Mitochondriale Aktivität und Myosteatose bei der Kachexie von Krebserkrankungen des oberen aerodigestiven Trakts (MYOMEC)

Mangelernährung ist gekennzeichnet durch eine negative Energiebilanz aufgrund eines tiefen Skelettmuskelschwunds, der seinerseits sekundär zur Verringerung der Nahrungsaufnahme und zu Stoffwechselanomalien ist, die den Gewichtsverlust verschlimmern. Sarkopenie ist definiert als der Verlust von Muskelmasse, dessen Folgen ein Rückgang der Muskelkraft und der körperlichen Leistungsfähigkeit sind Proteolyse und Proteogenese und kann als multifaktorielles Syndrom definiert werden, das durch einen Gewichtsverlust gekennzeichnet ist, der hauptsächlich aus einem Verlust an Magermasse, insbesondere Muskelmasse, resultiert, der durch eine angemessene Ernährungszufuhr nicht reversibel ist und zu funktionellen Anomalien führt.

Krebserkrankungen im HNO-Bereich machen etwa 15 % aller Krebserkrankungen bei Männern und 2 % bei Frauen aus. Sie betreffen hauptsächlich Personen zwischen 45 und 70 Jahren mit einer vorherrschenden Rolle der Ethylotabakvergiftung. Patienten mit Krebserkrankungen des oberen Luft- und Verdauungstraktes sind besonders anfällig für Mangelernährung seitens des Tumors selbst, aber auch im Zusammenhang (Ethylotabakvergiftung, Bewegungsmangel, schlechter Allgemeinzustand), Tumorlokalisation mit Einnahmereduktion (mechanische Obstruktion, Anorexie , Schmerzen), aber auch nach einer Behandlung (Chemotherapie, Strahlentherapie, Operation).

Krebskachexie betrifft ungefähr 80 % der Patienten mit fortgeschrittenem Krebs und beeinflusst ihre Prognose durch erhöhte Morbidität und Mortalität, verringerte Toleranz und Ansprechen auf die Behandlung, verringerte Lebensqualität und verringertes Überleben. Die Prognose hängt vom Ausmaß des Muskelmasseverlustes ab. Es wird im Allgemeinen für einen Patienten mit einem Gewichtsverlust von mehr als 5 % seines Ausgangsgewichts in den letzten 6 Monaten berichtet, wobei 3 Stadien beschrieben werden: Prä-Kachexie-Stadium, sauberes Kachexie-Stadium, refraktäres Kachexie-Stadium. Sie ist unter anderem durch die Entwicklung systemischer Entzündungen und Tumorzelllinien gekennzeichnet, und Tumorzellen von Krebspatienten produzieren nachweislich entzündungsfördernde Zytokine (IL-6, IL-8).

Der Verlust von Skelettmuskelmasse, bis zu 75 % bei schwerer Mangelernährung, hängt mit einer Beschleunigung des Muskelkatabolismus und einer Veränderung des Muskelproteinanabolismus zusammen, vermittelt durch große Tumorsignale, und führt zu einer Abnahme des Performans-Status, einer Abnahme des Gesamtüberlebens und einer Zunahme in Anfälligkeit für Toxizität der Chemotherapie und erhöhte Exposition gegenüber langfristigen Krankenhausaufenthalten.

