Клінічне обстеження чоловіка дало можливість установити попередній діагноз: рак шлунка. У шлунковому соці виявлено молочну кислоту. Який тип катаболізму глюкози має місце в ракових клітинах?

Чому це правильна відповідь

У ракових клітинах, зокрема при раку шлунка, спостерігається феномен Варбурга — переважне використання анаеробного гліколізу навіть за наявності кисню. Глюкоза транспортується через GLUT1/3 (експресія яких різко підвищена) і в цитозолі фосфорилюється гексокіназою II (переважно ізоформа HKII, яка асоційована з зовнішньою мембраною мітохондрій і стійка до інгібування продуктом). Ключовим регуляторним етапом є фосфофруктокіназа-1, яка в пухлинних клітинах активована через високий рівень фруктозо-2,6-бісфосфату (за рахунок підвищеної експресії PFKFB3) та зниження інгібування АТФ. Піруваткіназа М2 (PKM2) у димерній формі має низьку активність, що сприяє накопиченню проміжних продуктів гліколізу для біосинтетичних потреб, але при високому рівні пірувату активується і спрямовує його в лактатдегідрогеназу А (ЛДГ-А), яка відновлює піруват до лактату з регенерацією НАД⁺ (лактат + НАД⁺ ⇄ піруват + НАДН). Цей процес відбувається виключно в цитозолі і не потребує мітохондрій. Накопичення лактату в пухлині призводить до його секреції в мікрооточення та в шлунковий сік, що і виявляється при дослідженні. Анаеробний гліколіз забезпечує швидке утворення АТФ (2 молекули на глюкозу) та постачає проміжні метаболіти для синтезу нуклеотидів, ліпідів і амінокислот, що необхідно для швидкої проліферації. Регуляція здійснюється через активацію онкогенів (PI3K/AKT/mTOR, HIF-1α) та інактивацію супресорів (p53), що призводить до «перепрограмування» метаболізму на користь гліколітичного фенотипу. Саме наявність молочної кислоти в шлунковому соці є прямим доказом анаеробного гліколізу в ракових клітинах, тоді як аеробне окиснення призводило б до утворення СО₂ і Н₂О без накопичення лактату.