Actividad mitocondrial y miosteatosis en la caquexia de los cánceres del tracto aerodigestivo superior (MYOMEC)

La desnutrición se caracteriza por un balance energético negativo debido a una pérdida muscular esquelética profunda, que es a su vez secundaria a la reducción de la ingesta ya anomalías metabólicas que agravan la pérdida de peso. La sarcopenia se define como la pérdida de masa muscular, cuyas consecuencias son una disminución de la fuerza muscular y del rendimiento físico. La caquexia, identificada en muchas enfermedades crónicas (insuficiencia renal, insuficiencia cardíaca, diabetes, EPOC), es el resultado de un desequilibrio entre proteólisis y proteogénesis y puede definirse como un síndrome multifactorial caracterizado por una pérdida de peso resultante principalmente de una pérdida de masa magra, en particular de masa muscular, que no es reversible con un aporte nutricional adecuado y que conduce a anomalías funcionales.

Los cánceres de la esfera ENT representan alrededor del 15% de todos los cánceres en hombres y el 2% en mujeres. Se refieren principalmente a sujetos entre 45 y 70 años de edad con un papel predominante de la intoxicación por etiltabaco. Los pacientes con cánceres del tracto aerodigestivo superior son particularmente propensos a la desnutrición por parte del propio tumor pero también por el contexto (intoxicación por etiltabaco, comportamiento sedentario, mal estado general), localización del tumor que implica reducción de la ingesta (Obstrucción mecánica, anorexia , dolor), sino también después del tratamiento (quimioterapia, radioterapia, cirugía).

La caquexia por cáncer afecta aproximadamente al 80 % de los pacientes con cáncer avanzado e influye en su pronóstico al aumentar la morbilidad y la mortalidad, disminuir la tolerancia y la respuesta al tratamiento, disminuir la calidad de vida y disminuir la supervivencia. Su pronóstico depende de la magnitud de la pérdida de masa muscular. Generalmente se reporta para un paciente con una pérdida de peso superior al 5% de su peso inicial en los últimos 6 meses, describiéndose 3 etapas: Etapa de precaquexia, etapa de caquexia limpia, etapa de caquexia refractaria. Se caracteriza, entre otras cosas, por el desarrollo de inflamación sistémica y se ha demostrado que las líneas de células tumorales y las células tumorales de pacientes con cáncer producen citocinas proinflamatorias (IL-6, IL-8).

La pérdida de masa muscular esquelética, hasta un 75% en desnutrición severa, está relacionada con una aceleración del catabolismo muscular y una alteración del anabolismo de las proteínas musculares, mediada por grandes señales tumorales y conduce a una disminución del estado performans, disminución de la supervivencia global, aumento en la susceptibilidad a la toxicidad de la quimioterapia, y el aumento de la exposición a estancias hospitalarias a largo plazo.

Esta pérdida muscular es el resultado de un aumento del fenómeno de la proteólisis pero también de una disminución de la síntesis de proteínas. Las principales vías proteolíticas son la vía dependiente de calpaína-calcio, la vía lisosomal y la vía ubiquitina-proteasoma-ATP. Varios estudios han demostrado la activación de estas vías proteolíticas en la caquexia por cáncer. Entre estas vías proteolíticas, la vía dependiente de ATP-proteasoma-ubiquitina parece ser la más involucrada en la caquexia por cáncer. modelos de atrofia muscular y caquexia cancerosa. Por otro lado, el factor de crecimiento IGF1 es un conocido factor anabólico que activa la proteosíntesis a través de la vía de señalización PI3K/Akt/mTOR. La disminución de la expresión de IGF1 en el músculo esquelético se observa en modelos experimentales de caquexia por cáncer. Los estudios han demostrado que ciertos factores de origen tumoral pueden contribuir a la caquexia del cáncer en algunos modelos animales.