Dieser Muskelverlust ist das Ergebnis einer Zunahme des Proteolysephänomens, aber auch einer Abnahme der Proteinsynthese. Die wichtigsten proteolytischen Wege sind der Calpain-Calcium-abhängige Weg, der lysosomale Weg und der Ubiquitin-Proteasom-ATP-Weg. Mehrere Studien haben die Aktivierung dieser proteolytischen Wege bei Krebskachexie gezeigt. Unter diesen proteolytischen Signalwegen scheint der Ubiquitin-Proteasom-ATP-abhängige Signalweg am stärksten an der Krebskachexie beteiligt zu sein. Dieser proteolytische Signalweg wird durch zwei für den Skelettmuskel spezifische Ubiquitin-Ligasen, MAF-Box und MURF1, vermittelt, die in vielen Fällen stark überexprimiert werden Modelle von Muskelatrophie und Krebskachexie. Andererseits ist der Wachstumsfaktor IGF1 ein bekannter anaboler Faktor, der über den Signalweg PI3K/Akt/mTOR die Proteosynthese aktiviert. Die Abnahme der IGF1-Expression im Skelettmuskel wird in experimentellen Modellen der Krebskachexie beobachtet. Studien haben gezeigt, dass bestimmte Faktoren des Tumorursprungs in einigen Tiermodellen zur Krebskachexie beitragen können.

2 Faktoren haben in den letzten Jahren die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler besonders auf sich gezogen, der ZAG-Faktor (Zink-Alpha-2-Glykoprotein), ein wahrer Lipidmobilisierungsfaktor beim Menschen, der in der Leber und im Fettgewebe überexprimiert wird, und PIF (Proteoglykan, das in Maus-Adenokarzinom-Tumorzellen identifiziert wurde, das für Muskelschwund verantwortlich sein, der durch die Aktivierung des Ubiquitin-Proteasom-ATP-abhängigen proteolytischen Signalwegs induziert wird. Neuere Arbeiten legen nahe, dass Myostatin und Activin A, zwei Mitglieder der TGFβ-Superfamilie, zur Kachexie beitragen können, insbesondere zu Muskelatrophie, die durch bestimmte Krebsarten induziert wird.

Fettverlust ist ein frühes Syndrom in der Entwicklung von Krebskachexie und korreliert negativ mit der Lebenserwartung des Patienten. Frühe Studien zu dieser Fettschmelze zeigten eine fehlende Speicherung von Triglyceriden im Fettgewebe. Die Speicherung von Triglyceriden wird durch die Wirkung von Lipoproteinlipase erreicht. Es kommt überwiegend im Fettgewebe vor und hydrolysiert im Blut zirkulierende Lipoproteine, wodurch die Aufnahme von Fettsäuren durch Adipozyten und die Speicherung von Fettreserven ermöglicht wird. Die Entwicklung des Tumors würde über die Wirkung von entzündlichen Zytokinen eine Abnahme der Genexpression und Aktivität der Lipoproteinlipase induzieren. Die aktuelle Forschung scheint jedoch zu zeigen, dass die bei Krebskachexie beobachtete Fettschmelze hauptsächlich durch eine Erhöhung der Lipolyse erklärt wird (indirekt gezeigt durch eine Erhöhung der Fettsäurekonzentration im Plasma bei kachektischen Patienten mit Magen-Darm-Krebs). .

Die Lipolyse ermöglicht über hormonsensitive Lipase (LHS) und Monoglyceridlipase (MGL) die Hydrolyse von Triglyceriden zu Diglyceriden und von Diglyceriden zu Monoglyceriden, die selbst zu freien Fettsäuren und Glycerin abgebaut werden. Fettgewebespezifische Triglyceridlipase (TGLA) wurde kürzlich entdeckt und spielt eine Rolle, die zu der von LHS redundant ist. Studien von Cao et al. zeigten, dass die Aktivierung von LHS durch Katecholamine einen Mechanismus zur Regulierung der Lipolyse während Krebskachexie darstellen könnte. . Eine Veränderung von TGLA und LHS wäre auch für eine Akkumulation von DAG und TAG im Muskel krebsartiger Mäuse verantwortlich. Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass die Invalidierung von TGLA und LHS in 2 Kachexie-Modellen, die durch die Injektion von Lewis-Lungenkarzinomzellen oder B16-Melanomzellen induziert wurden, eine Resistenz gegen die Entwicklung von Kachexie induzierte, indem der Fett- und Muskelverlust begrenzt wurde. Eine systemische Entzündung, die während einer kanzerösen Kachexie entwickelt wurde, könnte über TNFalpha ebenfalls eine Erhöhung der Insulinresistenz induzieren. TNFalpha könnte die Expression von Perilipin A hemmen, einem Protein, das auf der Oberfläche von Adipozyten-Lipidtröpfchen exprimiert wird, das eine wichtige Rolle für die Integrität des Fettgewebes spielt, da es den Zugang von Enzymen, die an der Lipolyse beteiligt sind, zum Lipidtröpfchen einschränkt. Eine Abnahme der Expression von Perilipin A würde eine Zunahme der Lipolyse induzieren. Darüber hinaus zeigt eine Studie von Stephens et al. kamen 2011 zu dem Schluss, dass die Anzahl und Größe der intramuskulären Lipidtröpfchen bei Vorhandensein von Krebs erhöht sind und auch mit Gewichtsverlust/Fettabbau in anderen Körperkompartimenten zunehmen.

