ד"ר ג'ורגיה אדג – מיטוכונדריה וסרטן – מה גורם לסרטן? חלק שני –

פוסט זה מוגש כשירות לציבור. הזכויות על התוכן שייכות לכותב של הפוסט המקורי. את הפוסט המקורי ניתן למצוא בכתובת הזאת.

תרגום: מיכל גביש.

העולם המיניאטורי והמרתק של המיטוכונדריה – תפקידם רב הערך בתאינו הבריאים וכיצד מיטוכונדריה משובשים עלולים להוביל לסרטן. חלק 2 מתוך סדרה של 4 מאמרים על הספר החשוב ביותר של ד"ר תומאס סייפריד, סרטן כמחלה מטבולית. [כדי לקרוא את מאמר מס' 1, לחצו כאן.]

mitochondria and cancer

הו, מיטוכונדריה נשגבת!

המיטוכונדריה הופכים את המזון שאנו אוכלים לאנרגיה. המיטוכונדריה הם מבנים מורכבים להפליא החיים כמעט בכל התאים שלנו. בתוך המיטוכונדריה יש קרום מקופל מורכב המשובץ באנזימים, שומנים וחלבונים מיוחדים המשמשים להפעלת תגובות כימיות אלגנטיות. תגובות כימיות אלה הן מה שהופך המבורגרים לכוחות סוס. ניתן לראות מהתמונה למטה כי המיטוכונדריה (אותם יצורים כתומים קטנים) מרחפים באיזור שמחוץ לגרעין התא (הנקרא ציטופלסמה). הכרומוזומים של התא (DNA) חיים בתוך הגרעין. (למיטוכונדריה יש דנ"א משלהם, אבל זה סיפור אחר).

CELL CROSS-SECTION

המיטוכונדריה הם גנרטורים מתוחכמים המפרקים את הקשרים הכימיים בתוך מולקולות המזון כדי להגיע לאנרגיה שאצורה בתוכן. קשרים כימיים מבוססים על מטענים חיוביים הנקראים פרוטונים ומטענים שליליים הנקראים אלקטרונים, אשר מחזיקים זה בזה בחוזקה. מיטוכונדריה מפרידה את האלקטרונים הרחק מהפרוטונים, ולאחר מכן שופכת את האלקטרונים דרך "שרשרת מעבר האלקטרונים", יוצרת זרימה. אנרגיה חשמלית זו משמשת ליצירת מולקולות ATP, שכל אחת מהן כוללת קשר פוספט עתיר אנרגיה. ATP (אדנוזין טריפוספט) הוא כמו סוללה כימית מיניאטורית; התאים שלנו יכולים לפרק את הקשר ATP פוספט כאשר הם זקוקים לאנרגיה כדי לעשות משהו. חמצן ממתין בסוף קו הייצור של ה-ATP כדי לתפוס את האלקטרונים הנכנסים, ואז נקשר אליהם, ויוצר מים כתוצר לוואי בלתי מזיק. מכיוון שתהליך זה מחייב חמצן והתוצאה שלו היא קשר פוספט עתיר אנרגיה, הוא נקרא "זרחון חמצוני", כלומר "נשימה".

ענייני אנרגיה 

במאמר הראשון בסדרה זו יש רשימה של הבדלים בין תאים נורמליים ותאים סרטניים. אבל אני השארתי הבדל מפתח אחד כי זה היה מבלבל להזכיר אותו מוקדם מדי.

ההבדל הבסיסי החשוב ביותר בין תאים נורמליים ותאים סרטניים הוא הדרך שהם עושים אנרגיה.

תאים רגילים משתמשים בתהליך המתוחכם של הנשימה ביעילות כדי להפוך כל סוג של מזון (שומן, פחמימות, חלבון) לכמויות גבוהות של אנרגיה. תהליך זה דורש חמצן ומפרק את המזון לחלוטין לפחמן דו חמצני ולמים לא מזיקים. תאי סרטן משתמשים בתהליך פרימיטיבי הנקרא "תסיסה" כדי להפוך בצורה לא יעילה גלוקוז (בעיקר מפחמימות) או מהחומצה האמינית גלוטמין (מחלבונים) לכמויות קטנות של אנרגיה. [שימו לב כי שומנים לא יכולים לעבור תסיסה. זה יהיה חשוב מאוחר יותר.] תהליך זה אינו דורש חמצן, ובו נעשית רק שבירה חלקית של מולקולות המזון לחומצה לקטית ולאמוניה, אשר הם תוצרי פסולת רעילים.

