Mitokondriális aktivitás és myosteatosis a felső légzőrendszeri rák cachexiájában (MYOMEC)

Az alultápláltságra a mély vázizomvesztés miatti negatív energiamérleg jellemző, ami maga is másodlagos a bevitel csökkenése és a fogyást súlyosbító anyagcsere-rendellenességek miatt. A szarkopéniát úgy definiálják, mint az izomtömeg elvesztését, melynek következményei az izomerő és a fizikai teljesítőképesség csökkenése .A számos krónikus betegségben (veseelégtelenség, szívelégtelenség, cukorbetegség, COPD) azonosított cachexia az egyensúlyhiány következménye. proteolízis és proteogenezis, és multifaktoriális szindrómaként definiálható, amelyet főként a sovány tömeg, különösen az izomtömeg elvesztése miatti fogyás jellemez, amely megfelelő táplálkozási hozzájárulással nem visszafordítható, és amely funkcionális rendellenességekhez vezet.

Az ENT-szféra rákos megbetegedései az összes rákos megbetegedések 15%-át teszik ki férfiaknál és 2%-át nőknél. Főleg 45 és 70 év közötti személyekre vonatkoznak, akiknél az etil-dohány mérgezés domináns szerepe van. A felső légúti emésztőrendszeri rákos betegek különösen hajlamosak az alultápláltságra magának a daganatnak, de a kontextusnak (etildohány mérgezés, ülő viselkedés, rossz általános állapot), a bevitel csökkentésével járó daganat lokalizációjának (mechanikai elzáródás, anorexia) miatt is. , fájdalom), hanem a kezelés (kemoterápia, sugárterápia, műtét) után is.

A rák cachexia az előrehaladott rákban szenvedő betegek körülbelül 80%-át érinti, és a prognózisukat befolyásolja a megbetegedések és mortalitások növekedésével, a kezelésre adott tolerancia és válaszreakció csökkenésével, az életminőség és a túlélés csökkenésével. Prognózisa az izomtömeg-veszteség mértékétől függ. Általában olyan betegeknél jelentették, akiknek az elmúlt 6 hónapban a kezdeti súlyának 5%-át meghaladó fogyás volt tapasztalható, és 3 szakaszt írnak le: Pre-cachexia szakasz, tiszta cachexia szakasz, refrakter cachexia szakasz. Jellemzője többek között a szisztémás gyulladás kialakulása, és kimutatták, hogy a rákos betegekből származó daganatsejtvonalak és daganatsejtek gyulladást elősegítő citokineket (IL-6, IL-8) termelnek.

A vázizom tömegének akár 75%-os csökkenése súlyos alultápláltság esetén az izomkatabolizmus felgyorsulásával és az izomfehérje anabolizmusának megváltozásával függ össze, amelyet nagy tumor jelek közvetítenek, és a teljesítőképesség csökkenéséhez, az általános túlélés csökkenéséhez, növekedéséhez vezet. a kemoterápia toxicitásával szembeni érzékenységben, valamint a hosszú távú kórházi tartózkodásnak való kitettség növekedésében.

Ez az izomvesztés a proteolízis jelenségének növekedésének, de a fehérjeszintézis csökkenésének is az eredménye. A fő proteolitikus útvonalak a kalpain-kalcium-függő útvonal, a lizoszómális útvonal és az ubiquitin-proteaszóma-ATP útvonal. Számos tanulmány kimutatta ezeknek a proteolitikus utaknak az aktiválását rák cachexiában. Ezen proteolitikus utak közül az ubiquitin-proteaszóma-ATP-függő útvonal tűnik a leginkább érintettnek a rák cachexiában. Ezt a proteolitikus útvonalat 2, a vázizomra specifikus ubiquitin ligáz, a MAF-Box és a MURF1 közvetíti, amelyek nagymértékben túlzottan expresszálódnak sok szervezetben. az izomsorvadás és a rákos cachexia modelljei. Másrészt az IGF1 növekedési faktor egy ismert anabolikus faktor, amely a PI3K/Akt/mTOR jelátviteli útvonalon keresztül aktiválja a proteoszintézist. A vázizomzatban az IGF1 expresszió csökkenését figyelték meg a rákos cachexia kísérleti modelljeiben. Tanulmányok kimutatták, hogy bizonyos tumor eredetű tényezők egyes állatmodellekben hozzájárulhatnak a rák cachexiához.