Die Myosteatose, eine krankhafte Fettablagerung in der Skelettmuskulatur, ist neben einer geringen Muskelmasse ein weiteres Merkmal der Körperzusammensetzung, das mit der schlechten Prognose der Krebserkrankung, insbesondere einer Abnahme des Gesamtüberlebens, einhergeht, wie sich kürzlich gezeigt hat Der Muskel von Krebspatienten enthält umso mehr Fettgewebe, dass ein starker Gewichtsverlust eintritt. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Myosteatose mit einer Zunahme der Insulinresistenz und daher einer Abnahme der Proteolyse über die Hemmung des Insulintransports von Aminosäuren verbunden ist. Der Fettgehalt des Muskels kann indirekt und nicht-invasiv auf der Grundlage untersucht werden, dass das Fettgewebe typischerweise die darauf angewendete Strahlung dämpft. . Der Wert der Dämpfungsmessungen wird durch die Rate bestimmt, mit der die Strahlung das Gewebe durchdringt, und wird in Hounsfield-Einheiten (HU) ausgedrückt. Muskel- und Fettgewebeschwächungswerte wurden zwischen -190 und -30 HU definiert.

Die Abschwächung der Strahlung im Muskel korrelierte gut mit dem Fettgehalt der Muskeln. . Daher können die durch den CT-Scan definierten HU-Werte den Grad des intramuskulären Fettgewebes widerspiegeln und werden verwendet, um den Muskel als normal oder Myosteatose ausgesetzt zu kategorisieren. Geringe Muskelmasse und Abschwächung der Strahlung in der Muskulatur zeugen von einem hohen Grad an Myostaatose und wurden als unabhängiger prognostischer Faktor für das Gesamtüberleben bzw. die Mortalität bei Krebspatienten identifiziert. . Der Vergleich des Muskelstoffwechsels bei adipösen und normoponierten Probanden zeigte eine Abschaffung der Proteinsynthese als Reaktion auf Insulin, insbesondere in Muskelmitochondrien bei übergewichtigen Probanden. Interessanterweise korrelierte die Muskelproteinerneuerung umgekehrt mit der Fettmasse. Eine solche Beobachtung wirft die Frage nach der Möglichkeit einer schädlichen Wirkung der Fettmasse auf die Proteinsynthese auf. Die Hypothese dieser Lipotoxizität wurde durch eine an der Ratte durchgeführte Arbeit bestätigt, die zeigte, dass die Synthese der Muskelproteine ​​verlangsamt wird, wenn Fett in den Muskel eindringt

