Сахар и онкология

Сахар и онкология

За последние годы накопились данные, свидетельствующие о том, что за счет систематического сокращения количества пищевых углеводов можно было бы подавить или, по крайней мере, задержать появление рака, а также о том, что распространение уже существующих опухолевых клеток может замедляться. Проще говоря, сахар и рак связанны между собой. Систематическое употребление сахара может ускорить развитие рака.

Эффект Варбурга

Этот наблюдение называется эффект Варбурга, при котором раковые клетки быстро расщепляют сахар и этим стимулируется рост опухоли. Потребление сахара и его расщепление в клетках опухолей в 200 раз превосходит данный процесс в здоровых тканях и гиперактивное потребление сахара раковыми клетками ведет к непрерывной стимуляции развития и роста злокачественных новообразований. Данное открытие подтверждает, что сахар и рак взаимосвязаны. Эта гипотеза подтверждается связью между современными хроническими заболеваниями, такими как метаболический синдром (нарушение толерантности к глюкозе, сахарный диабет), и риском развития или смерти от рака.

Пищевые углеводы и глюкоза, до которых более сложные углеводы в конечном счете расщепляются и перевариваются, могут оказывать прямое и косвенное воздействие на опухоли с усилением роста клеток опухолей:

  • во-первых, в отличие от обычных клеток, большинство злокачественных клеток зависят от стабильного наличия глюкозы в крови для энергетического своего функционирования и увеличения своей биомассы. Они не способны усваивать значительные количества жирных кислот или кетоновых тел из-за нарушения клеточного дыхания.
  • во-вторых, высокое содержание инсулина в результате хронического употребления углеводов, может напрямую способствовать разрастанию опухолевых клеток.
  • в-третьих, обнаружено, что кетоновые тела, уровень которых повышается при низком уровни в крови инсулина и уровня глюкозы, негативно влияет на разрастание различных опухолевых клеток.

В добавлении, у множества пациентов с раком обнаруживался нарушенный метаболизм глюкозы из-за инсулиновой резистентности. Этим пациентам весьма приносило пользу повышенное употребление в пищу белков и жиров и, несомненно, благотворное влияние ограничения потребления углеводов и сахара при профилактике и лечении рака.

Сахар и кальций против…

Обнаружен еще новый механизм гибели раковых клеток. Дефицит сахара приводит к такой перестройке жизнедеятельности раковых клеток, что внутрь них поступают ионы кальция, что вызывает гибель клеток опухоли. А так ка рост не всех злокачественных опухолей останавливается при дефиците сахара, то ученые предположили, что сочетанное ограничение сахара и повышение уровня кальция в клетках опухоли может стать перспективным методом борьбы с онкологией, тем более что в эксперименте удалось разрушить очаг опухоли, не повредив при этом здоровые клетки.

1/ Klement, Rainer J., and Ulrike Kammerer, «Is there a role for carbohydrate restriction in the treatment and prevention of cancer?» Nutr Metab (Lond). 2011 Oct 26;8:75.

2/ Ken Peeters, Frederik Van Leemputte, Baptiste Fischer, et/ Fructose-1,6-bisphosphate couples glycolytic flux to activation of Ras. Nature Communications, 2017; 8

3/ Ha Yin Lee, Yoko Itahana, Stefan Schuechner, et/ Ca2 -dependent demethylation of phosphatase PP2Ac promotes glucose deprivation–induced cell death independently of inhibiting glycolysis. Science Signaling, 2018; 11 (512):

Учитывая большое количество споров о сахаре, прикреплю вам труд на это тему.

Просто как пища для размышлений, ведь никто не в состоянии запретить человеку делать то, что он хочет.

Кроме того, вы принимаете сахар на ежедневной основе с натуральными продуктами и его любому организму более чем достаточно.

На русском ниже: (перевод взят готовый, если знаете англ, то лучше читать оригинал).

Ещё в начале ХХ века немецкий учёный обнаружил, что раковые клетки производят энергию путём очень быстрого (расщепления глюкозы без участия кислорода с получением в качестве одного из продуктов, молочной кислоты или лактата). Но реальной энергии (в виде молекул АТФ) при этом получается очень мало, а на производство лактата уходит около 70 процентов глюкозы.

