Witamina C wpływa na biologię i funkcję komórek macierzystych szpiku oraz może hamować progresję niektórych typów białaczek

Witamina C, zwana również kwasem askorbinowym jest uważana za najważniejszy, rozpuszczalny w wodzie związek przeciwutleniający. Ma ona zbawienny wpływ na nasz organizm w wielu stanach chorobowych ^[1]. Jeśli chcesz się dowiedzieć więcej przejdź do artykułu w całości poświęconego witaminie C.

Wpływ witaminy C na zdrowie oraz jej potencjalne zastosowanie w różnych jednostkach chorobowych, w tym nowotworach jest przedmiotem badań od roku 1970. Niektóre z badań epidemiologicznych wskazywały na związek pomiędzy niskim poziomem witaminy C a krótszą przeżywalnością, zarówno w chorobach układu sercowo-naczyniowego jak i w nowotworach. Badania kliniczne nie potwierdziły jednak jak dotąd skuteczności suplementacji witaminą C w hamowaniu progresji chorób nowotworowych lub zwiększaniu przeżywalności osób z tymi chorobami. Naukowcy sugerują, że może być to tłumaczone skutecznością suplementacji witaminy C tylko w przypadkach jej realnego niedoboru ^[2].

Najnowsze badania zdają się potwierdzać tą teorię, wskazując na skuteczność witaminy C w hamowaniu progresji określonego typu ostrej białaczki szpikowej wywołanej m.in. niedoborem witaminy C. Wyniki te opublikowane w renomowanych czasopismach naukowych są obiecujące, aczkolwiek należy pamiętać, że badania te były prowadzone na modelach in vitro (komórki hodowane poza organizmem w warunkach laboratoryjnych) oraz in vivo (na modelach zwierzęcych) i nie zostały jeszcze jednoznacznie potwierdzone na organizmie ludzkim ^[2].

Substraty, półprodukty i produkty metabolizmu komórkowego mają zdolność do wpływania na tożsamość komórki i jej potencjalną transformację do komórki nowotworowej. Dwie prace badawcze opublikowane w 2017 w najbardziej cenionych czasopismach naukowych Cell i Nature odkrywają nieznaną dotąd rolę jednego z metabolitów, witaminy C, na biologię i funkcjonowanie komórek macierzystych. Prace te wykazały, że poziom witaminy C reguluje liczbę oraz funkcję komórek macierzystych szpiku, z których powstają później komórki krwi oraz komórki układu odpornościowego. Regulacja ta odbywa się głównie poprzez oddziaływanie witaminy C na białko Tet2, co z kolei może mieć wpływ na progresję ostrej białaczki szpikowej ^[2].

Zdolność badaczy do profilowania metabolitów w komórkach macierzystych była wcześniej ograniczona przez fakt, że takie analizy zwykle wymagają milionów komórek. Natomiast krew myszy zawiera mniej niż 0,01% komórek macierzystych szpiku, co niestety jest niewystarczającą liczbą komórek do badań. Badacze z uniwersytetu w Teksasie, USA, Agathocleous wraz ze współpracownikami, przezwyciężyli ten problem, wprowadzając nowatorską metodę analizy metabolitów w zaledwie 10 000 komórek. Korzystając z tej techniki, stwierdzili oni wyraźne różnice między profilami metabolicznym mysich komórek krwi na różnych etapach zróżnicowania ^[3].

Autorzy odkryli, że poziom witaminy C jest od 2 do 20 razy wyższy w populacjach niedojrzałych komórek macierzystych i komórek progenitorowych niż w bardziej zróżnicowanych typach komórek. Podążając dalej, zgodnie z tym odkryciem, naukowcy wykazali, że ekspresja genu Slc23a2, kodującego białko, które importuje witaminę C była wyższa w komórkach macierzystych niż w bardziej zróżnicowanych. Co ważne, naukowcy potwierdzili swoje obserwacje w ludzkich komórkach krwi ^[3].

W kolejnym kroku tych ciekawych badań naukowcy postanowili odpowiedzieć na pytanie czy poziom witaminy C może regulować liczbę i funkcję komórek macierzystych szpiku. Badania te były prowadzone na mysim modelu zwierzęcym. W przeciwieństwie do ludzi, którzy nie są w stanie syntetyzować witaminy C i polegają wyłącznie na zewnętrznych źródłach żywieniowych, myszy wytwarzają enzym oksydazę gulonolaktonową (Gulo), który odpowiada za wytwarzanie witaminy C w wątrobie. Aby uzyskać model badawczy bardziej zbliżony do warunków panujących w organizmie ludzkim wykorzystano populację myszy z mutacją w genie Gulo, czego konsekwencją jest zależność tych myszy od zewnętrznych źródeł witaminy C zawartych w pożywieniu. Myszy te karmione dietą ubogą w witaminę C szybko rozwinęły jej niedobór i odnotowano u nich większą liczbę komórek macierzystych szpiku jak również ich zwiększoną atywność (badaną zdolnością repopulacji układu krwionośnego po przeszczepie szpiku) ^[3].

