Bolile metabolice – Află ce sunt acestea, care sunt cele mai cunoscute, ce cauze au și care este legătura din noțiunea de boală metabolică și cancer.

CUPRINS:

1. Metabolismul şi bolile metabolice
2. Care sunt cauzele tulburărilor metabolice?
3. Cancerul ca boală metabolică

Metabolismul şi bolile metabolice

Metabolismul este procesul chimic pe care corpul îl folosește pentru a transforma alimentele pe care le consumăm în combustibilul necesar bunei funcţionări a celulelor. Alimentele sunt formate din proteine, carbohidrați și grăsimi. Aceste substanțe sunt defalcate de enzime la nivelul sistemului digestiv și apoi transportate către celule unde pot fi folosite drept combustibil. Organismul utilizează aceste substanțe sau le depozitează în ficat, sub formă de grăsime corporală și în țesuturi musculare pentru utilizare ulterioară.

Metabolismul se referă astfel la toate reacțiile chimice care au loc în organism pentru a converti sau utiliza energie. Câteva exemple majore de funcții ale metabolismului includ:

• descompunerea carbohidraților, a proteinelor și a grăsimilor din alimente pentru a elibera energie;
• transformarea excesului de azot în produse reziduale excretate în urină;
• distrugerea sau transformarea substanțelor chimice în alte substanțe și transportul lor în interiorul celulelor.

Materiile prime, produsele semipreparate și materialele reziduale sunt utilizate, produse, transportate și excretate în mod constant.

Tulburările de metabolism sunt foarte complexe. Chiar și așa, se efectuează numeroase cercetări în curs de desfășurare, care ajută oamenii de știință să înțeleagă mai bine cauzele care stau la baza unor probleme mai frecvente, cum ar fi lactoza, zaharoza și intoleranța la glucoză, precum și supraacumularea anumitor proteine.

Ce sunt bolile metabolice?

O boală metabolică apare atunci când procesul metabolismului este afectat şi organismul beneficiază de prea multe sau prea puţine substanţe esențiale necesare pentru a rămâne sănătos. Organismul are o sensibilitate crescută la tulburări de metabolism. Acesta trebuie să beneficieze de aminoacizi și multe tipuri de proteine pentru a-și îndeplini toate funcțiile. De exemplu, creierul are nevoie de calciu, potasiu și sodiu pentru a genera impulsuri electrice și are nevoie de lipide (grăsimi și uleiuri) pentru a fi sănătos.

Bolile metabolice pot însemna lipsa unei enzime sau a unei vitamine esențiale, reacții chimice anormale ce afectează sau împiedică procesele metabolice, deficiențe nutriționale sau o afecțiune a ficatului, pancreasului, glandelor endocrine sau a altor organe implicate în metabolism.

Tipuri de tulburări metabolice

Cele mai frecvente tipuri de tulburări nutriționale și metabolice includ:

Diabetul

Diabetul este cea mai frecventă boală metabolică. Există două tipuri de diabet:

• diabet tipul 1, pentru care cauza nu este cunoscută, deși poate exista un factor genetic;
• diabet tipul 2, care poate fi dobândit sau posibil cauzat și de factori genetici.

În diabetul de tip 1, celulele T atacă și ucid celulele beta din pancreas, celulele care produc insulină. În timp, o lipsă de insulină poate provoca afectarea nervilor și a rinichilor, afectarea vederii şi risc crescut de afecțiuni cardiace.

Boala Gaucher

Această afecțiune determină incapacitatea organismului de a descompune un anumit tip de grăsime, care se acumulează în ficat, splină și măduvă osoasă. Această incapacitate poate duce la dureri, leziuni osoase și chiar moadecesrte. Este tratată cu terapie de substituție enzimatică.

Malabsorbţie de glucoză – galactoză

Acesta este un defect în ceea ce privește transportul de glucoză și galactoză peste căptușeala stomacului, ceea ce duce la diaree severă și deshidratare. Simptomele sunt controlate prin eliminarea lactozelor, sucrozei și glucozei din dietă.

Hemocromatoza ereditară

În această afecțiune, excesul de fier este depus în mai multe organe și poate provoca ciroză sau alte probleme hepatice, diabet, boli cardiace etc. Este tratată prin eliminarea în mod regulat a sângelui din organism (flebotomie).

