تظهر الخلايا السرطانية نمطا ظاهريا مطفرا يتميز بآليات إصلاح الحمض النووي المعيبة التي تؤدي إلى معدلات طفرات أعلى من الطبيعي. إن تحملهم للطفرات حتى في جينات دورة الخلية الحرجة يمنحهم مزايا البقاء على قيد الحياة على الخلايا الطبيعية.

على سبيل المثال ، تتوقف الخلايا الطبيعية عن الانقسام بمجرد ملامستها لخلية أخرى ، في ظاهرة تعرف باسم تثبيط الاتصال. ومع ذلك ، يمكن لبعض الخلايا أن تتحور للتغلب على تثبيط التلامس وتتراكم فوق بعضها البعض ، وتشكل كتلة ورم.

ومع ذلك ، لا يمكن لهذه الخلايا السرطانية الاستمرار في التكاثر إلى الأبد. في مرحلة ما ، قد يخضعون لشيخوخة الخلايا التكاثرية ، وهي ظاهرة تتوقف فيها الخلايا عن الانقسام بعد عدد معين من انقسامات الخلايا.

وبالتالي ، فإن بعض الخلايا السرطانية تتحور أكثر للتغلب على هذه العقبة وتصبح سرطانية. أولا ، يزيدون من معدل انقسام الخلايا للتعويض عن فقدان الخلايا بسبب شيخوخة الخلايا. ثانيا ، يمكنهم التهرب من موت الخلايا المبرمج ، مما يؤدي إلى بقاء الخلايا القديمة والتالفة لفترة طويلة.

ينمو الورم ، وتتلقى الخلايا الموجودة في الجزء الداخلي من الورم الكبير كمية أقل من الأكسجين - وهي ظاهرة تسمى نقص الأكسجة. هذا يحد من قدرة الخلايا على النمو ويمكن أن يؤدي إلى نخر الخلايا داخل الورم.

تتغلب الخلايا السرطانية على هذا التحدي بطفرتين مفيدين. أولا ، يعززون تكوين الأوعية الدموية - عملية تكوين أوعية دموية جديدة حول الورم المتنامي الذي يمكنه تزويد الخلايا بمزيد من الأكسجين والمواد المغذية.

والثاني هو التحول الأيضي من الأكسدة إلى التمثيل الغذائي المحلل للسكر.

في الخلايا الطبيعية ، يتم استقلاب الجلوكوز إلى بيروفات عن طريق تحلل السكر. في ظل الظروف الهوائية ، يتم استقلاب البيروفات عن طريق الفسفرة المؤكسدة لإنتاج عائد ATP كبير ولكن أبطأ. في ظل الظروف اللاهوائية ، كما هو الحال أثناء نشاط العضلات المكثف ، تقوم الخلايا باستقلاب البيروفات إلى لاكتات عن طريق تحلل السكر اللاهوائي مع إنتاجية منخفضة ولكن سريعة من ATP.

لتغذية النمو السريع ، تمتص الخلايا السرطانية الجلوكوز 100 مرة أكثر من الخلايا الطبيعية التي يتم تحويلها إلى بيروفات عن طريق تحلل السكر. بعد ذلك ، يتم استقلاب البيروفات بسرعة إلى لاكتات عن طريق تحلل السكر اللاهوائي بغض النظر عن توافر الأكسجين. هذه الظاهرة تسمى تأثير واربورغ.

على الرغم من أن تحلل السكر اللاهوائي أقل كفاءة من الفسفرة المؤكسدة ، إلا أنه يوفر رشقات نارية سريعة من ATP لانتشار السرطان.