Hver var Otto Warburg og hvert var framlag hans til rannsókna á krabbameinum?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver var Otto Warburg og hvert var framlag hans til rannsókna á krabbameinum?
Otto Heinrich Warburg fæddist í Freiburg í Þýskalandi árið 1883, sonur virts eðlisfræðings, Emil Warburg (1846-1931) og eiginkonu hans. Hann lagði stund á efnafræði í Berlín undir leiðsögn Emils Fischers (1852-1919) Nóbelsverðlaunahafa í efnafræði og lauk doktorsprófi árið 1906. Síðar hóf hann nám í læknisfræði hjá Ludolf von Krehl (1861-1937) í Heidelberg og lauk því námi með doktorsprófi 1911.

Milli 1908 og 1914 var Warburg í tengslum við Líffræðistofnun Napólí á Ítalíu sem var einnig þekkt sem Stazione Zoologica í Napólí. Þar stundaði hann rannsóknir á ígulkerjum, þangað kom hann oft og var góður vinur forstöðumannsins og fjölskyldu hans.

Á líffræðistofnuninni vann Warburg að rannsóknum á súrefnisnotkun eggja eða hrogna ígulkersins eftir frjóvgun. Sýndi hann að súrefnisnotkun jókst allt að sex- til sjöfalt eftir frjóvgun og að járn er nauðsynlegt fyrir frekari þroska lirfunnar. Þetta var upphafið að rannsóknum Warburgs á súrefnisnotkun við öndun en það varð mikilvægur þáttur í starfi hans.

Í fyrri heimsstyrjöldinni var Warburg liðsforingi í riddaraliðinu á vígvellinum þar sem hann hlaut járnkrossinn. Hann leit á þá reynslu sína sem ómetanlega innsýn í hið raunverulega líf utan veggja akademíunnar. Þegar leið að stríðslokum og úrslitin voru augljós þá hvöttu vinir hans hann til að fara úr hernum og aftur í háskólastarfið. Þeirra á meðal var Albert Einstein sem var vinur Emils föður hans, en Einstein og Warburg urðu síðar vinir og höfðu verk Einsteins mikil áhrif á lífefnafræðirannsóknir Warburgs.

Árið 1918 var Warburg skipaður prófessor við Kaiser Wilhelm Institute für Biologie í Berlín þar sem hann átti eftir að starfa mestan hluta starfsævinnar. Árið 1931 varð hann forstöðumaður fyrir Kaiser Wilhelm Institute für Zellphysiologie sem var byggt fyrir rausnarlegan styrk frá Rockefeller Foundation. Síðar var Kaiser Wilhelm Gesellschaft gefið nafnið Max Planck Gesellschaft.

Otto Warburg lést árið 1970.

Warburg-kenningin um eðli krabbameins

Warburg rannsakaði efnaskipti krabbameina og öndun fruma, það er þegar frumurnar neyta súrefnis og framleiða koltvíildi og vatn við orkuvinnslu. Árið 1924 setti Warburg fram þá tilgátu að krabbameinsfrumur vinni orku (orkuríka efnið ATP) með súrefnissnauðri gerjun á sykri og með skertri öndun. Heilbrigðar frumur vinna hins vegar orku með öndun eða oxun í hvatberum en hvatberar eru orkuverin í frumum þar sem orkuvinnsla fer fram. Warburg taldi krabbamein vera sjúkdóm þar sem frumurnar væru með skerta starfsemi hvatbera og skerta öndunarstarfsemi. Orkuvinnslan væri aðallega með gerjun á sykri og myndun mjólkursýru.

Árið 1931 hlaut Warburg Nóbelsverðlaun í lífeðlisfræði fyrir „uppgötvun á eðli öndunarensímsins“. Þrír vísindamenn sem unnu í rannsóknastofu Warburgs fengu einnig Nóbelsverðlaun síðar og á meðal þeirra var Hans Adolf Krebs (1900-1981). Krebs er þekktastur fyrir að uppgötva sítrónusýruhringinn eða „Krebs-hringinn“ sem sýnir niðurbrot efna við öndun í hvatberum eða orkuverum fruma.

Hugmyndir Warburgs mættu efasemdum og ollu deilum þegar menn fundu að breytingar á erfðaefninu gátu valdið krabbameinsmyndun og stjórnlausum frumuvexti. Er tíminn leið töldu margir að rannsóknir Warburgs sýndu afleiðingar krabbameinsmyndunar en ekki orsökina því ekki væri hægt að finna skerta starfsemi í hvatberum í öllum krabbameinstilfellum. Á síðari árum hafa hugmyndir Warburgs fengið aukið fylgi þegar rannsóknir sýndu að skert starfsemi hvatbera og skert öndun fruma tengdist vexti og frumuskiptingu krabbameinsfruma. Rannsóknirnar sýndu að aukin öndunarstarfsemi í hvatberum gæti hindrað krabbameinsvöxt í dýrum.

