Verband tussen suiker en kanker weer volop actueel

Dr. Otto Heinrich Warburg verklaarde het ontstaan van ‘groeiende machines die het lichaam vernietigen’
Verband tussen suiker en kanker weer volop actueel
In de jaren twintig van de vorige eeuw lanceerde de Duitser dr. Otto Warburg zijn theorie dat koolhydraten
(glucose, suiker) alles te maken hebben met kanker. Drs. Hans Stoop legt uit hoe Warburg tot zijn hypothese
kwam en waarom Cornelis Moerman voortborduurde op diens ideeën. Tekst: drs. Hans Stoop
D
r. Otto Heinrich Warburg was fysioloog en geneeskundige
(1883 - 1970). In 1931 kreeg hij de Nobelprijs voor zijn
werk en voor de ontdekking van een enzym dat een belang­
rijke rol speelt in de celademhaling. Hij verbond aan zijn ont­
dekking en de onderzoeken die hij aan kankercellen deed,
een hypothese die als volgt luidt: ‘Naarmate een cel meer af­
wijkingen vertoont, verschuift de manier van energieproduc­
tie van een zuurstof-afhankelijke naar een zuurstof-onafhan­
kelijke. Met andere woorden van celademhaling naar
fermentatie. Hoe meer de cel muteert, hoe minder zuurstof hij
nodig heeft. Hierbij ondergaat de cel ook een verandering in
zijn eigenschappen. De cel verandert van een gespecialiseer­
de cel in een niet-gespecialiseerde (primitieve) cel.’
Voor energieproductie hebben onze cellen brandstof nodig.
De belangrijkste is suiker in de vorm van glucose. De afbraak
van glucose kan in aanwezigheid van zuurstof plaatsvinden.
Op deze manier worden de glucosemoleculen volledig afge­
broken waarbij koolstofdioxide, watermoleculen, adenosine­
trifosfaat (ATP) en warmte gevormd worden. Dit proces wordt
de celademhaling genoemd. (Fig. 1) Het ATP is dé energiele­
verancier waar het allemaal om draait. Dat ATP komt vrij bij
de afbraak van glucose maar wordt op zijn beurt ook weer af­
gebroken. Dan levert het ATP energie. Dit kan op elk moment
dat de cel daaraan behoefte heeft. Een voorbeeld: wanneer
aangezichtsspieren vanuit de hersenen het bevel krijgen om
zich samen te trekken, hebben de cellen energie nodig. Dat
gebeurt op dat moment door afbraak van ATP in de betref­
fende spieren. Dankzij de vrijkomende energie verschijnt er
een glimlach op het gezicht. ATP speelt ook een rol bij minder
zichtbare processen, zoals het kloppen van ons hart, het ade­
men, het produceren van urine door onze nieren en de func­
ties van onze levercellen.
oorzaakt. Fermentatie treedt ook op wanneer er weinig zuur­
stof in de omgeving van de cellen aanwezig is. De cellen
schakelen onder deze omstandigheden automatisch om van
een afbraak van glucose waarbij véél energie vrijgemaakt
wordt met behulp van zuurstof, in een afbraak waar geen
zuurstof bij nodig is, minder energie wordt vrijgemaakt en
waarbij melkzuur gevormd wordt.
Is er voldoende zuurstof dan gaat de afbraak van pyruvaat
verder op de manier waarbij de maximale hoeveelheid ener­
gie gevormd kan worden: de celademhaling.
De natuurlijk voorkomende fermenterende processen in het
lichaam zijn het grootst in de hele vroege stadia van de em­
bryogenese (de allereerste start in de ontwikkeling van een
levend wezen). Daarna nemen deze processen geleidelijk af
gedurende de verdere ontwikkeling.
Behalve zuurstof, komen er ook enzymen aan de verbranding
van glucose te pas. De enzymen waar Warburg de Nobelprijs
voor heeft gekregen. Deze enzymen kunnen hun werk niet
goed uitvoeren wanneer er geen B-vitaminen aanwezig zijn.
