Mitokondriel aktivitet og myosteatose i kakeksi af kræft i den øvre aerofordøjelseskanal (MYOMEC)

Underernæring er karakteriseret ved en negativ energibalance på grund af et dybt skeletmuskulært tab, som i sig selv er sekundært til reduktionen af ​​indtaget og metaboliske abnormiteter, der forværrer vægttabet. Sarkopeni er defineret som tab af muskelmasse, hvis konsekvenser er et fald i muskelstyrke og fysisk ydeevne. Kakeksi, identificeret ved mange kroniske sygdomme (nyreinsufficiens, hjertesvigt, diabetes, KOL), er resultatet af en ubalance mellem proteolyse og proteogenese og kan defineres som et multifaktorielt syndrom karakteriseret ved et vægttab, der hovedsageligt skyldes et tab af mager masse, især muskelmasse, som ikke er reversibel ved et tilstrækkeligt ernæringsmæssigt bidrag, og som fører til funktionelle abnormiteter.

Kræfter i ØNH-sfæren repræsenterer omkring 15% af alle kræfttilfælde hos mænd og 2% hos kvinder. De vedrører hovedsagelig personer mellem 45 og 70 år med en overvejende rolle som ethylo-tobaksforgiftning. Patienter med kræft i den øvre luft- og fordøjelseskanal er særligt tilbøjelige til underernæring fra selve tumorens side, men også på grund af sammenhængen (ethylo-tobaksforgiftning, stillesiddende adfærd, dårlig almentilstand), tumorlokalisering, der involverer reduktion af indtag (mekanisk obstruktion, anoreksi) smerter), men også efter behandling (kemoterapi, strålebehandling, kirurgi).

Kræftkakeksi påvirker cirka 80 % af patienter med fremskreden cancer og påvirker deres prognose ved at øge sygelighed og dødelighed, nedsat tolerance og respons på behandling, nedsat livskvalitet og nedsat overlevelse. Dens prognose afhænger af omfanget af tabet af muskelmasse. Det er generelt rapporteret for en patient med et vægttab på mere end 5 % af dens oprindelige vægt i løbet af de sidste 6 måneder, med 3 stadier beskrevet: præ-kakeksistadiet, rent kakeksistadie, refraktær kakeksistadie. Det er blandt andet karakteriseret ved udvikling af systemisk inflammation og tumorcellelinjer og tumorceller fra cancerpatienter har vist sig at producere pro-inflammatoriske cytokiner (IL-6, IL-8).

Tabet af skeletmuskelmasse, op til 75 % ved alvorlig underernæring, er relateret til en acceleration af muskelkatabolisme og en ændring af muskelproteinanabolisme, medieret af store tumorsignaler og fører til et fald i performans status, fald i samlet overlevelse, stigning i modtagelighed for toksicitet af kemoterapi og stigning i eksponering for længerevarende hospitalsophold.

Dette muskeltab er resultatet af en stigning i proteolysefænomener, men også af et fald i proteinsyntese. De vigtigste proteolytiske veje er den calpain-calcium-afhængige vej, den lysosomale vej og ubiquitin-proteasom-ATP-vejen. Adskillige undersøgelser har vist aktivering af disse proteolytiske veje i cancerkakeksi. Blandt disse proteolytiske veje ser den ubiquitin-proteasom-ATP-afhængige vej ud til at være den mest involverede i cancerkakeksi. Denne proteolytiske vej er medieret af 2 ubiquitin-ligaser, der er specifikke for skeletmuskulatur, MAF-Box og MURF1, som stort set er overudtrykt i mange modeller for muskelatrofi og kræftkakeksi. På den anden side er vækstfaktoren IGF1 en kendt anabolsk faktor, som aktiverer proteosyntesen via signalvejen PI3K/Akt/mTOR. Faldet i IGF1-ekspression i skeletmuskulatur er observeret i eksperimentelle modeller af cancerkakeksi. Undersøgelser har vist, at visse faktorer af tumoroprindelse kan bidrage til cancerkakeksi i nogle dyremodeller.