Þá komu óvæntar niðurstöður frá Boston College og Washington University School of Medicine sem styðja kenningu Warburgs. Vísindamennirnir rannsökuðu fituefni í hvatberum í mismunandi krabbameinsæxlum úr heila en fituefni þetta er cardiolipin og er mikilvægt fyrir orkuvinnslu í hvatberum. Meiri háttar breytingar voru á magni og samsetningu þessa fituefnis í heilaæxlunum og virtust tengdar skertri orkuvinnslu í hvatberum. Þessar rannsóknir benda til þess að óeðlilegar breytingar á cardiolipin geti verið orsök skertrar öndunarstarfsemi í krabbameinsfrumum. Vísindamennirnir benda á að þessar óeðlilegu breytingar á fituefninu cardiolipin geti tengst kenningu Warburgs um eðli krabbameina.

Nú vilja vísindamenn í Wurzburg og Tubingen og einnig í Amsterdam prófa kenningu Warburgs með því að setja krabbameinssjúklinga á mataræði þar sem þeir fá kolvetnasnautt en fituríkt og prótínríkt fæði. Ef krabbameinsfrumur eru háðar gerjun á sykri til að fjölga sér og vaxa þá ætti að vera hægt að stöðva krabbameinsvöxtinn með því að fjarlægja kolvetnin og sykurinn úr fæðunni. Þetta hefur verið prófað á sjúklingum sem eru nú þegar búnir að prófa allar aðrar leiðir, skurðaðgerðir, lyfjameðferðir og geislameðferð án árangurs. Margir þessir sjúklingar voru langt leiddir og voru við dauðans dyr og varð þeim ekki bjargað. Aðrir stóðu sig betur og höfðu verulegt gagn af meðferðinni en vandamálið var að sumir þeirra áttu mjög erfitt með að hafna sykrinum, þeir stóðust ekki freistingarnar. Menn gera því ekki ráð fyrir að þetta verði almenn meðferð en vona samt að hún geti komið mörgum að gagni einkum í baráttu við krabbameinsæxli í heila. Leitin að betri úrræðum heldur áfram.

Warburg-kenningin er enn lifandi og þykir áhugaverð og freistandi þegar vandinn vex.

Heimildir:

• Via Trumphalis. Nobelpreistrager im Kampf gegen den Tod. Otto Warburg. Fritz Kaudewitz, bls. 188-211. Wilhelm Andermann Verlag, Munchen, Wien.1954.
• Schulz TJ, Thierbach R, Voigt A, Drewes G, Mietzner B, Steinberg P, Pfeiffer AF, Ristow M. Induction of oxidative metabolism by mitochondrial frataxin inhibits cancer growth: Otto Warburg revisited. The Journal of biological chemistry. 2006. 13;281(2):977-81. Epub 2005 Nov 1.
• Kiebish MA, Han X, Cheng H, Chuang JH, Seyfried TN. Cardiolipin and electron transport chain abnormalities in mouse brain tumor mitochondria: lipidomic evidence supporting the Warburg theory of cancer. Journal of lipid research. 2008;49(12):2545-56.
• Seyfried BT, Kiebish M, Marsh J, Mukherjee P. Targeting energy metabolism in brain cancer through calorie restriction and the ketogenic diet. Journal of cancer research and therapeutics. 2009 Sep;5 Suppl 1:S7-15.
• Maurer GD, Brucker DP, Bähr O, Harter PN, Hattingen E, Walenta S, Mueller-Klieser W, Steinbach JP, Rieger J. Differential utilization of ketone bodies by neurons and glioma cell lines: a rationale for ketogenic diet as experimental glioma therapy. BMC Cancer. 2011 Jul 26;11:315.
• Seyfried TN, Kiebish MA, Marsh J, Shelton LM, Huysentruyt LC, Mukherjee P. Metabolic management of brain cancer. Biochimica et biophysica acta. 2011 Jun;1807(6):577-94. Epub 2010 Sep 8.

Mynd:

• Otto Heinrich Warburg á en.wikipedia.org. Sótt 1. 6. 2012.
• Pdazzler. Sótt 1. 6. 2012.

---

Þetta svar er aðeins stytt og aðlöguð útgáfa af pistli um Warburg og krabbamein á bloggsíðu Sigmundar Guðbjarnasonar og birt með góðfúslegu leyfi.

...