Niedawno zaproponowaliśmy nowy model metabolizmu nowotworów, aby wyjaśnić rolę glikolizy tlenowej i produkcji L-mleczanu w napędzaniu wzrostu guza i przerzutów. przerzutów. W tym modelu komórki nowotworowe wydzielają nadtlenek wodoru (H2O2), inicjując stres oksydacyjny i glikolizę tlenową w zrębie guza. To z kolei z kolei napędza wydzielanie L-mleczanu z fibroblastów związanych z rakiem. Wydzielany L-mleczan następnie napędza oksydacyjny metabolizm mitochondrialny (OXPHOS) w nabłonkowych komórkach rakowych komórkach nowotworowych, działając jako parakrynny onko-metabolit. Wcześniej nazwaliśmy ten typ dwukompartmentowego metabolizmu nowotworu "odwrotnym efektem Warburga". Warburga", ponieważ glikoliza tlenowa zachodzi w fibroblastach zrębu, a nie w komórkach raka nabłonka. nabłonkowych komórkach nowotworowych. Tutaj zastosowaliśmy barwienie immunologiczne MCT4 ludzkich mikromacierzy tkankowych raka piersi (T mikromacierzy tkanek ludzkiego raka piersi (TMA; > 180 potrójnie ujemnych pacjentów), aby bezpośrednio ocenić wartość prognostyczną "odwróconego efektu Warburga". Ekspresja MCT4 jest funkcjonalnym markerem niedotlenienia, stresu oksydacyjnego, glikolizy tlenowej i wypływu L-mleczanu. Co ciekawe, wysokie poziomy zrębu MCT4 (wynik = 2) były szczególnie związane ze zmniejszonym całkowitym przeżyciem (< 18% przeżycia po 10 latach od diagnozy). po diagnozie). W przeciwieństwie do tego, pacjenci z nieobecną stromalną ekspresją MCT4 (wynik = 0), mieli 10-letnie wskaźniki przeżycia wynoszące ~ 97% (wartość p < 10 (-32) ). Wysokie poziomy zrębu MCT4 były ściśle skorelowane z utratą zrębu Cav-1 (p-value < 10 (-14) ), znanym markerem wczesnego nawrotu guza i przerzutów. W rzeczywistości, połączone zastosowanie zrębu Cav-1 i zrębu MCT4 pozwoliło nam bardziej precyzyjnie zidentyfikować pacjentki z potrójnie ujemnym rakiem piersi wysokiego ryzyka, zgodnie z celem celem zindywidualizowanej oceny ryzyka i spersonalizowanego leczenia raka. Jednakże, nabłonkowe barwienie MCT4 nie miało wartości prognostycznej, wskazując, że "konwencjonalny" efekt Warburga nie przewiduje wyników klinicznych. Tak więc "Odwrotny efekt Warburga" lub "pasożytniczy" transfer energii jest kluczowym wyznacznikiem słabej ogólnej przeżywalności pacjentów. Ponieważ MCT4 jest celem dla leków, inhibitory MCT4 powinny zostać opracowane do leczenia agresywnych nowotworów piersi i ewentualnie innych typów nowotworów u ludzi. Podobnie omawiamy, w jaki sposób stromalna MCT4 może być jako biomarker do identyfikacji pacjentów z rakiem wysokiego ryzyka, którzy mogliby prawdopodobnie skorzystać z leczenia lekami zatwierdzonymi przez FDA lub istniejącymi inhibitorami MCT (takimi jak AR-C155858, AR-C117977 i AZD-3965). --- My i inni zidentyfikowaliśmy wcześniej utratę stromalnej kaweoliny-1 (Cav-1) w fibroblastach fibroblastach związanych z rakiem (CAF) jako silny pojedynczy niezależny predyktor nawrotu guza u pacjentki z rakiem piersi, przerzutów, oporności na tamoksyfen i słabych wyników klinicznych. słabe wyniki kliniczne. Nie wiadomo jednak, w jaki sposób utrata zrębu Cav-1 pośredniczy w tych efektach klinicznych. Aby mechanicznie rozwiązać tę kwestię, my wygenerowaliśmy nowy model ksenoprzeszczepu ludzkiego guza. W tym dwuskładnikowym system, nagie myszy są współwstrzykiwane z i) ludzkimi komórkami raka piersi (MDA-MB-231) oraz ii) fibroblastami zrębu (typ dziki (WT) w porównaniu z Cav-1 (-/-) niedobór). Pozwoliło nam to bezpośrednio ocenić skutki niedoboru Cav-1 wyłącznie w przedziale zrębu guza. Tutaj pokazujemy, że fibroblasty zrębowe z