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Warburg Effekt Der nach dem Physiologen Otto Heinrich Warburg ist die bei vielen Krebszellen beobachtete Veränderung des

Warburg-Effekt

Der Warburg-Effekt (nach dem Physiologen Otto Heinrich Warburg) ist die bei vielen Krebszellen beobachtete Veränderung des Glukose-Stoffwechsels, durch den die Zellen ihre Energie hauptsächlich durch Glykolyse mit anschließender Ausscheidung von Laktat (Milchsäuregärung) gewinnen, statt das Endprodukt der Glykolyse wie normale Zellen dem Citratzyklus in den Mitochondrien zuzuführen.

Diese Stoffwechsellage zeigen auch gesunde Zellen, wenn Sauerstoff fehlt (sogenannte anaerobe Glykolyse). Die Besonderheit des Warburg-Effektes liegt darin, dass Krebszellen auch bei ausreichender Sauerstoffversorgung dieses Verhalten zeigen, weswegen Warburg dies als aerobe Glykolyse bezeichnete. Diese Art der Energiegewinnung ist sehr ineffizient, weswegen die betroffenen Krebszellen einen erhöhten Glukose-Verbrauch haben. Warum die Krebszellen trotzdem diesen Weg der Energiegewinnung nutzen, ist Gegenstand der aktuellen Krebsforschung. In 70 % der Krebsfälle konnte eine Überexpression Glykolyse-relevanter Enzyme und Membrantransporter nachgewiesen werden.

Die anaerobe Glykolyse ist aber nicht die einzige Laktatquelle. Tumorzellen können auch alternative Stoffwechselwege aktivieren, wie die Synthese aus Glutamin und Alanin. Die Tumorzellen haben zunächst Nachteile durch die Umstellung des Stoffwechsels, da sowohl die anaerobe Glykolyse weniger Energie liefert als auch die Synthese von Milchsäure aus anderen Metaboliten Energie erfordert. Pyruvat, Laktat und einige andere Glykolyse-assoziierete Metaboliten sind chemische Radikalfänger. Viele Tumortherapien, insbesondere ionisierende Strahlen und bestimmte Chemotherapeutika wirken durch Bildung von Radikalen. Tumorzellen mit vielen Radikalfängern lassen sich daher schlechter bekämpfen. Daher ist der Laktatgehalt klinischer Tumoren Gegenstand der Forschung. Durch induzierte Biolumineszenzreaktion kann zum Beispiel an Gewebeproben der Gehalt von Glukose, Laktat und Pyruvat gemessen werden. Ein erhöhter Laktatspiegel in HNO-Tumoren war mit einem erhöhten Risiko der Metastasierung verknüpft.

Otto Warburgs ursprüngliche Hypothese, nach der der Warburg-Effekt die Ursache der Krebsentstehung sei, gilt als überholt.

Literatur Bearbeiten

  • Maria V. Liberti, Jason W. Locasale: The Warburg Effect: How Does it Benefit Cancer Cells? In: Trends in biochemical sciences. Band 41, Nr. 3, März 2016, ISSN 0968-0004, S. 211–218, doi:10.1016/j.tibs.2015.12.001, PMID 26778478, PMC 4783224 (freier Volltext).
  • Yaojie Fu, Shanshan Liu, Shanghelin Yin, Weihong Niu, Wei Xiong: The reverse Warburg effect is likely to be an Achilles' heel of cancer that can be exploited for cancer therapy. In: Oncotarget. Band 8, Nr. 34, 25. Mai 2017, ISSN 1949-2553, S. 57813–57825, doi:10.18632/oncotarget.18175, PMID 28915713, PMC 5593685 (freier Volltext).
  • Matthew G. Vander Heiden, Lewis C. Cantley, Craig B. Thompson: Understanding the Warburg Effect: The Metabolic Requirements of Cell Proliferation. In: Science (New York, N.Y.). Band 324, Nr. 5930, 22. Mai 2009, ISSN 0036-8075, S. 1029–1033, doi:10.1126/science.1160809, PMID 19460998, PMC 2849637 (freier Volltext).

