Injecció de metformina

La metformina s'uneix competitivament al lloc d'unió de la ubiquinona del complex mitocondrial I, bloquejant el pas inicial de la cadena de transferència d'electrons (ETC). Aquesta inhibició condueix al col·lapse del gradient de protons (Δ PSI m), una disminució de l'activitat de l'ATP sintasa i una forta caiguda de la relació ATP/AMP intracel·lular. Un estudi realitzat per la Northwestern University l'any 2023 va demostrar que el tractament amb metformina pot reduir els nivells d'ATP a les cèl·lules tumorals entre un 60% i un 70%, provocant l'activació ràpida de l'AMPK (proteïna cinasa activada per adenosina monofosfat).

AMPK, com a sensor d'energia cel·lular, desencadena múltiples reprogramacions metabòliques en activar-se:
Oxidació millorada d'àcids grassos: fosforila l'ACC (acetil CoA carboxilasa), inhibeix la síntesi d'àcids grassos i afavoreix l'oxidació -.
Regulació de la captació de glucosa: augment de la captació de glucosa pel múscul i el teixit adipós mitjançant la translocació de GLUT4.
Inhibició de la síntesi de proteïnes: fosforilació de mTORC1 (complex proteic objectiu de rapamicina de mamífers 1), bloquejant la senyalització S6K1 i 4EBP1 aigües avall i inhibint la proliferació de cèl·lules tumorals.

Les cèl·lules tumorals es basen en la glucòlisi aeròbica (efecte Warburg) per produir ATP, però el canvi metabòlic induït per metformina debilita significativament el seu subministrament d'energia:
Inhibició de la glucòlisi: l'activació de l'AMPK redueix la producció de fructosa-2,6-difosfat (F2,6BP) i disminueix la taxa de glucòlisi mitjançant la inhibició de PFKFB3 (6-fosfofructosa-2-quinasa/fructosa-2,6-difosfatasa 3).
Bloqueig de la fosforilació oxidativa: la inhibició del complex I altera directament la cadena respiratòria mitocondrial, obligant les cèl·lules a canviar a una via glicolítica ineficient, però la producció d'ATP és inferior al 10% del nivell original.

Reducció de l'acumulació de lactat: la inhibició de la glucòlisi redueix la producció de lactat, millora l'acidificació del microambient tumoral i millora l'efecte dany de la radiació sobre l'ADN.
Evidència clínica: a les cèl·lules de càncer colorectal SW480, la combinació de metformina i radioteràpia va provocar una disminució del 40% en l'expressió de l'enzim glicolític clau HK2 (hexocinasa 2), una disminució del 55% dels nivells intracel·lulars d'ATP i una disminució del 70% de la capacitat de formació de colònies.

La radiació ionitzant genera radicals lliures mitjançant la ionització directa i la hidròlisi indirecta, donant lloc a trencaments de doble cadena (DSB), trencaments de cadena simple (SSB) i danys a la base. Les cèl·lules tumorals es basen en dos sistemes de reparació principals per respondre al dany:
Reparació de recombinació homòloga (HR): utilitza BRCA1/2 com a nucli i cromàtides germanes com a plantilla per reparar DSB amb precisió.
Unió terminal no homòloga (NHEJ): connectar ràpidament els extrems trencats mitjançant proteïnes com Ku70/Ku80 i DNA PKcs pot introduir errors fàcilment.

La inhibició directa de l'expressió de proteïnes de reparació de la FC s'aconsegueix mitjançant la metformina que regula a la baixa l'expressió de les proteïnes clau de la FC mitjançant la via AMPK / mTOR
Inhibició de Rad51: a les cèl·lules canceroses de pàncrees, la metformina redueix el nivell de proteïna Rad51 en un 60%, donant lloc a una reducció del 50% de l'eficiència de reparació de la FC.
Degradació de la ubiquitinació BRCA1/2: la metformina activa la lligasa E3 MDM2, promovent la degradació proteasòmica de BRCA1/2 i debilitant la capacitat de reparació de la FC.

Injecció de metforminainterfereix amb la reparació de NHEJ mitjançant l'estrès oxidatiu:
Inhibició de la fosforilació de PKcs d'ADN: l'acumulació de ROS (espècies reactives d'oxigen) condueix a la desfosforilació de la serina 2609 en PKcs d'ADN (subunitat catalítica de proteïna quinasa dependent de l'ADN), cosa que fa que no pugui reclutar factors de reparació.
Dissociació Ku70/Ku80: altes concentracions de ROS oxiden Cys58 i Cys155 de Ku70, alterant la seva capacitat d'unió als extrems de l'ADN.
Experiments amb animals: en un model de tumor de trasplantament de ratolí nu, la combinació de metformina i radioteràpia va allargar tres vegades la durada dels focus - H2AX (marcador DSB) i va reduir l'expressió de les proteïnes de la via de senyalització de reparació (p-ATM, p-ATR) en un 70%.

Injecció de metforminaaugmenta els nivells de ROS mitjançant una via dual d'inhibició del complex I mitocondrial i reprogramació metabòlica:
Inhibició del complex I: el bloqueig de la transferència d'electrons provoca una fuga d'electrons, que reacciona amb O ₂ per generar anions superòxid (O ₂⁻⁻), que després es converteixen en H ₂ O ₂ per SOD (superòxid dismutasa).
Oxidació millorada d'àcids grassos: l'acetil CoA produït per l'oxidació - entra al cicle TCA, afavorint la producció de NADH i agreujant encara més la inhibició del complex I.
Esgotament del glutatió (GSH): la metformina inhibeix la GCL (glutamat cisteïna lligasa) i la GS (glutatió sintasa), provocant una disminució del 50% dels nivells de GSH i debilitant la capacitat antioxidant cel·lular.

El dany directe a l'ADN és causat per la reacció de Fenton de H ₂ O ₂ per generar radicals hidroxil (· OH), que ataquen directament l'esquelet i les bases del sucre fosfat de l'ADN, donant lloc a danys per oxidació de SSB i bases. Cada Gy de radiació pot generar aproximadament 10 ⁵ · OH, i el pretractament amb metformina augmenta 2 vegades la quantitat de · OH generada.

ROS regula la radiosensibilitat mitjançant molècules de senyalització sensibles a redox:
Activació de la via ASK1/JNK/c-Jun: ROS oxida Cys250 d'ASK1 (quinasa regulada per senyal apoptòtic 1), alliberant la seva autoinhibició, activant JNK (cinasa c-Jun N{-terminal) i c-Jun, que promouen l'apoptosi cel·lular.

Inhibició de NF - κ B: ROS oxida Cys179 de I κ B alfa (proteïna inhibidora del factor nuclear kappa B alfa), afavorint la seva degradació i alliberant NF - κ B al nucli. Tanmateix, la metformina inhibeix l'activitat IKK (I κ B quinasa) mitjançant AMPK, bloqueja la translocació nuclear de NF - κ B i redueix l'expressió de proteïnes antiapoptòtiques com Bcl-2 i XIAP.
Experiment amb animals: en el model de tumor de trasplantament de cèl·lules d'osteosarcoma U2OS, la metformina combinada amb la radioteràpia va augmentar els nivells de ROS al tumor en tres vegades i va augmentar la taxa d'apoptosi cel·lular en un 50%.