Существует огромное количество опухолевых заболеваний, и всех их объединяет необходимость в питании. По принципу питания они подразделяются на 2 группы:
- сахарозависимые;
- сахаронезависимые.
Клеточный метаболизм
Сахаронезависимый метаболизм (аэробный гликолиз) — способ получения энергии митохондриями с использованием кислорода. Поступающие макронутриенты (жиры, белки, углеводы), сгорают в митохондриях и выделяют энергию в виде АТФ (аденозинтрифосфата), углекислого газа (СО2) и воды (Н2О). Это путь «окисления».
Сахарозависимый метаболизм (анаэробный гликолиз) — происходит в цитозоле, во внутриклеточной жидкости. В результате цитолиза выделяется энергия в виде АТФ и лактата (молочной кислоты). Это путь «брожения».
Окисление глюкозы в клетках происходит по одному из трёх путей: гликолиз, пентозофосфатный путь и путь Энтнера-Дудорова. Последний характерен для некоторых прокариот, преимущественно грамотрицательных бактерий.
Раньше под гликолизом подразумевали только анаэробное брожение. Сегодня гликолиз используется для описания распада глюкозы, через образование глюкозо-6-фосфата, фруктозо-1,6-дифосфата и пирувата, как в отсутствие, так и в присутствие кислорода. В последнем случае говорят об аэробном гликолизе.
Анаэробный процесс не эффективен, так как даёт только 2 молекулы АТФ. А вот аэробный даёт 38 молекул АТФ.
В 1924 году Отто Генрих Варбург обнаружил, что некоторые раковые клетки для получения энергии сжигают в своих митохондриях глюкозу, а вот ферментируют её до лактата, даже если кислорода достаточно.
Открытие TKTL-1
В 1995 году, в немецком онкологическом центре Гейдельберга, доктор Йоханнес Кой открыл фермент под названием транскетолаза-1 (Transketolase-like-1 (TKTL-1)). Благодаря этому ферменту происходит альтернативный вариант обмена в клетке. Этот фермент присутствует только у млекопитающих. Существует как минимум три изоформы TKTL-1, которые находятся в тканях тела, а именно: в сердце, головном мозге, лёгких, почках, поджелудочной, плаценте и мышцах. Этот фермент всегда присутствует при нейродегенеративных заболеваниях, например при диабете и онкологии.
В быстро растущих раковых клетках TKTL-1 переключает аэробный обменный процесс на анаэробный даже в условиях достаточного кислорода. Таким образом активность TKTL-1 связана с анаэробным гликолизом в раковых клетках и низкой выживаемостью. Позитронно-эмиссионная томография позволяет увидеть, как раковые клетки накапливают глюкозу.
Учёные считают, что ген, кодирующий TKTL-1, является мутировавшим геном ТКТ (транскетолазы). TKTL-1 — независимый онкогенный маркер, и повышение его уровня в крови у пациентов связан с рецидивом карциномы полости рта, раком молочной железы и раком предстательной железы. Повышенные уровни TKTL-1 в сыворотке крови можно обнаружить ещё до клинически видимых метастазов. (1)
Хотя сообщалось о том, что метаболизм глюкозы не регулируется TKTL-1, все наблюдения, в совокупности, показывают, что TKTL-1 может действовать как генетический переключатель, позволяя раковым клеткам выполнять аэробный гликолиз для удовлетворения повышенного спроса глюкозы. (2)
TKTL-1 и резистентность к стандартным видам терапии (лучевой и химиотерапии)
Опухолевой клетке, как и любой другой, необходим кислород и питательные вещества. Для этого они:
- стимулируют образование новых кровеносных сосудов (ангиогенез) с помощью фактора роста сосудистого эндотелия;
- изменяют свой метаболизм (способ получения энергии).
Как я писала выше, TKTL-1 помогает перейти на бескислородный способ получения энергии.
Университет Джонса Хопкинса, один из ведущих онкологических университетов в мире, классифицировал ген TKTL-1 как важный протоонкоген, основываясь на собственных исследованиях.
Клетка с изменённым метаболизмом может перерабатывать только глюкозу. При действии химиотерапии или радиотерапии изменённый метаболизм сохраняется даже при наличии кислорода. При неверно работающих митохондриях возникает резистентность к традиционной терапии.
В медицинском журнале «Nature Reviews Cancer» кетодиета была определена, как важный терапевтический метод для того, чтобы вернуть чувствительность раковых клеток к химиотерапии и лучевой терапии.