В клетках стремительно развивающейся раковой опухоли уровень гликолиза может быть в 200 раз выше, чем в нормальных тканях. Будущий лауреат Нобелевской премии предположил, что основной причиной рака является именно это нарушение обмена веществ.

Сегодня науке известно, что рак вызывают , и именно с этой стороны сейчас пытается подойти к проблеме большинство исследователей, незаслуженно отодвигая более старые методы на второй план.

Дело в том, что хотя эффект Варбурга до сих пор широко применяется для обнаружения опухолей, его роль в развитии онкологических заболеваний оставалась непонятной. Но теперь результаты нового исследования наконец проливают свет на то, как сахар питает раковые клетки, затрудняя лечение.

В 2008 году коалиция голландских и бельгийских университетов начала свою большую работу, чтобы выяснить, почему опухоль превращает в лактат гораздо больше сахара, чем здоровые клетки. В частности учёные искали связь между глюкозой и семейством генов Ras, ошибки в которых приводят к развитию опухоли и образованию метастазов.

Читайте также:  Хофитол отзывы для детей при запорах

Профессор Йохан Тевелейн ( ) из Фламандского института биотехнологий (VIB) и его коллеги работали с культурами дрожжей, которые, так же как и человек, имеют гены Ras. Исследователи выбрали примитивные одноклеточные организмы, чтобы не отвлекаться на многочисленные регуляторные процессы, которые имеют место в клетках млекопитающих.

Как сообщается в , опубликованной в журнале Nature Communications, расщепление сахара в дрожжевых и раковых клетках происходит ступенчато через образование вещества под названием 1,6-бифосфат фруктозы. В ходе высокоскоростного гликолиза его накапливается очень много, и именно оно активирует Ras-белки, которые стимулируют усиленное размножение обоих типов клеток.

Несмотря на то, что исследователи пока не узнали, что именно заставляет клетки отказаться от нормального получения энергии в процессе дыхания и усиленно потреблять сахар, стало очевидным, что этот процесс создаёт «порочный круг». Развитие рака вызывает усиленное расщепление глюкозы, которое в свою очередь способствует распространению рака. Таким образом, команда смогла продемонстрировать, что эффект Варбурга напрямую влияет на агрессивность опухоли.

«Наши исследования показывают, как гиперактивное потребление сахара раковыми клетками стимулирует развитие заболевания и рост опухоли, – говорит Тевелейн в . – Эта связь между сахаром и раком имеет обширные последствия, и наши результаты обеспечивают прочную основу для будущих исследований в этой области».

Авторы работы также считают, что результаты их исследования не только намекают на необходимость внесения изменений в диету пациентов с онкологическими заболеваниями, но и лишний раз указывают на опасность употребления сахара в целом.

Кстати, у голых землекопов, знаменитых своей устойчивостью к развитию злокачественных опухолей, в организме , которые не могут служить «пищей» раковым клеткам.

Рис. 1. Гистологический срез участка тонкого кишечника мышей с выключенным геном APC, которых поили простой водой (Con) и которых поили умеренными дозами сладкого сиропа (HFCS) в течение 8 недель. Из-за отключения гена APC и у тех, у других мышей развивались раковые опухоли (более темные наросты на стенках кишечника), но у мышей, которые имели доступ к сиропу, эти опухоли заметно крупнее. Окраска гематоксилином и эозином. Длина масштабного отрезка — 2 мм. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Лишний вес повышает риск развития многих заболеваний, в том числе и онкологических. Одним из факторов развития ожирения может быть излишнее потребление сладостей, но пока непонятно, может ли сладкое напрямую, без развития ожирения, стимулировать рак. Похоже, что может: эксперименты на генетически модифицированных мышах показали, что сладкий сироп, аналоги которого используются в пищевой промышленности в качестве подсластителей, активирует рост раковых опухолей кишечника даже при отсутствии признаков ожирения. Связь между потреблением сладкого и повышенными рисками онкологических заболеваний у людей показана и в недавнем статистическом исследовании с участием более чем 100 тысяч человек. Эти результаты показывают, что дальнейшие исследования связей между потреблением сладкого и онкогенезом, вероятно, дадут ключ к новым стратегиям лечения и профилактики рака.

