Mitochondriale activiteit en myosteatose in de cachexia van kankers van het bovenste spijsverteringskanaal (MYOMEC)

Ondervoeding wordt gekenmerkt door een negatieve energiebalans als gevolg van een diep verlies van skeletspieren, dat zelf secundair is aan de vermindering van de inname en metabole afwijkingen die het gewichtsverlies verergeren. Sarcopenie wordt gedefinieerd als het verlies van spiermassa, met als gevolg een afname van spierkracht en fysieke prestaties. Cachexie, geïdentificeerd bij veel chronische ziekten (nierinsufficiëntie, hartfalen, diabetes, COPD), is het resultaat van een disbalans tussen proteolyse en proteogenese en kan worden gedefinieerd als een multifactorieel syndroom dat wordt gekenmerkt door gewichtsverlies dat voornamelijk het gevolg is van een verlies van vetvrije massa, in het bijzonder spiermassa, dat niet omkeerbaar is door een adequate voedingsbijdrage en dat leidt tot functionele afwijkingen.

KNO-kankers vertegenwoordigen ongeveer 15% van alle kankers bij mannen en 2% bij vrouwen. Het betreft voornamelijk personen tussen de 45 en 70 jaar met een overheersende rol van ethylo-tabaksvergiftiging. Patiënten met kanker van het bovenste deel van het spijsverteringskanaal zijn bijzonder vatbaar voor ondervoeding van de kant van de tumor zelf, maar ook van de context (ethylo-tabaksintoxicatie, sedentair gedrag, slechte algemene toestand), tumorlokalisatie met vermindering van de inname (mechanische obstructie, anorexia pijn), maar ook na behandeling (chemotherapie, radiotherapie, operatie).

Kankercachexie treft ongeveer 80% van de patiënten met gevorderde kanker en beïnvloedt hun prognose door toenemende morbiditeit en mortaliteit, verminderde tolerantie en respons op behandeling, verminderde kwaliteit van leven en verminderde overleving. De prognose hangt af van de mate van verlies van spiermassa. Het wordt over het algemeen gemeld voor een patiënt met een gewichtsverlies van meer dan 5% van het oorspronkelijke gewicht in de afgelopen 6 maanden, met 3 beschreven stadia: pre-cachexie-stadium, schoon cachexie-stadium, refractaire cachexie-stadium. Het wordt onder andere gekenmerkt door de ontwikkeling van systemische ontstekingen en tumorcellijnen en tumorcellen van kankerpatiënten blijken pro-inflammatoire cytokines te produceren (IL-6, IL-8).

Het verlies van skeletspiermassa, tot 75% bij ernstige ondervoeding, is gerelateerd aan een versnelling van spierkatabolisme en een verandering van spiereiwitanabolisme, gemedieerd door grote tumorsignalen en leidt tot een afname van de prestatiestatus, afname van de algehele overleving, toename in gevoeligheid voor toxiciteit van chemotherapie, en toename in blootstelling aan langdurige ziekenhuisopnames.

Dit spierverlies is het gevolg van een toename van de proteolyseverschijnselen maar ook van een afname van de eiwitsynthese. De belangrijkste proteolytische routes zijn de calpaïne-calciumafhankelijke route, de lysosomale route en de ubiquitine-proteasoom-ATP-route. Verschillende onderzoeken hebben de activering van deze proteolytische routes bij kankercachexie aangetoond. Van deze proteolytische routes lijkt de ubiquitine-proteasoom-ATP-afhankelijke route het meest betrokken te zijn bij cachexie bij kanker. modellen van musculaire atrofie en kankercachexie. Aan de andere kant is de groeifactor IGF1 een bekende anabole factor die de proteosynthese activeert via de signaalroute PI3K / Akt / mTOR . De afname van IGF1-expressie in skeletspieren wordt waargenomen in experimentele modellen van cachexie bij kanker. Studies hebben aangetoond dat bepaalde factoren van tumoroorsprong kunnen bijdragen aan kankercachexie in sommige diermodellen.

Twee factoren hebben de laatste jaren vooral de aandacht van wetenschappers getrokken: de ZAG-factor (zink-alfa-2-glycoproteïne), een echte lipide-mobilisatiefactor bij mensen, die tot overexpressie wordt gebracht in de lever en het vetweefsel, en PIF (proteoglycan geïdentificeerd in murine adenocarcinoomtumorcellen die zou verantwoordelijk zijn voor spierverspilling veroorzaakt door de activering van de ubiquitine-proteasoom-ATP-afhankelijke proteolytische route. Meer recent werk suggereert dat Myostatine en Activine A, twee leden van de TGFβ-superfamilie, kunnen bijdragen aan cachexie, met name spieratrofie, veroorzaakt door bepaalde kankers.