Boala urinei cu miros de sirop de arțar (MSUD)

MSUD afectează metabolismul anumitor aminoacizi, provocând o degenerare rapidă a neuronilor. Dacă nu este tratată, aceasta provoacă deces în primele luni după naștere. Tratamentul implică limitarea aportului alimentar de aminoacizi cu catenă ramificată.

Fenilcetonuria (PKU)

PKU cauzează o incapacitate de a produce enzima, fenilalanină hidroxilază, care are ca rezultat afectarea organelor, retardarea mentală și postura neobișnuită. Este tratată prin limitarea aportului alimentar al anumitor forme de proteine.

Care sunt cauzele tulburărilor metabolice?

Cauza inițială a celor mai multe tulburări metabolice genetice este o mutație genetică care a avut loc cu multe generații în urmă. Mutația genetică este transmisă de-a lungul generațiilor, asigurând conservarea acesteia.

O boală metabolică se dezvoltă dacă anumite organe – de exemplu, pancreasul sau ficatul – nu mai funcționează corect. Aceste tipuri de boli pot fi rezultatul factorilor genetici, a deficienței unui anumit hormon sau a unei enzime, consumul alimentar prea mare sau alte cauze.

Există sute de tulburări metabolice genetice cauzate de mutații ale unor gene. Aceste mutații pot fi transmise din generație în generație.

Enzimele, genele și bolile metabolice

În cele mai multe tulburări metabolice moștenite, o singură enzimă nu este produsă de organism sau este produsă într-o formă care nu funcționează. Enzima lipsă este ca un lucrător absent pe linia de producție. În funcție de rolul enzimei, absența acesteia înseamnă că pot apărea substanțe chimice toxice sau nu poate fi produs un anumit produs esențial.

Producția unei enzime este dictată de obicei de o pereche de gene. Majoritatea persoanelor cu tulburări metabolice moștenite au moștenit două copii defecte ale genei – una de la fiecare părinte. Ambii părinți sunt purtători ai genei afectate, ceea ce înseamnă că acestea poartă o copie defectuoasă și o copie normală. La părinți, copia genetică normală compensează copia afectată. Nivelurile enzimatice sunt de obicei normale, astfel încât acestea nu pot avea simptome de tulburare metabolică genetică.

În schimb, copilul care moștenește două exemplare de gene defecte nu poate produce suficientă enzimă și dezvoltă tulburarea metabolică genetică. Această formă de transmisie genetică se numește moștenire autozomal recesivă.

Bolile metabolice – factor de risc pentru cancer?

Afecțiunile asociate metabolismului pot avea un impact în ceea ce privește incidența și progresul cancerului. Astfel, modificarea stilului de viață, ca slăbirea, reducerea excesului de greutate corporală pot comntribui la reducerea riscurilor asociate. Obezitatea este de exemplu un factor de risc major asociat cu risc mai mare de cancer.

Asocierea ditre cele două poate avea mai multe explicații. Ar putea fi vorba de asemănări în ceea ce privește diagnosticul, fapul că bolile metabolice cresc riscul de cancer, de faptul că factorii de risc în dezvoltarea bolilor metabolice sunt, de asemenea, factori de risc pentru unele cancere.

Cancerul ca boală metabolică

Cancerul este considerat o boală genetică, dar noile cercetări sugerează că e posibil ca acesta să aibă o componentă metabolică.

Din nefericire, cancerul este o boală gravă, numărul deceselor din cauza lui dublându-se din 2009. Are la bază includiv factori genetici care nu pot fi controlați, dar dovezile indică și faptul că este o boală metabolică mitocondrială care implică tulburări de producere a energiei.

Tulburările metabolismului energetic în cazul celulelor tumorale sunt legate de anomalii ale structurii și funcției mitocondriilor care distrug sinteza ATP. Oamenii de știință sugerează că toate cancerele pot fi considerate o singură boală cu un mecanism patofiziologic comun care implică afectarea mitocondrială. Apar specii oxigen reactive care perturbă metabolismul energetic celular.

