Mitochondriální aktivita a myosteatóza u kachexie nádorů horního aerodigestivního traktu (MYOMEC)

Podvýživa je charakterizována negativní energetickou bilancí v důsledku hlubokého úbytku kosterního svalstva, což je samo o sobě sekundární ke snížení příjmu a metabolickým abnormalitám zhoršujícím ztrátu hmotnosti. Sarkopenie je definována jako úbytek svalové hmoty, jehož důsledky jsou pokles svalové síly a fyzické výkonnosti. Kachexie, identifikovaná u mnoha chronických onemocnění (renální insuficience, srdeční selhání, diabetes, CHOPN), je výsledkem nerovnováhy mezi proteolýzu a proteogenezi a lze jej definovat jako multifaktoriální syndrom charakterizovaný úbytkem hmotnosti vyplývajícím zejména ze ztráty netukové hmoty, zejména svalové hmoty, který není reverzibilní přiměřeným nutričním příspěvkem a který vede k funkčním abnormalitám.

Nádory ORL sféry představují asi 15 % všech nádorových onemocnění u mužů a 2 % u žen. Týkají se především subjektů ve věku 45 až 70 let s převažujícím podílem otravy etylo-tabákem. Pacienti s rakovinou horní části aero-trávicího traktu jsou zvláště náchylní k podvýživě na straně nádoru samotného, ​​ale také v kontextu (intoxikace etylo-tabákem, sedavé chování, špatný celkový stav), lokalizace nádoru zahrnující snížení příjmu (mechanická obstrukce, anorexie , bolest), ale i po léčbě (chemoterapie, radioterapie, operace).

Nádorová kachexie postihuje přibližně 80 % pacientů s pokročilým nádorovým onemocněním a ovlivňuje jejich prognózu zvýšením morbidity a mortality, snížením tolerance a odpovědi na léčbu, snížením kvality života a snížením přežití. Jeho prognóza závisí na rozsahu úbytku svalové hmoty. Obecně se uvádí u pacienta s váhovým úbytkem vyšším než 5 % jeho původní hmotnosti za posledních 6 měsíců, přičemž jsou popsána 3 stadia: stadium prekachexie, stadium čisté kachexie, stadium refrakterní kachexie. Vyznačuje se mimo jiné rozvojem systémového zánětu a bylo prokázáno, že nádorové buněčné linie a nádorové buňky od pacientů s rakovinou produkují prozánětlivé cytokiny (IL-6, IL-8).

Ztráta hmoty kosterního svalstva, až 75 % při těžké podvýživě, souvisí se zrychlením svalového katabolismu a změnou anabolismu svalových proteinů, zprostředkované signály velkých nádorů a vede ke snížení výkonnostního stavu, snížení celkového přežití, zvýšení v náchylnosti k toxicitě chemoterapie a zvýšené expozici dlouhodobým pobytům v nemocnici.

Tato svalová ztráta je výsledkem zvýšení jevu proteolýzy, ale také snížení syntézy proteinů. Hlavní proteolytické dráhy jsou calpain-kalcium-dependentní dráha, lysozomální dráha a ubikvitin-proteazomová-ATP dráha. Několik studií prokázalo aktivaci těchto proteolytických drah u nádorové kachexie. Mezi těmito proteolytickými cestami se zdá, že ubikvitin-proteazom-ATP-dependentní dráha se nejvíce podílí na rakovinové kachexii. Tato proteolytická dráha je zprostředkována 2 ubikvitin ligázami specifickými pro kosterní sval, MAF-Box a MURF1, které jsou do značné míry nadměrně exprimovány v mnoha modely svalové atrofie a rakovinové kachexie. Na druhé straně je růstový faktor IGF1 známým anabolickým faktorem, který aktivuje proteosyntézu prostřednictvím signální dráhy PI3K/Akt/mTOR. Snížení exprese IGF1 v kosterním svalu je pozorováno na experimentálních modelech rakovinné kachexie. Studie ukázaly, že některé faktory nádorového původu mohou u některých zvířecích modelů přispívat k rakovinové kachexii.