Ook zijn fosfor, magnesium, ijzer, koper, mangaan, zink en
chroom nodig. Deze vitamines en mineralen krijgen we via
onze dagelijkse voeding binnen. Verlies aan deze stoffen
treedt op wanneer er bewerkingen van onze voeding gaan
plaatsvinden. Bewerkingen zoals het slijpen van de rijst en
het ontdoen van kiemen en zemelen bij granen. Kortom, on­
bewerkte (ongeraffineerde) producten bevatten de meeste vi­
tamines en mineralen in de vorm die voor ons het gemakke­
lijkst kan worden opgenomen.
Melkzuur door zuurstoftekort
Het proces, waarin glucose wordt afgebroken, moet geleidelijk
in verschillende stappen gebeuren zodat de energie en de
warmte in kleine hoeveelheden vrijkomen. De eerste stap
voorafgaande aan de totale afbraak van glucose gebeurt zón­
der zuurstof. Er wordt hierbij maar een kleine hoeveelheid
ATP geproduceerd. Het glucose wordt in deze fase afgebro­
ken tot pyruvaat. Organismen die weinig energie nodig heb­
ben en beschikken over héél veel voedsel; kunnen op deze
manier genoeg ATP vormen om in leven te blijven. Dit proces
wordt gisting, ofwel fermentatie genoemd (Fig. 2).
Om ervoor te zorgen dat dit proces van fermentatie niet stopt
moet het hier gevormde eindproduct wel snel omgezet wor­
den. Bij mensen en dieren wordt dit eindproduct omgezet in
melkzuur. Dit gebeurt bijvoorbeeld ook in de spieren van het
lichaam bij explosieve sporten, wanneer er in een heel kort
tijd veel energie moet worden vrijgemaakt. In korte tijd wordt
veel glucose afgebroken tot pyruvaat waardoor er een opho­
ping van melkzuur plaatsvindt, wat het vermoeide gevoel ver­
10
Fig.: 1. De celademhaling in de lichaamscel. De normale lichaams­cel
maakt zowel gebruik van fermentatie als celademhaling. Afhankelijk
van de aanwezigheid van zuurstof.
Fig.: 2. De fermentatie in de kankercel.
Celbeschadiging als oorzaak kanker
In 1924 bracht dr. Otto Heinrich Warburg zijn theorie (hypo­
these) voor het eerst naar voren. Hij was van mening dat kan­
ker ten diepste niet wordt veroorzaakt door veranderingen in
het DNA en ook niet door kankerverwekkende stoffen. Elke
ziekte heeft primaire en secundaire oorzaken, aldus Warburg.
Als voorbeeld noemt hij de pest. De feitelijke veroorzaker is
de bacterie, maar de secundaire oorzaak is vuil, ratten en vlie­
gen die de bacterie overbrengen van de rat naar de mens.
Voor kanker geldt volgens hem eigenlijk hetzelfde. De secun­
daire oorzaken zijn legio: roken, luchtvervuiling, voeding,
noem maar op. Er is echter maar één primaire oorzaak en dat
is de beschadiging van de celademhaling. Een beschadiging
van de cellen, die als het ware ervoor vechten om hun eigen­
schappen en vorm te behouden. Dit kost zoveel energie dat
een deel van de cellen te gronde gaat.
Een ander deel van de cellen is hierin wel succesvol doordat
ze in staat zijn om de celademhalingsenergie te vervangen
door de fermentatie-energie. Echter, door de lagere opbrengst
aan energie via de fermentatie, worden de gespecialiseerde
cellen omgevormd tot minder gespecialiseerde (ongedifferen­
tieerde) cellen die ongecontroleerd gaan groeien: de kanker­
cellen. Dit noemen we dus de Warburghypothese. De veran­
dering van de energieproductie die hierbij plaatsvindt,
noemen we het Warburgeffect. Dit verschijnsel is door War­
burg waargenomen tijdens zijn onderzoek naar het vastleg­
gen van energie in planten- en dierlijke cellen. Hierbij merkte
hij op dat kankercellen nauwelijks zuurstof gebruiken, dit in
tegenstelling tot normale cellen.