Vetverlies is een vroeg syndroom in de ontwikkeling van kankercachexie en is negatief gecorreleerd met de levensverwachting van de patiënt. Vroege studies over deze vetsmelt onthulden een gebrek aan opslag van triglyceriden in vetweefsel. De opslag van triglyceriden wordt bereikt door de werking van lipoproteïnelipase. Het komt voornamelijk voor in vetweefsel en hydrolyseert lipoproteïnen die in het bloed circuleren, waardoor de opname van vetzuren door adipocyten en opslag van vetreserves mogelijk wordt. De ontwikkeling van de tumor zou een afname van de genexpressie en activiteit van lipoproteïnelipase teweegbrengen via de werking van inflammatoire cytokines. Huidig ​​onderzoek lijkt echter aan te tonen dat het smelten van vet dat wordt waargenomen bij cachexie bij kanker grotendeels wordt verklaard door een toename van de lipolyse (indirect aangetoond door een toename van de plasmavetzuurconcentratie bij cachectische patiënten met gastro-intestinale kanker). .

Lipolyse, via hormoongevoelige lipase (LHS) en monoglyceridelipase (MGL), maakt de hydrolyse mogelijk van triglyceriden tot diglyceriden en diglyceriden tot monoglyceriden die zelf worden afgebroken tot vrije vetzuren en glycerol. Vetweefselspecifieke triglyceridelipase (TGLA) is onlangs ontdekt en speelt een rol die overbodig is ten opzichte van die van LHS. Studies van Cao et al. toonde aan dat de activering van LHS door catecholamines een mechanisme zou kunnen vormen voor de regulering van lipolyse tijdens cachexie bij kanker. . Een wijziging van TGLA en LHS zou ook verantwoordelijk zijn voor een ophoping van DAG en TAG in de spieren van kankermuizen. Een recente studie toonde aan dat de invalidatie van TGLA en LHS in 2 modellen van cachexie geïnduceerd door injectie van Lewis-longcarcinoomcellen of B16-melanoomcellen weerstand veroorzaakte tegen de ontwikkeling van cachexie door vet- en spierverlies te beperken. Systemische ontsteking ontwikkeld tijdens kankerachtige cachexie zou ook een toename van insulineresistentie kunnen veroorzaken via TNFalpha. TNFalpha zou de expressie kunnen remmen van perilipine A, een eiwit dat tot expressie wordt gebracht op het oppervlak van adipocytenlipidedruppeltjes, dat een belangrijke rol speelt in de integriteit van vetweefsel, omdat het de toegang van enzymen die betrokken zijn bij lipolyse tot de lipidedruppel beperkt. Een afname van de expressie van perilipine A zou een toename van de lipolyse veroorzaken. Bovendien blijkt uit een studie van Stephens et al. concludeerde in 2011 dat het aantal en de grootte van intramusculaire vetdruppeltjes verhoogd zijn in de aanwezigheid van kanker en ook toenemen bij gewichtsverlies/vetverlies in andere lichaamscompartimenten.

Myosteatose, een pathologische vetafzetting in de skeletspieren, is een ander kenmerk van de lichaamssamenstelling, naast een lage spiermassa, die in verband wordt gebracht met de slechte prognose van de kankerziekte, in het bijzonder een afname van de algehele overleving en onlangs is aangetoond dat de spier van kankerpatiënten bevat des te meer vetweefsel dan ernstig gewichtsverlies. Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat myosteatose gepaard gaat met een toename van de insulineresistentie en dus een afname van de proteolyse door remming van insulinetransport van aminozuren. Het vetgehalte van de spier kan indirect en niet-invasief worden bestudeerd op basis van het feit dat het vetweefsel typisch de daarop aangebrachte straling verzwakt. . De waarde van de dempingsmetingen wordt bepaald door de snelheid waarmee de straling door het weefsel gaat en wordt uitgedrukt in Hounsfield-eenheden (HU). Waarden voor verzwakking van spieren en vetweefsel werden gedefinieerd tussen -190 en -30 HU.