Két tényező különösen felkeltette a tudósok figyelmét az elmúlt években: a ZAG faktor (cink alfa 2 glikoprotein), egy valódi lipidmobilizációs faktor az emberekben, túlzott mértékben expresszálódik a májban és a zsírszövetben, valamint a PIF (egér egér adenokarcinóma tumorsejtekben azonosított proteoglikán, amely felelős az ubiquitin-proteaszóma-ATP-függő proteolitikus útvonal aktiválása által kiváltott izomsorvadásért. Az újabb munkák azt sugallják, hogy a myostatin és az Activin A, a TGFβ szupercsalád két tagja, hozzájárulhatnak bizonyos rákos megbetegedések által kiváltott cachexiához, különösen izomsorvadáshoz.

A zsírvesztés egy korai szindróma a rák cachexia kialakulásában, és negatívan korrelál a betegek várható élettartamával. Az ezzel a zsírolvadékkal kapcsolatos korai tanulmányok feltárták a trigliceridek zsírszövetben való tárolásának hiányát. A trigliceridek tárolása a lipoprotein lipáz hatására történik. Elsősorban a zsírszövetben található, és hidrolizálja a vérben keringő lipoproteineket, így lehetővé teszi a zsírsavak zsírsejtek általi megkötését és a zsírtartalékok tárolását. A daganat kialakulása a gyulladásos citokinek hatására csökkenti a lipoprotein lipáz génexpresszióját és aktivitását. Úgy tűnik azonban, hogy a jelenlegi kutatások azt bizonyítják, hogy a rákos cachexiában megfigyelt zsírolvadás leginkább a lipolízis növekedésével magyarázható (ami közvetve a plazma zsírsav-koncentrációjának növekedésével mutatkozik gyomor-bélrendszeri rákban szenvedő cachektikus betegeknél). .

A lipolízis a hormonérzékeny lipázon (LHS) és a monoglicerid lipázon (MGL) keresztül lehetővé teszi a trigliceridek digliceridekké, a digliceridek monogliceridekké történő hidrolízisét, amelyek szabad zsírsavakká és glicerinné bomlanak le. Nemrég fedezték fel a zsírszövet-specifikus triglicerid lipázt (TGLA), amelynek szerepe redundáns az LHS-hez képest. Cao et al. kimutatták, hogy az LHS katekolaminok általi aktiválása a lipolízis szabályozásának mechanizmusa lehet a rák cachexia során. . A TGLA és LHS megváltozása szintén felelős a DAG és TAG felhalmozódásáért a rákos egerek izomzatában. Egy közelmúltbeli tanulmány kimutatta, hogy a TGLA és az LHS érvénytelenítése a Lewis tüdőkarcinóma sejtek vagy B16 melanoma sejtek injektálásával kiváltott cachexia két modelljében rezisztenciát indukált a cachexia kialakulásával szemben azáltal, hogy korlátozza a zsírosodást és az izomvesztést. A rákos cachexia során kialakult szisztémás gyulladás az inzulinrezisztencia növekedését is indukálhatja a TNFalfán keresztül. A TNFalpha gátolhatja a perilipin A expresszióját, a zsírsejtek lipidcseppjei felszínén expresszálódó fehérjét, amely fontos szerepet játszik a zsírszövet integritásában, mivel korlátozza a lipolízisben részt vevő enzimek hozzáférését a lipidcseppekhez. A perilipin A expressziójának csökkenése fokozza a lipolízist. Ezen túlmenően Stephens és mtsai. 2011-ben arra a következtetésre jutott, hogy az intramuszkuláris lipidcseppek száma és mérete növekszik rák jelenlétében, és növekszik a testsúlycsökkenés/zsírveszteség hatására más testrészekben is.

A myosteatosis, a vázizomzat patológiás zsírlerakódása, az alacsony izomtömeg mellett a testösszetétel másik jellemzője, amely a rákos betegség rossz prognózisával, különösen a teljes túlélés csökkenésével jár, és nemrégiben kimutatták, hogy a rákos betegek izomzata annál több zsírszövetet tartalmaz, mint a súlyos fogyás . Számos tanulmány kimutatta, hogy a myosteatosis az inzulinrezisztencia növekedésével, és így az aminosavak inzulintranszportjának gátlása révén a proteolízis csökkenésével jár. Az izom zsírtartalma közvetetten és non-invazív módon vizsgálható azon az alapon, hogy a zsírszövet jellemzően csillapítja a rá kifejtett sugárzást. . A csillapítási mérések értékét az határozza meg, hogy a sugárzás milyen sebességgel halad át a szöveten, és Hounsfield-egységben (HU) fejezik ki. Az izom- és zsírszövet-attenuációs értékeket -190 és -30 HU között határoztuk meg.