niedoborem Cav-1 są wystarczające do promowania zarówno wzrostu guza i angiogenezy, a także do rekrutacji komórek mikronaczyniowych Cav-1 (+). Analiza proteomiczna Analiza fibroblastów zrębowych z niedoborem Cav-1 wskazuje, że komórki te zwiększają ekspresję enzymów glikolitycznych, co jest cechą charakterystyczną tlenowej glikolizy tlenowej (efekt Warburga). Zatem fibroblasty zrębu z niedoborem Cav-1 mogą przyczyniać się do wzrostu guza i angiogenezy, dostarczając bogatych w energię metabolity w sposób parakrynny. Wcześniej nazwaliśmy ten nowy pomysł "odwrotnym efektem Warburga". Bezpośrednim potwierdzeniem tej koncepcji jest leczenie tego ksenograftów inhibitorami glikolizy funkcjonalnie blokuje pozytywne wpływ fibroblastów zrębu pozbawionych Cav-1 na wzrost guza raka piersi. Zatem farmakologicznie indukowane ograniczenie metabolizmu (poprzez leczenie inhibitorami glikolizy) może inhibitorami glikolizy) może być obiecującą nową strategią terapeutyczną dla pacjentek z rakiem piersi pacjentów z rakiem piersi, u których brakuje ekspresji Cav-1. Zidentyfikowaliśmy również stromalną PKM2 i LDH-B jako nowe kandydujące biomarkery dla "Odwrotnego Warburga" lub "Stromal-Epithelial Metabolic Coupling" w ludzkich rakach piersi. raka piersi. --- Autofagia jest wysoce regulowanym szlakiem komórkowym służącym do degradacji długo żyjących białek jak również do usuwania organelli cytoplazmatycznych. Autofagia jest kluczowym czynnikiem do homeostazy komórkowej i metabolizmu. Warburg postawił hipotezę, że wzrost nowotworu jest często związany z odchyleniem zestawu mechanizmów generowania energii do nieutleniającego rozkładu glukozy. To zjawisko komórkowe wydaje się polegać na upośledzeniu oddychania, związanym z dysfunkcją mitochondriów. Dysfunkcja mitochondriów skutkuje przejściem na glikolizę beztlenową. To Niedawno zasugerowano, że nabłonkowe komórki nowotworowe mogą indukować efekt Warburga w sąsiednich fibroblastach zrębu, w których aktywowano autofagię. Ta seria obserwacji doprowadziła do zaproponowania domniemanego odwrotnego efektu Warburga o patofizjologicznym znaczeniu. o znaczeniu patofizjologicznym przynajmniej dla niektórych fenotypów nowotworów. W W tym przeglądzie przedstawiamy proces autofagii i jego regulację oraz jego selektywne szlaki i rolę w metabolizmie komórek nowotworowych. Definiujemy i opisujemy efekt Warburga i nowo zasugerowaną hipotezę "odwrotną". Omawiamy również potencjalną wartość modulowania autofagii za pomocą kilku środków farmakologicznych zdolnych do modyfikowania efektu Warburga. Powiązanie efektu Warburga w komórkach Warburga w komórkach nowotworowych i zrębowych z autofagią związaną z nowotworem może mieć znaczenie dla dalszego rozwoju eksperymentalnych środków terapeutycznych, jak również dla zapobiegania nowotworom. --- Niedawno zaproponowaliśmy nowy mechanizm zrozumienia efektu Warburga w metabolizmie nowotworów. metabolizmie nowotworów. W tym nowym paradygmacie fibroblasty związane z rakiem przechodzą glikolizie tlenowej i wydzielają mleczan, aby "nakarmić" sąsiednie komórki nowotworowe, co napędza biogenezę mitochondriów i oksydacyjny metabolizm mitochondriów w komórkach nowotworowych. komórkach nowotworowych. Tak więc istnieje wektorowy transport bogatych w energię substratów z fibroblastycznego zrębu guza do anabolicznych komórek nowotworowych. Przewidywanie tej hipotezy hipotezy jest to, że fibroblasty związane z rakiem powinny wyrażać MCT4, monokarboksylanowy transporter transporter monokarboksylanowy, który jest zaangażowany w wypływ mleczanu z glikolitycznych