2 factores han llamado especialmente la atención de los científicos en los últimos años, el factor ZAG (Zinc alfa 2 glicoproteína), un verdadero factor de movilización de lípidos en humanos, sobreexpresado en el hígado y el tejido adiposo y PIF (proteoglicano identificado en células tumorales de adenocarcinoma murino de ratón que sería responsable de la atrofia muscular inducida por la activación de la vía proteolítica dependiente de ubiquitina-proteasoma-ATP. Trabajos más recientes sugieren que la miostatina y la activina A, dos miembros de la superfamilia TGFβ, pueden contribuir a la caquexia, particularmente a la atrofia muscular, inducida por ciertos tipos de cáncer.

La pérdida de tejido adiposo es un síndrome temprano en el desarrollo de la caquexia por cáncer y se correlaciona negativamente con la esperanza de vida del paciente. Los primeros estudios sobre este derretimiento adiposo revelaron una falta de almacenamiento de triglicéridos en el tejido adiposo. El almacenamiento de triglicéridos se logra por la acción de la lipoproteína lipasa. Existe predominantemente en el tejido adiposo e hidroliza las lipoproteínas que circulan en la sangre, lo que permite la captura de ácidos grasos por parte de los adipocitos y el almacenamiento de reservas adiposas. El desarrollo del tumor induciría una disminución en la expresión génica y actividad de la lipoproteína lipasa a través de la acción de citocinas inflamatorias. Sin embargo, la investigación actual parece demostrar que la fusión adiposa observada en la caquexia por cáncer se explica principalmente por un aumento en la lipólisis (que se muestra indirectamente por un aumento en la concentración de ácidos grasos en plasma en pacientes caquécticos con cáncer gastrointestinal). .

La lipólisis, a través de la lipasa sensible a hormonas (LHS) y la lipasa monoglicérida (MGL), permite la hidrólisis de los triglicéridos en diglicéridos y los diglicéridos en monoglicéridos degradados en ácidos grasos libres y glicerol. La triglicérido lipasa específica del tejido adiposo (TGLA) se ha descubierto recientemente y tiene un papel que es redundante al de LHS. Estudios de Cao et al. demostraron que la activación de LHS por catecolaminas podría constituir un mecanismo de regulación de la lipólisis durante la caquexia por cáncer. . Una alteración de TGLA y LHS también sería responsable de una acumulación de DAG y TAG en el músculo de ratones cancerosos. Un estudio reciente mostró que la invalidación de TGLA y LHS en 2 modelos de caquexia inducida por inyección de células de carcinoma pulmonar de Lewis o células de melanoma B16 indujo resistencia al desarrollo de caquexia al limitar la pérdida adiposa y muscular. La inflamación sistémica desarrollada durante la caquexia cancerosa también podría inducir un aumento de la resistencia a la insulina a través del TNFalfa. El TNFalfa podría inhibir la expresión de perilipina A, una proteína expresada en la superficie de las gotas de lípidos de los adipocitos, que juega un papel importante en la integridad del tejido adiposo, ya que limita el acceso de las enzimas involucradas en la lipólisis a la gota de lípidos. Una disminución de la expresión de perilipina A induciría un aumento de la lipólisis. Además, un estudio de Stephens et al. en 2011 concluyó que el número y tamaño de las gotitas de lípidos intramusculares aumentan en presencia de cáncer y también aumentan con la pérdida de peso/pérdida de grasa adiposa en otros compartimentos corporales.

La miosteatosis, un depósito graso patológico en el músculo esquelético, es otra característica de la composición corporal, además de la baja masa muscular, que se asocia al mal pronóstico de la enfermedad oncológica, en particular a una disminución de la supervivencia global y recientemente se ha demostrado que el músculo de los pacientes con cáncer contiene tanto más tejido adiposo que la pérdida de peso severa. Varios estudios han demostrado que la miosteatosis se asocia con un aumento de la resistencia a la insulina y, por lo tanto, una disminución de la proteólisis a través de la inhibición del transporte de aminoácidos por parte de la insulina. El contenido de grasa del músculo puede estudiarse de forma indirecta y no invasiva sobre la base de que el tejido adiposo atenúa típicamente la radiación que se le aplica. . El valor de las medidas de atenuación está determinado por la velocidad a la que la radiación atraviesa el tejido y se expresa en unidades Hounsfield (HU). Los valores de atenuación muscular y del tejido adiposo se definieron entre -190 y -30 UH.