2 faktorer har især tiltrukket sig videnskabsmænds opmærksomhed i de senere år, ZAG-faktoren (Zinc alpha 2 glycoprotein), en veritabel lipidmobiliseringsfaktor hos mennesker, overudtrykt i leveren og fedtvævet og PIF (proteoglycan identificeret i muse murine adenocarcinom tumorceller, som ville være ansvarlig for muskelsvind induceret af aktiveringen af ​​den ubiquitin-proteasom-ATP-afhængige proteolytiske vej. Nyere arbejde tyder på, at Myostatin og Activin A, to medlemmer af TGFβ-superfamilien, kan bidrage til kakeksi, især muskelatrofi, induceret af visse kræftformer.

Fedttab er et tidligt syndrom i udviklingen af ​​kræftkakeksi og er negativt korreleret med patientens forventede levetid. Tidlige undersøgelser af denne fedtsmelte afslørede en mangel på opbevaring af triglycerider i fedtvæv. Lagringen af ​​triglycerider opnås ved virkningen af ​​lipoproteinlipase. Det findes hovedsageligt i fedtvæv og hydrolyserer lipoproteiner, der cirkulerer i blodet, og tillader således indfangning af fedtsyrer af adipocytter og opbevaring af fedtreserver. Udviklingen af ​​tumoren ville inducere et fald i genekspressionen og aktiviteten af ​​lipoproteinlipase via virkningen af ​​inflammatoriske cytokiner. Nuværende forskning synes dog at vise, at den fedtsmeltning, der observeres ved cancerkakeksi, for det meste forklares ved en stigning i lipolyse (indirekte vist ved en stigning i plasmafedtsyrekoncentrationen hos kakektiske patienter med mave-tarmkræft). .

Lipolyse, via hormonfølsom lipase (LHS) og monoglyceridlipase (MGL), tillader hydrolyse af triglycerider til diglycerider og diglycerider til monoglycerider, der selv nedbrydes til frie fedtsyrer og glycerol. Fedtvævsspecifik triglyceridlipase (TGLA) er for nylig blevet opdaget og har en rolle, der er overflødig i forhold til LHS. Studier af Cao et al. viste, at aktiveringen af ​​LHS af katekolaminer kunne udgøre en mekanisme til regulering af lipolyse under cancerkakeksi. . En ændring af TGLA og LHS ville også være ansvarlig for en ophobning af DAG og TAG i musklen hos kræftmus. En nylig undersøgelse viste, at invalideringen af ​​TGLA og LHS i 2 modeller af kakeksi induceret ved injektion af Lewis pulmonale carcinomceller eller B16 melanomceller inducerede resistens mod udviklingen af ​​kakeksi ved at begrænse fedt- og muskeltab. Systemisk inflammation udviklet under kræftkakeksi kunne også inducere en stigning i insulinresistens via TNFalpha. TNFalpha kunne hæmme ekspressionen af ​​perilipin A, et protein udtrykt på overfladen af ​​adipocyt-lipiddråber, som spiller en stor rolle i fedtvævets integritet, da det begrænser adgangen af ​​enzymer involveret i lipolyse til lipiddråben. Et fald i ekspressionen af ​​perilipin A ville inducere en stigning i lipolyse. Derudover har en undersøgelse af Stephens et al. i 2011 konkluderede, at antallet og størrelsen af ​​intramuskulære lipiddråber øges ved tilstedeværelse af kræft og også øges med vægttab/fedtfedttab i andre kropsdele.

Myosteatose, en patologisk fedtdepot i skeletmuskulaturen, er et andet kendetegn ved kropssammensætning, ud over lav muskelmasse, som er forbundet med den dårlige prognose for kræftsygdommen, især et fald i den samlede overlevelse, og det er for nylig blevet vist, at musklerne hos kræftpatienter indeholder så meget mere fedtvæv end alvorligt vægttab. Adskillige undersøgelser har vist, at myosteatose er forbundet med en stigning i insulinresistens og derfor et fald i proteolyse via hæmning af insulintransport af aminosyrer. Fedtindholdet i musklen kan indirekte og ikke-invasivt studeres på baggrund af, at fedtvævet typisk dæmper den stråling, der påføres derpå. . Værdien af ​​dæmpningsmålingerne bestemmes af den hastighed, hvormed strålingen passerer gennem vævet og udtrykkes i Hounsfield-enheder (HU). Muskel- og fedtvævsdæmpningsværdier blev defineret mellem -190 og -30 HU.