włókien mięśniowych. glikolitycznych włókien mięśniowych i astrocytów w mózgu. Aby rozwiązać tę kwestię, my hodowaliśmy komórki raka piersi MCF7 z normalnymi fibroblastami. Co ciekawe, nasze wyniki bezpośrednio pokazują, że komórki raka piersi specyficznie indukują ekspresję MCT4 w fibroblastach związanych z rakiem; same komórki MCF7 i same fibroblasty, oba nie wyrażały MCT4. Wykazaliśmy również, że ekspresja MCT4 w fibroblastach związanych z rakiem jest spowodowana stresem oksydacyjnym i może być można zapobiec poprzez wstępne leczenie przeciwutleniaczem N-acetylocysteiną. W przeciwieństwie do do naszych wyników z MCT4, widzimy, że MCT1, transporter zaangażowany w wychwyt mleczanu jest specyficznie regulowany w górę w komórkach raka piersi MCF7, gdy są współhodowane z fibroblastami. z fibroblastami. Praktycznie identyczne wyniki uzyskano również w przypadku pierwotnych próbki ludzkiego raka piersi. W ludzkich rakach piersi MCT4 selektywnie znakuje zrębu guza, np. przedział fibroblastów związanych z rakiem. I odwrotnie, MCT1 ulegał selektywnej ekspresji w nabłonkowych komórkach nowotworowych w obrębie tych samych guzów. tych samych guzach. Funkcjonalnie pokazujemy, że nadekspresja MCT4 w fibroblastach fibroblastach chroni zarówno komórki nowotworowe MCF7, jak i fibroblasty przed śmiercią komórkową, w warunkach ko-kultury. W ten sposób dostarczamy pierwszych dowodów na istnienie zrębowo-nabłonkowego wahadłowca mleczanowego w ludzkich nowotworach, analogicznego do czółenka mleczanowe, które są niezbędne do normalnego fizjologicznego funkcjonowania tkanki mięśniowej i mózgu. tkanki mięśniowej i mózgu. Dane te są zgodne z "odwrotnym efektem Warburga Warburga", który stwierdza, że fibroblasty związane z rakiem ulegają tlenowej glikolizę, wytwarzając w ten sposób mleczan, który jest wykorzystywany jako substrat metaboliczny przez sąsiednie komórki nowotworowe. jako substrat metaboliczny przez sąsiednie komórki nowotworowe. W tym modelu "transfer energii" lub "sprzężenie metaboliczne" między zrębem guza a nabłonkowymi komórkami nowotworowymi "napędza" wzrost guza i przerzuty poprzez oksydacyjny metabolizm mitochondrialny w anabolicznych komórkach rakowych. anabolicznych komórkach nowotworowych. Co najważniejsze, nasze obecne odkrycia dostarczają nowych uzasadnienie i nową strategię dla terapii przeciwnowotworowych, wykorzystując inhibitory MCT inhibitorów. --- Wcześniej wykazaliśmy, że zwiększona glikoliza tlenowa i/lub autofagia w zrębie guza wspomaga wzrost komórek raka nabłonkowego i agresywne zachowanie agresywne zachowanie poprzez wydzielanie wysokoenergetycznych metabolitów. Te składniki odżywcze obejmują mleczan i ketony, a także chemiczne bloki budulcowe, takie jak takie jak aminokwasy (glutamina) i nukleotydy. Mleczan i ketony służą jako paliwo dla metabolizmu oksydacyjnego komórek nowotworowych, a bloki budulcowe podtrzymują anaboliczne potrzeby szybko proliferujących komórek nowotworowych. Nazwaliśmy te nowe koncepcje "odwróconym efektem Warburga" i "autofagicznym modelem metabolizmu zrębu nowotworowego". Metabolizm". Zidentyfikowaliśmy również utratę zrębowej kaweoliny-1 (Cav-1) jako markera marker zrębowej glikolizy i autofagii. Celem obecnego badania było dostarczenie dowodów genetycznych na to, że zwiększona glikoliza w komórkach zrębu sprzyja nowotworzeniu. W tym celu normalne ludzkie fibroblasty zostały genetycznie zmodyfikowane do ekspresji dwóch izoform kinazy pirogronianowej M (PKM1 i PKM2), kluczowego enzymu w szlaku glikolitycznym. W modelu ksenograficznym fibroblasty wyrażające