Az izom sugárzásának gyengülése jól korrelált az izmok zsírtartalmával. . Így a CT-vizsgálattal meghatározott HU értékek tükrözhetik az intramuszkuláris zsírszövet mértékét, és a normál vagy myosteatosisnak kitett izom kategorizálására szolgálnak. Az alacsony izomtömeg és az izomsugárzás gyengülése magas fokú myostaatosisról tanúskodik, és a daganatos betegek teljes túlélése és mortalitása független prognosztikai tényezőjeként azonosították őket. . Az elhízott és a normoponded alanyok izomanyagcseréjének összehasonlítása a fehérjeszintézis megszűnését mutatta ki az inzulin hatására, különösen a túlsúlyos alanyok izom-mitokondriumaiban. Érdekes módon az izomfehérje megújulása fordítottan korrelált a zsírtömeggel. Egy ilyen megfigyelés felveti a zsírtömeg fehérjeszintézisre gyakorolt ​​káros hatásának lehetőségét. Ennek a lipotoxicitásnak a hipotézisét megerősítette egy patkányokon végzett munka, amely kimutatta, hogy az izomfehérjék szintézise lelassul, ha zsír beszivárog az izomba.

Sejtszinten az anyagcserét a mitokondriumok irányítják, amelyek energiánk 90%-át ATP formájában biztosítják. Ez az energia az oxidatív foszforiláció során szintetizálódik, amely 2 egységből áll (a légzési lánc és az ATP-szintáz), és amely lehetővé teszi az energiatápanyagok dehidrogénezési reakcióiból (és dekarboxilezéséből) származó redukált egyenértékek vízben és ATP-ben történő átalakulását. dioxigén (O2) és ADP jelenléte a kemosmotikus csatolás elmélete szerint. Az oxidatív foszforiláció szétválása szerepet játszhat az önkéntelen súlyvesztésben. Romestaing et al. Kimutatták, hogy a steatosis kialakulását követő fogyás az ATP/O2 arány csökkenésével járt. A mitokondriális diszfunkciók ezért közvetlen hatással lehetnek a rák cachexia során megfigyelt fehérjedegradációra. Emellett a daganat kialakulása által okozott szisztémás gyulladás a mitokondriális bioenergetikára is hatással lehet.

Hochwald et al. Az elsők között javasolták az izom mitokondriális metabolizmusának megváltozását azáltal, hogy kimutatták az ATP-koncentráció csökkenését MCA-szarkómában szenvedő patkányok gastrocnemiusában. Constantinou és kol. megerősítette ezt a hipotézist azzal, hogy in vivo 31P mágneses magrezonanciával (NMR) kimutatta az ATP szintézis sebességének csökkenését a Lewis tüdőkarcinómában szenvedő egerek alsó végtagjain az egészséges egerekhez képest. Ez a munka azt sugallta, hogy a rákos cachexia során az ATP-szintetizáló képesség csökken az olyan fehérjék, mint például az UCP3 szétkapcsolása révén. Az ATP szintézis ezen csökkenése a mitokondriális légzési lánc működésének megváltozásával is magyarázható.

Julienne és col. 2012-ben a vázizomzat mitokondriális aktivitását vizsgálta rákos cachexiás egérmodellekben az ATP/oxigén arány alapján, és arra a következtetésre jutott, hogy az izomzat mitokondriális oxidatív kapacitása csökkent az izomvesztésért és a szabad zsírsavak felhalmozódásáért felelős IV komplex aktivitásának csökkentésével. izom (myosteatosis), mivel a mitokondriumok kevésbé oxidálják. Azt is megfigyelték, hogy a MURF1 és a MAF-Box (proteolitikusan aktív ligázok) expressziója megnőtt a rákos patkányok izomzatában.