Svækkelsen af ​​strålingen i musklen var godt korreleret med fedtindholdet i musklerne. . Således kan HU-værdierne defineret af CT-scanningen afspejle graden af ​​intramuskulært fedtvæv og bruges til at kategorisere normal muskel eller udsat for myosteatose. Lav muskelmasse og svækkelse af strålingen i muslce vidner om høj grad af myostaatose og blev identificeret som en uafhængig prognostisk faktor for henholdsvis samlet overlevelse og dødelighed hos cancerpatienter. . Sammenligningen af ​​muskelmetabolisme hos overvægtige og normoponderede forsøgspersoner viste en afskaffelse af proteinsyntese som reaktion på insulin, især i muskelmitokondrier hos overvægtige forsøgspersoner. Interessant nok var muskelproteinfornyelse omvendt korreleret med fedtmasse. En sådan observation rejser spørgsmålet om muligheden for en skadelig virkning af fedtmasse på proteinsyntese. Hypotesen om denne lipotoksicitet blev bekræftet af et arbejde udført i rotten, som viste, at syntesen af ​​muskelproteinerne bremses, når der er infiltration af fedt i musklen

På celleniveau er stofskiftet styret af mitokondrierne, som giver 90% af vores energi i form af ATP. Denne energi syntetiseres inden for oxidativ phosphorylering, som består af 2 entiteter (respirationskæden og ATP-syntase), og som tillader omdannelsen, i vand og ATP, af de reducerede ækvivalenter som følge af dehydrogeneringsreaktioner (og decarboxylering) af energiske næringsstoffer, i tilstedeværelse af dioxygen (O2) og ADP, ifølge kemosmotisk koblingsteori. Afkoblingen af ​​oxidativ phosphorylering kan være involveret i ufrivilligt vægttab. Værket af Romestaing et al. Viste, at vægttab efter udvikling af steatose var forbundet med et fald i ATP/O2-forholdet. Mitokondrielle dysfunktioner kan derfor have en direkte effekt på proteinnedbrydningen observeret under cancerkakeksi. Derudover kan systemisk inflammation forårsaget af udviklingen af ​​tumoren også påvirke mitokondriel bioenergetik.

Værkerne af Hochwald et al. var blandt de første til at foreslå en ændring af muskelmitokondriel metabolisme ved at påvise et fald i ATP-koncentration i gastrocnemius hos rotter med MCA-sarkom. De seneste værker af Constantinou og col. bekræftede denne hypotese ved at demonstrere in vivo ved 31P kernemagnetisk resonans (NMR) en reduktion i hastigheden af ​​syntese af ATP på underekstremiteterne hos mus med Lewis pulmonal carcinom sammenlignet med dets raske mus. Dette arbejde antydede et fald i evnen til at syntetisere ATP under kræftkakeksi gennem afkobling af proteiner såsom UCP3. Dette fald i ATP-syntese kan også forklares med ændringer i funktionen af ​​mitokondrielle respiratoriske kæder.

Julienne og col. i 2012 undersøgte den mitokondrielle aktivitet af skeletmuskler i murine modeller af cancerkakeksi baseret på ATP/Oxygen-forholdet og konkluderede, at muskulære mitokondrielle oxidative kapaciteter blev reduceret ved at reducere aktiviteten af ​​kompleks IV, der er ansvarlig for muskeltab og akkumulering af frie fedtsyrer i muskel (myosteatose) da mindre oxideret af mitokondrier. De observerede også, at ekspressionen af ​​MURF1 og MAF-Box (proteolytisk aktive ligaser) var øget i musklen hos rotter med cancer.