De verzwakking van de straling in de spier hing goed samen met het vetgehalte van de spieren. . De HU-waarden die door de CT-scan worden gedefinieerd, kunnen dus de mate van intramusculair vetweefsel weerspiegelen en worden gebruikt om de spier van normaal of blootgesteld aan myosteatose te categoriseren. Lage spiermassa en verzwakking van de bestraling in spieren getuigen van een hoge mate van myostaatose en werden geïdentificeerd als een onafhankelijke prognostische factor voor respectievelijk algehele overleving en mortaliteit bij kankerpatiënten. . De vergelijking van het spiermetabolisme bij zwaarlijvige en normale proefpersonen toonde een afschaffing van de eiwitsynthese als reactie op insuline, vooral in spiermitochondriën bij proefpersonen met overgewicht. Interessant genoeg was de vernieuwing van spiereiwitten omgekeerd gecorreleerd met de vetmassa. Een dergelijke waarneming roept de vraag op van de mogelijkheid van een schadelijk effect van de vetmassa op de eiwitsynthese. De hypothese van deze lipotoxiciteit werd bevestigd door een onderzoek uitgevoerd bij de rat waaruit bleek dat de synthese van spiereiwitten wordt vertraagd wanneer er vet in de spier binnendringt.

Op cellulair niveau wordt het metabolisme bepaald door de mitochondriën die 90% van onze energie leveren in de vorm van ATP. Deze energie wordt gesynthetiseerd binnen oxidatieve fosforylering, die bestaat uit 2 entiteiten (de ademhalingsketen en ATP-synthase) en die de omzetting mogelijk maakt, in water en ATP, van de gereduceerde equivalenten die het resultaat zijn van dehydrogeneringsreacties (en decarboxylering) van energetische voedingsstoffen, in de aanwezigheid van dizuurstof (O2) en ADP, volgens chemosmotische koppelingstheorie. De ontkoppeling van oxidatieve fosforylering kan betrokken zijn bij onvrijwillig gewichtsverlies. Het werk van Romestaing et al. Aangetoond dat gewichtsverlies na het ontstaan ​​van een steatose gepaard ging met een verlaging van de ATP/O2-ratio. Mitochondriale disfuncties zouden daarom een ​​direct effect kunnen hebben op de eiwitafbraak die wordt waargenomen tijdens cachexie bij kanker. Bovendien kan systemische ontsteking veroorzaakt door de ontwikkeling van de tumor ook de mitochondriale bio-energetica beïnvloeden.

De werken van Hochwald et al. behoorden tot de eersten die een wijziging van het spier-mitochondriale metabolisme suggereerden door een afname van de ATP-concentratie in de gastrocnemius van ratten met MCA-sarcoom aan te tonen. De recente werken van Constantinou en col. bevestigde deze hypothese door in vivo door 31P nucleaire magnetische resonantie (NMR) een verlaging van de synthesesnelheid van ATP op de onderste ledematen van muizen met Lewis-longcarcinoom aan te tonen in vergelijking met zijn gezonde muizen . Dit werk suggereerde een afname van het vermogen om ATP te synthetiseren tijdens kankerachtige cachexie door ontkoppeling van eiwitten zoals UCP3. Deze afname van de ATP-synthese zou ook kunnen worden verklaard door veranderingen in de werking van de mitochondriale ademhalingsketen.

Julienne en col. bestudeerde in 2012 de mitochondriale activiteit van skeletspieren in muriene modellen van kankercachexie op basis van de ATP / zuurstofverhouding en concludeerde dat de musculaire mitochondriale oxidatieve capaciteiten werden verminderd door de activiteit van complex IV te verminderen, verantwoordelijk voor spierverlies en ophoping van vrije vetzuren in spier (myosteatose) omdat minder geoxideerd door mitochondriën. Ze zagen ook dat de expressie van MURF1 en MAF-Box (proteolytisch actieve ligasen) verhoogd was in de spieren van ratten met kanker.

Cachexie door kanker treft ongeveer 80% van de patiënten met gevorderde kanker en verhoogt hun prognose door hun morbiditeit en mortaliteit te verhogen. Het wordt gedefinieerd als een verlies van vetvrije massa, met name spiermassa, als gevolg van een onbalans tussen proteolyse en proteogenese. Het is aangetoond dat de aanwezigheid van kanker in het muizenmodel de ontwikkeling van myosteatose bevordert, wat onder andere verband houdt met verandering van spierlipasen en een afname van de mitochondriale activiteit, met als gevolg een afname van de oxidatie door de laatste van vrije vetzuren die zich bijgevolg zouden ophopen in de spieren van muizen die aan kanker lijden. Het is bekend dat deze dan geïnduceerde myosteatose verantwoordelijk is voor een insulineresistentie die bijdraagt ​​aan een afname van de proteogenese en dus aan gewichtsverlies.