PKM1 lub PKM2 znacznie promowały wzrost współwstrzykniętych komórek raka piersi MDA-MB-231, bez wzrostu angiogenezy guza. Co ciekawe, PKM1 i PKM2 promowały nowotworzenie poprzez różne mechanizmy. Ekspresja PKM1 zwiększała moc glikolityczną komórek zrębu, ze zwiększoną produkcją mleczanu. Analiza ksenograftów nowotworowych wykazała, że fibroblasty PKM1 znacznie indukowały zapalenie guza zapalenie guza, jak oceniono na podstawie barwienia CD45. W przeciwieństwie do tego, PKM2 nie prowadził do akumulacji akumulacji mleczanu, ale wywołał odpowiedź "pseudogłodową" w komórkach zrębu, z indukcją NF komórki, z indukcją programu autofagicznego zależnego od NFκB i zwiększoną produkcji ciała ketonowego 3-hydroksymaurynianu. Co uderzające, ocena in situ Aktywność kompleksu IV w ksenograftach nowotworowych wykazała, że stromalna ekspresja PKM2 napędza oddychanie mitochondrialne specyficznie w komórkach nowotworowych. Wreszcie, analiza immunohistochemiczna próbek ludzkiego raka piersi pozbawionych Cav-1 ujawniła ekspresję PKM1 i PKM2 w zrębie guza. Tak więc, nasze dane wskazują, że podgrupa pacjentów z ludzkim rakiem piersi z utratą Cav-1 wykazują głębokie zmiany metaboliczne w mikrośrodowisku guza. Jako ta podgrupa pacjentów może odnieść korzyści terapeutyczne z silnych inhibitorów inhibitorów ukierunkowanych na glikolizę, autofagię i/lub aktywność mitochondriów (takich jak takie jak metformina). --- Komórki nowotworowe nie występują in vivo jako czyste, jednorodne populacje. Zamiast tego są osadzone w "gniazdach komórek nowotworowych", które są otoczone przez komórki zrębu, zwłaszcza fibroblastów związanych z nowotworem. W związku z tym nie jest nierozsądne że fibroblasty zrębu mogą wpływać na metabolizm sąsiednich komórek nowotworowych i odwrotnie. komórek nowotworowych i odwrotnie. Zgodnie z tym pomysłem, niedawno zaproponowaliśmy, że efekt Warburga w komórkach nowotworowych może być spowodowany hodowaniem komórek nowotworowych z ich normalnego kontekstu zrębu lub mikrośrodowiska guza. mikrośrodowiska guza. W rzeczywistości, gdy komórki nowotworowe są hodowane razem z fibroblastami, komórki nowotworowe zwiększają swoją masę mitochondrialną, podczas gdy fibroblasty tracą swoje mitochondria. swoje mitochondria. Dogłębna analiza tego zjawiska ujawnia, że agresywne komórki nowotworowe są "pasożytami", które wykorzystują stres oksydacyjny jako "broń" do wydobywania składników odżywczych z otaczających komórek zrębu. Stres oksydacyjny w fibroblastach indukuje autofagiczne niszczenie mitochondriów przez mitofagię. Następnie komórki zrębu są zmuszone do poddania się glikolizie tlenowej i wytworzenia bogatych w energię składników odżywczych (takich jak mleczan i ketony), aby "nakarmić" komórki nowotworowe. Ten mechanizm pozwoliłby komórkom nowotworowym na zasiewanie się w dowolnym miejscu, bez naczyń krwionośnych jako źródła pożywienia, ponieważ mogłyby one po prostu wywoływać stres oksydacyjny w dowolnym miejscu, wyjaśniając, w jaki sposób komórki nowotworowe przeżywają podczas przerzutów. Sugerujemy, że stromalny katabolizm, poprzez autofagię i mitofagię, napędza anaboliczny wzrost komórek nowotworowych, promując progresję guza i przerzuty. komórek nowotworowych, promując progresję guza i przerzuty. Wcześniej określiliśmy ten nowy paradygmat "Autofagicznym modelem zrębu nowotworowego metabolizmu" lub "odwróconym efektem Warburga". Omawiamy również, w jaki sposób uzależnienie od glutaminy (glutaminolizy) w komórkach nowotworowych dobrze pasuje do tego nowego modelu, poprzez promowanie oksydacyjny metabolizm