Auf zellulärer Ebene wird der Stoffwechsel von den Mitochondrien gesteuert, die 90 % unserer Energie in Form von ATP liefern. Diese Energie wird innerhalb der oxidativen Phosphorylierung synthetisiert, die aus 2 Einheiten besteht (der Atmungskette und der ATP-Synthase) und die die Umwandlung der reduzierten Äquivalente, die aus Dehydrierungsreaktionen (und Decarboxylierung) von energetischen Nährstoffen resultieren, in Wasser und ATP ermöglicht Vorhandensein von Disauerstoff (O2) und ADP gemäß der Theorie der chemosmotischen Kopplung . Die Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung kann an unfreiwilligem Gewichtsverlust beteiligt sein. Die Arbeit von Romestaing et al. Zeigten , dass Gewichtsverlust nach der Entwicklung einer Steatose mit einer Abnahme des ATP / O2 - Verhältnisses verbunden war . Mitochondriale Dysfunktionen könnten daher einen direkten Einfluss auf den während der Krebskachexie beobachteten Proteinabbau haben. Darüber hinaus kann eine systemische Entzündung, die durch die Entwicklung des Tumors verursacht wird, auch die mitochondriale Bioenergetik beeinflussen.

Die Arbeiten von Hochwald et al. gehörten zu den ersten, die eine Veränderung des mitochondrialen Muskelstoffwechsels nahelegten, indem sie eine Abnahme der ATP-Konzentration im Gastrocnemius von Ratten mit MCA-Sarkom demonstrierten. Die neueren Werke von Constantinou und col. bestätigten diese Hypothese, indem sie in vivo durch 31P Kernspinresonanz (NMR) eine Verringerung der ATP-Syntheserate an den unteren Gliedmaßen von Mäusen mit Lewis-Lungenkarzinom im Vergleich zu ihren gesunden Mäusen demonstrierten. Diese Arbeit deutete auf eine Abnahme der Fähigkeit zur Synthese von ATP während kanzeröser Kachexie durch Entkopplungsproteine ​​wie UCP3 hin. Diese Abnahme der ATP-Synthese könnte auch durch Veränderungen in der Funktion der mitochondrialen Atmungskette erklärt werden.

Julienne und col. untersuchten 2012 die mitochondriale Aktivität der Skelettmuskulatur in Mausmodellen der Krebskachexie auf der Grundlage des ATP/Sauerstoff-Verhältnisses und kamen zu dem Schluss, dass die mitochondrialen oxidativen Kapazitäten der Muskeln durch die Verringerung der Aktivität des Komplexes IV, der für den Muskelverlust und die Anhäufung freier Fettsäuren verantwortlich ist, reduziert wurden Muskel (Myosteatose) da weniger durch Mitochondrien oxidiert. Sie beobachteten auch, dass die Expression von MURF1 und MAF-Box (proteolytisch aktive Ligasen) im Muskel von Ratten mit Krebserkrankungen erhöht war.

Die kanzeröse Kachexie betrifft etwa 80 % der Patienten mit fortgeschrittenem Krebs und verbessert ihre Prognose, indem sie ihre Morbidität und Mortalität erhöht. Es ist definiert als ein Verlust an Magermasse, insbesondere Muskelmasse, der aus einem Ungleichgewicht zwischen Proteolyse und Proteogenese resultiert. Es wurde gezeigt, dass das Vorhandensein von Krebs im Mausmodell die Entwicklung einer Myosteatose begünstigt, die unter anderem mit einer Veränderung der Muskellipasen und einer Abnahme der mitochondrialen Aktivität verbunden ist, deren Folge eine Abnahme der Oxidation durch ist letzteres aus freien Fettsäuren, die sich folglich im Muskel krebskranker Mäuse anreichern würden. Es ist bekannt, dass diese dann induzierte Myosteatose für eine Insulinresistenz verantwortlich ist, die an einer Verringerung der Proteogenese und damit an einem Gewichtsverlust beteiligt ist.

Das Hauptziel hier ist es, dieselbe Hypothese beim Menschen zu bestätigen, indem der Einfluss von Kachexie auf die mitochondriale Muskelaktivität als Marker für Myosteatose bei Patienten mit Krebs des oberen Luft-Verdauungstraktes, kachektisch oder nicht, und nicht-kachektischen Kontrollen untersucht wird.