Het belangrijkste doel hier is om dezelfde hypothese bij mensen te bevestigen door de invloed van cachexie op de mitochondriale activiteit van spieren te bestuderen als een marker van myosteatose bij patiënten met kanker van het bovenste lucht-spijsverteringskanaal, cachectisch of niet, en niet-cachectische controles.

Patiënten zullen worden gerekruteerd uit KNO en Cervico-faciale chirurgie aan het CHU Gabriel Montpied in Clermont-Ferrand.

Inclusie van patiënten in 2 groepen:

• Groep K+: kanker van het bovenste spijsverteringskanaal met of zonder cachexie
• Groep K-: afwezigheid van kanker en afwezigheid van cachexie De wervingsafspraken voor de K+-groep zullen worden gemaakt via een Multidisciplinair Overleg (RCP), waarvan de beslissing een exclusieve of niet-exclusieve operatie is. Voordat het protocol tot stand komt, wordt tijdens het preoperatief consult een informatieblad aan de patiënt overhandigd en wordt na een bedenktijd van de patiënt van 7 dagen een geïnformeerde toestemming in 2 exemplaren ondertekend.

Bij opname, de dag voor de operatie, profiteren patiënten van een dubbele algemene en voedingsevaluatie:

• Verzameling van epidemiologische gegevens: leeftijd, medische en chirurgische geschiedenis (hartinsufficiëntie, nierinsufficiëntie, respiratoire insufficiëntie, COPD, coronaire hartziekte), ethylintoxicatie (gram/dag), tabaksvergiftiging (pakket/jaar), gebruikelijke behandeling, tumorkarakteristieken voor groep K+ (histologisch type, locatie, tumorstadium, aard van de behandeling), indicatie en aard van de operatie voor groep K-, preoperatief hervoedingsprogramma voor K+ groep (voedingssupplementen, enterale of parenterale voeding)
• Klinische voedingsevaluatie: lichaamsgewicht (kg), gewichtsverlies in de laatste 6 maanden (kg), lengte (m), body mass index (BMI in kg/m²) (NPH), Short Physical Performance Battery (SPPB), spierkrachtmeting door dynamometrie (Newton), impedantiemetrie (Kyle-index, Janssen-index)
• Myostéatosische en nutritionele morfologische evaluatie door respectievelijk Hounsfield Unit en Muscular Mass Index op L3-niveau (cm² / m²) door abdominale tomodensitometrie voor de K + -groep (uitgevoerd in de beeldvormingsbalans van kankerextensie)

Patiënten zullen baat hebben bij 4 biologische stalen tijdens de geplande operatie (carcinologische chirurgie voor Groep K+, cervicale chirurgie voor Groep K-):

• Het uitvoeren van een spierbiopsie van de SCOM-spier met een totaal volume van ongeveer 300 mg, zonder toevlucht te nemen tot een extra invasieve handeling. Deze bemonstering wordt direct in 6 monsters verdeeld en in een tank met vloeibare stikstof geplaatst voor transport naar de plaats van opslag. Vervolgens wordt het ingevroren op -80°C.
• Het uitvoeren van een bloedafname volgens de volgende voorwaarden: 1 droge buis, 1 EDTA-buis en 2 droge buizen voor biochemie De droge buis en de EDTA-buis worden onmiddellijk in ijs gezet voor transport naar de opslagplaats. Het wordt dan onmiddellijk gecentrifugeerd en vervolgens ingevroren bij -80 ° C. De twee droge buizen voor biochemie zullen worden overgebracht naar het laboratorium voor biochemie van het CHU Gabriel-Montpied.
• Het uitvoeren van een tumorbiopsie met een totaal volume van ongeveer 200 mg zonder toevlucht te nemen tot een aanvullende invasieve procedure. Deze bemonstering wordt direct in 4 monsters verdeeld en in een tank met vloeibare stikstof geplaatst voor transport naar de plaats van opslag. Daarna wordt het ingevroren bij -80°C (enkel voor K+Groep).