De celademhaling van alle kankercellen is beschadigd, maar
hoe is dat mogelijk en waarom is de beschadiging toch niet zo
groot dat de cellen hierdoor dood zijn gegaan? Uit experi­
menten is gebleken dat de verwijdering van zuurstof zorgt
voor de beschadiging van de celademhaling. Dit kan ook be­
reikt worden door stoffen toe te dienen die ervoor zorgen dat
het zuurstof niet gebruikt kan worden voor de celademhaling.
Om die reden is arsenicum, in lage dosering, kankerverwek­
kend.
Om dezelfde reden leidt een langdurige prikkeling tot even­
eens langdurige circulatiestoornissen waarbij de daarbij op­
tredende verandering in zuurstofvoorziening een grote rol
speelt bij de vorming van kankercellen
Door het feit dat het een lange tijd en vele celdelingen duurt
voordat de celademhaling overgenomen wordt door fermen­
tatie, ontstaat kanker over een langere periode. De drijvende
kracht hierachter is de afname van energie waaronder de cel­
len moeten werken nadat de celademhaling beschadigd is.
De cellen worden gedwongen om de beschadigde celademha­
ling op de ene af andere manier te vervangen. Ze doen dit
door gebruik te maken van de eigenschap, die in alle normale
cellen voorkomt, om via fermentatie energie te produceren.
De cellen met een betere fermentatie overleven. Dit gaat door
totdat het falen van de celademhaling totaal gecompenseerd
is door een toename van de fermentatie. Er kunnen dus cellen
voorkomen die er uitzien als kankercellen maar nog niet vol­
ledig overgegaan zijn op fermentatie. Ze worden door War­
burg ‘slapende kankercellen’ genoemd.
Weerstand tegen Warburghypothese
De Warburghypothese heeft in die tijd (en ook nu nog steeds)
nogal wat weerstand opgeroepen en is op de achtergrond ge­
raakt toen de moleculaire biologie zijn intrede deed. De laat­
ste jaren is er echter weer volop aandacht voor de Warburg­
hypothese.
Zoals eerder beschreven krijgen alle normale cellen in het li­
chaam hun maximale energie door zuurstof te gebruiken bij
de afbraak van glucose (celademhaling). Is er weinig zuurstof
dan gaan de cellen over op de afbraak van glucose zónder
zuurstof (fermentatie).
De hoge groeisnelheid van kankercellen vereist veel van de
stofwisseling. De meeste normale lichaamscellen doen rustig
aan met voedingsstoffen, ze gebruiken ze direct om er energie
van te maken voor het onderhoud van de fabriekjes in de cel
en indirect om spierarbeid te verrichten.
Kankercellen echter moeten hun opgenomen voedingsstoffen
verdelen tussen energieproductie én het maken van onderde­
len die de celgroei en celdeling ondersteunen. Kankercellen
nemen daarom grotere hoeveelheden glucose op dan normale
cellen. Zij vertonen een hoge fermentatie en melkzuurpro­
ductie, zélfs in een omgeving met veel zuurstof: het Warburg­
effect. Kankercellen kunnen evenveel energie produceren via
fermentatie als dat ze via de celademhaling zouden kunnen
vormen. Terwijl normale cellen juist veel meer energie kun­
nen produceren door middel van de celademhaling dan door
de fermentatie.
De volgende vraag is nu: Waarom treedt er kanker op wan­
neer de glucoseafbraak, waarbij zuurstof nodig is, vervangen
wordt door fermentatie?
Gawehn, Geissler en Lorenz hebben experimenten gedaan
met embryonale cellen van muizen. De embryonale cellen
groeien normaal wanneer er voldoende zuurstof aanwezig is.
Ze groeien echter uit tot cellen met kankerachtige eigen­
schappen wanneer de zuurstof verminderd wordt. In vervolg­
experimenten is gevonden dat wanneer de afbraak van glu­
cose, onder invloed van zuurstof, met 35 procent wordt
geremd, deze veranderingen al plaatsvinden. Een zuurstof­
spanning die de afbraak van glucose met 35 procent kan rem
men, kan voorkomen aan het einde van de haarvaten. Er be­
staat dus de mogelijkheid dat kanker het resultaat kan zijn
11
van het voorkomen van een te lage zuurstofspanning gedu­
rende de groei van cellen in dierlijke lichamen.
