Korrelation af polymorfismer af Lipoprotein Lipase (LpL) og Apolipoprotein E (Apo E) med lipidprofil hos børn med akut lymfoblastisk eukæmi under terapi med L - Asparaginase.

Introduktion

Maligniteter i barndommen udgør den 2. dødsårsag efter skader verden over. Ifølge epidemiologiske data viser 300.000 nye tilfælde af neoplasi sig hvert år hos børn og teenagere under 19 år1, hvoraf 160.000 vedrører børn under 15 år. Hæmatologiske maligniteter udgør den mest almindelige neoplastiske sygdom i børnepopulationen, hvor akut leukæmi indtager førstepladsen med en procentdel på 32,8 %, efterfulgt af centralnervesystemtumorer med en procentdel på 21 % på det andet sted og lymfom med en procentdel på 12 % på tredjepladsen.

Definition - Patofysiologi

Leukæmi (L) er defineret som en gruppe forstyrrelser karakteriseret ved ukontrolleret proliferation af hvide blodlegemer på grund af knoglemarvens primære divergens fra det normale og dets infiltration af umodne udifferentierede stamceller. Per definition er mere end 20 % af knoglemarven infiltreret af stamceller. Leukæmiens nøjagtige patogene mekanisme er endnu ikke klarlagt, men det ser ud til at være resultatet af genetisk mutation og beskadigelse af de multipotentielle hæmatopoietiske forfædreceller under et af deres særskilte stadier af differentiering. Denne kendsgerning fører til klonal udvidelse og hæmning af differentiering. Den leukæmiske celles immunfænotype afspejler niveauet af differentiering opnået af den neoplastiske klon. De leukæmiske celler deler sig i et langsommere tempo og kræver yderligere tid til at syntetisere DNA sammenlignet med normale hæmatopoietiske celler, der forårsager anæmi, trombocytopeni og neutropeni. På tidspunktet for diagnosen kunne de leukæmiske celler ikke kun have erstattet de normale celler i marven, men også udvidet til ekstra medullære områder.

De forskellige typer leukæmi er usædvanligt heterogene og afhængigt af cellernes oprindelse differentieres de til lymfoblastiske og ikke-lymfoblastiske leukæmier. Hver af de ovennævnte undergrupper kan stødes på i form af akut leukæmi (AL) eller kronisk leukæmi (CL). I den akutte form er de umodne celler i det hæmatopoietiske væv dominerende, og udviklingen af ​​sygdommen uden behandling fører hurtigt til døden. I de kroniske former dominerer de modne celler vævet, og udviklingen af ​​sygdommen tager generelt længere tid. Hos børn ses leukæmi primært i sin akutte form (97 %) og i de fleste tilfælde præsenteres det som akut lymfatisk leukæmi (ALLE, 80 %). Akut ikke-lymfoblastisk leukæmi - ANLL ses sjældnere (17%), og det omfatter Akut myelogen leukæmi - AML (15%) og nogle andre sjældne former (2%), mens de resterende 3% svarer til kronisk leukæmi. AL forekommer oftere i alderen 2 til 6 år, mens forekomsten er højere hos drenge sammenlignet med piger (1:1,3). 2,5 % - 5 % af børns ALL og 6 % - 14 % af børns AML ses hos spædbørn under 1 år. Den karakteristiske type ALL er B-cellen ALL, som desuden er den mest almindelige hos børn (85%) sammenlignet med T-cellen ALL (15%), som er ledsaget af masser i lymfeknuderne i mediastinum blandt andre områder .

Epidemiologi

I USA (USA) og de fleste af landene i Vesteuropa er hyppigheden af ​​leukæmi hos børn 3,5 - 4,0 tilfælde pr. 100.000 børnebefolkning årligt, og det er rangeret som den 20. dødsårsag blandt maligne sygdomme i alle aldre. Det udledes af store kohorteundersøgelser, at forekomsten af ​​børnekræft i udviklede lande stiger med 1 % hvert år. Forekomsten af ​​ALL hos børn blev opdaget for første gang i 1930'erne i Det Forenede Kongerige (UK) og USA. I USA optrådte ALL først hos børn af europæisk afstamning, og bagefter hos børn af afrikansk afstamning i 1960'erne. Hyppigheden af ​​ALL er lavere i udviklingslande og underudviklede lande, et faktum, der antyder en mulig sammenhæng mellem industrialisering og leukæmogenese.