Pozornost vědců v posledních letech přitahovaly zejména 2 faktory, faktor ZAG (glykoprotein zinku alfa 2), skutečný faktor mobilizace lipidů u lidí, nadměrně exprimovaný v játrech a tukové tkáni a PIF (proteoglykan identifikovaný v myších myších nádorových buňkách adenokarcinomu, který by byl zodpovědný za úbytek svalů vyvolaný aktivací proteolytické dráhy závislé na ubikvitin-proteazom-ATP. Novější práce naznačují, že Myostatin a Activin A, dva členové superrodiny TGFp, mohou přispívat ke kachexii, zejména svalové atrofii, vyvolané určitými druhy rakoviny.

Ztráta tukové tkáně je časným syndromem ve vývoji rakovinné kachexie a negativně koreluje s očekávanou délkou života pacienta. Časné studie této tukové taveniny odhalily nedostatek ukládání triglyceridů v tukové tkáni. Ukládání triglyceridů je dosaženo působením lipoproteinové lipázy. Nachází se převážně v tukové tkáni a hydrolyzuje lipoproteiny cirkulující v krvi, čímž umožňuje zachycení mastných kyselin adipocyty a ukládání tukových zásob. Rozvoj nádoru by indukoval pokles genové exprese a aktivity lipoproteinové lipázy působením zánětlivých cytokinů. Zdá se však, že současný výzkum ukazuje, že tukové tání pozorované u kachexie při rakovině je většinou vysvětlováno zvýšením lipolýzy (projevené nepřímo zvýšením koncentrace mastných kyselin v plazmě u kachektických pacientů s gastrointestinální rakovinou). .

Lipolýza prostřednictvím hormon-senzitivní lipázy (LHS) a monoglyceridové lipázy (MGL) umožňuje hydrolýzu triglyceridů na diglyceridy a diglyceridy na samotné monoglyceridy degradované na volné mastné kyseliny a glycerol. Nedávno byla objevena triglyceridová lipáza specifická pro tukovou tkáň (TGLA) a má roli, která je nadbytečná k roli LHS. Studie Cao et al. ukázali, že aktivace LHS katecholaminy by mohla představovat mechanismus regulace lipolýzy během rakovinné kachexie. . Změna TGLA a LHS by také byla zodpovědná za akumulaci DAG a TAG ve svalu myší s rakovinou. Nedávná studie ukázala, že znehodnocení TGLA a LHS ve 2 modelech kachexie vyvolané injekcí buněk Lewisova plicního karcinomu nebo buněk melanomu B16 indukovalo rezistenci vůči rozvoji kachexie omezením tukové a svalové ztráty. Systémový zánět vyvinutý během rakovinné kachexie by také mohl indukovat zvýšení inzulinové rezistence prostřednictvím TNFalfa. TNFalfa by mohl inhibovat expresi perilipinu A, proteinu exprimovaného na povrchu lipidových kapiček adipocytů, který hraje hlavní roli v integritě tukové tkáně, protože omezuje přístup enzymů zapojených do lipolýzy k lipidovým kapičkám. Snížení exprese perilipinu A by vyvolalo zvýšení lipolýzy. Navíc studie Stephense et al. v roce 2011 dospěl k závěru, že počet a velikost intramuskulárních lipidových kapének se zvyšuje v přítomnosti rakoviny a také se zvyšuje se ztrátou hmotnosti / ztrátou tukového tuku v jiných tělesných kompartmentech.

Myosteatóza, patologické tukové ložisko v kosterním svalstvu, je další charakteristikou tělesného složení, vedle nízké svalové hmoty, která je spojena se špatnou prognózou nádorového onemocnění, zejména snížením celkového přežití a nedávno bylo prokázáno, že sval pacientů s rakovinou obsahuje o to více tukové tkáně než prudký úbytek hmotnosti. Několik studií ukázalo, že myosteatóza je spojena se zvýšením inzulinové rezistence, a tedy snížením proteolýzy prostřednictvím inhibice inzulinového transportu aminokyselin. Obsah tuku ve svalu může být nepřímo a neinvazivně studován na základě toho, že tuková tkáň typicky zeslabuje záření aplikované na ni. . Hodnota měření útlumu je určena rychlostí, kterou záření prochází tkání a je vyjádřena v Hounsfieldových jednotkách (HU). Hodnoty útlumu svalů a tukové tkáně byly definovány mezi -190 a -30 HU.