Witamina C jest kofaktorem dla enzymu Tet2, który reguluje modyfikację DNA. Genetyczna inaktywacja Tet2, podobnie jak niedobór witaminy C prowadzi do zwiększenia liczby komórek macierzystych szpiku, jak również blokuje ich różnicowanie do komórek docelowych czyli komórek krwi oraz komórek układu odpornościowego, co może w konsekwencji doprowadzić do rozwoju białaczki. Badacze zaobserwowali również, że niedobór witaminy C jest silnie związany ze zmniejszoną aktywnością enzymu Tet2 ^[3].

Podobne wnioski wyciągnęli Cimmino i współpracownicy w swoich badaniach. Postanowili oni dowiedzieć się czy trwała inaktywacja Tet2 spowoduje zwiększenie aktywności komórek macierzystych szpiku i zwiększy podatność na wystąpienie białaczki. Do tego celu stworzyli oni model laboratoryjny myszy całkowicie pozbawionych ekspresji Tet2, u których istnieje możliwość jego późniejszego przywrócenia. Przywrócenie ekspresji Tet2 u tych zwierząt spowodowało zmniejszenie liczby i aktywności komórek macierzystych szpiku i odblokowało ich zdolność do różnicowania się w dojrzałe komórki krwi. Następnie badacze udowodnili, że mogą osiągnąć taki sam efekt farmakologicznie, przy użyciu witaminy C w celu przywrócenia aktywności Tet2 zarówno w badaniach in vitro (na komórkach) i in vivo (na modelu zwierzęcym). Leczenie doprowadziło do zwiększenia aktywności Tet2 i w konsekwencji do zmniejszonego samoodnawiania się komórek macierzystych i częściowego odwrócenia wad w różnicowaniu się komórek (potencjalne nowotworzenie) widocznych u zwierząt z mutacją Tet2 ^[4].

Czemu te odkrycia mają aż takie znaczenie? Mutacje Tet2 są powszechne w ostrej białaczce szpikowej (AML) występującej u ludzi. Obie grupy przeanalizowały zatem rolę witaminy C w tej chorobie. Pierwsza grupa badaczy, Agathocleous ze współpracownikami, wykorzystała model laboratoryjny myszy z ostrą białaczką szpikową wywołaną dwoma mutacjami, inaktywacją genu Tet2 i nadekspresją genu FLT3-ITD (mutacja występująca w 20-30% ludzkich przypadków ostrych białaczek szpikowych). Wykazali oni, że niedobór witaminy C (częściowo spowodowany upośledzeniem funkcji Tet2) przyśpieszył progresję białaczki. Suplementacja witaminą C w diecie odwracała ten proces ^[3]. Druga grupa badawcza, Cimmino wraz ze współpracownikami wykorzystali do swoich badań ludzkie komórki nowotworowe pochodzące od chorych z AML. Komórki te badali in vitro lub przeszczepiali je do modelu zwierzęcego. W obu przypadkach suplementacja witaminą C indukowała różnicowanie i śmierć komórek nowotworowych. U myszy pozwoliło to na zahamowanie progresji nowotworu ^[4].

Wiadomo również, że częstotliwość mutacji w genie TET2 występujących w komórkach macierzystych szpiku wzrasta wraz z wiekiem (ponad 10% u osób po 70tym roku życia), indukując stan zapalny i zwiększone ryzyko wystąpienia chorób układu sercowo-naczyniowego i białaczek ^[2].

Opisane powyżej badania potwierdzają hipotezę na temat wpływu niedoboru witaminy C na aktywność komórek macierzystych szpiku oraz ryzyko wystąpienia ostrej białaczki szpikowej. Należy jednak jeszcze raz podkreślić, że badania te były przeprowadzone na modelach komórkowych i zwierzęcych i wymagają potwierdzenia w badaniach na organizmie ludzkim. W przyszłości badania populacyjne na dużą skalę, obejmujące kompleksowo dane kliniczne, genomowe i metaboliczne mogą pomóc w określeniu wartości terapeutycznej witaminy C w białaczkach spowodowanych mutacjami Tet2 i niedoborami tej witaminy w organizmie.

Wszystkie właściwości witaminy C.
Witamina C w chorobach stawów.
Witamina C w leczeniu przeziębień i infekcji sezonowych.

[1] Oroian M, Escriche I. Antioxidants: Characterization, natural sources, extraction and analysis. Food Res Int. 2015 Aug;74:10–36.
[2] Miller PG, Ebert BL. Leukaemia: vitamin C regulates stem cells and cancer. Nature. 2017 Sep;549(7673):462–4.
[3] Agathocleous M, Meacham CE, Burgess RJ, Piskounova E, Zhao Z, Crane GM, et al. Ascorbate regulates haematopoietic stem cell function and leukaemogenesis. Nature. 2017 Sep;549(7673):476–81.
[4] Cimmino L, Dolgalev I, Wang Y, Yoshimi A, Martin GH, Wang J, et al. Restoration of TET2 Function Blocks Aberrant Self-Renewal and Leukemia Progression. Cell. 2017 Sep;170(6):1079–1095.e20.