Asparaginase (ASP)

De kombinationsbehandlinger med kemoterapi, der bruges i dag til at behandle ALL, har væsentligt forbedret det langsigtede sygdomsforløb med den samlede fem-års overlevelsesrate på over 80%, mens den respektive ratio i 1960'erne var under 30%. En af hovedårsagerne, der bidrog til denne udvikling, er den intensive, forlængede og højere doserede administration af asparaginase. L-Asparaginase (L-ASP) er en fundamental komponent under ladningsdosen med hensyn til at opnå remission af sygdommen og ligeledes under vedligeholdelsesdosen med den hensigt at fastslå denne remission hos både børn og voksne, der lider af ALL. Den cytotoksiske virkning af den eksogene administration af asparaginase er forårsaget af udtømning af reserven af ​​asparagin i blodet. Asparaginase fungerer som en katalysator for hydrolyse af asparagin til asparaginsyre og ammoniak. Asparagin er afgørende for protein- og cellesyntese og derfor for deres overlevelse. De normale celler i den menneskelige krop har evnen til at producere asparagin fra asparaginsyre ved hjælp af enzymet asparaginsyntetase. Imidlertid mangler de neoplastiske celler enten enzymet fuldstændigt eller indeholder små mængder af det, hvilket resulterer i deres manglende evne til at syntetisere asparagin de novo. Disse cellers overlevelse og deres evne til at syntetisere proteiner afhænger helt af at modtage asparagin fra blodet. Administrationen af ​​asparaginase fører således til inhibering af DNA, RNA og proteinsyntese, hvilket igen resulterer i apoptose af disse celler. De lave niveauer af asparagin påvirker kun kræftcellernes overlevelsesevne og efterlader de raske celler uforstyrrede.

L-ASP's evne til at undertrykke spredningen af ​​leukæmiske celler blev først observeret i kliniske undersøgelser i løbet af 1970'erne, og fra det øjeblik er det forblevet hjørnestenen i barndommens ALL-behandling. De naturlige former for enzymet, der produceres af bakterierne Erwinia chrysanthemi og Escherichia coli (E.Coli), bliver brugt til behandling, ligesom L-ASP's produkt skabt ud fra konjugationen af ​​E. Coli. med polyethylenglycol (Pegylated-Asparaginase, PEG-ASP) med forlænget halveringstid på 5,5 dage i stedet for de naturlige formers 26 timers halveringstid. Kemoterapiprotokoller for ALLE anbefaler en dosis på 1.000 - 2.500 IE/m2 PEG-ASP og 5.000 - 12.000 IE/m2 af den naturlige form.

Bivirkninger af asparaginase

På trods af L-ASP's altafgørende betydning i kemoterapibehandlingen af ​​leukæmi, er det ansvarligt for et væld af toksiske bivirkninger, som nogle gange endda kræver, at det afbrydes. Undersøgelser har vist, at udeladelse af administration af doser på grund af fremkomsten af ​​toksiske bivirkninger ved tidligere administrationer er forbundet med dårlige prognoser hos børn med ALL. De mest almindelige bivirkninger er overfølsomhedsreaktioner, da undersøgelser viser, at deres hyppighed er så høj som 75 %. Den ASP, der bliver brugt, er et stort molekyle af bakteriel oprindelse (hovedsageligt E. Coli) og er således i stand til at inducere en immunreaktion, som vokser mere intens efter gentagen eksponering og hovedsageligt efter en forsinkelse af lægemiddeladministrationen. Bortset fra de kliniske overfølsomhedsreaktioner, der signalerer et øjeblikkeligt svar fra det behandlende medicinske personale, eksisterer der også subkliniske reaktioner, der kan føre til et fald i lægemidlets styrke, som er vanskeligt at opdage for at kunne handle hurtigt. Pancreatitis er rapporteret med en hastighed så høj som 18% af patienterne med ALL under behandling med ASP. Den patogene mekanisme er endnu ikke kendt, men det ser ud til, at fejlen ligger i faldet i proteinsyntesen fra organer med betydelig proteinomsætning, såsom bugspytkirtlen. Desuden anses det for, at denne mekanisme også er ansvarlig for den hepatotoksicitet, der påvises under behandling med asparaginase. Derudover er det ASP-inducerede fald i proteinsyntese involveret i koagulations- og fibrinolyseprocesserne, som igen fører til trombotiske episoder i centralnervesystemet og dyb venetrombose i ekstremiteterne. Andre bivirkninger er hyperglykæmi, som følge af nedsat insulinproduktion og myelosuppression, hovedsageligt på grund af forstærkning af den suppressionseffekt af de andre kemoterapipræparater. Endvidere har der været rapporter om tilfælde af encefalopati under behandling med ASP, som kunne være relateret til de forhøjede niveauer af ammoniak, der skyldes nedbrydning af ASP.