mitochondrialny w agresywnych komórkach nowotworowych. --- Wcześniej zaproponowaliśmy, że komórki nowotworowe zachowują się jak pasożyty metaboliczne, ponieważ wykorzystują ukierunkowany stres oksydacyjny jako "broń" do wydobywania odzyskanych składników odżywczych z z sąsiednich komórek zrębu. Stres oksydacyjny w fibroblastach związanych z rakiem wyzwala autofagię i mitofagię, powodując przedziałowy katabolizm komórkowy, utratę mitocha katabolizm komórkowy, utratę funkcji mitochondriów i początek glikolizy tlenowej, w zrębie guza. W związku z tym fibroblasty związane z rakiem wytwarzają wysokoenergetyczne składniki odżywcze (takie jak mleczan i ketony), które napędzają biogenezę mitochondriów i metabolizm oksydacyjny w komórkach nowotworowych. metabolizm oksydacyjny w komórkach nowotworowych. Nazwaliśmy ten nowy mechanizm transferu energii "odwrotnym efektem Warburga". Aby dokładniej przetestować ważność tej hipotezy, wykorzystaliśmy system współhodowli in vitro MCF7-fibroblastów, i ilościowo zmierzyliśmy różne parametry metaboliczne za pomocą analizy FACS (analogicznie do mikrodysekcji laserowej).  Aktywność mitochondriów, wychwyt glukozy i produkcję ROS mierzono za pomocą wysoce czułych sond fluorescencyjnych (MitoTracker). sond fluorescencyjnych (MitoTracker, NBD-2-deoxy-glucose i DCF-DA). Co ciekawe, stosując to podejście bezpośrednio wykazać, że komórki nowotworowe początkowo wydzielają nadtlenek wodoru który następnie wywołuje stres oksydacyjny w sąsiednich fibroblastach. Zatem stres oksydacyjny stres jest zaraźliwy (rozprzestrzenia się jak wirus) i jest rozprzestrzeniany bocznie i wektorowo z komórek nowotworowych do sąsiednich fibroblastów. Eksperymentalnie pokazujemy że stres oksydacyjny w fibroblastach związanych z rakiem ilościowo zmniejsza aktywność mitochondriów i zwiększa wychwyt glukozy, ponieważ fibroblasty stają się bardziej zależne od glikolizy tlenowej.  I odwrotnie, współhodowane komórki nowotworowe wykazują znaczny wzrost aktywności mitochondriów i odpowiadające im zmniejszenie zarówno wychwytu glukozy, jak i ekspresji GLUT1. Wstępne leczenie ko-kultur za pomocą zewnątrzkomórkową katalazą (enzymem przeciwutleniającym, który odtruwa nadtlenek wodoru) nadtlenek wodoru) blokuje początek stresu oksydacyjnego i silnie indukuje śmierć komórek nowotworowych, prawdopodobnie poprzez głodzenie.  Biorąc pod uwagę, że fibroblasty fibroblasty wykazują największy wzrost wychwytu glukozy, sugerujemy, że PET obrazowanie ludzkich guzów za pomocą fluoro-2-deoksy-D-glukozy (F-2-DG), może być specyficznie wykrywać zrąb guza, a nie nabłonkowe komórki nowotworowe. --- Dym papierosowy jest bezpośrednio związany z patogenezą wielu różnych podtypów raka u ludzi, w tym raka piersi. wielu różnych podtypów raka u ludzi, w tym raka piersi. Dominujący pogląd przeważa pogląd, że dym papierosowy działa jako czynnik mutagenny i uszkadzający DNA w normalnych komórkach nabłonkowych, przyczyniając się do inicjacji nowotworu. Jednak jego potencjalne negatywne skutki metaboliczne na normalne mikrośrodowisko zrębu zostały jednak w dużej mierze ignorowane. Tutaj proponujemy nowy mechanizm, za pomocą którego bogaty w rakotwórcze substancje dym papierosowy może promować wzrost raka poprzez metaboliczne "nawożenie" mikrośrodowiska gospodarza. mikrośrodowisko gospodarza. Dokładniej, pokazujemy, że ekspozycja na dym papierosowy jest rzeczywiście wystarczająca do wywołania fenotypu fibroblastów związanego z rakiem poprzez indukcję uszkodzeń DNA, autofagii i mitofagii w zrębie guza. zrębie guza. Z kolei ekspozycja