Cetonele și bolile metabolice

Cancerul ca boală metabolică poate fi explicat cel mai bine prin tranziția de la metaboliți fermentabili ca glucoza și glutamina la metaboliți respiratori, ca cetonele. Metabolismul cetonei protejează creierul împotriva hipoglicemiei. Tumorile celulelor, pe de altă parte, nu pot utiliza efectiv corpurile cetone pentru energie din cauza disfuncției la nivel mitocondrial. Transformarea metabolică de la glucoză la corpurile cetone reduce angiogeneza tumorală și inflamația în timp ce sporește apoptoza celulelor tumorale.

În plus față de glucoză, celulele tumorale pot obține energie din fermentația aminoacizilor, în special glutamina. Restricția glucozei și a glutaminei, sub cetoza terapeutică, poate facilita gestionarea cancerului pe termen lung fără toxicitate. Se consideră că terapiile metabolice care vizează glucoza și glutamina, simultan cu creșerea cetozelor terapeutice poate îmbunătăți semnificativ calitatea vieții și supraviețuirea pentru majoritatea pacienților cu cancer.

Cancerul și efectul Warburg

Deși vorbim și de cauze genetice, factorii ce țin de stilul de viață sunt puternic implicați. Factorii ce țin de stilul de viață, cum ar fi fumatul, rămân o cauză principală a cancerelor ce pot fi prevenite. Creșterea ratelor de obezitate reprezintă o altă preocupare. Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) a identificat cel puțin 13 tipuri de cancer asociate cu obezitatea. Aceste constatări atrag atenția asupra rolului metabolismului în apariția cancerului.

Celulele canceroase au nevoie de o cantitate mare de energie sau adenozin trifosfat (ATP) să crească și să se formeze metastaze. Corpul produce combustibilul de care are nevoie prin respirația celulară. Acesta se poate produce eficient în prezența oxigenului, dar celulele canceroase au nevoie adesea și se bazează pe alte metode care nu necesită oxigen – și anume, glicoliza.

Ce este efectul Warburg?

Unele cercetări sugerează acum că mutațiile genetice nu sunt cauza principală a cancerului, ci sunt mai degrabă un efect în aval al metabolismului energetic defectuos. E vorba astfel de afectarea sănătății și funcționalității mitocondriilor. Toate studiile din prezent privind cancerul ca boală metabolică se bazează pe descoperirile lui dr. Otto Warburg, un biochimist care în 1931 a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină pentru descoperirea modului de acțiune al enzimei respiratorii citocrom C oxidază. Lucrarea lui Warburg arată cum celulele obțin energia din respirație și cum celulele canceroase au un metabolism energetic fundamental diferit în comparație cu celulele sănătoase.

Warburg a descoperit că, inclusiv în prezența oxigenului, celulele canceroase obțin energia din vechiul proces de fermentare anaerobă (numită uneori glicoliză), ceea ce provoacă o supraproducție a acidului lactic. Acest lucru este cunoscut sub numele de efect Warburg. Warburg a descoperit o distincție importantă între utilizarea relativă a diferitelor moduri de producere a energiei în celulele normale și tumorile.

Mitocondriile și cancerul

Studiile acestea sugerează că mitocondriile normale suprimă dezvoltarea cancerului și, pentru ca celulele canceroase să prolifereze, trebuie să fie prezente mitocondriile disfuncționale.

Celulele canceroase continuă să producă cantități masive de acid lactic, chiar și într-un mediu cu oxigen de 100%, ceea ce a făcut ca Warburg să concluzioneze că principală cauză a cancerului este că sistemul respirator al celulelor canceroase este defect.

Deci, pe scurt, ceea ce Warburg a descoperit este că celulele canceroase au mitocondriile disfuncționale – prin urmare afirmația că această boală, cancerul, este o boală metabolică, este dictată de disfuncția mitocondrială.

Referinte:
(1) Metabolic disorders, link: https://medlineplus.gov/metabolicdisorders.html
(2) Metabolic diseases and cancer risk: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22123235
(3) Is cancer a metabolic disease, link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3873478/
(4) The Warburg effect: how does it benefit cancer cells, link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4783224/
(5) Metabolic syndrome and cancer, link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3191378/