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La célula es la unidad funcional de nuestro cuerpo, con unos orgánulos llamados mitocondrias que son los “motores” de energía para el funcionamiento de la célula y del cuerpo, y poder mantener la vida y la salud. Las mitocondrias también controlan la apoptosis o muerte celular cuando la célula puede ser peligrosa para el organismo.

Los nutrientes glucosa (carbohidrato simple) y glutamina (aminoácido) son los dos principales metabolitos a partir de los cuales, siguiendo distintas rutas metabólicas se produce energía (ATP) dentro de la mitocondria y se sintetizan las moléculas que necesita la célula para funcionar, como por ejemplo el metabolito acetil-CoA que es clave para el metabolismo celular.

La célula cancerosa crece rápidamente y forma masa tumoral, debido a mutaciones propias, mutaciones adquiridas, disfunción mitocondrial, cambios en el metabolismo celular y fallo de la apoptosis.

Cuando hay falta de oxígeno o las mitocondrias no funcionan adecuadamente, se activan rutas metabólicas en el citoplasma de la célula cancerosa para generar energía (ATP) directamente a partir de la glucosa (ruta glucolisis), sin necesitar de las mitocondrias, y se produce lactato, que es eliminado fuera de la célula acidificando el medio externo.

Pero la célula cancerosa no solo precisa de más energía, también requiere producir mayor cantidad de ácidos grasos, aminoácidos y nucleótidos a partir del acetil-CoA. Y esto lo consigue principalmente a partir de la glutamina (ruta glutaminolisis), aunque las mitocondrias no funcionen correctamente.

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Conocer de forma simplificada y comprensible el metabolismo de la célula normal y sus mitocondrias, es imprescindible para poder entender que es el cáncer y cómo la micronutrición puede influir en una evolución favorable.

La célula es la unidad funcional de nuestro cuerpo, y la que permite realizar todas sus funciones. Están formadas por:

  • membrana celular que las recubre, con un papel vital para la célula.
  • núcleo con el ADN nuclear (genes).
  • citoplasma que es la parte entre la membrana y el núcleo.
  • 20 a 2000 mitocondrias, orgánulos con sus membranas mitocondriales externa e interna y su ADN mitocondrial (genes), que son “motores” de energía para poder realizar todas sus funciones. Son orgánulos dinámicos, es decir, adaptan continuamente su número, morfología y función a los estímulos ambientales y de desarrollo.
  • otros orgánulos: ribosomas, peroxisomas, lisosomas, vesículas… con diferentes funciones.

Para que la célula funcione, crezca, se reproduzca y se repare correctamente, necesita básicamente: glucosa (carbohidratos), ácidos grasos (grasas), aminoácidos (proteínas), nucleótidos (ADN, ARN), agua y oxígeno; para poder producir la energía (ATP) necesaria y formar y mantener todas sus estructuras. Las células están compuestas por estos tipos de moléculas, pero su mayor parte la forman proteínas. El cuerpo esta formado por billones de células que fabrican miles de proteínas diferentes.

El metabolismo nutricional es el que permite la producción y utilización de la energía de la célula y la síntesis de sus componentes. En la célula, a partir de los micronutrientes glucosa, ácidos grasos y aminoácidos, se forma el metabolito acetil-CoA, a partir del cual se produce energía (ATP) en la mitocondria. También a partir de acetil-CoA se forman otros carbohidratos, ácidos grasos, aminoácidos, grasas y proteínas, que necesita la célula, gastando la energía (ATP) generada. Es el metabolismo nutricional, que utiliza rutas o vías metabólicas (conversiones de un metabolito en otro) y necesita enzimas para cada una de estas conversiones: las enzimas metabólicas, o moléculas que intervienen en cada paso metabólico para que pueda realizarse.

Ruta metabólica. Por ejemplo: metabolito A inicial à metabolito B intermedio à metabolito C intermedio à metabolito D à metabolito E final. En cada paso metabólico interviene una enzima metabólica específica para que sea posible. El metabolito final D puede ser metabolito inicial de otra ruta metabólica. Por ejemplo, acetil-CoA es metabolito final e inicial de las rutas metabólicas celulares clave. Sin embargo, todos los componentes celulares están completamente intercomunicados entre sí, y si cambia la concentración del metabolito C no solo se afecta la función del metabolito D y E, se afecta la función de A, B, D y E.