Исследования кетогенной диеты на раковых пациентах
В небольшом пилотном исследовании с участием 16 пациентов с раком, кетогенная диета была хорошо принята 9 пациентами, а 5 закончили исследование. У 5 пациентов, которые смогли придерживаться протокола кетодиеты, болезнь была стабильной, без дальнейшего прогресса. Эмоциональный фон и сон улучшились. (3)
В небольшом технико-экономическом исследовании из 10 пациентов с прогрессирующим раком, придерживаться кетогенной диеты не смогли четверо. У 5 из тех, кто смог следовать кетодиете 4 недели, наблюдался физиологический кетоз, замедление или ремиссия болезни. (4)
В другом исследовании 20 пациентам с рецидивом глиобластомы ввели кетодиету. У тех, кто достиг кетоза, опухоль прогрессировала медленнее. (5)
Влияние кетогенной диеты на экспрессию TKTL-1
В проспективном когортном исследовании изучалась оценка связи уровней TKTL-1 со статусом и прогрессированием опухолей, во время следования пациентов кетогенной диете. (6) В исследовании участвовали 78 пациентов, которым был поставлен диагноз рак с января 2001 года. Пациентов обследовали в частной клинике Хайльбронн, Германия, в период с ноября 2010 по декабрь 2011. Им замерили уровни TKTL-1, и проводились контрольные замеры каждые 3 месяца. Тест обнаружения TKTL-1 основан на инновационной технологии EDIM (Epitope Detection in Monocytes). В Украине этой технологии нет.
Наряду с TKTL-1 был открыт фермент Apo10, которые выражается себя специфически и способен накапливаться в клетках при нарушенном апоптозе. Накопление Apo10, т.е. его повышенная концентрация в сыворотке крови, является показателем пролиферативных нарушений и возникновением раковых новообразований.
Пациентов наблюдали до конца 2011 года. Каждые 3 месяца пациенты проходили клиническое интервью, по результатом которого определялась классификация: без кетодиеты, частично на кетодиете, строго на кетодиете. Также пациентов разделили по категориям используя отчёты онкологов: предоперационные, проходящие лечение, паллиативные с улучшениями, паллиативные в стабильной стадии, паллиативные с прогрессирующим заболеванием. Так как в некоторых категориях было мало пациентов, предоперационные и проходящие лечение были объединены в проходящие лечение, а паллиативные с улучшением или стабильностью, были объединены в паллиативную, а паллиативные с прогрессирующей опухолью были переименованы в конечную стадию. Таким образом получилось 3 группы: лечебная, паллиативная, конечная стадия.
Из 78 пациентов полностью кетогенной диете следовало 7, на частично кетогенной диете было 6, а 65 из 78 вообще не смогли следовать кетогенной диете. При этом опухоли у 56 из них были признаны подлежащими лечению, а у 22 — летальными. 35 женщин, 43 мужчины. 18 пациентов с раком молочной железы, 16 с раком предстательной железы, 9 с раком толстого кишечника, 5 с раком лёгких, 5 с раком отоларингологической зоны, 2 с меланомой, и 23 с другими видами рака. 72 из 78 — курильщики с различным стажем от 0 до 60 лет.
Итак, всего кетогенной диете следовало 13 человек (6 частично, 7 строго). 1 следовавший пациент относился к категории с конечной стадией рака. 4 следующий к паллиативным пациентам:
- У пациента с раком молочной железы, следующей строгой кетодиете с 2009 года, наблюдалась полная ремиссия всех метастазов в лёгких и костях.
- У пациента с раком яичника, диагностированном в 1996 году, с раком левой и правой груди, диагностированным в 1987 и 1998 годах, и с карциномой левой стороны диагностированной в 2006 году, произошёл ещё один рецидив в 2009, и больше никаких рецидивов в течение периода наблюдения не было.
- У пациента с астроцитомой наблюдалось прогрессирование опухоли, что, вероятно, связано с высокими дозами кортикостероидов, которые влияют на уровень и метаболизм глюкозы.
- Четвёртый пациент не подвергался последующему тестированию.
Те пациенты, которые начинали кетодиету, а затем бросали её, испытывали вначале ремиссию опухоли или метастаз, после прекращения диеты рак возвращался и часто с летальным исходом.
Показано, что снижение TKTL-1 от исходного уровня до последнего измерения было связано с кетогенной диетой и улучшением статуса рака. К сожалению, количество пациентов не достаточно для статистически значимой оценки.
У 5 пациентов на частичной кетодиете опухоль была стабильной, у 1 пациента случилось обострение.
У 3 пациентов на кетодиете было отмечено улучшение, у 2 — стабильность и ни у одного не было обострения.
Таким образом, это исследование показало, что кетодиета возможна и, вероятно, полезна для пациентов с онкологическими заболеваниями, поскольку изменяет экспрессию TKTL-1. Требуется разработка строгих рандомизированных исследований для подтверждения этих выводов.