עכשיו, גם תאים נורמליים לפעמים צריכים לנקוט בתהליך תסיסה אם הם חווים זמנית מחסור בחמצן (דוגמה מגניבה היא בעלי חיים הצוללים לעומק). אבל אף תא לא היה בוחר להשתמש בתסיסה כאשר יש מספיק חמצן בסביבה. למה? כי זה לא מייצר כמעט אנרגיה ויוצר תוצרי לוואי רעילים. בקיצור, התסיסה היא פרימיטיבית, בזבזנית ומלוכלכת. אתה מקבל הרבה יותר תמורה לכסף שלך עם הנשימה. הנשימה היא מודרנית, חכמה ונקייה.

תאים סרטניים הם מוזרים בכך שהם משתמשים בתסיסה גם כאשר יש הרבה חמצן מסביב. זה נקרא אפקט ורבורג, אשר נחשב כ"חתימה מטבולית" של תאים סרטניים. אם אתה רואה תא שהופך גלוקוז לחומצה לקטית כאשר יש חמצן זמין, מצאת לעצמך תא סרטן. מדוע תאים סרטניים עושים זאת, כאשר יש חמצן זמין? האם הם טיפשים?

לא, הם לא טיפשים. הם נואשים. הם לא יכולים לסמוך על מערכת הנשימה המפוארת שלהם לייצור אנרגיה, כי המיטוכונדריה שלהם פגומים. הנשימה לא יכולה לפעול בצורה חלקה, אלא אם כן כל המבנים הפנימיים העדינים שבתוך המיטוכונדריה הם ללא פגע. תסיסה מתרחשת גם בתוך המיטוכונדריה, אבל ההבדל העיקרי הוא כי התסיסה היא פשוטה מאוד ואינה דורשת את המנגנון הפנימי המורכב של המיטוכונדריה.

איזה סוגים של דברים יכולים להזיק המיטוכונדריה שלנו?

  • קְרִינָה
  • כימיקלים הגורמים לסרטן
  • וירוסים
  • דלקת כרונית

אחד הדרכים שדברים אלה יכולים לגרום לבעיות המיטוכונדריה היא על ידי יצירת צורני חמצן מגיבים (ROS), אשר מזיקים לנשימה. אתה יכול לחשוב על ROS כעל כדורים מולקולריים לא יציבים, שעושים שמות למולקולות שסביבם, גורמים נזק אקראי בכל מקום שבו הם מכים.

זה פשוט קורה כי חלק מהגנים הקשורים בצורה חזקה ביותר לסרטן ("אונקוגנים") הם אלה המקודדים עבור חלבונים המיטוכונדריה. מוטציות בגנים אלה נמצאות לעיתים בתאי הסרטן:

  • BRCA-1 (גן סרטן השד)
  • APC (גן סרטן המעי הגס)
  • RB (גן retinoblastoma)
  • XP (xeroderma pigmentosum gene)

מעניין גם לציין כי חלק מן הווירוסים הקשורים יותר בחזקה לסרטן ידועים בנזק שהם עושים לנשימה:

  • וירוס הסרקומה של קאפוסי
  • וירוס הפפילומה האנושי (סרטן צוואר הרחם)
  • HIV
  • ציטומגלווירוס

מיטוכונדריה וסרטן

באילו דרכים נפגמים המטוכונדריה של תאים סרטניים? בהשוואה לתאים בריאים, תאי הסרטן כוללים:

  • פחות מיטוכונדריה לכל תא
  • מיטוכונדריה מעוותת עם איזורים פנימיים חלקים באופן לא טבעי
  • פעילות מופחתת של אנזימים קריטיים לנשימה כגון ציטוכרום אוקסידאז ו-ATPase.
  • כמויות קטנות יותר (ומעוותת) של קרדיוליפין (שומן מיטוכונדריאלי חיוני)
  • פחות DNA בתוך המיטוכונדריה שלהם
  • שרשרות מעבר אלקטרונים דולפות ובלתי מתואמות, שגורמות לאנרגיה יקרה להתבזבז כחום במקום להפוך ל-ATP. [מצב לא נורמלי זה נקרא "מנותק". הוכח כי גידולים מהירים יותר הם למעשה חמים יותר בגלל השפעה זו.]

בתאים סרטניים ממאירים הוכח כי שיעורי הנשימה נמוך משמעותית בהשוואה לתאים הרגילים. מחקר מסויים של סרטן רקטלי גרורתי באדם, בתאים הסרטניים היה שיעור הנשימה נמוך ב-70% מהתאים הנורמליים שמסביב.

איך מיטוכונדריה פגומים עוברים מנשימה לתסיסה?