Los micronutrientes más básicos que deben estar a niveles suficientes y en equilibrio en tejidos para el funcionamiento celular son: vitaminas (A, C, D3, E, K2, formas activas del grupo B: tiamina, riboflavina 5 fosfato, niacinamida, ácido nicotínico, metilfolato, piridoxal 5 fosfato, D-biotina, ácido pantoténico, metilcobalamina, dibencozida), factores vitamínicos (colina, inositol, coenzima Q10, ácido R-lipoico), minerales (magnesio, calcio, cobre, zinc, hierro, cobre, manganeso, selenio, azufre, cromo, molibdeno, silicio), ácidos grasos (omega 3: ALA, EPA y DHA, omega 6: LA y GLA), aminoácidos esenciales (lisina, leucina, isoleucina, valina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, histidina) y aminoácidos semiesenciales (cisteína, tirosina, prolina), nucleótidos (uridina, citicolina).

Las moléculas proinflamatorias y tóxicas que afectan al funcionamiento celular pueden tener muy diversas procedencias: tóxicos consumidos, producidas en la manipulación de los alimentos, contaminantes de los alimentos, contaminantes de productos para el cuidado personal, contaminantes ambientales, metales pesados incorporados al cuerpo, radiaciones electromagnéticas. También moléculas proinflamatorias nutricionales (glucosa, fructosa, grasas trans, acido palmítico, acido glutámico…) procedentes de algunos alimentos habituales (azúcar, leche, trigo, grasa animal, aceites vegetales…).

Las mitocondrias son los centros metabólicos donde se produce la energía necesaria para el funcionamiento de la célula y del cuerpo, para mantener la vida y la salud. Son el centro de poder de la célula.

Las mitocondrias son los principales controladores de la muerte celular programada o apoptosis. Las células están programadas para crecer y morirse, de “viejas” cuando han cumplido su misión, o “suicidándose” cuando no son necesarias, o son privadas de oxígeno o nutrientes, o presentan daños o mutaciones (cambios en los genes) que no son capaces de reparar y pueden volverlas peligrosas para el organismo, para ser substituidas por células sanas. Es la muerte celular programada llamada apoptosis, una forma de muerte muy necesaria para nuestra salud y supervivencia. Las mitocondrias son necesarias para una correcta apoptosis que evita tumores, autoinmunidad, procesos degenerativos… Las mitocondrias también controlan la autofagia, que es el proceso para limpiar los desechos acumulados y las toxinas, y para reciclar los componentes celulares dañados.

Cuantas más mitocondrias y mejor funcionen, menor inflamación, mejor salud y más se ralentiza el proceso de envejecimiento. Estimular la biogénesis mitocondrial (formación de nuevas mitocondrias) es una buena estrategia para prevenir y ayudar a revertir los procesos patológicos.

Los nutrientes glucosa (carbohidrato simple) y glutamina (aminoácido) son los dos principales metabolitos a partir de los cuales, siguiendo distintas rutas metabólicas se produce energía (ATP) dentro de la mitocondria y se sintetizan las moléculas que necesita la célula para funcionar, como por ejemplo el metabolito acetil-CoA que es clave para el metabolismo celular.

La célula normal utiliza habitualmente glucosa para generar la energía (ATP) que necesita en las mitocondrias, pero puede utilizar ácidos grasos y cuerpos cetónicos cuando no dispone de glucosa. Cuando no hay suficiente glucosa, a partir de los ácidos grasos se producen en el hígado unos productos llamados cuerpos cetónicos, que llegan a las células de los otros tejidos del cuerpo y, a partir de ellos, se obtiene una energía más eficiente, estable y duradera que de la glucosa. El metabolismo de la célula normal utiliza glucosa y oxígeno para generar energía, con la flexibilidad metabólica de poder utilizar ácidos grasos y cuerpos cetónicos. La célula tiene la capacidad de limpiar los desechos y las toxinas (autofagia), así como, de morir (apoptosis) si se daña. Y todo depende de las mitocondrias.

La célula cancerosa crece rápidamente y forman masa tumoral, debido a mutaciones propias, mutaciones adquiridas, disfunción mitocondrial, cambios en el metabolismo celular y fallo de la apoptosis.

Cuando hay falta de oxígeno o las mitocondrias no funcionan adecuadamente, se activan rutas metabólicas en el citoplasma de la célula para generar energía (ATP) directamente a partir de la glucosa (ruta glucolisis), sin necesitar de las mitocondrias. Tanto más se activarán dichas rutas cuanto menor la cantidad de oxígeno disponible y más afectadas estén las mitocondrias. Entonces se produce mayor cantidad de un metabolito final de estas rutas metabólicas llamado lactato, que es eliminado fuera de la célula acidificando el medio externo. El lactato es necesario para acidificar, invadir y como combustible de la célula cancerosa. La célula cancerosa se divide (prolifera) rápidamente, necesita mucha energía para lograrlo, y una de las formas de conseguirlo es activando estas vías porque la velocidad de producción de ATP es mayor y lo puede producir también si hay falta de oxígeno y de nutrientes y si esta alterada la función mitocondrial. Para ello, en la célula cancerosa están sobreactivadas las enzimas metabólicas de estas rutas, como las enzimas glucolíticas de la ruta glucolisis.