Die Patienten werden aus der HNO- und zervikofazialen Chirurgie an der CHU Gabriel Montpied in Clermont-Ferrand rekrutiert.

Aufnahme von Patienten in 2 Gruppen:

• Gruppe K+: Krebs des oberen Aerodigestivtraktes mit oder ohne Kachexie
• Gruppe K-: Abwesenheit von Krebs und Abwesenheit von Kachexie Die Rekrutierungsvereinbarungen für die Gruppe K + werden durch ein multidisziplinäres Beratungstreffen (RCP) getroffen, dessen Entscheidung eine ausschließliche oder nicht ausschließliche Operation ist. Vor der Durchführung des Protokolls wird dem Patienten während des präoperativen Gesprächs ein Aufklärungsblatt ausgehändigt und nach einer Bedenkzeit des Patienten von 7 Tagen eine Einverständniserklärung in 2-facher Ausfertigung unterschrieben.

Bei der Aufnahme am Tag vor der Operation profitieren die Patienten von einer doppelten allgemeinen und ernährungsphysiologischen Bewertung:

• Erhebung epidemiologischer Daten: Alter, medizinische und operative Vorgeschichte (Herzinsuffizienz, Niereninsuffizienz, respiratorische Insuffizienz, COPD, koronare Herzkrankheit), Ethylvergiftung (Gramm/Tag), Tabakvergiftung (Packung/Jahr), übliche Behandlung, Tumorcharakteristika z Gruppe K+ (histologischer Typ, Lokalisation, Tumorstadium, Art der Behandlung), Indikation und Art der Operation für Gruppe K-, präoperatives Ernährungsprogramm für Gruppe K+ (Nahrungsergänzung, enterale oder parenterale Ernährung)
• Klinische Ernährungsbewertung: Körpergewicht (kg), Gewichtsverlust in den letzten 6 Monaten (kg), Körpergröße (m), Body-Mass-Index (BMI in kg/m²) (NPH), Short Physical Performance Battery (SPPB), Muskelkraftmessung durch Dynamometrie (Newton), Impedanzmetrie (Kyle-Index, Janssen-Index)
• Myostéatosische und ernährungsmorphologische Bewertung durch Hounsfield Unit bzw. Muscular Mass Index auf L3-Ebene (cm² / m²) durch abdominale Tomodensitometrie für die K + -Gruppe (durchgeführt in der Krebserweiterungs-Bildgebungsbilanz)

Patienten profitieren von 4 organischen Proben während der geplanten Operation (karzinologische Operation für Gruppe K +, zervikale Operation für Gruppe K-):

• Durchführung einer Muskelbiopsie des SCOM-Muskels mit einem Gesamtvolumen von etwa 300 mg, ohne auf einen zusätzlichen invasiven Eingriff zurückzugreifen. Diese Probenahme wird sofort in 6 Proben aufgeteilt und für den Transport zum Lagerort in einen Flüssigstickstofftank gegeben. Es wird dann bei -80 ° C eingefroren.
• Durchführung einer Blutentnahme nach folgenden Bedingungen: 1 Trockenröhrchen, 1 EDTA-Röhrchen und 2 Trockenröhrchen für die Biochemie Das Trockenröhrchen und das EDTA-Röhrchen werden für den Transport zum Aufbewahrungsort sofort in Eis gelegt. Anschließend wird es sofort zentrifugiert und anschließend bei -80 °C eingefroren. Die beiden Trockenröhrchen für die Biochemie werden an das Labor für Biochemie der CHU Gabriel-Montpied übersandt.
• Durchführung einer Tumorbiopsie mit einem Gesamtvolumen von ca. 200 mg ohne Rückgriff auf einen zusätzlichen invasiven Eingriff. Diese Probenahme wird sofort in 4 Proben aufgeteilt und für den Transport zum Lagerort in einen Flüssigstickstofftank gegeben. Anschließend wird es bei -80°C eingefroren (nur für K+ Gruppe).