המיטוכונדריה פיתחה תהליך הנקרא תגובה מדרדרת, המסייעת להם להתמודד עם מתח זמני או נזק. זה נקרא תגובה מדרדרת (לאחור) כי בנסיבות רגילות, ה-DNA בתוך הגרעין קורא את הפגיעות ושולח הוראות החוצה אל המיטוכונדריה שבציטופלסמה. עם זאת, אם המיטוכונדריה פגומה, והנשימה בסכנת הכחדה, המיטוכונדריה שולחת הודעת SOS לגרעין האומרת "אין לנו מספיק אנרגיה … אנחנו צריכים להתחיל בתסיסה!" זה בעצם אומר לגרעין להפעיל גנים של תסיסה במקום גנים של הנשימה. אפשר לחשוב על תסיסה כעל גנרטור גיבוי מגושם. התגובה הנסוגה מפעילה את האירועים הבאים:

מגוון של גנים נוהרים לפעולה – גנים אשר מקודדים חלבונים הנדרשים להפעלת תסיסה במקום נשימה. [גנים אלה, לדוגמה, כוללים את Myc, Ras, HIF-1alpha, Akt ו-m-Tor]. אותם גנים ידועים גם הם בעולם הסרטן כ"אונקוגנים" (גנים הקשורים לגידול בסיכון לסרטן). סביר להניח שהסיבה לכך שגנים הנדרשים להפעלת התסיסה הם אותם גנים הקשורים לסרטן היא שתסיסה (ו/ או חוסר נשימה) מגבירה את הסיכון לסרטן.

בזמן שאונקוגני התסיסה מאיצים למעלה, עמיתיהם מהנשימה  יורדים למטה. ומי הם?

גנים כמו p53, APE-1 ו-SMC4. גנים אלה מקודדים עבור חלבונים המתקנים DNA וקשורים לנשימה. אותם גנים ידועים גם בעולם הסרטן כ"גנים מדכאי גידול" (גנים המונעים סרטן). דחיית הפעילות של חלבונים מתקני DNA זה לא משהו שאנחנו רוצה לטווח ארוך.

התגובה המדורגת נועדה לשימוש חירום זמני, ולא לשימוש לטווח ארוך. תאים סרטניים נשארים במצב זה לנצח כי אין להם ברירה אחרת.

פגמים מיטוכונדריאליים

למצב תסיסה מחניק עם נשימה צולעת יש את ההשפעות הבאות:

  • סוגי חמצן מגיבים (ROS) נוצרים וגורמים נזק אקראי.
  • קומפלקסים של ברזל-גופרית נפגעים. הם נחוצים לשרשרת מעבר האלקטרונים.
  • P-גלוקופרוטאין מופעל, לשאוב חומרים רעילים מתוך תאים. זה יכול לגרום לתאי הגידול עמיד לרוב טיפולי הכימותרפיה.
  • היכולת של המיטוכונדריה ליזום התאבדות תאית (אפופטוזיס) נכשלת. כאשר משהו רציני משתבש בתוך תא, התפקיד של המיטוכונדריה הוא לוודא שהתא יקוד החוצה בחינניות, למען האורגניזם. כך שורדים תאי סרטן עם כל מיני מוטציות מוזרות; התסיסה מאפשרת לתאים מוזרים לחיות.
  • סידן דולף מתוך המיטוכונדריה לתוך הציטופלסמה. זרימת סידן נכונה היא קריטית לחלוקת תא רגילה, משום שהציר המיטוטי, שהוא המבנה המסייע לכרומוזומים להיפרד כהלכה, תלוי בסידן. צירים פגומים מגבירים את הסיכון לחלוקות תאים עקומות – כאשר תא אחד מקבל יותר מדי כרומוזומים והתא השני לא מקבל מספיק.

עדויות מדעיות קושרות נזק מיטוכונדריאלי לסרטן

זכור מהמאמר הראשון כיצד השתלת DNA (מוטנטי) מתאי סרטן לתאים בריאים גרמה לסרטן רק ב-2 מתוך 24 מקרים לכל היותר? בואו נראה כמה תוצאות השתלת המיטוכונדריה להשוואה:

  • איחוד ציטופלסמות סרטניות (מיטוכונדריה) עם תאים נורמליים (עם DNA בריא בגרעיניהם) ולאחר מכן הזרקת תאים היברידים אלה לבעלי חיים מייצרת גידולים ב 97% מבעלי החיים.
  • השתלת ציטופלסמה רגילה (מיטוכונדריה) לתאי גידול (עם DNA מוטנטי בגרעיניהם) מפחיתה התנהגות סרטנית.
  • איחוד ציטופלסמה נורמלית (המיטוכונדריה) עם גרעינים מהגידול (עם DNA מוטנטי בתוכם) מקטין את קצב ומידת היווצרות הגידול.
  • אם אתה מטפל מראש בציטופלסמה רגילה (מיטוכונדריה) עם קרינה, הוא מאבד את יכולתו להציל תאים סרטניים מהתנהגות סרטנית (בגלל שקרינה פגמה במיטוכונדריה).
  • העברת מיטוכונדריה בריאה לתאים עם מיטוכונדריה פגומה מפחיתה התנהגות סרטנית.