Deze experimenten tonen aan dat het juist is om te zeggen
dat lichaamscellen omgevormd kunnen worden in kankercel­
len als een deel van de celademhaling vervangen wordt door
fermentatie. Dit kan dus ook verklaren dat kankerontwikke­
ling vaak voorkomt in een zuurstofarme micro-omgeving. De
eerste veranderingen in de richting van kanker vinden plaats
in cellen die zich bevinden in een omgeving die voldoende
bloedvaten bevat. Echter, omdat zuurstof en glucose door de
wanden van de bloedvaten moeten én door de weefsellagen
die zich bevinden om de toekomstige tumorcellen, is de zuur­
stofspanning verlaagd. Vandaar de zuurstofarme omgeving
van de tumorcellen in wording.
Recent onderzoek heeft inderdaad bevestigd dat in een zuur­
stofarme omgeving bepaalde factoren actief worden die er­
voor zorgen dat fermentatie gestimuleerd wordt. Weinig zuur­
stof in en rond de kankercellen en het gezwel, draagt hier dus
duidelijk aan bij. (Ferguson et al. 2008)
Overal waar kanker ontstaat, verdwijnt de energierijke af­
braak van glucose (celademhaling) en verschijnt de fermenta­
tie. De gespecialiseerde cellen veranderen in fermenterende,
zuurstof onafhankelijke cellen. Cellen, die hun functies verlo­
ren hebben en alleen nog maar groeien en zich vermenigvul­
digen. Dus, wanneer de celademhaling verdwijnt, verdwijnt
het leven niet, maar wel het doel van het leven. Wat overblijft
zijn ‘groeiende machines’ die het lichaam vernietigen waarin
ze groeien. Het is bekend dat kanker mede in stand blijft door
zich af te sluiten van de normale lichaamsprocessen, om zo te
zorgen dat de kankercellen niet vernietigd worden door de
aanwezige normaal functionerende cellen, omdat ze afwij­
kend zijn.
Kanker en zuurgraad
De hypothese van Warburg ondersteunt ook de minder alge­
meen geaccepteerde theorie dat er een verband is tussen
kanker en zuurgraad. De constante afbraak van glucose tot
melkzuur is een aanpassing van de toekomstige kankercellen
aan de zuurstofarme omgeving. De verzuring die hierdoor
ontstaat, zorgt ervoor dat deze voorlopers van kankercellen
resistent raken voor de celvergiftiging. Hierdoor hebben deze
cellen, met een verhoogde glycolyse en een weerstand tegen
zuur, een aantal groeivoordelen.
In de jaren dat de theorie van Warburg bekendheid kreeg,
was Cornelis Moerman bezig zijn visie te ontwikkelen. Hij
hield nauwgezet alles bij wat met voeding en gezondheid te
Toepassingen van de Warburgtheorie
Fig.: 3. De cel
met celorganellen,
celmembraan en
celkern.
Zo werkt een cel
Ons lichaam is opgebouwd uit miljarden cellen, die bestaan uit
celvocht (cytoplasma) met hierin de celorganellen en een kern.
Dit alles is omgeven door een plasmamembraan; elke cel vormt
als het ware een wereldje op zich. Een wereldje waarin fabrieken
(de celorganellen) allerlei processen uitvoeren waarvoor (fig. 3)
brandstoffen worden verbruikt en goederen worden geproduceerd (de levensprocessen). De plasmamembraan van de cel is
een levende barrière die ongewenste stoffen buiten houdt en
selectief de noodzakelijke voedingsstoffen doorlaat. Voor alle
processen in de cel is energie nodig, energie die wordt vrijgemaakt door het afbreken van brandstoffen die afkomstig zijn
uit onze voeding.
maken had. De ideeën van Warburg pasten prima in de ge­
dachtegang van Moerman. Zij boden duidelijke mogelijkhe­
den voor preventie en eventueel genezing van kanker. Het
door dokter Moerman voorgeschreven dieet en de leefstijl be­
vatten daarom duidelijk de invloeden van dr. Warburg.
Hoe kanker te voorkomen?