Einzelnachweise Bearbeiten

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  2. O Warburg: On the origin of cancer cells. In: Science (New York, N.Y.). Band 123, Nr. 3191, 24. Februar 1956, ISSN 0036-8075, S. 309–314, doi:10.1126/science.123.3191.309, PMID 13298683.
  3. B Altenberg, K O Greulich: Genes of glycolysis are ubiquitously overexpressed in 24 cancer classes. In: Genomics. Band 84, Nr. 6, 2004, ISSN 0888-7543, S. 1014–1020, doi:10.1016/j.ygeno.2004.08.010, PMID 15533718.
  4. Matthew G Vander Heiden, Lewis C Cantley, Craig B Thompson: Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. In: Science (New York, N.Y.). Band 324, Nr. 5930, 22. Mai 2009, ISSN 1095-9203, doi:10.1126/science.1160809, PMID 19460998, PMC 2849637 (freier Volltext).
  5. Ulrike G A Sattler, Wolfgang Mueller-Klieser: The anti-oxidant capacity of tumour glycolysis. In: International Journal of Radiation Biology. Band 85, Nr. 11, November 2009, ISSN 1362-3095, S. 963–971, doi:10.3109/09553000903258889, PMID 19895273.
  6. David M Brizel, Thies Schroeder, Richard L Scher, Stefan Walenta, Robert W Clough: Elevated tumor lactate concentrations predict for an increased risk of metastases in head-and-neck cancer. In: International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics. Band 51, Nr. 2, 2001, S. 349–353, doi:10.1016/S0360-3016(01)01630-3 (elsevier.com [abgerufen am 18. Mai 2020]).
  7. Robert Allan Weinberg: The biology of cancer. 2. Auflage. Garland Science, New York 2014. S. 53 f.
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Der Warburg Effekt nach dem Physiologen Otto Heinrich Warburg ist die bei vielen Krebszellen beobachtete Veranderung des Glukose Stoffwechsels durch den die Zellen ihre Energie hauptsachlich durch Glykolyse mit anschliessender Ausscheidung von Laktat Milchsauregarung gewinnen statt das Endprodukt der Glykolyse wie normale Zellen dem Citratzyklus in den Mitochondrien zuzufuhren 1 2 Diese Stoffwechsellage zeigen auch gesunde Zellen wenn Sauerstoff fehlt sogenannte anaerobe Glykolyse Die Besonderheit des Warburg Effektes liegt darin dass Krebszellen auch bei ausreichender Sauerstoffversorgung dieses Verhalten zeigen weswegen Warburg dies als aerobe Glykolyse bezeichnete Diese Art der Energiegewinnung ist sehr ineffizient weswegen die betroffenen Krebszellen einen erhohten Glukose Verbrauch haben Warum die Krebszellen trotzdem diesen Weg der Energiegewinnung nutzen ist Gegenstand der aktuellen Krebsforschung In 70 der Krebsfalle konnte eine Uberexpression Glykolyse relevanter Enzyme und Membrantransporter nachgewiesen werden 3 Die anaerobe Glykolyse ist aber nicht die einzige Laktatquelle Tumorzellen konnen auch alternative Stoffwechselwege aktivieren wie die Synthese aus Glutamin und Alanin 4 Die Tumorzellen haben zunachst Nachteile durch die Umstellung des Stoffwechsels da sowohl die anaerobe Glykolyse weniger Energie liefert als auch die Synthese von Milchsaure aus anderen Metaboliten Energie erfordert Pyruvat Laktat und einige andere Glykolyse assoziierete Metaboliten sind chemische Radikalfanger Viele Tumortherapien insbesondere ionisierende Strahlen und bestimmte Chemotherapeutika wirken durch Bildung von Radikalen Tumorzellen mit vielen Radikalfangern lassen sich daher schlechter bekampfen 5 Daher ist der Laktatgehalt klinischer Tumoren Gegenstand der Forschung Durch induzierte Biolumineszenzreaktion kann zum Beispiel an Gewebeproben der Gehalt von Glukose Laktat und Pyruvat gemessen werden Ein erhohter Laktatspiegel in HNO Tumoren war mit einem erhohten Risiko der Metastasierung verknupft 6 Otto Warburgs ursprungliche Hypothese nach der der Warburg Effekt die Ursache der Krebsentstehung sei gilt als uberholt 7 Literatur BearbeitenMaria V Liberti Jason W Locasale The Warburg Effect How Does it Benefit Cancer Cells In Trends in biochemical sciences Band 41 Nr 3 Marz 2016 ISSN 0968 0004 S 211 218 doi 10 1016 j tibs 2015 12 001 PMID 26778478 PMC 4783224 freier Volltext Yaojie Fu Shanshan Liu Shanghelin Yin Weihong Niu Wei Xiong The reverse Warburg effect is likely to be an Achilles heel of cancer that can be exploited for cancer therapy In Oncotarget Band 8 Nr 34 25 Mai 2017 ISSN 1949 2553 S 57813 57825 doi 10 18632 oncotarget 18175 PMID 28915713 PMC 5593685 freier Volltext Matthew G Vander Heiden Lewis C Cantley Craig B Thompson Understanding the Warburg Effect The Metabolic Requirements of Cell Proliferation In Science New York N Y Band 324 Nr 5930 22 Mai 2009 ISSN 0036 8075 S 1029 1033 doi 10 1126 science 1160809 PMID 19460998 PMC 2849637 freier Volltext Einzelnachweise Bearbeiten O Warburg K Posener E Negelein Uber den Stoffwechsel der Carcinomzelle In Biochemische Zeitschrift Band 152 1924 S 309 344 O Warburg On the origin of cancer cells In Science New York N Y Band 123 Nr 3191 24 Februar 1956 ISSN 0036 8075 S 309 314 doi 10 1126 science 123 3191 309 PMID 13298683 B Altenberg K O Greulich Genes of glycolysis are ubiquitously overexpressed in 24 cancer classes In Genomics Band 84 Nr 6 2004 ISSN 0888 7543 S 1014 1020 doi 10 1016 j ygeno 2004 08 010 PMID 15533718 Matthew G Vander Heiden Lewis C Cantley Craig B Thompson Understanding the Warburg effect the metabolic requirements of cell proliferation In Science New York N Y Band 324 Nr 5930 22 Mai 2009 ISSN 1095 9203 doi 10 1126 science 1160809 PMID 19460998 PMC 2849637 freier Volltext Ulrike G A Sattler Wolfgang Mueller Klieser The anti oxidant capacity of tumour glycolysis In International Journal of Radiation Biology Band 85 Nr 11 November 2009 ISSN 1362 3095 S 963 971 doi 10 3109 09553000903258889 PMID 19895273 David M Brizel Thies Schroeder Richard L Scher Stefan Walenta Robert W Clough Elevated tumor lactate concentrations predict for an increased risk of metastases in head and neck cancer In International Journal of Radiation Oncology Biology Physics Band 51 Nr 2 2001 S 349 353 doi 10 1016 S0360 3016 01 01630 3 elsevier com abgerufen am 18 Mai 2020 Robert Allan Weinberg The biology of cancer 2 Auflage Garland Science New York 2014 S 53 f Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Warburg Effekt amp oldid 229239686