Hipótesis de Warburg
Hipótesis que explica el cáncer
El científico Otto Warburg , cuyas actividades de investigación condujeron a la formulación de la hipótesis de Warburg para explicar la causa raíz del cáncer.

La hipótesis de Warburg ( / ˈv ɑːr b ʊər ɡ / ), a veces conocida como la teoría de Warburg del cáncer , postula que el impulsor de la tumorigénesis es una respiración celular insuficiente causada por un daño a las mitocondrias . [1] El término efecto Warburg en oncología describe la observación de que las células cancerosas , y muchas células cultivadas in vitro , exhiben fermentación de glucosa incluso cuando hay suficiente oxígeno presente para respirar adecuadamente. [2] En otras palabras, en lugar de respirar completamente en presencia de oxígeno adecuado, las células cancerosas fermentan. La hipótesis de Warburg era que el efecto Warburg era la causa principal del cáncer. La opinión popular actual es que las células cancerosas fermentan la glucosa mientras mantienen el mismo nivel de respiración que estaba presente antes del proceso de carcinogénesis , y por lo tanto, el efecto Warburg se definiría como la observación de que las células cancerosas exhiben glucólisis con producción de lactato y respiración mitocondrial incluso en presencia de oxígeno. [3]

Hipótesis

La hipótesis fue postulada por el premio Nobel Otto Heinrich Warburg en 1924. [4] Él planteó la hipótesis de que el cáncer , el crecimiento maligno y el crecimiento tumoral son causados ​​por el hecho de que las células tumorales generan principalmente energía (como, por ejemplo, trifosfato de adenosina / ATP) mediante la descomposición no oxidativa de la glucosa (un proceso llamado glucólisis ). Esto contrasta con las células sanas que generan principalmente energía a partir de la descomposición oxidativa del piruvato . El piruvato es un producto final de la glucólisis y se oxida dentro de las mitocondrias . Por lo tanto, según Warburg, la carcinogénesis se deriva de la disminución de la respiración mitocondrial . Warburg consideró que la diferencia fundamental entre las células normales y cancerosas era la relación entre la glucólisis y la respiración; esta observación también se conoce como el efecto Warburg.

En la teoría de la mutación somática del cáncer, la proliferación maligna es causada por mutaciones y expresión genética alterada, en un proceso llamado transformación maligna , que resulta en un crecimiento descontrolado de las células. [5] [6] La diferencia metabólica observada por Warburg adapta las células cancerosas a las condiciones hipóxicas (deficientes en oxígeno) dentro de los tumores sólidos, y resulta en gran medida de las mismas mutaciones en oncogenes y genes supresores de tumores que causan las otras características anormales de las células cancerosas. [7] Por lo tanto, el cambio metabólico observado por Warburg no es tanto la causa del cáncer, como él afirmó, sino más bien, es uno de los efectos característicos de las mutaciones causantes de cáncer.

Warburg articuló su hipótesis en un artículo titulado La causa principal y la prevención del cáncer , que presentó en una conferencia en la reunión de los Premios Nobel el 30 de junio de 1966 en Lindau , Lago Constanza , Alemania. En este discurso, Warburg presentó evidencia adicional que apoyaba su teoría de que la anaerobiosis elevada observada en las células cancerosas era una consecuencia de una respiración dañada o insuficiente. En sus propias palabras, "la causa principal del cáncer es la sustitución de la respiración de oxígeno en las células corporales normales por una fermentación del azúcar". [8]

El cuerpo suele matar las células dañadas mediante apoptosis , un mecanismo de autodestrucción que involucra a las mitocondrias, pero este mecanismo falla en las células cancerosas, donde las mitocondrias se desactivan. La reactivación de las mitocondrias en las células cancerosas reinicia su programa de apoptosis. [9]

Investigación y interés continuos

Un gran número de investigadores han dedicado y están dedicando sus esfuerzos al estudio del efecto Warburg, que está íntimamente asociado con la hipótesis de Warburg. En oncología, el efecto Warburg es la observación de que la mayoría de las células cancerosas producen energía predominantemente mediante una alta tasa de glucólisis seguida de fermentación de ácido láctico en el citosol [10] , en lugar de mediante una tasa comparativamente baja de glucólisis seguida de oxidación de piruvato en las mitocondrias como en la mayoría de las células normales [11] [12] [13]