En kritisk uønsket hændelse af ASP, der kan resultere i yderligere komplikationer, hvis den ikke straks identificeres, er en forstyrrelse i metabolismen af ​​lipider. Specifikt ser det ud til, at aktiveringen af ​​den endogene vej, der producerer triglycerider gennem hepatisk syntese, fører til hypertriglyceridæmi. Nogle undersøgelser indikerer, at frekvensen af ​​høje værdier af triglycerider er 67 % 8 - 14 dage efter administration af medicinen. Leveren er i stand til at syntetisere VLDL (Very Low Density Lipoproteins), der er rige på triglycerider. Ved at udnytte virkningen af ​​enzymet Lipoprotein Lipase (LpL), der er placeret på det vaskulære endotel, løsnes triglyceriderne fra VLDL, hvilket får sidstnævnte til at transformere til IDL (Intermediate Density Lipoproteins) og bagefter til LDL (Low Density Lipoproteins). Triglyceriderne udvindes senere fra blodkredsløbet og lagres i fedtvævet, mens LDL-partiklerne forbindes med vævsreceptorer eller makrofagreceptorer. De endelige produkter af nedbrydningen (kommer fra den perifere hydrolyse af triglycerider ved hjælp af LpL) af chylomikroner, VLDL, resterne af lipoproteiner, vil til sidst blive fjernet af hepatiske receptorer. Apolipoprotein E (apo-E) spiller en vigtig rolle i denne procedure, det binder disse rester i nærværelse af LpL og hepatisk lipase.

Lipoprotein Lipase (LpL)

LpL-genet er placeret på kromosom 8p22 og består af 10 exoner. Der er blevet registreret omkring 100 mutationer, hvoraf 3 er de mest almindelige, hvoraf 2 er forbundet med nedsat funktionalitet af LpL og øget kardiovaskulær risiko. Mutationen kendt som polymorfisme N291S er til stede i 2-5% af den generelle befolkning, og dens eksistens er forbundet med nedsat funktionalitet af LpL og en ubalance i VLDL-metabolismen [stigning af triglycerider, fald i HDL (High Density Lipoproteins)]. Derudover ser det ud til, at effekten af ​​denne mutation forstærkes af sameksistensen af ​​andre genetiske faktorer (familiær hyperkolesterolæmi, apolipoprotein E2/E2). Den anden mutation, kendt som polymorfisme D9N, er relateret til øget risiko for åreforkalkning, selvom mutationen forårsager et let fald i funktionaliteten af ​​LpL. Senest blev det observeret, at kombinationen af ​​små nukleotidpolymorfismer (SNP) på generne af Apo E og LpL betegner en højrisikogruppe for hjertekarsygdomme. Endelig er den tredje mutation, som man støder på i 20% af den generelle befolkning, polymorfisme S447X forbundet med let forhøjede HDL-niveauer og lave niveauer af triglycerider og har således en positiv indvirkning på lipidprofilen.