A rákos cachexia az előrehaladott rákban szenvedő betegek körülbelül 80%-át érinti, és növeli a prognózisukat azáltal, hogy növeli morbiditásukat és mortalitásukat. Úgy definiálják, mint a sovány tömeg, különösen az izomtömeg elvesztését, amely a proteolízis és a proteogenezis közötti egyensúlyhiányból ered. Kimutatták, hogy az egérmodellben a rák jelenléte kedvez a myosteatosis kialakulásának, ami többek között az izomlipázok megváltozásával és a mitokondriális aktivitás csökkenésével függ össze, aminek a következménye az oxidáció csökkenése az utóbbi a szabad zsírsavak közül, amelyek következésképpen felhalmozódnak a rákban szenvedő egerek izomzatában. Ismeretes, hogy ez az akkor kiváltott myosteatosis felelős az inzulinrezisztenciáért, amely részt vesz a proteogenezis csökkenésében, és így a súlycsökkenésben.

A fő cél ennek a hipotézisnek az emberekben történő megerősítése a cachexia izom-mitokondriális aktivitásra gyakorolt ​​hatásának tanulmányozásával a myosteatosis markereként a felső lég-emésztőrendszer rákos megbetegedéseiben, akár cachectikus, akár nem, és nem cachexiás kontrollokban.

A betegeket a fül-orr-gégészeti és a Cervico-arcsebészettől toborozzák a CHU Gabriel Montpied Clermont-Ferrand-ban.

A betegek besorolása 2 csoportba:

• K+ csoport: a felső aero-emésztőrendszer rákja cachexiával vagy anélkül
• K- csoport: rák hiánya és cachexia hiánya A K+ csoport felvételét Multidiszciplináris Konzultációs Értekezleten (RCP) végzik, amelynek döntése kizárólagos vagy nem kizárólagos műtét. A protokoll megvalósítása előtt, a preoperatív konzultáció során tájékoztató lapot adunk át a betegnek, és a beteg 7 napos gondolkodási időszaka után 2 példányban aláírjuk a beleegyező nyilatkozatot.

A felvételkor, a műtét előtti napon a betegek kettős általános és táplálkozási értékelésben részesülnek:

• Epidemiológiai adatok gyűjtése: életkor, kórelőzmény és műtéti anamnézis (szívelégtelenség, veseelégtelenség, légzési elégtelenség, COPD, koszorúér betegség), etilmérgezés (gramm/nap), dohánymérgezés (csomag/év), szokásos kezelés, daganat jellemzői K+ csoport (szövettani típus, lokalizáció, daganat stádiuma, a kezelés jellege), a K-csoport műtéti indikációja és jellege, műtét előtti renutriciós program a K+ csoport számára (táplálék-kiegészítők, enterális vagy parenterális táplálás)
• Klinikai táplálkozási értékelés: testsúly (kg), súlycsökkenés az elmúlt 6 hónapban (kg), magasság (m), testtömeg-index (BMI kg / m²-ben) (NPH), rövid fizikai teljesítményű akkumulátor (SPPB), izomerő mérés dinamometriával (Newton), impedanciametriával (Kyle index, Janssen index)
• Myostéatosicus és táplálkozási morfológiai értékelés Hounsfield Unit és Muscular Mass Index segítségével L3 szinten (cm² / m²) hasi tomodenzitometriával a K + csoportban (a rák extenziós képalkotó mérlegében végezve)

A betegek 4 szerves mintát kapnak a tervezett műtét során (karcinológiai műtét a K+ csoportban, méhnyak műtét a K- csoportban):

• Az SCOM izom izombiopsziájának elvégzése körülbelül 300 mg össztérfogattal anélkül, hogy további invazív művelethez folyamodna. Ezt a mintavételt azonnal 6 mintára osztják, és folyékony nitrogén tartályba helyezik a tárolás helyére történő szállításhoz. Ezután -80 °C-ra le kell fagyasztani.
• Vérminta vétele a következő feltételek szerint: 1 száraz cső, 1 EDTA cső és 2 száraz cső biokémiához A száraz csövet és az EDTA csövet azonnal jégbe helyezik, és a tárolóhelyre szállítják. Ezután azonnal centrifugálják, majd -80 °C-on lefagyasztják. A két száraz biokémiai csövet a CHU Gabriel-Montpied biokémiai laboratóriumába továbbítják.
• Körülbelül 200 mg össztérfogatú daganatbiopszia elvégzése további invazív eljárás igénybevétele nélkül. Ezt a mintavételt azonnal 4 mintára osztják, és folyékony nitrogén tartályba helyezik a tárolás helyére történő szállításhoz. Ezután -80 °C-on lefagyasztják (csak a K + csoport esetében).