A enzima PKM2 ativa o banquete de açúcar do qual dependem as células de cancro

A enzima PKM2 ativa o banquete de açúcar do qual dependem as células de cancro

cancer-cartoonHá muito tempo que se sabe que as células de cancro consomem grandes quantidades de açúcar para permanecerem vivas. Enquanto as células saudáveis geram energia utilizando algum açúcar e muito oxigénio, as células de cancro utilizam virtualmente nenhum oxigénio e muito açúcar para produzirem energia. Desde os anos 30 que sabemos que o açúcar está intimamente relacionado com o metabolismo das células de cancro. Na realidade, a glicose é a matéria prima que serve de base para o combustível de todas as células, saudáveis ou não. Mas a forma como as células de cancro obtêm energia a partir dela é diferente. O biólogo Otto Warburg ganhou em 1931 o Prémio Nobel da Medicina por descobrir que o metabolismo dos tumores está inteiramente dependente do consumo de glicose. Enquanto as células saudáveis produzem energia (ATP) a partir da oxidação da glicose, utilizando para isso o oxigénio disponível, as células de cancro fazem-no através da fermentação, excluindo assim a necessidade de oxigénio do processo. Por ser um processo menos eficaz para a obtenção de energia isso significa que vão precisar de mais quantidade de glicose para produzir a mesma energia. Este mecanismo conhecido por glicólise foi aliás explorado para servir de base para o exame PET (tomografia por emissão de positrões). Após a introdução de glicose devidamente preparada, a máquina do exame consegue detetar quais as regiões do corpo que consomem mais glicose. Se uma das áreas se destacar a causa mais provável é tratar-se de cancro.

WEA glicólise é um sistema muito menos eficaz do que a respiração celular para se obter energia. Através deste último mecanismo a célula produz 36 ATP’s, ao contrário da glicólise que consegue  produzir apenas 2 ATP’s com a mesma quantidade de glicose. No entanto, muito provavelmente este sistema traz vantagens metabólicas às células que procurem proliferar rapidamente:

  • Uma vez que a glicólise acontece fora da mitocôndria, esta é desativada interferindo assim com a apoptose.
  • O ácido lático produzido durante o processo da glicólise aumenta a acidez e diminui a eficácia no local do sistema imunitário em identificar as células de cancro e eventualmente destruí-las. Além disso esta substância aumenta a capacidade do tumor invadir tecidos circundantes.
  • O metabolismo das células de cancro está adaptada para facilitar a produção de constituintes necessários à criação de uma nova célula.

1752-0509-4-58-1As células de cancro, ao produzirem energia através da glicólise, conseguem utilizar a glicose para produzir novas células. O açúcar é assim utilizado como matéria-prima para proliferar e gerar mais células-filhas. Para conseguirem obter energia a partir da glicose, todas as células utilizam uma enzima chamada piruvato quinase. Estudos recentes mostram que as células de cancro passam a utlizar uma outra forma desta enzima, a piruvato quinase M2 (PKM2), a qual utiliza a glicose para produzir mais células além de energia. Este processo metabólico modificado parece ser um aspecto fundamental de vários cancros. Revertê-lo representa uma promissora oportunidade de tratamento.

Um estudo recente reforça a importância que a PKM2 tem no desenvolvimento do cancro, em particular no cancro do cérebro (glioblastoma multiforme). Investigadores do MD Anderson Cancer Center no Texas descobriram que quando a PKM2 alcança o núcleo da célula, ativa processos metabólicos relacionados com a utilização da glicose dos quais os tumores cerebrais dependem. Segudo um dos autores, Zhimin Lu, a PKM2 está muito ativa durante a infância, quando é necessário um crescimento rápido das células, tornando-se inativa quando já não é necessária. As células de cancro ativam de novo a PKM2. A presença de PKM2 no núcleo ativa uma série de genes envolvidos na divisão celular. Este estudo mostra como igualmente ativa a glicólise do qual os cancros dependem. Zhimin Lu diz que “o PKM2 tem de chegar ao núcleo para ativar os genes envolvidos na proliferação das células e o efeito de Warburg. Se conseguirmos impedir que a enzima alcance o núcleo, poderíamos impedir esses dois mecanismos promotores de cancro”.

lacticacidNum outro estudo recentemente publicado, uma equipa de investigadores da Massachusetts Institute of Technology (MIT), identificou compostos que inibem a formação de tumores em modelo animal, interferindo com a expressão da enzima PKM2, responsável pela forma como as células de cancro utilizam a glicose e os seus metabolitos. No estudo os autores descrevem como estes componentes corrigem a forma como as células de cancro utilizam a glicose, inibindo o desenvolvimento do tumor e diminuindo o tamanho do tumor em animais. O entusiasmo pelo avanço na compreensão do metabolismo do cancro reflete-se nas palavras de Christopher P. Austin: “os últimos anos trouxeram uma avalanche de novas descobertas que começam a explicar um fenómeno de alteração do metabolismo das células de cancro, descrito pela primeira vez há quase 90 anos (Otto Warburg)”. Um dos autores, o oncologista Matthew Vander Heiden conclui dizendo que “todos os cancros têm PKM2 e compreender o básico do metabolismo das células de cancro é essencial. Eu estou cautelosamente otimista com o facto que conforme aprendermos sobre o metabolismo das células de cancro, assim possamos identificar medicamentos que interfiram com o PKM2 ou outras enzimas metabólicas a serem testados em cancros humanos”.

berry grape in a wine puddleUm dos fitoquímicos presentes nas uvas pretas, o resveratrol, parece interferir na expressão do PKM2, além de agir sobre outros importantes mecanismos biológicos do cancro tais como: indução da produção de enzimas de tipo II, paragem do ciclo celular, indução da apoptose, inibição da angiogénese e efeitos anti-inflamatórios. Segundo um estudo recente, o resveratrol inibe a expressão do PKM2, inibindo assim o metabolismo das células de cancro, uma vez que esta enzima como vimos tem um papel central na regulação do metabolismo da glicose por estas células. As células neste estudo tratadas com resveratrol viram a sua expressão de PKM2 diminuida, e consequentemente uma diminuição do consumo de glicose e produção de ácido láctico. Dessa forma a proliferação destas células também se viu inibida. O estudo conclui dizendo que os resultados obtidos estabeleceram uma ligação entre o resveratrol e a PKM2. Dessa forma ampliou o potencial terapêutico deste componente. Os resultados sugerem que o resveratrol pode ser uma agente anticancerígeno promissor através da inibição da PKM2. Os autores sugerem que se prossiga com as investigações destes componentes naturais pelo seu seu enorme potencial terapêutico. Para já, podemos consumir uvas pretas em abundância, ricas que são neste fitoquímico.

Referências:

http://www.mdanderson.org/newsroom/news-releases/2012/metabolic-protein-launches-sugar-feast-that-nurtures-brain-tumors.html

http://www.hopkinsmedicine.org/news/media/releases/understanding_cancer_energetics

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1931/warburg-bio.html

http://www.biomedcentral.com/1752-0509/4/58

http://www.biomedcentral.com/1741-7007/8/88

http://www.sciencemag.org/content/324/5930/1029.abstract

http://www.mc.vanderbilt.edu/documents/deptsurg/files/090712_Gao12.pdf

http://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/full/nchembio.1060.html

http://lpi.oregonstate.edu/infocenter/phytochemicals/resveratrol/

http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0036764