DeBerardinis, R. J., Mancuso, A., Daikhin, E., Nissim, I., Yudkoff, M., Wehrli, S., & Thompson, C. B. (2007). Beyond aerobic glycolysis: transformed cells can engage in glutamine metabolism that exceeds the requirement for protein and nucleotide synthesis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(49), 19345-19350.
La proliferación de células tumorales requiere una síntesis rápida de macromoléculas que incluyen lípidos, proteínas y nucleótidos. Muchas células tumorales exhiben un consumo rápido de glucosa, y la mayor parte del carbono derivado de la glucosa se secreta como lactato a pesar de la abundante disponibilidad de oxígeno (efecto Warburg).
Aquí, usamos 13C NMR espectroscopia para examinar el metabolismo de las células de glioblastoma que exhiben glucólisis aeróbica. En estas células, el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) fue activo, pero se caracterizó por un flujo de sustratos para su uso en las vías biosintéticas, particularmente la síntesis de ácidos grasos. El éxito de esta actividad sintética depende de la activación de las vías para generar potencia reductora (NADPH) y restaurar el oxaloacetato para la función continua del ciclo TCA (anaplerosis). Sorprendentemente, ambas necesidades fueron satisfechas por una alta tasa de metabolismo de la glutamina.
Primero, la conversión de glutamina en lactato (glutaminólisis) fue lo suficientemente rápida como para producir suficiente NADPH para soportar la síntesis de ácidos grasos.
En segundo lugar, a pesar del importante metabolismo mitocondrial del piruvato, se suprimió la carboxilación del piruvato, y el oxaloacetato anaplerótico se derivó de la glutamina. El catabolismo de la glutamina estuvo acompañado por la secreción de alanina y amoníaco, de modo que la mayoría de los grupos amino de la glutamina se perdieron de la célula en lugar de incorporarse a otras moléculas.
Estos datos demuestran que las células transformadas exhiben una alta tasa de consumo de glutamina que no puede explicarse por la demanda de nitrógeno impuesta por la síntesis de nucleótidos o el mantenimiento de grupos de aminoácidos no esenciales. Por el contrario, el metabolismo de la glutamina proporciona una fuente de carbono que facilita la capacidad de las células para utilizar el carbono derivado de la glucosa y los intermedios del ciclo TCA como precursores biosintéticos.