Pero la célula cancerosa no solo precisa de más energía, también requiere producir mayor cantidad de ácidos grasos, aminoácidos y nucleótidos a partir de su metabolito precursor acetil-CoA, cuya demanda está incrementada. Y esto lo consigue principalmente a partir de la glutamina (ruta glutaminolisis), aunque las mitocondrias no funcionen correctamente. La mayoría de las células cancerosas dependen de la glutamina para formar acetil-CoA y no pueden sobrevivir en ausencia de glutamina exógena, y cuanto más invasivas y metastásicas más dependientes de la glutamina, y más sobreactivadas tienen las enzimas de sus rutas metabólicas. La glutamina podría ser el precursor metabólico más importante para las células cancerosas después de la glucosa, y el grado de consumo de glutamina está inversamente relacionado con la disponibilidad glucosa, y en menor medida de los ácidos grasos. Si el cáncer no dispone de suficiente glucosa (glicolisis), utiliza glutamina (glutaminolisis) y, cuando esta se agota, la obtiene de los músculos, ocasionando pérdida de masa muscular y, finalmente, caquexia.

Sin embargo, muchas células cancerosas poseen una gran flexibilidad para producir acetil-CoA, adaptándose a los cambios en los ambientes metabólicos. Y las enzimas metabólicas de las diferentes rutas metabólicas para formar acetil-CoA están sobreactivadas en la célula cancerosa, debido a una combinación de mutaciones propias y adquiridas.

En la célula cancerosa es común que las rutas metabólicas de la mitocondria para la generación de energía estén afectadas. La célula cancerosa presenta frecuentemente mutaciones (cambios genéticos) en el ADN mitocondrial que inhiben la producción de enzimas metabólicas de la ruta central de la mitocondria (ciclo de Krebs) y otras rutas para la generación de ATP (fosforilación oxidativa), acumulándose marcadamente diversos metabolitos y reduciéndose la producción de energía mitocondrial.

La célula cancerosa se caracteriza por una alteración del ADN mitocondrial mayor que del ADN nuclear, una cantidad y función de las mitocondrias reducida y un metabolismo celular distinto llamado reprogramación metabólica. La mayoría de células cancerosas contienen menos mitocondrias y muchas son anormales estructural y funcionalmente, y cuantas más mutaciones mitocondriales peor la generación de energía (ATP) mitocondrial que precisa oxígeno. En la célula normal aproximadamente el 95% de la energía (ATP) se produce en las mitocondrias (metabolismo mitocondrial) y el 5% fuera de las mitocondrias (metabolismo glucolítico). En la célula cancerosa la producción de energía fuera de las mitocondrias puede ser del 60%.

Las células cancerosas cambian su metabolismo en función de la disponibilidad de glucosa y glutamina, y del grado de participación de la mitocondria. Las alteraciones metabólicas son una causa principal de tumorigénesis, metástasis y resistencia a las terapias del cáncer.

En una masa de células cancerosas o tumor no todas las células son cancerosas y las que lo son no se comportan de igual forma, unas podrían cambiar del metabolismo glucolítico (citoplasmático) al metabolismo mitocondrial, otras podrían estar siempre en glucolisis y otras en metabolismo mitocondrial y glucolisis con oxígeno. Las células tumorales que rodean los vasos sanguíneos están bien oxigenadas y las alejadas están pobremente oxigenadas (hipoxia). Todas las células del tumor, incluidas las no cancerosas del microambiente tumoral, trabajan juntas para apoyar el crecimiento del tumor. Se produce una ayuda mutua metabólica entre las células cancerosas de distintas partes del tumor, como, por ejemplo: el lactato generado en células de zonas hipóxicas se elimina al ambiente tumoral y es captado por células de regiones con oxígeno. En ellas, este lactato genera energía (ATP), necesitando menos glucosa, que así podrá servir para las células hipóxicas.

Las células madre de cáncer CSC, son subpoblaciones de células dentro de los tumores malignos heterogéneos, pudiendo ser responsables de su iniciación, mantenimiento de la masa tumoral, metástasis y resistencia a tratamientos, y pueden persistir a largo plazo para provocar la recurrencia del cáncer. Pueden crecer lentamente por lo que la mayoría de fármacos de quimioterapia les afectan menos, y tienen la capacidad de producir nuevos tumores. Las CSC pueden estar en latencia, o diseminadas (perivascular, médula ósea…). Algunas terapias pueden inducir la inactividad, otras pueden reactivar las células inactivas. Además, las CSC, en un acoplamiento metabólico, podrían ayudar a las células cancerosas en su crecimiento, expansión y resistencia a los tratamientos.