תוצאות אלה מסתכמות לכך: מעמדו של הדנ"א הוא לא מה שחשוב. מיטוכונדריה פגומה יכולה להפוך תאים בריאים לתאים סרטניים והמיטוכונדריה הבריאה יכולה להחזיר ההתנהגות הסרטנית בתאי הגידול. זה אומר כי סרטן הוא לא מחלה גנטית. סרטן הוא מחלה של המיטוכונדריה.

איך מיטוכונדריה פגומים גורמים סרטן?

לפני מיליארדי שנים, לפני שהצמחים השתלטו על הפלנטה שלנו, באטמוספרה של כדור הארץ היה מעט חמצן, ולכן יצורים חיים השתמשו בתסיסה כדי לייצר אנרגיה. האורגניזמים היו פשוטים מאוד, ללא בקרות מתוחכמות שיסייעו להם להחליט מתי להתרבות; הם פשוט השתכפלו מהר ככל שהם יכלו. מיטוכונדרייה הופיעו לפני כ-1.5 מיליארד שנה, כמיליארד שנים לאחר שהחמצן הפך זמין, וכנראה כבר אז היתה להם יכולת לעבור הלוך ושוב בין תסיסה לנשימה, תלוי בכמות החמצן.

תאים רבים פשוט ימותו אם המיטוכונדריה שלהם תפגע, אבל אם הנזק אינו פתאומי מדי או חמור מדי, כמה מהתאים יוכלו להסתגל ולשרוד על ידי חזרה לתסיסה כדי להפיק אנרגיה. נזק מיטוכונדריאלי פותח ערכת כלים עתיקה של התאמות, המאפשרת לתאים לשרוד בסביבה עניה בחמצן.

המיטוכונדריה כל כך טובה בהפקת אנרגיה, שהגעתם לסצנה האבולוציונית הנחשבת כאחראית במידה רבה להגדלת המורכבות של היצורים החיים. בנייה ותמיכה ביצורים חדשים ומשוכללים, עם איברים מיוחדים ויכולות, צורך הרבה אנרגיה. אם לא שופכים כל הזמן אנרגיה לתוך דבר חי כדי לשמור על צורתו ותפקודו, הוא ייכנע בהדרגה לאנטרופיה, או לכאוס. עבור תאים, זה אומר נסיגה … DNA הופך להיות לא יציב; תאים מאבדים את הצורות הייחודיות שלהם, הופכים לא מאורגנים ומתחילים להשתכפל ללא שליטה. נשמע מוכר? נשמע … סרטני?

השורה התחתונה על המיטוכונדריה והסרטן

כל כמות של מפגעים סביבתיים עלולה להזיק למיטוכונדריה – אלה אותם דברים שאנחנו בדרך כלל חושבים עליהם כמזיקים לדנ"א שלנו וגורמים לסרטן. אבל אני מקווה שהמאמר הראשון בסדרה זו שכנע אותכם שדנ"א פגום הוא לא הגורם העיקרי לסרטן אחרי הכל. אלה המיטוכונדריה שלנו שאנחנו צריכים לדאוג להם. המיטוכונדריה מטפלים בתאים ובדנ"א שלנו. מחקרים מראים כי הנזק המיטוכונדריאלי קורה תחילה, ולאחר מכן באה חוסר היציבות הגנטית. .

למרות שיש הרבה חמצן מסביב, למיטוכונדריה פגומים אין ברירה אלא לנקוט בתסיסה, אשר, אם אתם זוכרים, הוא פרימיטיבי, בזבזני, מלוכלך. זו לא דרך לנהל חיה מודרנית ומפוארת. תאים אינם יכולים להישאר בכושר ובשליטה בתנאים אלה. הם עשויים להיות מסוגלים לחיות, אבל זה לא יהיה יפה. תאים עם מיטוכונדריה פגומים, אם הם שורדים, נמצאים בסיכון גבוה להיות סרטניים.

אז, מה זה אומר?

מה אנחנו יכולים לעשות כדי להגן על המיטוכונדריה שלנו ולמנוע סרטן? ומה אם כבר יש לנו סרטן – מה אז? האם הנזק המטוכונדריאלי יכול לעבור היפוך, או לפחות להצטמצם? אני עונה על השאלות האלה ועוד במאמר הבא שלי בסדרה: טיפול תזונתי לסרטן – סרטן חלק ג.

מקורות

במאמר

מודעות פרסומת

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s