Bilim Günlüğü
Warburg etkisi kısaca kanser hücrelerinin enerji üretimi için oksidatif fosforilasyon yerine glikolizi tercih etmesidir.

Kanser hücrelerinin değişmiş metabolizması – Warburg Etkisi

Warburg etkisi kısaca kanser hücrelerinin enerji üretimi için oksidatif fosforilasyon yerine glikolizi tercih etmesidir.

Temel olarak hücrelerin kontrolsüz büyümesi ve bölünmesi olarak tanımlanan kanser günümüzde gittikçe yaygınlaştığından dolayı araştırmaların odak noktası olmaktadır. Kanser hücrelerinin değişmiş metabolizması – Warburg Etkisi incelenirken yapılan tüm araştırmalar bir araya getirildiğinde ise çoğu kanser tipinde ortak olarak görülen yani kanserin temel nitelikleri olarak adlandırabileceğimiz özelliklerden bazıları

  • DNA hasarı
  • Herhangi bir sinyale bağlı olmaksızın büyüme ve bölünme
  • Apoptozu önleyici mekanizmalar
  • Oksidatif stres
  • Warburg etkisi olarak belirlenmektedir.
Warburg etkisi kısaca kanser hücrelerinin enerji üretimi için oksidatif fosforilasyon yerine glikolizi tercih etmesidir.
Warburg etkisi kısaca kanser hücrelerinin enerji üretimi için oksidatif fosforilasyon yerine glikolizi tercih etmesidir.

Normalde hücreler karbonhidratlardan yani şekerden enerji elde edebilmek için öncelikle sitoplazmada glukozu iki adet pirüvata parçalar. Bu olay glikoliz olarak adlandırılır ve 10 reaksiyondan oluşan bu yolaktan glukoz başına sadece 2 ATP elde edilir. Ardından pirüvat mitokondriye transfer edilir, asetil-KoA’ya dönüştürülür ve mitokondride gerçekleşen Krebs döngüsü sayesinde asetil Koa’nın asetil grubu karbondioksite kadar oksitlenir. Bu oksitlenme sırasında da NADH ve FADH2 elde edilir.

Tüm bu olayların ardından esas enerjinin yani ATP’nin elde edilmesi mitokondri iç zarında yani kristada gerçekleşir. Krebs döngüsünden ve glikoliz yolağından elde edilen NADH ve FADH2 molekülleri kristada elektron taşıyıcı proteinler tarafından oksitlenir, yine aynı proteinler tarafından elektronların enerjisi hidrojen iyonlarının elektrokimyasal gradiyent enerjisine dönüştürülür.

Son aşamada ATP sentaz enzimi protonların bu enerjisini ATP üretmek için kullanır. Kısaca tüm bu glikoliz, Krebs döngüsü ve oksidatif fosforilayon sonrasında bir adet glukozdan 30 adet ATP molekülü üretilmiş olur.

Yukarıda da bahsedildiği gibi Warburg etkisi kanser hücrelerinin enerji üretmek için oksidatif fosforilasyon yerine glikoliz ve fermentasyon yolağını tercih etmesidir. Bir başka deyişle, yukarıda bahsedilenden farklı olarak kanser hücrelerinde glikoliz sonucu oluşan pirüvat mitokondriye gitmek yerine sitoplazmada kalır ve glikoliz yolağında oluşan NADH tarafından indirgenerek laktik asite dönüştülür. ( Ayrıca belirtmek gerekir ki laktik asit fermentasyonu normalde egzersiz esnasında iskelet kasları tarafından da kullanılmaktadır.)

Peki kanser hücrelerini bir glukoz molekülünden 30 ATP elde etmek varken 2 ATP elde etmeye iten sebepler nelerdir ?

1- Glikoliz yolağı oksidatif fosforilasyon yolağından farklı olarak oksijene gereksinim duymadığı için Warburg etkisi sayesinde kanser hücrelerinin oksijene ihtiyacı ortadan kalkar. Böylece solid tümörler gibi hücre yoğunluğunun olması gerekenden fazla olduğu alanlarda yani oksijen konsantrasyonunun yetersiz olduğu alanlarda bile kanser hücreleri büyümeye ve bölünmeye devam edebilir.

2- Oksidatif fosforilasyon yolağı yerine glikolizi tercih eden kanser hücreleri bir nevi mitokondriyi oyun dışı bırakmaktadır. ( Zaten yapılan araştırmalar kanser hücrelerinin içerdiği mitokondrilerin çoğunun işlevsel olmadığını ortaya koymaktadır.) Böylece kanser hücreleri programlı hücre ölümü yani apoptozdan da kaçınmaktadır.Ayrıca mitokondri fonksiyonel olmadığı için kanser hücrelerinde ROS ( Reaktif oksijen türleri) dengesi de bozulmakta böylece de hücre sinyal yolakları değiştirilmektedir.

3- Glikoliz yolağında üretilen metabolitlerin bir kısmı NADPH ve riboz üreten pentoz fosfat yolağında kullanılmaktadır. Kanser hücreleri gibi hızlı bölünen hücreler NADPH ve riboza normal hücrelerden daha çok ihtiyaç duyduğundan pentoz fosfat yolağının kullanımının artması da kanser hücrelerine avantaj sağlamaktadır.

4- Yukarıda da bahsedildiği gibi oksidatif fosforilasyon sonucunda karbondioksit nihai ürünken glikoliz ve fermantasyon sonucunda laktik asit nihai üründür. Laktik asit hem karaciğere transfer edilip tekrardan glukoz üretmeye hem de kanser hücrelerinin mikroçevresini asitleştirerek metastazın kolaylaşmasına yardım etmektedir.

5- Warburg etkisi bazı transkripsiyon faktörleri aracılığıyla tümörlerin etrafındaki damarların büyümesini arttırmaktadır. Böylece de kanser hücrelerine daha fazla nütrientin ulaşmasını sağlamaktadır.

Merve Kahraman

Moleküler biyoloji ve genetik öğrencisi.

Bilim Yazarlığı

Yorum ekle

Bilim Yazarlığı