El debilitamiento de la radiación en el músculo se correlacionó bien con el contenido de grasa de los músculos. . Por lo tanto, los valores de HU definidos por la tomografía computarizada pueden reflejar el grado de tejido adiposo intramuscular y se utilizan para categorizar el músculo como normal o expuesto a la miosteatosis. La baja masa muscular y el debilitamiento de la radiación en el músculo atestiguan un alto grado de miostaatosis y se identificaron como un factor pronóstico independiente para la supervivencia global y la mortalidad en pacientes con cáncer, respectivamente. . La comparación del metabolismo muscular en sujetos obesos y normoponderados mostró una abolición de la síntesis de proteínas en respuesta a la insulina, especialmente en las mitocondrias musculares en sujetos con sobrepeso. Curiosamente, la renovación de proteínas musculares se correlacionó inversamente con la masa grasa. Tal observación plantea la cuestión de la posibilidad de un efecto nocivo de la masa grasa sobre la síntesis de proteínas. La hipótesis de esta lipotoxicidad fue confirmada por un trabajo realizado en la rata que demostró que la síntesis de las proteínas musculares se ralentiza cuando hay infiltración de grasa en el músculo.

A nivel celular, el metabolismo está gobernado por la mitocondria que proporciona el 90% de nuestra energía en forma de ATP. Esta energía se sintetiza dentro de la fosforilación oxidativa, que consta de 2 entidades (la cadena respiratoria y la ATP sintasa) y que permite la conversión, en agua y ATP, de los equivalentes reducidos resultantes de las reacciones de deshidrogenación (y descarboxilación) de nutrientes energéticos, en el presencia de dioxígeno (O2) y ADP, según la teoría del acoplamiento quimiosmótico. El desacoplamiento de la fosforilación oxidativa puede estar involucrado en la pérdida de peso involuntaria. El trabajo de Romestaing et al. Demostró que la pérdida de peso después del desarrollo de una esteatosis se asoció con una disminución en la relación ATP/O2. Por lo tanto, las disfunciones mitocondriales podrían tener un efecto directo sobre la degradación de proteínas observada durante la caquexia por cáncer. Además, la inflamación sistémica causada por el desarrollo del tumor también puede afectar la bioenergética mitocondrial.

Los trabajos de Hochwald et al. estuvieron entre los primeros en sugerir una alteración del metabolismo mitocondrial muscular al demostrar una disminución en la concentración de ATP en el gastrocnemio de ratas con sarcoma MCA. Las obras recientes de Constantinou y col. confirmó esta hipótesis al demostrar in vivo mediante resonancia magnética nuclear (RMN) 31P una reducción en la tasa de síntesis de ATP en la extremidad inferior de ratones con carcinoma pulmonar de Lewis en comparación con sus ratones sanos. Este trabajo sugirió una disminución en la capacidad de sintetizar ATP durante la caquexia cancerosa a través de proteínas de desacoplamiento como UCP3. Esta disminución de la síntesis de ATP también podría explicarse por alteraciones en el funcionamiento de la cadena respiratoria mitocondrial.

Juliana y col. en 2012 estudió la actividad mitocondrial de los músculos esqueléticos en modelos murinos de caquexia por cáncer basándose en la relación ATP/Oxígeno y concluyó que las capacidades oxidativas mitocondriales musculares se reducían al disminuir la actividad del complejo IV, responsable de la pérdida muscular y acumulación de ácidos grasos libres en músculo (miosteatosis) ya que menos oxidado por las mitocondrias. También observaron que la expresión de MURF1 y MAF-Box (ligasas proteolíticamente activas) aumentó en el músculo de ratas con cáncer.