Om kanker te voorkomen wordt door dr. Otto Warburg het
volgende voorgesteld: De stroomsnelheid van het bloed moet
Suiker letterlijk van levensbelang
Ooit dacht men dat koolhydraten uit koolstof en waterstof bestonden. In werkelijkheid bestaan ze uit koolstof, waterstof én zuurstof.
Alle planten en dieren produceren koolhydraten om chemische
energie op te slaan, en de planten benutten ze als ondersteunend
skelet voor de cellen.
Glucose en sucrose zijn de meest bekende suikers; het zijn de eenvoudigste koolhydraten. Er bestaan heel veel verschillende suikermoleculen die zich onderscheiden door het aantal koolstofatomen
dat ze bevatten en de schikking die ze hebben.
De suikers met 5 en 6 koolstofmoleculen zijn van groot belang voor
al het leven. Niet alleen als bron van energie, maar ook als bouwstof van bijvoorbeeld ons erfelijk materiaal en de membranen van
onze cellen. De meervoudige suikers moeten in ons spijsverteringsstelsel afgebroken worden tot enkelvoudige om zo hun functie te
kunnen vervullen.
Fig.: 5. Verschillende suikers:
Enkelvoudige suiker: glucose. Meervoudige suiker: zetmeel. Simpele lange keten van aan een gekoppelde enkelvoudige suikers: amylose.
Sterk vertakte lange ketens van gekoppelde enkelvoudige suikers: amylopectine
12
De fysicus Manfred van Ardenne heeft ontdekt dat de kankercellen,
die door hun fermentatie van binnen en aan hun oppervlak zuurder zijn dan normale cellen, gevoeliger zijn voor hoge temperaturen. Op basis hiervan zijn kankerpatiënten behandeld door de
lichaamstemperatuur te verhogen nadat het kankergezwel verwijderd was. Op dit moment vindt deze toepassing plaats in de reguliere behandeling van kanker, samen met het toedienen van chemotherapie. De kankercellen blijken namelijk ook gevoeliger voor
cytostatica wanneer de temperatuur wordt verhoogd.
Een andere toepassing die van het Warburgeffect van de kankercel
gebruik maakt is de PET-scan (Positron Emissie Tomografie). Wat
we weten is dat kankercellen zich sneller delen dan gezonde cellen.
Daarbij is ook de celstofwisseling versneld. De PET-scan is een
nucleair geneeskundig onderzoek waarbij veranderingen in de stofwisseling van cellen in beeld worden gebracht met behulp van een
kleine hoeveelheid radioactieve stof en een speciale scanner. De
nucleair geneeskundige injecteert glucose met een heel kleine hoeveelheid radioactieve stof. Zoals we nu weten is glucose de energiebron voor cellen. Naarmate cellen zich sneller delen, hebben ze
meer energie nodig. Sneldelende cellen nemen dus meer van het
geïnjecteerde glucose op en zullen dus ook
meer radioactiviteit uitstralen. Daardoor
onderscheiden de sneldelende cellen zich van
normale cellen op een PET/CT-scan. (Fig. 4)
zo hoog zijn dat er in het veneuze bloed nog wat zuurstof zit.
Er mag geen zuurstofarme omgeving ontstaan.
Advies van Moerman
• Het Moermandieet. Een zogenaamd basisch dieet dat de
strijd aangaat tegen de zure omgeving van de kankercellen.
Het Warburgeffect biedt de mogelijkheid voor een weten­
schappelijke uitleg van dit basisch dieet.
• Zorg voor frisse lucht en lichaamsbeweging.
Warburg: Het hemoglobulinegehalte (ijzer) in het bloed moet
hoog zijn. Dit om het zuurstoftransport te verbeteren. Zuur­
stof wordt namelijk in het bloed vervoerd door het ijzer in de
rode bloedcellen.
Advies van Moerman
• Het Moermandieet dat rijk is aan vitamine C zodat de ijzer­
opname gestimuleerd wordt.
Warburg: Aan het voedsel, ook van gezonde personen, moe­
ten actieve groepen van celademhalingsenzymen (vitaminen)
worden toegevoegd; de dosis verhogen als zich al een precan­
cereuze toestand (voorstadium van kanker) heeft gevormd.
Tegelijkertijd moeten exogene carcinogenen (kankerverwek­
kende stoffen in onze omgeving) vermeden worden.