Cancerøs kakeksi rammer omkring 80 % af patienter med fremskreden cancer og øger deres prognose ved at øge deres morbiditet og dødelighed. Det er defineret som et tab af mager masse, især muskulært som følge af en ubalance mellem proteolyse og proteogenese. Det har vist sig, at tilstedeværelsen af ​​kræft i den murine model begunstiger udviklingen af ​​myosteatose, som blandt andet er forbundet med ændring af muskellipaser og et fald i mitokondriel aktivitet, hvis konsekvens er et fald i oxidationen vha. sidstnævnte af frie fedtsyrer, som følgelig ville ophobes i musklen hos mus, der lider af kræft. Det er kendt, at denne myosteatose, der så induceres, er ansvarlig for en insulinresistens, der deltager i et fald i proteogenese og derfor i vægttab.

Hovedformålet her er at bekræfte den samme hypotese hos mennesker ved at studere kakeksiens indflydelse på muskelmitokondriel aktivitet som en markør for myosteatose hos patienter med kræft i den øvre luft-fordøjelseskanal, kakektiske eller ej, og ikke-kaktiske kontroller.

Patienter vil blive rekrutteret fra ØNH og Cervico-ansigtskirurgi på CHU Gabriel Montpied i Clermont-Ferrand.

Inkludering af patienter i 2 grupper:

• Gruppe K+: kræft i den øvre luftvejskanal med eller uden kakeksi
• Gruppe K-: fravær af kræft og fravær af kakeksi Rekrutteringsordningerne for K+-gruppen vil blive foretaget gennem et multidisciplinært konsultationsmøde (RCP), hvis beslutning er en eksklusiv eller ikke-eksklusiv operation. Inden protokollen realiseres, under den præoperative konsultation, gives et informationsark til patienten og et informeret samtykke i 2 eksemplarer underskrives efter en betænkningstid af patienten på 7 dage.

Ved inklusion, dagen før operationen, har patienterne fordel af en dobbelt generel og ernæringsmæssig evaluering:

• Indsamling af epidemiologiske data: alder, medicinsk og kirurgisk historie (hjerteinsufficiens, nyreinsufficiens, respiratorisk insufficiens, KOL, koronararteriesygdom), ethylforgiftning (gram/dag), tobaksforgiftning (pakke/år), sædvanlig behandling, tumorkarakteristika vedr. gruppe K+ (histologisk type, lokation, tumorstadie, behandlingsart), indikation og art af operation for gruppe K-, præoperativt genernæringsprogram for K+-gruppen (kosttilskud, enteral eller parenteral ernæring)
• Klinisk ernæringsevaluering: kropsvægt (kg), vægttab inden for de sidste 6 måneder (kg), højde (m), body mass index (BMI i kg/m²) (NPH), Short Physical Performance Battery (SPPB), muskelstyrkemåling ved dynamometri (Newton), Impedansmetri (Kyle-indeks, Janssen-indeks)
• Myostéatosisk og ernæringsmæssig morfologisk evaluering ved henholdsvis Hounsfield Unit og Muscular Mass Index på L3-niveau (cm² / m²) ved abdominal tomodensitometri for K+-gruppen (udført i cancerforlængelsebilledbalancen)

Patienterne vil drage fordel af 4 organiske prøver under den planlagte operation (karcinologisk kirurgi for gruppe K+, cervikal kirurgi for gruppe K-):

• Udførelse af en muskelbiopsi af SCOM-musklen med et samlet volumen på omkring 300 mg, uden at ty til en yderligere invasiv handling. Denne prøveudtagning opdeles straks i 6 prøver og anbringes i en tank med flydende nitrogen til transport til oplagringsstedet. Det vil derefter blive frosset ved -80 ° C.
• Udførelse af en blodprøve i henhold til følgende betingelser: 1 tørrør, 1 EDTA-rør og 2 tørrør til biokemi. Tørrøret og EDTA-røret lægges straks i is til transport til opbevaringsstedet. Det vil derefter straks blive centrifugeret og derefter frosset ved -80 ° C. De to tørre rør til biokemi vil blive overført til laboratoriet for biokemi i CHU Gabriel-Montpied.
• Udførelse af en tumorbiopsi med et samlet volumen på ca. 200 mg uden at ty til en yderligere invasiv procedure. Denne prøveudtagning opdeles straks i 4 prøver og anbringes i en tank med flydende nitrogen til transport til oplagringsstedet. Det fryses derefter ved -80 ° C (kun for K + gruppe).