La caquexia cancerosa afecta alrededor del 80% de los pacientes con cáncer avanzado y aumenta su pronóstico al aumentar su morbilidad y mortalidad. Se define como una pérdida de masa magra especialmente muscular resultante de un desequilibrio entre la proteólisis y la proteogénesis. Se ha demostrado que la presencia de cáncer en el modelo murino favorece el desarrollo de miosteatosis, lo que está relacionado, entre otras cosas, con la alteración de las lipasas musculares y una disminución de la actividad mitocondrial, cuya consecuencia es una disminución de la oxidación por este último de ácidos grasos libres que, en consecuencia, se acumularían en el músculo de los ratones que padecen cáncer. Se sabe que esta miosteatosis entonces inducida es responsable de una resistencia a la insulina que participa en una disminución de la proteogénesis y por tanto en la pérdida de peso.

El principal objetivo aquí es confirmar esta misma hipótesis en humanos mediante el estudio de la influencia de la caquexia en la actividad mitocondrial muscular como marcador de miosteatosis en pacientes con cáncer del tracto aéreo-digestivo superior, caquécticos o no, y controles no caquécticos.

Los pacientes serán reclutados de ORL y Cirugía Cervico-facial en CHU Gabriel Montpied en Clermont-Ferrand.

Inclusión de pacientes en 2 grupos:

• Grupo K+: cáncer del tracto aerodigestivo superior con o sin caquexia
• Grupo K-: ausencia de cáncer y ausencia de caquexia La contratación del grupo K+ se realizará a través de una Reunión de Consulta Multidisciplinar (RCP), cuya decisión es una cirugía exclusiva o no exclusiva. Previo a la realización del protocolo, durante la consulta preoperatoria, se entrega una hoja informativa al paciente y se firma un consentimiento informado en 2 copias luego de un período de reflexión del paciente de 7 días.

En el momento de la inclusión, el día anterior a la cirugía, los pacientes se benefician de una doble evaluación general y nutricional:

• Recogida de datos epidemiológicos: edad, antecedentes médicos y quirúrgicos (insuficiencia cardiaca, insuficiencia renal, insuficiencia respiratoria, EPOC, enfermedad arterial coronaria), intoxicación etílica (gramos/día), tabaquismo (paquete/año), tratamiento habitual, características tumorales por grupo K+ (tipo histológico, localización, estadio tumoral, naturaleza del tratamiento), indicación y naturaleza de la cirugía para el grupo K-, programa de renutrición preoperatoria para el grupo K+ (complementos alimenticios, alimentación enteral o parenteral)
• Evaluación clínica nutricional: peso corporal (kg), pérdida de peso en los últimos 6 meses (kg), talla (m), índice de masa corporal (IMC en kg/m²) (NPH), Batería Corta de Rendimiento Físico (SPPB), medición de la fuerza muscular por dinamometría (Newton), Impedanciometría (índice de Kyle, índice de Janssen)
• Evaluación morfológica miostéatósica y nutricional por, respectivamente, Unidad de Hounsfield e Índice de Masa Muscular a nivel L3 (cm²/m²) por tomodensitometría abdominal para el grupo K+ (realizado en el balance de imágenes de extensión del cáncer)

Los pacientes se beneficiarán de 4 muestras orgánicas durante la cirugía prevista (cirugía cancerológica para el Grupo K+, cirugía cervical para el Grupo K-):

• Realización de una biopsia muscular del músculo SCOM con un volumen total de unos 300 mg, sin recurrir a un acto invasivo adicional. Esta muestra se divide inmediatamente en 6 muestras y se coloca en un tanque de nitrógeno líquido para su transporte al lugar de almacenamiento. Luego se congelará a -80 ° C.
• Realización de una muestra de sangre según las siguientes condiciones: 1 tubo seco, 1 tubo EDTA y 2 tubos secos para bioquímica El tubo seco y el tubo EDTA se pondrán inmediatamente en hielo para su transporte al lugar de almacenamiento. Luego se centrifugará inmediatamente y luego se congelará a -80 ° C. Los dos tubos secos para bioquímica se transmitirán al laboratorio de bioquímica del CHU Gabriel-Montpied.
• Realización de una biopsia tumoral con un volumen total de aproximadamente 200 mg sin recurrir a un procedimiento invasivo adicional. Esta muestra se divide inmediatamente en 4 muestras y se coloca en un tanque de nitrógeno líquido para su transporte al lugar de almacenamiento. Luego se congela a -80°C (solo para el Grupo K+).