Код жизни. Как защитить себя от развития злокачественных новообразований и сохранить тело здоровым до глубокой старости - [13]

Классическая версия гласит, что метастазы начинаются на позднем этапе естественной жизни рака, после долгого периода роста первичной опухоли. Мы долго считали, что раковая опухоль остается сравнительно локализованной и неизменной, пока не начинает выбрасывать раковые клетки в кровь. Однако новые данные показывают, что микрометастазы начинаются уже на раннем этапе развития; впрочем, эти сброшенные опухолью клетки обычно не выживают.

НОВЫЕ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

В 2011 году Ханахан и Вейнберг дополнили свою статью, добавив еще две новые отличительные особенности и две способствующие характеристики – свойства, которые позволяют раковым клеткам легче получать отличительные особенности. Первая способствующая характеристика – нестабильность и мутации генома. Раковые

Особенность № 7. Дерегулирование клеточной энергетики

Клеткам необходим надежный источник энергии для сотен задач, которые они выполняют каждый день. Клеточная энергия хранится в молекуле под названием аденозинтрифосфат (АТФ). Глюкозу можно переработать в энергию двумя способами: с помощью кислорода (аэробное дыхание) и без кислорода (анаэробная ферментация). Химический процесс под названием окислительное фосфорилирование – это самый эффективный метод извлечения энергии. Во время этого процесса глюкоза и кислород сжигаются вместе, образуя 36 молекул АТФ и отходы – углекислый газ, который выдыхается организмом. Окислительное фосфорилирование проходит в митохондриях, которые часто называют «энергостанциями клеток».

Когда кислород недоступен, клетки сжигают глюкозу с помощью другого химического процесса – гликолиза, который вырабатывает всего две молекулы АТФ, а также отходы – молочную кислоту. В некоторых обстоятельствах это вполне разумный компромисс: получить АТФ менее эффективным способом, но зато без кислорода. Например, высокоинтенсивные физические нагрузки вроде бега на короткие дистанции требуют большого количества энергии. К клеткам притекает недостаточно крови, чтобы полностью обеспечить потребность в кислороде, так что мышцам приходится использовать анаэробный (бескислородный) гликолиз. Именно из-за молочной кислоты у нас болят мышцы после сильных физических нагрузок. Гликолиз позволяет вырабатывать энергию даже без кислорода, но вырабатывает лишь две, а не 36 молекул АТФ из одной молекулы глюкозы. Соответственно, вы не сможете далеко убежать со всех ног – ваши мышцы устанут, и придется остановиться и отдохнуть. К мышцам прильет кровь, смоет накопившуюся молочную кислоту, и вы постепенно восстановитесь.

опухоли достигают своих целей, вызывая мутации в нормальных генах, а с нестабильным генетическим материалом это сделать легче. Вторая способствующая характеристика – воспаление, вызывающее опухоли. Воспаление – это естественная реакция на травму или раздражение ткани. Обычно это защитная реакция организма, но в некоторых случаях она может способствовать прогрессу рака.

Окислительное фосфорилирование в митохондриях вырабатывает из одного и того же количества глюкозы в 18 раз больше энергии, чем гликолиз. Это такой эффективный процесс, что нормальные клетки при доступности кислорода почти всегда используют фосфорилирование. А вот раковые клетки, как ни странно, действуют иначе. Раковые клетки почти всегда используют менее эффективный гликолитический сигнальный путь, даже если кислорода достаточно[32]. Это не новое открытие – впервые данное явление описал еще в 1927 году Отто Варбург, один из величайших биохимиков в истории. Такое метаболическое перепрограммирование встречается в 80 % всех случаев рака; оно называется эффектом Варбурга.

Поскольку эффект Варбурга (аэробный гликолиз) менее энергоэффективен, раковой опухоли требуется намного больше глюкозы, чтобы поддерживать метаболизм. Чтобы компенсировать этот недостаток, раковые клетки экспрессируют на своей поверхности намного больше глюкозных транспортеров GLUT1. Это ускоряет перемещение глюкозы из крови в клетку. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) эксплуатирует эту жадность раковых клеток до глюкозы. В организм вводится глюкоза, помеченная с помощью радиации, и клеткам дается время, чтобы впитать ее. А потом томография показывает те области, которые усваивают глюкозу быстрее всего. Такие «горячие точки» – свидетельство опухолевой активности.

Это очень интригующий парадокс. Раковая опухоль быстро растет и, соответственно, требует больше энергии – почему она тогда целенаправленно выбирает менее эффективный путь выработки энергии? Как говорится, «все страньше и страньше»[33], и эту занимательную аномалию нужно объяснить, потому что, именно пытаясь объяснить и осмыслить парадоксы, мы продвигаем науку и создаем новые парадигмы понимания.

Особенность № 8. Избегание иммунного разрушения

Иммунная система активно ищет и уничтожает раковые клетки. Например, естественные киллеры (NK-клетки) здоровой иммунной системы постоянно патрулируют кровь в поисках незваных гостей – бактерий, вирусов, раковых клеток. Именно поэтому у пациентов с нарушениями иммунной системы – например ВИЧ-инфицированных или принимающих иммунодепрессанты (скажем, после трансплантации органов) – вероятность развития рака намного выше.