I løbet af behandlingen med ASP registreres reduceret LpL-funktionalitet, sandsynligvis forårsaget af den totalt reducerede proteinsyntese fra leveren, som det fremgår af de reducerede koncentrationer af andre proteiner, såsom albumin og fibrinogen. Undersøgelser har især vist, at undertrykkelsen af ​​LpL's virkninger er forbundet med en stigning i forholdet mellem ApoCIII/ApoCII, hvor ApoCII er en essentiel cofaktor for LpL, og det fremmer hydrolysen af ​​triglycerider, og ApoCIII virker som en inhibitor af LpL mens den samtidig ser ud til at være i stand til at regulere niveauerne af triglycerider i serum uafhængigt af LpL. Derfor opstår der et problem i triglyceridrensningen fra plasmaet, når deres niveauer stiger. En anden foreslået mekanisme for de høje niveauer af triglycerider under behandling med asparaginase er stigningen i VLDL-syntese, som også afspejles i den høje koncentration af apolipoprotein ApoB100, en komponent i VLDL.

Apolipoprotein E (Apo E)

Genet af Apo E er placeret på kromosom 19, og det består af 4 exoner. Apolipoprotein E (Apo E) er en af ​​de strukturelle komponenter, der indgår i lipoproteiner, som er rige på triglycerider, og det spiller en vigtig rolle i leverens proteinindtag. Apolipoprotein E (Apo E) har 3 alleler ε2, ε3, ε4 [APOE-ε2 (cys112, cys158), APOE-ε3 (cys112, arg158) og APOE-ε4 (arg112, arg158)]. ε3 er den mest almindelige i den generelle befolkning, og den indeholder cystein i position 112 og arginin i position 158. ε4 adskiller sig fra ε3 i position 112, hvor i stedet for det erstatter cysteinet med arginin55. Den isomorfe ε2 har en svagere forbindelse med lipoproteinreceptorerne i leveren, hvilket resulterer i akkumulering af rester fra chylomikroner og VLDL'er.

ApoE4 binder sig til lipoproteinreceptorerne i leveren in vitro med samme affinitet som ApoE3, men virkningen af ​​ApoE4 i udrensningen af ​​lipoproteiner rige på triglycerider in vivo er endnu ikke defineret. ε2-allelen er forbundet med højere triglyceridniveauer efter faste, mens ε4-allelen er forbundet med hyperkolesterolæmi og højt LDL-kolesterol. Individerne med genotypen E3/E4 udviser langsommere rensning af lipoproteiner rige på triglycerider sammenlignet med individer med genotypen E3/E3. ε4-allelen ser ud til at være forbundet med en påvirket triglyceridmetabolisme. Individerne med ε2-allelen har lavere kolesterolniveauer sammenlignet med individerne med ε3- og ε4-allelerne. Undersøgelser tyder endvidere på, at personer med genotype E2/E4 har højere triglyceridniveauer efter faste i forhold til personer med genotype E3/E3.

Ændringer i ApoE-genet fører til ændringer i aminosyrerne i det kodede protein, hvilket resulterer i en modificeret struktur af det normale protein. Sidstnævnte resulterer i en langsommere rensning af lipoproteiner rige på triglycerider. I en undersøgelse blev det afsløret, at der var en højere prævalens af fænotypen E4/E3 hos patienter med hypertriglyceridæmi sammenlignet med patienter med normale triglyceridniveauer. Derudover blev der ikke observeret nogen signifikant statistisk forskel mellem triglyceridniveauer og fænotyperne af ApoE efter behandling med asparaginase.