Во второй половине XX века одной из серьезнейших медицинских проблем стали ожирение и избыточный вес. То, как много у человека лишнего веса, традиционно оценивают при помощи индекса массы тела (ИМТ) — числового показателя, который рассчитывается как отношение массы тела к квадрату роста. Значения больше 25 считают избыточным весом, а значения больше 30 — ожирением, нормой считаются значения ИМТ в пределах 18,5–25. Одни из основных причин такого «тренда на ожирение» — увеличение калорийности пищи (особенно изготавливаемой промышленным способом) и изменение образа жизни среднего человека в сторону снижения активности. Проблема ожирения касается не только богатых, но и развивающихся, и бедных стран. По данным Всемирной организации здравоохранения на 2016 год в мире более 1,9 миллиарда человек (то есть более трети всего населения Земли) испытывают проблемы с избыточным весом (в России, например, таких больше половины от взрослого населения), а у более 650 миллионов из них ожирение.

Многочисленные исследования указывают на то, что избыточному весу сопутствует большое количество разнообразных рисков для здоровья (от метаболического синдрома и диабета до заболеваний сердечно-сосудистой системы и проблем с опорно-двигательным аппаратом) и повышенные риски смертности. При этом, что интересно, в ряде исследований показано, что люди с повышенным ИМТ лучше переносят некоторые инфекционные заболевания (например, туберкулез). Подробнее об этом можно прочитать в статье Большой плюс или жирный минус?

Показано, что ожирение — важный фактор риска и для онкологических заболеваний: выявлена его связь со многими распространенными типами рака: колоректальным раком (то есть раком толстого кишечника), раком пищевода, поджелудочной железы, печени, и т. д. (см.: I. Vucenik, J. P. Stains, 2012. Obesity and cancer risk: evidence, mechanisms, and recommendations, M. Bardou et al., 2013. Obesity and colorectal cancer). В США ожирение стало третьим по значимости фактором риска развития онкологических заболеваний после курения и неправильного питания (см.: Obesity and cancer). При этом механизмы, посредством которых ожирение провоцирует онкогенез, пока еще плохо изучены. Считается, что накопление жира в тканях в сочетании с гормональными нарушениями, связанными с ожирением, а также с более частыми повреждениями ДНК и нарушением работы системы репарации способствуют инициации и развитию опухолей.

Читайте также:  Кишечная ворсинка представляет собой выпячивание

Существенный вклад в калорийный баланс нашей пищи вносят сладости. Основные потребляемые сахара — глюкоза и фруктоза, широко используемая в пищевой промышленности как подсластитель — в том числе и при производстве напитков (самых разных — от колы и энергетиков до фруктовых соков). Они играют важную роль во многих биологических процессах в организме (глюкоза, например, — основной источник энергии для клеток), но от них есть и побочные эффекты. В частности, фруктоза снижает восприимчивость к гормону лептину, регулирующему энергетический обмен организма, а это приводит к перееданию. В ходе метаболизма фруктоза превращается в жиры, которые запасаются в том числе и вокруг внутренних органов (это так называемый висцеральный жир, visceral fat, избыток которого считается особенно вредным). Подробнее об этом см. в статье Соль, фруктоза и лишний вес.

Получается, что должна быть очевидная, но непрямая — посредством ожирения — связь между потреблением сладкого и онкологическими заболеваниями. Этот логический вывод подкрепляется исследованиями: недавно французские ученые показали, что существует прямая корреляция между употреблением сладких напитков (как содержащих сахар, так и 100% фруктовых соков без добавления сахара) и повышением риска развития рака. Ученые воспользовались выборкой из 101 257 здоровых взрослых французов (21% — мужчины, 79% — женщины) из продолжающегося уже 10 лет масштабного исследования NutriNet-Santé, в рамках которого отслеживается образ жизни и питание более чем 500 000 французов и бельгийцев. Средний возраст людей в выборке составляет 42 года. У 2193 из них в течение исследования были диагностированы онкологические заболевания (в частности, было 693 случая рака груди, 291 случай рака простаты и 166 случаев колоректального рака).

