А. Чубенко// - Санкт-Петербург , 2021. – 10с.