Advies van Moerman
• Een volwaardig dieet met ongeraffineerde producten die rijk
zijn aan vitaminen-B en mineralen en zonder geraffineerde
suiker.
Ik vat het voor de duidelijkheid nog even samen: Suiker (glu­
cose) stimuleert het ontstaan van kankercellen. Geraffineerde
Toekomstige behandelmogelijkheden op basis
Warburgeffect
Kankerpatiënten vermageren niet alleen omdat hun immuunsysteem zo is aangetast, maar ook doordat fermentatie een inefficiënte methode is van energieproductie. Hierdoor hebben kankercellen veel glucose nodig om te kunnen groeien en zich te
vermenigvuldigen. De ‘trek in zoet’ (de behoefte aan glucose) kan
de zwakste schakel zijn bij de ziekte kanker.
Zoals al eerder vermeld bestaat er een fundamenteel verschil in de
wijze waarop cellen voor zichzelf zorgen: normale cellen door celademhaling en kankercellen door fermentatie. De groep van Ristow
heeft bij haar onderzoek naar de Warburghypothese ontdekt dat de
mitochondriën (energiefabriekjes in de cellen) gedwongen kunnen
worden om over te gaan op fermentatie. Dit komt volgens de onderzoekers door de omschakeling van een enzym in een kankercel. Het
enzym waar we al eerder mee kennis hebben gemaakt, heeft de
naam pyruvaat kinase M2, afgekort PKM2. Het is een enzym dat een
functie heeft in de fermentatie. Het ‘volwassen’ enzym heeft in de
kankercel de oorspronkelijke eigenschappen weer aangenomen zoals die bestonden in de foetale cel. In de foetale periode was dit enzym verantwoordelijk voor de snelle groei. Foetale cellen en kankercellen hebben hier dus een overeenkomst. Ze gebruiken beide
glucose, niet alleen als brandstof maar ook als bouwstof. PKM2 kan
dus een mogelijk doelwit zijn in de behandeling van kanker.
In Canada wordt gebruik gemaakt van een geneesmiddel dat is gebaseerd op het Warburgeffect. De verbinding DCA (Dichlooracetaat)
wordt gebruikt tegen de stapeling van melkzuur. Het stimuleert de
mitochondriën om meer zuurstof in te nemen voor de afbraak van
glucose. Gekweekte kankercellen gingen onder invloed van DCA
meer zuurstof verbranden en minder melkzuur produceren.
Schultz et al. hebben ook aangetoond dat wanneer de vorming van
bepaalde eiwitten in de mitochondriën wordt gestimuleerd kankercellen geremd worden in hun groei.
suiker bevat niets anders dan glucose, geen mineralen en
geen vitaminen. Die mineralen en vitaminen zijn, zoals we
gezien hebben, onder andere nodig om glucose via de cela­
demhaling af te breken. De glucose verbruikt nu de vitaminen
en mineralen zónder ze aan te vullen. De cel wordt hierdoor
steeds meer in de richting van fermentatie ’geduwd’. Zeker
als daarbij er ook nog glucose in overvloed is.
Referenties:
- D. Burk 1941. On the specificity of glycolysis in malignant
liver tumors as compared with homologous adult or growing
liver tissues. In Symposium of Respiratory Enzymes, Univ. of
Wisconsin Press. pp. 235-245,1942
- D Burk, Science 1956; 123; 314
- D Burk et al. Journ. National Cancer Institute 1967; 38,
839-863
- Christofk HR et al. Nature 2008; 452; 13 March: 181-186
- Ferguson EC et al. Trends in Biochemical Sciences 2008; 33;
6: 359-362
- Gatenby RA et al. Nature Reviews Cancer 2004; 4: 891-899
- Medisch Dossier. 2007; 9;(10); 1-4
- Michelakis ED et al. British Journal of Cancer 2008; 99:
989-994
- Ristow M et al. PNAS 2000; 97; 22: 12239-12243
- Schulz TJ et al. Journal of Biological Chemistry 2006; 281:
977-981
- Otto Warburg Science 1956; 123: 309-314.
- Woods, M.et al. W. R. J. National Cancer Institute 1959; 23,
1079-1088
13