Помимо влияния сладких напитков отслеживались и другие известные факторы риска онкологических заболеваний: курение, случаи рака среди родственников, возраст и т. д. Современные статистические методы анализа крупных массивов данных способны оценивать относительное влияние нескольких независимых факторов на интересующую величину. Это позволило ученым определить, что даже при небольшом потреблении сладких напитков — а средняя дневная доза была совсем небольшой: 90 мл у мужчин и 75 мл у женщин — риски онкологических заболеваний существенно растут. По их оценкам, увеличение средней дозы на 100 мл в день увеличивает риск заболеть раком на 18%.

Эта работа, хоть и показывает, что связь между употреблением сладких напитков и раковыми заболеваниями есть, ничего не говорит о ее природе и о механизмах, которые здесь влияют на онкогенез. В этом вопросе разбиралась большая группа ученых из США, чья статья вышла в одном из весенних номеров журнала Science.

Ученые проводили эксперименты на модельных мышах. Они вывели специальную линию, животным которой можно было искусственно выключать ген APC (сокращение от adenomatous polyposis coli — аденоматозный полипоз толстого кишечника, который возникает при инактивации этого гена). Этот ген — один из супрессоров опухолей, а его отключение останавливает программы клеточного самоконтроля и нормальные клетки кишечника не останавливают свой рост и не умирают. У мышей выключение APC довольно быстро вызывает образование полипов (мясистых наростов на внутренней поверхности кишки), а затем — и рак кишечника. Мутации этого гена наблюдаются в 75–80% случаев колоректального рака человека.

Один из основных подсластителей в пищевой промышленности — сладкий кукурузный сироп. В разных видах сиропа разное содержание сахаров. Для снижения содержания глюкозы (что важно для больных диабетом) ее частично заменяют фруктозу, получается HFCS — High-fructose corn syrup. В обсуждаемой работе мышей поили таким сиропом (состоящим из глюкозы и фруктозы в отношении 45:55), разбавленным водой до концентрации 25%.

При неконтролируемом потреблении такого разбавленного сиропа у мышей — и дикого типа (то есть тех, чей геном не модифицировали), и с отключенным геном APC — наблюдалось общее нарушение метаболизма и ожирение через 8 недель. Чтобы исключить влияние свойственных ожирению нарушений метаболизма на онкогенез, в экспериментах использовались три контрольные группы мышей (все мыши были APC-трансгенными): первую групп поили обычной водой, вторую не ограничивали в потреблении разбавленного сиропа, а мышам из третьей группы ограничивали потребление сиропа так, чтобы ожирение у них не развивалось: дневная доза не превышала 400 мкл разбавленного сиропа — в пересчете на людей это соответствует примерно 350 мл сладкой газировки, то есть одной банке.

Читайте также:  Как часто нужно делать узи малого таза

У мышей из первой и третьей групп в нижнем отделе тонкого кишечника и в толстом кишечнике через 8 недель наблюдений развивалось одинаковое (в среднем) число опухолей (то есть с точки зрения числа опухолей сироп не влиял). Отличие было в размере опухолей (рис. 2): у мышей, пивших сироп (хоть и в довольно небольшом количестве), было гораздо больше крупных опухолей (размером более 3 мм). Также клетки этих опухолей были заметно хуже дифференцированными — это признак их повышенной злокачественности.

Рис. 2. Слева — количество крупных (диаметром более 3 мм) опухолей у мышей, которых поили простой водой (Con) и которых поили умеренными дозами сладкого сиропа (HFCS). Справа — гистологические срезы тонкого кишечника мышей из тех же групп, на которых видно, что у мышей, пивших сироп, опухоли менее дифференцированные, а значит, более злокачественные. Длины масштабных отрезков: черные — 2 мм, белые — 200 мкм. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Таким образом, даже умеренное потребление сиропа независимо от ожирения и связанных с ожирением нарушений метаболизма способствовало росту опухолей. Далее ученые стали разбираться с причинами этого явления.

