Гипотеза Варбурга

Гипотеза предположена Отто Варбургом в 1924 году[1]. Он предположил, что рак, злокачественная опухоль и опухолевый рост обусловлены тем, что опухолевые клетки в основном получают энергию (например, в виде аденозинтрифосфата) бескислородным гликолизом. В отличие от них, «здоровые» клетки генерируют энергию за счёт окисления пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота является конечным продуктом гликолиза и окисляется в митохондриях[2]. Следовательно, по мнению Варбурга, раковые клетки возникают вследствие снижения митохондриального дыхания. Варбург наблюдал у нормальных и раковых клеток принципиальное различие в соотношение использования бескислородного и кислородного гликолиза. Это наблюдение стало известно как эффект Варбурга.

По современным данным, рак вызывают мутации и изменение экспрессии генов в процессе злокачественной трансформации клеток, приводя к их неконтролируемому росту[3][4]. Метаболические различия, наблюдавшиеся Варбургом, являются адаптацией раковых клеток к недостатку кислорода внутри твёрдых опухолей и во многом являются результатом тех же мутаций в онкогенах и генах-супрессорах опухолей, которые вызывают другие аномальные характеристики раковых клеток. Таким образом, эффект Варбурга является не столько первопричиной, как он утверждал, сколько одним из характерных эффектов вызывающих рак мутаций[5][6][7].

Варбург сформулировал свою гипотезу в статье, озаглавленной The Prime Cause and Prevention of Cancer («Основная причина рака и его предотвращение»), которую прочёл на встрече лауреатов Нобелевской премии 30 июня 1966 года в Линдау, Боденское озеро, Германия. В этой речи Варбург представил дополнительные доказательства в поддержку своей гипотезы, что повышенное анаэробное дыхание раковых клеток является следствием повреждения или недостаточного дыхания. По его словам, «основная причина рака — это замена дыхания кислородом в нормальных клетках тела на ферментацию сахара»[8]. В 1950—1970-е годы эта гипотеза имела большую популярность, однако последующие исследования показали, что раковые клетки могут иметь любой тип энергообеспечения, в том числе и свойственный нормальным клеткам[2].

Организм часто уничтожает повреждённые клетки путём апоптоза — механизмом саморазрушения, который задействует митохондрии, но этот механизм не работает в раковых клетках, где митохондрии отключены. Восстановление активности митохондрий в раковых клетках позволяет перезапустить апоптоз[9].

Большое число учёных посвятили и посвящают свои усилия изучению эффекта Варбурга, с которым тесно связана гипотеза. С 2000 по 2015 год почти 18 000 публикаций затрагивали эффект Варбурга. Большая часть функций эффекта Варбурга стало объектом исследований[10].