Asparaginase og lipidprofil

Med hensyn til virkningen af ​​asparaginase på kolesterolniveauet tillader undersøgelserne ikke at nå nogen pålidelig konklusion, da nogle undersøgelser fandt en stigning i en lille procentdel af patienterne efter administration af medicinen, andre indikerede en signifikant stigning, mens andre endnu viste sig. et lille, men ikke signifikant fald. Med hensyn til HDL-niveauerne har undersøgelser opdaget, at de er lavere hos børn, der lider af maligniteter, specielt af en hæmatologisk type. En anden undersøgelse med fokus på børn med ALL, under og efter behandling med ASP steg HDL-niveauerne med et samtidig fald i Apo-A1-niveauerne. HDL spiller en afgørende rolle i processen med omvendt overførsel af kolesterol fra det perifere væv til leveren, en mekanisme, der bibringer HDL egenskaberne af et antikoagulerende middel. Fungerer sammen med de førnævnte egenskaber, andre dele af HDL har antioxidante, anti-inflammatoriske, anti-apoptotiske og antikoagulerende egenskaber, der bidrager til at beskytte mod aterogenese. Lipoprotein Apo-A1 omfatter det vigtigste strukturelle protein for HDL. Det er tydeligt, at asparaginase som en inhiberende faktor for proteinsyntese muligvis kunne modificere forholdet mellem lipider/proteiner til fordel for det første på HDL-molekylerne. Lave HDL- og Apo-A1-niveauer er blevet bemærket selv hos frie for sygdomsoverlevere af ALL efter endt behandling. Denne observation er af særlig betydning, hvis man tænker på faren for atheromatose og koronarsygdom på grund af lave niveauer af HDL.

Hypertriglyceridæmi er i stand til at blive den eneste bidragyder til udviklingen af ​​akut pancreatitis. Når niveauerne af triglycerider stiger til over 900 mg/dl, danner de chylomikroner, molekyler, der er store nok til, at de kan blokere bugspytkirtlens kapillærer, hvilket fører til iskæmi og frigivelse af bugspytkirtellipase. Sidstnævnte vil forstærke lipolysen med en stigning i frie fedtsyrer, som igen vil tillade frigivelse af frie radikaler og pro-inflammatoriske derivater, hvilket i sidste ende forårsager inflammation og nekrose. Som det ses ovenfor, er asparaginase i stand til at deltage i patogenesen af ​​pancreatitis ad to veje, en uafhængig og en afhængig af triglycerider. Hypertriglyceridæmi kunne også fremme en disposition for trombose hos patienter, der lider af ALL, og som er under behandling med ASP, da medicinen på den ene side er forbundet med modifikationer af det fibrinolytiske system, som allerede nævnt, og på den anden side er stigningen af triglycerider forårsager hyperviskositet af blodet, hvilket øger risikoen for tromboemboliske komplikationer. Ud fra de tilfælde, der er dokumenteret i den universelle bibliografi, gøres det klart, at størstedelen af ​​tromboserne involverer centralnervesystemet (CNS), mens på andenpladsen er tilfælde af dyb venetrombose i de øvre ekstremiteter.

Endelig er det væsentligt at tilføje, at administration af ASP til børn med hæmatologiske maligniteter i flere faser af behandlingen administreres sammen med kortikosteroider, enten prednison eller dexamethason. Det kan let opfattes, at kortikosteroider kan synergi og intensivere de uønskede hændelser, såsom hyperlipidæmi, pancreatitis og trombose. Endvidere kan asparaginase bidrage til nogle uønskede hændelser af kortikosteroiderne, såsom osteonekrose gennem den hyperkoagulerende tilstand, som den skaber. Da begge disse medikamenter er afgørende terapeutiske faktorer, er en meget tæt og opmærksom overvågning af patientens tilstand og forekomst af uønskede hændelser påkrævet for at gribe ind om nødvendigt.

Originalitet

Både den universelle og nationale bibliografi, der vedrører virkningen af ​​asparaginase på styrken af ​​LpL og Apo E og til værdierne af lipiderne hos børn, der lider af ALL under kemoterapi med ASP, er begrænset, mens der ikke eksisterer nogen bibliografisk reference, der korrelerer den genetiske baggrund for LpL og Apo E og forholdet mellem lipidprofilen. Den nuværende undersøgelse vil for første gang undersøge genpolymorfismer af LpL og Apo E hos børn med akut ALL under behandling med ASP.

Betydning

I denne særlige undersøgelse vil efterforskerne fokusere på at undersøge lipidprofilen for børn med ALL, på effekten af ​​ASP på lipidprofilen af ​​disse patienter, samt sammenhængen mellem polymorfismerne af lipoprotein lipase (LpL) og Apolipoprotein E (ApoE) med værdierne af lipider for varigheden af ​​den kemoterapeutiske protokol. Hypotesen, der skal testes, er, om registrering af genotyperne for de undersøgte børn med ALL vil være i stand til at udgøre en forebyggende vejledende faktor for resultatet af deres behandling.