Известно, что глюкоза активно усваивается клетками эпителия кишечника и что фруктоза усваивается ими гораздо медленнее. И, действительно, оказалось, что в просвете толстого кишечника мышей, пивших сироп, была повышенная концентрация фруктозы. Авторы предположили, что эта фруктоза может активно поглощаться клетками опухолей колоректального рака и активно вовлекаться в их метаболизм. С помощью глюкозы и фруктозы, помеченных изотопом 14 С, выяснилось, что и в сыворотке крови, и в печени мышей обнаруживается гораздо больше глюкозы, чем фруктозы. Данных о содержании этих сахаров в опухолях не приводится, но экспрессия белка GLUT5, участвующего в транспорте фруктозы в клетки, в опухолях была намного активнее, чем в эпителии кишечника. То же самое авторы наблюдали при цитологическом исследовании 25 случаев колоректального рака человека на различных стадиях прогрессии опухоли. Кроме того, было известно, что другие ферменты метаболизма фруктозы (кетогексокиназа, альдолаза В) в опухолях больных тоже экспрессируются на повышенном уровне. Вместе эти факты указывают на то, что клетки колоректального рака могут усваивать фруктозу из просвета кишечника.

Глюкоза и фруктоза обладают примерно одинаковой калорийностью и сходной химической структурой, но пути метаболизма этих сахаров различны. Уже на первом этапе метаболизма в клетке глюкоза фосфорилируется гексокиназами (ГК), образуя глюкозо-6-фосфат (Г6Ф), а фруктоза — кетогексокиназой (КГК) с образованием фруктозо-1-фосфата (Ф1Ф). Активность ГК подвержена негативной регуляции и подавляется продуктом (Г6Ф). А вот негативной регуляции КГК нет, то есть метаболизм фруктозы не контролируется. Ранее было показано, что при избыточном потреблении фруктозы в печени накапливается Ф1Ф, сильно снижается концентрация аденозинтрифосфата (АТФ), и, чтобы ее восполнить, метаболизм сдвигается в сторону ускорения темпов гликолиза (S. A. Hannou et al., 2018. Fructose metabolism and metabolic disease).

Ученые проследили за метаболизмом глюкозы и фруктозы в опухолях мышей, для этого также использовались помеченные изотопами углерода молекулы этих сахаров. Анализ продуктов метаболизма и экспрессии генов путем количественной оценки соответствующих мРНК показал, что даже при умеренном потреблении сиропа обмен веществ сдвигается в сторону гликолиза и синтеза жирных кислот. Известно, что клетки растущих раковых опухолей сильно нуждаются в жирах для формирования клеточной мембраны, для продукции и запасания источников энергии, а также для передачи сигналов между клетками. Искусственное подавление синтеза жирных кислот путем выключения гена фермента кетогексокиназы резко подавляло рост колоректальных опухолей и снижало степень их злокачественности.

В какой мере полученные на мышах результаты можно экстраполировать на человека, еще предстоит установить. Но поскольку метаболизм людей и мышей (и других млекопитающих) очень сходен, вероятность получить другие результаты представляется небольшой. И так как фруктоза не является необходимой для жизнедеятельности нормальных клеток, ингибиторы кетогексокиназы или GLUT5 могут тормозить развитие колоректального рака и послужить основой для разработки противораковой стратегии.

Ссылка на основную публикацию
Рак пищевода этиология
УЗИ органов брюшной полости. Исследование проводится с целью выявления отдаленных метастазов. Эндоскопическое ультразвуковое исследование. Наиболее информативный тест для определения глубины...
Разные складки на ножках у ребенка
Несимметричные складки на ножках у грудничка многие мамы рассматривают как повод для паники, однако паника – последнее, чему нужно предаваться,...
Разные формы женской груди фото
Женское декольте считается символом красоты и сексуальности, но в то же время существуют разные формы женской груди. Какая из них...
Рак пятки фото
15.05.2019 Многие заболевания стоп в отсутствие лечения приводят к хронической хромоте или утрате чувствительности ступни, поэтому если вам больно наступать...
Adblock detector