En particular, se han publicado casi 18.000 publicaciones sobre el tema del ATP y el efecto Warburg en el período 2000 a 2015. La mayoría de las funciones del efecto Warburg han sido objeto de estudio. [14]

Véase también

Referencias

  1. ^ Warburg O (24 de febrero de 1956). "Sobre el origen de las células cancerosas". Science . 123 (3191): 309–14. Bibcode :1956Sci...123..309W. doi :10.1126/science.123.3191.309. PMID  13298683.
  2. ^ Mahla, RS; et al. (2021). "La mitofagia mediada por NIX regula la reprogramación metabólica en células fagocíticas durante la infección por micobacterias". Tuberculosis . 126 (enero): 102046. doi :10.1016/j.tube.2020.102046. PMID  33421909. S2CID  231437641.
  3. ^ Vazquez, A.; Liu, J.; Zhou, Y.; Oltvai, Z. (2010). "Eficiencia catabólica de la glucólisis aeróbica: el efecto Warburg revisado". BMC Systems Biology . 4 : 58. doi : 10.1186/1752-0509-4-58 . PMC 2880972 . PMID  20459610. 
  4. ^ O. Warburg, K. Posener, E. Negelein: Ueber den Stoffwechsel der Tumoren; Biochemische Zeitschrift , vol. 152, págs. 319-344, 1924. (en alemán) . Reimpreso en inglés en el libro Sobre el metabolismo de los tumores de O. Warburg, Editorial: Constable, Londres , 1930.
  5. ^ Bertram JS (2000). "La biología molecular del cáncer". Mol. Aspects Med . 21 (6): 167–223. doi :10.1016/S0098-2997(00)00007-8. PMID  11173079. S2CID  24155688.
  6. ^ Grandér D (1998). "¿Cómo causan cáncer los oncogenes mutados y los genes supresores de tumores?". Med. Oncol . 15 (1): 20–6. doi :10.1007/BF02787340. PMID  9643526. S2CID  12467031.
  7. ^ Hsu PP, Sabatini DM (2008). "Metabolismo de las células cancerosas: Warburg y más allá". Cell . 134 (5): 703–7. doi : 10.1016/j.cell.2008.08.021 . PMID  18775299. S2CID  17778749.
  8. ^ Brand, RA (2010). "Resumen biográfico: Otto Heinrich Warburg, PhD, MD". Ortopedia clínica e investigación relacionada . 468 (11): 2831–2832. doi :10.1007/s11999-010-1533-z. PMC 2947689 . PMID  20737302. 
  9. ^ Pedersen, Peter L (febrero de 2007). "Las "centrales energéticas" de las células cancerosas como objetivos terapéuticos prometedores: una visión general". Revista de bioenergética y biomembranas . 39 (1): 1–12. doi : 10.1007/s10863-007-9070-5 . ISSN  0145-479X. PMID  17404823. S2CID  477272.
  10. ^ Alfarouk KO (febrero de 2016). "Metabolismo tumoral, transportadores de células cancerosas y resistencia microambiental". Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry . 31 (6): 859–866. doi : 10.3109/14756366.2016.1140753 . PMID  26864256.
  11. ^ Alfarouk KO, Muddathir AK, Shayoub ME (20 de enero de 2011). "La acidez tumoral como despecho evolutivo". Cánceres . 3 (1): 408–14. doi : 10.3390/cancers3010408 . PMC 3756368 . PMID  24310355. 
  12. ^ Gatenby RA, Gillies RJ (noviembre de 2004). "¿Por qué los cánceres tienen una glucólisis aeróbica elevada?". Nature Reviews. Cancer . 4 (11): 891–9. doi :10.1038/nrc1478. PMID  15516961. S2CID  10866959.
  13. ^ Kim JW, Dang CV (septiembre de 2006). "El gusto por lo dulce a nivel molecular del cáncer y el efecto Warburg". Cancer Research . 66 (18): 8927–30. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-06-1501 . PMID  16982728.
  14. ^ El efecto Warburg: ¿Cómo beneficia a las células cancerosas? Tendencias en ciencias bioquímicas - MV Liberti, JW Locasale. Enero de 2016

Lectura adicional

  • Warburg O (24 de febrero de 1956). "Sobre el origen de las células cancerosas". Science . 123 (3191): 309–14. Bibcode :1956Sci...123..309W. doi :10.1126/science.123.3191.309. PMID  13298683.
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