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ガン細胞のグルタミン発酵

ガンは細胞のエネルギー代謝が異常になっている病態です。

通常のミトコンドリアの細胞内呼吸というエネルギーの産生手段を失っている為、あるいはそれが不十分な為、発酵という手段で生き延びています。

ワーバーグ(ワールブルグ)が発見したように、発酵という手段では糖が燃料として使用されることが指摘されてきました。

この場合は、「酸素がある状態でも糖の発酵を行なう」という代謝異常でした。

ところが、多くのガン細胞は低酸素状態でも生きられます。

それは何故でしょうか?

これまで、潜水するいくつかの動物種では、低酸素の状態でもアミノ酸(グルタミン)をミトコンドリアで発酵することでエネルギーを得ていることや、心臓・腎臓の組織では低酸素の状態では同じくミトコンドリアでアミノ酸を発酵する現象が伝えられていました。

そして、ガン細胞も低酸素の状態でアミノ酸をミトコンドリアで発酵してエネルギーを得ていることが分かったのです。

すでにヒトの悪性メラノーマ細胞の実験では、低酸素下でグルタミンを発酵してエネルギーを得ていることが報告されています。

乳酸というのが糖の発酵の副産物で、ガンでは乳酸が蓄積しています。

その一方で、ミトコンドリア基質内(ミトコンドリア内膜ではない)のクエン酸回路という場所でグルタミンというアミノ酸の発酵によって、コハク酸エステル、アスパラギン酸が低酸素下で副産物として生まれます。

この過程を「基質レベルのリン酸化」といい、糖の発酵と同じく少量(ATPというエネルギー通貨数として2個)ですがエネルギーを供給できます。

グルタミンというアミノ酸の発酵は、ミトコンドリア内膜の細胞内呼吸である酸化的リン酸化という手段を踏まなくてもよいので、ガン細胞のようにミトコンドリア内膜にダメージがあっても、ミトコンドリアの基質が大丈夫であれば、そこで発酵を行ない、なんとかエネルギーを得ることができます。

通常グルタミンの発酵は、低酸素、高い糖濃度という条件下で起こります。

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