Oslabení radiace ve svalu dobře korelovalo s obsahem tuku ve svalech. . Hodnoty HU definované CT skenem tedy mohou odrážet stupeň intramuskulární tukové tkáně a používají se ke kategorizaci svalu normálního nebo vystaveného myosteatóze. Nízká svalová hmota a oslabení radiace ve svalech svědčí o vysokém stupni myostaatózy a byly identifikovány jako nezávislý prognostický faktor pro celkové přežití a mortalitu u onkologických pacientů. . Srovnání svalového metabolismu u obézních a normopondních jedinců ukázalo zrušení syntézy proteinů v reakci na inzulín, zejména ve svalových mitochondriích u jedinců s nadváhou. Je zajímavé, že obnova svalových bílkovin nepřímo korelovala s tukovou hmotou. Takové pozorování vyvolává otázku možnosti škodlivého vlivu tukové hmoty na syntézu bílkovin. Hypotéza této lipotoxicity byla potvrzena prací provedenou na potkanech, která ukázala, že syntéza svalových proteinů je zpomalena při infiltraci tuku do svalu.

Na buněčné úrovni je metabolismus řízen mitochondriemi, které poskytují 90 % naší energie ve formě ATP. Tato energie je syntetizována v rámci oxidativní fosforylace, která se skládá ze 2 entit (dýchací řetězec a ATP syntáza) a která umožňuje přeměnu, ve vodě a ATP, redukovaných ekvivalentů vyplývajících z dehydrogenačních reakcí (a dekarboxylace) energetických živin v přítomnost dikyslíku (O2) a ADP, podle teorie chemosmotické vazby. Decoupling oxidativní fosforylace se může podílet na nedobrovolném úbytku hmotnosti. Práce Romestainga a kol. Ukázalo se, že úbytek hmotnosti po rozvoji steatózy byl spojen se snížením poměru ATP/O2. Mitochondriální dysfunkce by tedy mohly mít přímý vliv na degradaci proteinů pozorovanou během rakovinné kachexie. Systémový zánět způsobený rozvojem nádoru může navíc ovlivnit i mitochondriální bioenergetiku.

Práce Hochwalda a kol. byli mezi prvními , kteří navrhli změnu svalového mitochondriálního metabolismu tím , že prokázali pokles koncentrace ATP v gastrocnemiu krys se sarkomem MCA . Nedávná díla Constantina a kol. potvrdili tuto hypotézu demonstrováním in vivo pomocí 31P nukleární magnetické rezonance (NMR) snížení rychlosti syntézy ATP na dolní končetině myší s Lewisovým plicním karcinomem ve srovnání se zdravými myšmi. Tato práce naznačila snížení schopnosti syntetizovat ATP během rakovinné kachexie prostřednictvím decoupling proteinů, jako je UCP3. Tento pokles syntézy ATP lze také vysvětlit změnami ve fungování mitochondriálního dýchacího řetězce.

Julienne a kol. v roce 2012 studovali mitochondriální aktivitu kosterních svalů na myších modelech rakovinné kachexie na základě poměru ATP / kyslík a dospěli k závěru, že svalové mitochondriální oxidační kapacity byly sníženy snížením aktivity komplexu IV, který je zodpovědný za ztrátu svalů a akumulaci volných mastných kyselin v sval (myosteatóza), protože je méně oxidován mitochondriemi. Pozorovali také, že exprese MURF1 a MAF-Box (proteolyticky aktivní ligázy) byla zvýšena ve svalu potkanů ​​s rakovinou.

