Beperken van glucose en glutamine in de preventie van oncogenese

29 May, 2024

Door Frauke A. Depauw

De traditionele opvatting dat kanker ontstaat ten gevolge van willekeurige mutaties staat al geruime tijd ter discussie omwille van belangrijke inconsistenties in deze ‘kankergenen’-theorie.1-5 Therapieën die het glucose- en glutaminemetabolisme ‘targeten’ bieden veelbelovende alternatieve opties. Vooral het gelijktijdig drastisch verminderen van zowel glucose als glutamine zou bijzonder effectief zijn om tumorcellen te doen verhongeren en uitsterven. De beperking van deze voedingsstoffen lijkt dan ook van cruciaal belang. In dit verband zijn het ketogeen dieet, periodiek vasten en medicijnen die het glutaminemetabolisme targeten interessant.

Recente bevindingen uit kanker-genoomprojecten wijzen op opmerkelijke intratumorale heterogeniteit, waarbij er binnenin één tumor vaak verschillende DNA-mutaties teruggevonden worden.1,6,7 Helaas leidt deze grote diversiteit binnen een tumor vaak tot therapieresistentie, omdat niet alle tumorcellen op dezelfde manier reageren op de behandeling (en afsterven zoals gewenst). Bovendien worden de meeste genetische mutaties in de zogenaamde oncogenen steeds meer beschouwd als een gevolg van een ontregeld energiemetabolisme, in plaats van primaire oorzaken van tumorgroei.1,2,3,8,9 De meeste, zo niet alle, tumorcellen hebben namelijk één gemeenschappelijke noemer: het metabole gebrek aan aërobe fermentatie die uiteindelijk voortkomt uit een ontregelde oxidatieve fosforylering. Met andere woorden: een gebrek aan cellulaire ademhaling.1,2,4 Deze gemeenschappelijke noemer wordt dus gezien in tegenstelling tot de genoemde uitgebreide genetische heterogeniteit in tumoren. Tot deze conclusie kwam Otto Warburg in 1924 die kanker dan ook beschouwde als een metabole aandoening met een gebrek aan cellulaire ademhaling. Hij ontving hiervoor de Nobelprijs voor Fysiologie en Medicijnen in 1931.

Dit concept van Warburg uit 1924 werd in 2012 nieuw leven ingeblazen door het baanbrekende onderzoek van Thomas Seyfried. Zijn visie, eerder genegeerd vanwege de focus op genetisch onderzoek, herinterpreteert kanker als een metabole aandoening, eveneens benadrukkend dat cellulaire ademhalingstekorten de kern vormen van tumorgroei. Dit werd reeds uitgebreid besproken in het artikel ‘Kanker bezien als metabole ziekte’ van Vera van Randwijck (OF editie 1 van 2021 en tevens online beschikbaar voor abonnees).

Lees het gehele artikel vanaf pagina 32 in OrthoFyto 3/24

Wilt u het gehele artikel als PDF bestand ontvangen? Bestel het dan hier voor € 3,50.