na dym papierosowy indukuje przedwczesne starzenie i dysfunkcję mitochondriów. dysfunkcję mitochondriów w fibroblastach zrębu, prowadząc do wydzielania wysokoenergetycznych paliw mitochondrialnych, takich jak L-mleczan i ciała ketonowe. Stąd, dym papierosowy indukuje katabolizm w lokalnym mikrośrodowisku, bezpośrednio bezpośrednio napędzając oksydacyjny metabolizm mitochondrialny (OXPHOS) w sąsiednich komórkach nabłonka komórek nowotworowych, aktywnie promując anaboliczny wzrost guza. Co ciekawe, te fibroblasty autofagiczne zwiększały wzrost guza raka piersi in vivo nawet 4-krotnie. nawet 4-krotnie. Co ważne, pokazujemy, że indukowane dymem papierosowym metaboliczne przeprogramowanie zrębu fibroblastycznego zachodzi niezależnie od neoangiogenezy guza. neoangiogenezy. Omawiamy możliwe implikacje naszych obecnych odkryć dla zapobiegania chorobom związanym ze starzeniem się, a zwłaszcza powszechnym nowotworom nabłonkowym. nabłonkowych, ponieważ pokazujemy, że dym papierosowy może systemowo przyspieszać starzenie w mikrośrodowisku gospodarza. starzenie w mikrośrodowisku gospodarza. Wreszcie, nasze obecne odkrycia są zgodne z koncepcją, że dym papierosowy indukuje "odwrotny efekt Warburga", napędzając tym samym "dwukompartmentowy metabolizm nowotworu" i oksydacyjny metabolizm mitochondrialny w nabłonku. metabolizm w nabłonkowych komórkach nowotworowych. --- Tutaj proponujemy nowy model dla zrozumienia efektu Warburga w metabolizmie nowotworów. w metabolizmie nowotworów. Nasza hipoteza zakłada, że nabłonkowe komórki nowotworowe indukują efekt Warburga (glikolizę tlenową) w sąsiednich fibroblastach zrębu. Te fibroblasty związane z rakiem, a następnie ulegają różnicowaniu miofibroblastycznemu, i wydzielają mleczan i pirogronian (metabolity energetyczne wynikające z tlenowej glikolizy). glikolizy tlenowej). Komórki raka nabłonkowego mogą następnie pobierać te bogate w energię metabolity i wykorzystywać je w mitogenezie. metabolity i wykorzystywać je w mitochondrialnym cyklu TCA, promując w ten sposób wydajną produkcję energii (wytwarzanie ATP poprzez fosforylację oksydacyjną), co skutkuje wyższą zdolnością proliferacyjną. W tym alternatywnym modelu nowotworu, nabłonkowe komórki nowotworowe instruują normalny zrąb, aby do przekształcenia się w zrąb gojący rany, zapewniając niezbędne, bogate w energię mikrośrodowisko mikrośrodowisko ułatwiające wzrost guza i angiogenezę. W istocie, fibroblastyczny zrąb guza bezpośrednio zasilałby nabłonkowe komórki nowotworowe, w rodzaju relacji żywiciel-pasożyt. Nazwaliśmy ten nowy pomysł "odwróconym efektem Warburga". W tym scenariuszu nabłonkowe komórki nowotworowe "uszkadzają" normalny zrąb, zamieniając go w fabrykę produkującą bogate w energię metabolity. bogatych w energię metabolitów. Ten alternatywny model jest nadal zgodny z oryginalną obserwacją Warburga. Warburga, że guzy wykazują przesunięcie metaboliczne w kierunku glikolizy tlenowej. Na poparcie tego pomysłu, bezstronna analiza proteomiczna i profilowanie transkrypcyjne nowego modelu fibroblastów związanych z rakiem (komórki zrębu z niedoborem kaweoliny-1 (Cav-1)) komórki zrębu), wykazuje regulację w górę zarówno (1) markerów mio-fibroblastów, jak i (2) enzymów glikolitycznych w warunkach normoksycznych. Zweryfikowaliśmy ekspresję tych białek w zrębie fibroblastycznym ludzkich tkanek raka piersi, które pozbawionych zrębu Cav-1. Co ważne, utrata zrębu Cav-1 w ludzkich rakach piersi jest związana z nawrotem guza, przerzutami i złym wynikiem klinicznym. Zatem brak zrębu Cav-1 może być biomarkerem dla "odwróconego efektu Warburga". Warburga", wyjaśniając jego silną wartość predykcyjną. --- Progresja raka piersi i przerzuty są napędzane przez złożone i wzajemne między nabłonkowymi komórkami nowotworowymi a otaczającym je zrębowym mikrośrodowiskiem. mikrośrodowiskiem. Wcześniej wykazaliśmy, że utrata stromalnej ekspresji Cav-1 jest związana ze zwiększonym ryzykiem wczesnego nawrotu nowotworu, przerzutami i zmniejszonym całkowitym przeżyciem. Aby zidentyfikować i scharakteryzować szlaki sygnałowe, które są aktywowane w zrębie guza Cav-1, my profilowanie ekspresji genów przy użyciu mikrodysekcji laserowej zrębu zrębu związanego z rakiem piersi. Zrąb guza został poddany mikrodysekcji laserowej z 4 przypadków przypadków wykazujących wysoką ekspresję zrębu Cav-1 i 7 przypadków z utratą zrębu Cav-1. W skrócie, zidentyfikowaliśmy 238 transkryptów genów, które były regulowane w górę i 232 transkryptów genów, które były regulowane w dół. transkryptów genów, które były regulowane w dół w zrębie guzów wykazujących utratę ekspresji ekspresji Cav-1 (p ≤ 0,01 i krotność zmiany ≥ 1,5). Analiza wzbogacenia zestawu genów (GSEA) ujawniła "macierzystość", stan zapalny, uszkodzenie DNA, starzenie, stres oksydacyjny, niedotlenienie, autyzm. stres, niedotlenienie, autofagię i dysfunkcję mitochondriów w zrębie guza pacjentów pozbawionych zrębu Cav-1. Nasze odkrycia są zgodne z niedawno "Odwrotnym efektem Warburga" i "Autofagicznym modelem zrębu guza metabolizmu raka". Metabolizm nowotworu". W tych dwóch uzupełniających się modelach komórki nowotworowe indukują stres oksydacyjny w sąsiednich komórkach zrębu, który następnie zmusza te zręby fibroblasty do autofagii/mitofagii i glikolizy tlenowej. To z kolei z kolei wytwarza odzyskane składniki odżywcze (mleczan, ketony i glutaminę), które zasilają anaboliczne komórki rakowe. anaboliczne komórki nowotworowe, które przechodzą oksydacyjny metabolizm mitochondrialny. Nasze wyniki są również zgodne z wcześniejszymi badaniami biomarkerów wykazującymi, że że zwiększona ekspresja znanych markerów autofagii (takich jak ATG16L i katepsyny) w zrębie guza jest szczególnie związana z przerzutami guza progresją i/lub złym wynikiem klinicznym.
Jaka jest podstawowa różnica między odwróconym efektem Warburga a konwencjonalnym efektem Warburga?
Konwencjonalny "efekt Warburga" odnosi się do metabolicznego przesunięcia komórek nowotworowych w kierunku glikolizy tlenowej z powodu dysfunkcji mitochondriów. "Odwrotny efekt Warburga" lub "pasożytniczy" transfer energii to model "dwukompartmentowego metabolizmu nowotworu". W tym modelu komórki nowotworowe wydzielają nadtlenek wodoru (H2O2), inicjując stres oksydacyjny i tlenową glikolizę w zrębie guza. Związane z nowotworem fibroblasty zrębu są glikolityczne i nie mają wykrywalnych mitochondriów. Te glikolityczne komórki zrębu wytwarzają paliwo mitochondrialne (L-mleczan, ciała ketonowe i chemiczne bloki budulcowe, takie jak aminokwasy - glutamina i nukleotydy), które są następnie przenoszone do oksydacyjnych komórek raka nabłonka. Mleczan i ketony napędzają oksydacyjny metabolizm mitochondrialny komórek nowotworowych (OXPHOS), a bloki budulcowe podtrzymują potrzeby anaboliczne szybko proliferujących komórek nowotworowych. Dlatego też, zgodnie z "odwrotnym efektem Warburga", katabolizm zrębu napędza anaboliczny wzrost guza poprzez transfer energii. Tak więc w "odwróconym efekcie Warburga" związane z nowotworem fibroblasty zrębu ulegają tlenowej glikolizie, a nie same nabłonkowe komórki nowotworowe, jak sugeruje konwencjonalny "efekt Warburga".