Rakovinná kachexie postihuje asi 80 % pacientů s pokročilým nádorovým onemocněním a zvyšuje jejich prognózu zvýšením jejich morbidity a mortality. Je definována jako ztráta netukové hmoty, zejména svalové, vyplývající z nerovnováhy mezi proteolýzou a proteogenezí. Bylo prokázáno, že přítomnost rakoviny na myším modelu podporuje rozvoj myosteatózy, která je mimo jiné spojena se změnou svalových lipáz a snížením mitochondriální aktivity, což má za následek snížení oxidace poslední z volných mastných kyselin, které by se následně hromadily ve svalech myší trpících rakovinou. Je známo, že takto vyvolaná myosteatóza je zodpovědná za inzulinovou rezistenci, která se podílí na poklesu proteogeneze a tím i na hubnutí.

Hlavním cílem je zde potvrdit stejnou hypotézu u lidí studiem vlivu kachexie na svalovou mitochondriální aktivitu jako markeru myosteatózy u pacientů s rakovinou horního trávicího traktu, ať už kachektických nebo ne, a nekachektických kontrol.

Pacienti se budou rekrutovat z ORL a cervikofaciální chirurgie na CHU Gabriel Montpied v Clermont-Ferrand.

Zařazení pacientů do 2 skupin:

• Skupina K+: rakovina horního aerodigestivního traktu s kachexií nebo bez ní
• Skupina K-: nepřítomnost rakoviny a nepřítomnost kachexie Nábor pro skupinu K+ bude proveden prostřednictvím multidisciplinárního konzultačního setkání (RCP), jehož rozhodnutím je výhradní nebo nevýhradní chirurgický zákrok. Před realizací protokolu, při předoperační konzultaci, je pacientovi předán informační list a po 7denní reflexi pacienta je podepsán informovaný souhlas ve 2 kopiích.

Při zařazení, den před operací, mají pacienti prospěch z dvojího obecného a nutričního hodnocení:

• Sběr epidemiologických údajů: věk, lékařská a chirurgická anamnéza (kardiální insuficience, renální insuficience, respirační insuficience, CHOPN, ischemická choroba srdeční), intoxikace etylem (gram/den), otrava tabákem (balení/rok), obvyklá léčba, charakteristika nádoru pro skupina K+ (histologický typ, lokalizace, stadium nádoru, povaha léčby), indikace a charakter operace pro skupinu K-, předoperační renutriční program pro skupinu K+ (potravinové doplňky, enterální nebo parenterální výživa)
• Klinické nutriční hodnocení: tělesná hmotnost (kg), úbytek hmotnosti za posledních 6 měsíců (kg), výška (m), index tělesné hmotnosti (BMI v kg/m²) (NPH), baterie krátké fyzické výkonnosti (SPPB), měření svalové síly pomocí dynamometrie (Newton), Impedancemetrie (Kyleův index, Janssenův index)
• Myostéatózní a nutriční morfologické hodnocení pomocí Hounsfieldovy jednotky a indexu svalové hmoty na úrovni L3 (cm² / m²) abdominální tomodenzitometrií pro skupinu K + (prováděno v rámci zobrazování extenze rakoviny)

Pacienti budou mít užitek ze 4 organických vzorků během plánované operace (karcinologická chirurgie pro skupinu K+, cervikální chirurgie pro skupinu K-):

• Provedení svalové biopsie svalu SCOM s celkovým objemem asi 300 mg, bez použití dalšího invazivního zákroku. Tento odběr je ihned rozdělen na 6 vzorků a umístěn do nádrže s tekutým dusíkem pro transport na místo skladování. Poté se zmrazí na -80 °C.
• Provedení krevního vzorku podle následujících podmínek: 1 suchá zkumavka, 1 zkumavka s EDTA a 2 suché zkumavky pro biochemii Suchá zkumavka a zkumavka s EDTA budou okamžitě vloženy do ledu pro přepravu na místo skladování. Poté bude ihned odstředěna a následně zmražena při -80 °C. Dvě suché zkumavky pro biochemii budou předány do laboratoře biochemie CHU Gabriel-Montpied.
• Provedení biopsie nádoru o celkovém objemu přibližně 200 mg bez použití dalšího invazivního postupu. Tento odběr se ihned rozdělí na 4 vzorky a umístí do nádrže s tekutým dusíkem pro transport na místo skladování. Poté se zmrazí na -80 °C (pouze pro skupinu K +).