Bronvermelding:
1. Seyfried TN, et al. Press-pulse: a novel therapeutic strategy for the metabolic management of cancer. Nutr Metab (Lond). 2017 Feb 23;14:19.
2. Seyfried TN, et al. Cancer as a metabolic disease: implications for novel therapeutics. Carcinogenesis. 2014;35(3): 515–27.
3. Sonnenschein C, et al. Somatic mutation theory of carcinogenesis: why it should be dropped and replaced. Mol Carcinog. 2000;29(4):205–11.
4. Seyfried TN. Cancer as a mitochondrial metabolic disease. Front Cell Dev Biol. 2015;3:43.
5. Wishart DS. Is cancer a genetic disease or a metabolic disease? EBioMedicine. 2015;2(6):478–9.
6. Alexandrov LB, et al. Signatures of mutational processes in human cancer. Nature. 2013;500(7463):415–21.
7. Vogelstein B, et al. Cancer genome landscapes. Science. 2013;339(6127):1546–58.
8. Kaipparettu BA, et al. Crosstalk from non-cancerous mitochondria can inhibit tumor properties of metastatic cells by suppressing oncogenic pathways. PLoS One. 2013;8(5):e61747. 88.
9. Seyfried TN. Mitochondria: The ultimate tumor suppressor. In: Cancer as a Metabolic Disease: On the Origin, Management, and Prevention of Cancer. edn. Hoboken: Wiley; 2012. p. 195–205
10. Newsholme EA, et al. Application of metabolic-control logic to fuel utilization and its significance in tumor cells. Adv Enzyme Regul. 1991; 31:225–46. 100.
11. DeBerardinis RJ, et al. Q’s next: the diverse functions of glutamine in metabolism, cell biology and cancer. Oncogene. 2010;29(3):313–24. 101.
12. Yuneva M. Finding an “Achilles’ heel” of cancer: the role of glucose and glutamine metabolism in the survival of transformed cells. Cell Cycle. 2008; 7(14):2083–9. 102.
13. Medina MA. Glutamine and cancer. J Nutr. 2001;131(9 Suppl):2539–2542S. discussion 2550S-2531S.
14. Encarnación-Rosado J, et al. Targeting pancreatic cancer metabolic dependencies through glutamine antagonism. Nat Cancer (2023).
15. Jin J, et al. Targeting glutamine metabolism as a therapeutic strategy for cancer. Exp Mol Med 55, 706–715 (2023).
16. Lieu E, et al. Amino acids in cancer. Exp Mol Med 2020;52:15–30.
17. Chen J, et al.
Amino acid metabolism in tumor biology and therapy. Cell Death Dis 15, 42 (2024).
18. Cahill J. Fuel metabolism in starvation. Annu Rev Nutr. 2006;26:1–22.
19. Wang Q, et al. Therapeutic targeting of glutamate dehydrogenase 1 that links metabolic reprogramming and Snail-mediated epithelial–mesenchymal transition in drug-resistant lung cancer. Pharmacol. Res. 2022;185:106490.
20. Peeters T, et al. Isocitrate dehydrogenase 1-mutated cancers are sensitive to the green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate. Cancer Metab. 2019;7:4.
21. Filippini T, et al. Green tea (Camellia sinensis) for the prevention of cancer. Cochrane Database Syst Rev. 2020 Mar 2;3(3):CD005004
22. Shin S, et al. Effects of epigallocatechin gallate on the oral bioavailability and pharmacokinetics of tamoxifen and its main metabolite, 4-hydroxytamoxifen, in rats. Anticancer Drugs. 2009 Aug;20(7):584-8.
23. Gan RY, et al. Absorption, metabolism, anti-cancer effect and molecular targets of epigallocatechin gallate (EGCG): An updated review. Crit Rev Food Sci Nutr. 2018 Apr 13;58(6):924-941.
24. McLaughlin N, et al. Combined low dose ionizing radiation and green tea-derived epigallocatechin-3-gallate treatment induces human brain endothelial cells death. J Neurooncol. 2006 Nov;80(2):111-21.
25. Fang S, et al. Efficacy and safety of berberine in preventing recurrence of colorectal adenomas: A systematic review and meta-analysis. J Ethnopharmacol. 2022 Jan 10;282:114617.
26. Xu J, et al. Anticancer effect of berberine based on experimental animal models of various cancers: a systematic review and meta-analysis. BMC Cancer. 2019 Jun 17;19(1):589.
27. Raffaghello L, et al. Starvation-dependent differential stress resistance protects normal but not cancer cells against high-dose chemotherapy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(24):8215–20. 246.
28. Safdie FM, et al. Fasting and cancer treatment in humans: A case series report. Aging (Albany NY). 2009;1(12):988–1007. 245.
29. Raffaghello L, et al. Fasting and differential chemotherapy protection in patients. Cell Cycle. 2010;9(22):4474–6.
30. Marsh J, et al. Drug/diet synergy for managing malignant astrocytoma in mice: 2-deoxy-D-glucose and the restricted ketogenic diet. Nutr Metab (Lond). 2008;5:33.
31. Allen BG, et al. Ketogenic diets enhance oxidative stress and radio-chemo-therapy responses in lung cancer xenografts. Clin Cancer Res. 2013;19(14):3905–13.
32. Mavropoulos JC, et al. The effects of varying dietary carbohydrate and fat content on survival in a murine LNCaP prostate cancer xenograft model. Cancer Prev Res (Phila). 2009; 2(6):557–65.
33. Kim HS, et al. Carbohydrate restriction and lactate transporter inhibition in a mouse xenograft model of human prostate cancer. BJU Int. 2012;110(7): 1062–9.
34. Hao GW, et al. Growth of human colon cancer cells in nude mice is delayed by ketogenic diet with or without omega-3 fatty acids and medium-chain triglycerides. Asian Pac J Cancer Prev. 2015;16(5):2061–8.
35. Khodabakhshi A, et al. Effects of Ketogenic metabolic therapy on patients with breast cancer: A randomized controlled clinical trial. Clin Nutr. 2021 Mar;40(3):751-758.
36. Zuccoli G, et al. Metabolic management of glioblastoma multiforme using standard therapy together with a restricted ketogenic diet: Case Report. Nutr Metab (Lond). 2010;7(1):33.
37. Chang HT, et al. Ketolytic and glycolytic enzymatic expression profiles in malignant gliomas: implication for ketogenic diet therapy. Nutr Metab. 2013;10(1):47.
38. Moen I, et al. Hyperbaric oxygen therapy and cancer–a review. Target Oncol. 2012;7(4):233–42.
39. Kohshi K, et al. Potential roles of hyperbaric oxygenation in the treatments of brain tumors. UHM. 2013;40(4):351–62.
40. Ma Y, et al. High-dose parenteral ascorbate enhanced chemosensitivity of ovarian cancer and reduced toxicity of chemotherapy. Sci Transl Med. 2014;6(222):222ra218.
41. Pluszorg AZ Zeno Knokke (België) azzeno.be/patient/integratieve-zorg
42. Máxima MC (Nederland): www.mmc.nl
43. Rijnstate (Nederland): www.rijnstate.nl/im
44. Centres Ressources (Frankrijk) : www.association-ressource.org
45. Anthromed hospitals (Duitsland) : www.anthromed.net/en/hospital.network