Las células cancerosas se alimentan principalmente de glucosa, el azúcar que también consumen las células sanas. Sin embargo, las células cancerosas consumen entre 3 y 4 veces más glucosa que las células sanas para satisfacer sus altas demandas energéticas y de biosíntesis. Es por ello, comprender el metabolismo de estas células es fundamental para desarrollar tratamientos más efectivos contra el cáncer.
A diferencia de las células normales, que optimizan la producción de energía a través de la respiración mitocondrial, las células tumorales han adaptado estrategias únicas para garantizar su proliferación. Este artículo explora las fuentes de energía que alimentan a las células cancerosas y su relevancia en la progresión tumoral y en las terapias dirigidas.
El efecto Warburg: La preferencia por la glucólisis aeróbica
Una de las características más distintivas del metabolismo de las células cancerosas es el efecto Warburg, descrito por Otto Warburg en 1924. Este fenómeno se refiere a la tendencia de las células tumorales a utilizar la glucólisis aeróbica —es decir, la conversión de glucosa en lactato incluso en presencia de oxígeno— en lugar de la fosforilación oxidativa mitocondrial.
En condiciones normales, las células sanas metabolizan la glucosa a través de la respiración mitocondrial, un proceso eficiente que genera hasta 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
Sin embargo, las células cancerosas utilizan predominantemente la glucólisis, produciendo solo 2 moléculas de ATP por molécula de glucosa, pero a una velocidad significativamente mayor.
Esta adaptación tiene varias ventajas para el cáncer:
Producción de metabolitos intermedios: Los intermediarios glucolíticos se desvían hacia vías anabólicas, como la síntesis de nucleótidos y lípidos, necesarios para la proliferación celular.
Tolerancia a ambientes hipóxicos: En tumores con bajo suministro de oxígeno, la glucólisis permite mantener la producción de energía.
Evasión de mecanismos regulatorios: La preferencia por la glucólisis desvía la regulación mitocondrial, contribuyendo a la supervivencia celular.
Además, el efecto Warburg no solo está presente en células tumorales individuales, sino también en el microambiente tumoral. Este entorno metabólicamente alterado crea un ecosistema favorable para la progresión del cáncer, donde las células pueden intercambiar metabolitos y productos de desecho como el lactato, que es reutilizado por otras células tumorales para generar energía o contribuir a procesos biosintéticos.
Fuentes alternativas de energía en las células cancerosas
Aunque la glucosa es la principal fuente de energía, las células cancerosas también se alimentan de otras moléculas que contribuyen a satisfacer sus demandas metabólicas.
Glutamina
La glutamina es el segundo combustible más importante para las células tumorales. Este aminoácido es convertido en glutamato a través de la glutaminasa, que posteriormente alimenta el ciclo de Krebs mediante su transformación en α-cetoglutarato. Además de su papel energético, la glutamina contribuye a la síntesis de nucleótidos, lípidos y glutatón, un antioxidante clave para mantener el equilibrio redox.
Estudios recientes han demostrado que ciertas vías metabólicas de la glutamina son esenciales para la proliferación de subtipos específicos de cáncer, lo que sugiere que su inhibición podría ser una estrategia terapéutica viable.
Lípidos
Los lípidos no solo actúan como componentes estructurales de las membranas celulares, sino que también sirven como fuente de energía a través de la β-oxidación de ácidos grasos. En muchos tumores, la desregulación de las vías lipídicas aumenta la disponibilidad de ácidos grasos para alimentar el metabolismo.
Además, las células cancerosas generan lípidos “de novo”, es decir, desde cero, para producir fosfolípidos necesarios que les permiten expandir sus membranas y seguir creciendo durante la división celular.
Otros aminoácidos
Las células cancerosas también utilizan aminoácidos como serina y glicina, que participan en el metabolismo del carbono y en la biosíntesis de macromoléculas esenciales. Estas moléculas contribuyen a la producción de NADPH, necesario para combatir el estrés oxidativo.
Por ejemplo, la serina juega un papel crítico en la síntesis de purinas y pirimidinas, mientras que la glicina es esencial para la producción de colágeno y otras proteínas estructurales.
Comparación entre el metabolismo de células normales y cancerosas
El metabolismo de las células cancerosas es muy diferente al de las células normales. Mientras que las células normales obtienen energía de manera eficiente a través de la respiración mitocondrial, las células tumorales priorizan la rapidez sobre la eficiencia energética.
Reconfiguran su metabolismo para cubrir las altas demandas de biosíntesis y proliferación, utilizando diversas fuentes de energía y adaptándose a condiciones adversas, como la hipoxia o la falta de nutrientes.
Una característica destacada es su plasticidad metabólica: pueden cambiar entre distintas fuentes de energía según el entorno. Por ejemplo, ante hipoxia severa, aumentan su dependencia de la glutamina o recurren a la degradación de ácidos grasos almacenados.
Avances terapéuticos basados en el metabolismo del cáncer
La comprensión del metabolismo de las células cancerosas, incluidas las moléculas que alimentan las células cancerosas, ha impulsado el desarrollo de terapias dirigidas que explotan estas vulnerabilidades metabólicas. Algunas de las estrategias más prometedoras incluyen:
Inhibidores metabólicos
Los inhibidores de enzimas clave, como la glutaminasa y la hexoquinasa, buscan interrumpir las vías metabólicas esenciales para la supervivencia tumoral. Por ejemplo, el uso de inhibidores de la glutaminasa puede limitar el aporte de glutamina al ciclo de Krebs, reduciendo la proliferación celular. Del mismo modo, los inhibidores de la PDK (piruvato deshidrogenasa quinasa) han mostrado potencial en la reactivación de la respiración mitocondrial en células tumorales.
Estrategias dietéticas
Dieta cetogénica y restricciones calóricas han mostrado resultados prometedores en estudios preclínicos, ya que disminuyen la disponibilidad de glucosa, forzando a las células tumorales a depender de fuentes energéticas menos eficientes. Además, el ayuno intermitente ha demostrado reducir los niveles de insulina y mejorar la sensibilidad a ciertos tratamientos quimioterapéuticos.
Terapias combinadas
La combinación de inhibidores metabólicos con terapias tradicionales, como la quimioterapia y la radioterapia, potencia la eficacia terapéutica al explotar las vulnerabilidades del metabolismo tumoral. Este enfoque multifacético busca atacar tanto la proliferación celular como la capacidad de las células cancerosas para adaptarse a diferentes condiciones metabólicas.