På denne måde vil vitale konklusioner blive uddraget for det sandsynlige bidrag fra genotyper af børn, der administreres L-ASP til laboratoriepåvisningen af ​​lipidforstyrrelser under behandlingen, den tættere overvågning under de tilsvarende faser af behandlingen og den rettidige terapeutiske intervention for at for at forhindre eventuelle komplikationer.

Metodik

Undersøgelsestype: Prospektiv case-kontrol undersøgelse Den karakteriseringsepidemiologiske undersøgelse er fuldstændig i overensstemmelse med formålet med vores undersøgelse, en undersøgelse af effekten af ​​ASP på lipidprofilen hos børn og unge med ALL (patientgruppe) samt sammenhængen mellem polymorfismerne af LpL og ApoE med lipidniveauets varighed af den kemoterapeutiske protokol. Eksistensen af ​​to yderligere børnegrupper, der vil fungere som befolkningskontrol (børn og unge i samme aldersgruppe, der ikke manifesterer sygdommen og deltagere i samme alder, som har manifesteret sygdommen og har gennemført kemoterapi i henhold til protokol i mindst 6 måneder før) specialiserer vores undersøgelsestype til en case-kontrol undersøgelse.

Undersøgelsessted: Undersøgelsen vil blive udført i Pediatric and Adolescent Hematology - Oncology Unit på 2nd Department of Peediatrics, Aristoteles University of Thessaloniki (AUTH), på University General Hospital AHEPA.

Beskrivelse af de registrerede parametre

Under sygdommens diagnose vil lipidprofilen for patienterne blive bestemt ved at måle følgende parametre: total kolesterol, triglycerider, HDL-kolesterol, LDL-kolesterol, apolipoprotein A1, apolipoprotein B100, lipoprotein α [Lp(α)], glukose , Serum glutaminsyre oxaloeddikesyretransaminase (SGOT), serum glutaminsyre pyruvic transaminase (SGPT), skjoldbruskkirtelstimulerende hormon (TSH), fri thyroxin (FT4), amylase, lipase. Derudover vil en genetisk analyse for polymorfismer af LpL og Apo E blive udført. Lignende målinger vil blive udført for alle deltagere i alle grupper.

Deltagerne i gruppe A vil straks blive udsat for kemoterapiprotokollen ALLIC BFM 2009. Under startdosis vil disse børn modtage behandling med prednisolon i 33 på hinanden følgende dage, og asparaginase vil blive tilføjet på dag 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33. I vedligeholdelsesfasen vil børnene på ny blive udsat for behandling med kortikosteroider, dexamethason, og asparaginase vil blive tilføjet på dag 8, 11, 16, 18. Lipididentiteten vil blive kontrolleret før administration af ASP på dag 0 og 11 samt efter administration af ASP og før administration af den næste dosis ved startdosis, dvs. dag 15, 24, 33. På samme måde vil lipididentiteten blive kontrolleret på vedligeholdelsesfasen, dvs. på dag 8, 16, 21 samt efter afslutningen af ​​hver fase af kemoterapiprotokollen, hvor ASP ikke administreres.

Desuden en undersøgelse af LpL-polymorfier (de tre mest almindelige polymorfier p.N291S, p.D9N, p.S447X) og af Apo E-polymorfier [ε2(rs7412-T,rs429358-T), ε3(rs7412-43-29-58rs, rs7412-C, 58rs. T) og ε4 (rs7412-C, rs429358-C)] vil blive udført efter at have isoleret DNA'et fra det perifere blod og analyseret det med molekylære teknikker.

Deltagere, der opfylder alle inklusionskriterierne for denne undersøgelse, vil blive undersøgt og gennemgå behandling med ASP (patientgruppe) og vil blive sammenlignet med de tilsvarende hold af raske børn og børn, der er syge og er fri for kemoterapi i mindst 6 måneder (kontrolgruppe). ).