Mitokondriell aktivitet og myosteatose i kakeksi av kreft i øvre aerofordøyelseskanal (MYOMEC)

Underernæring er preget av en negativ energibalanse på grunn av et dypt muskeltap i skjelett, som i seg selv er sekundært til reduksjon av inntak og metabolske abnormiteter som forverrer vekttapet. Sarkopeni er definert som tap av muskelmasse, hvis konsekvens er en reduksjon i muskelstyrke og fysisk ytelse. Kakeksi, identifisert ved mange kroniske sykdommer (nyresvikt, hjertesvikt, diabetes, KOLS), er et resultat av en ubalanse mellom proteolyse og proteogenese og kan defineres som et multifaktorielt syndrom karakterisert ved et vekttap som hovedsakelig skyldes tap av mager masse, spesielt muskelmasse, som ikke kan reverseres ved et tilstrekkelig ernæringsbidrag og som fører til funksjonelle abnormiteter.

Kreft i ØNH-sfæren utgjør omtrent 15 % av alle krefttilfeller hos menn og 2 % hos kvinner. De gjelder hovedsakelig personer mellom 45 og 70 år med en dominerende rolle som etyltobakksforgiftning. Pasienter med kreft i øvre luft- og fordøyelseskanal er spesielt utsatt for underernæring fra selve svulstens side, men også på grunn av konteksten (etyltobakksforgiftning, stillesittende atferd, dårlig allmenntilstand), tumorlokalisering som involverer reduksjon av inntak (mekanisk obstruksjon, anoreksi) , smerte), men også etter behandling (kjemoterapi, strålebehandling, kirurgi).

Kreftkakeksi påvirker omtrent 80 % av pasienter med avansert kreft og påvirker deres prognose ved å øke sykelighet og dødelighet, redusert toleranse og respons på behandling, redusert livskvalitet og redusert overlevelse. Prognosen avhenger av omfanget av tap av muskelmasse. Det er generelt rapportert for en pasient med et vekttap over 5 % av den opprinnelige vekten i løpet av de siste 6 månedene, med 3 stadier beskrevet: Pre-kakeksistadiet, rent kakeksistadium, refraktært kakeksistadium. Den karakteriseres blant annet ved utvikling av systemisk inflammasjon og tumorcellelinjer og tumorceller fra kreftpasienter har vist seg å produsere pro-inflammatoriske cytokiner (IL-6, IL-8).

Tap av skjelettmuskelmasse, opptil 75 % ved alvorlig underernæring er relatert til en akselerasjon av muskelkatabolisme og en endring av muskelproteinanabolisme, mediert av store tumorsignaler og fører til en reduksjon i prestasjonsstatus, reduksjon i total overlevelse, økning i mottakelighet for toksisitet av kjemoterapi, og økning i eksponering for langvarige sykehusopphold.

Dette muskeltapet er et resultat av en økning i proteolysefenomener, men også av en reduksjon i proteinsyntese. De viktigste proteolytiske veiene er den calpain-kalsiumavhengige veien, den lysosomale veien og ubiquitin-proteasom-ATP-veien. Flere studier har vist aktivering av disse proteolytiske banene ved kreftkakeksi. Blant disse proteolytiske banene ser den ubiquitin-proteasom-ATP-avhengige veien ut til å være den mest involverte i kreftkakeksi. Denne proteolytiske banen er mediert av 2 ubiquitin-ligaser spesifikke for skjelettmuskulatur, MAF-Box og MURF1, som i stor grad er overuttrykt i mange modeller for muskelatrofi og kreftkakeksi. På den annen side er vekstfaktoren IGF1 en kjent anabolsk faktor som aktiverer proteosyntesen via signalveien PI3K/Akt/mTOR. Nedgangen i IGF1-ekspresjon i skjelettmuskulatur er observert i eksperimentelle modeller av kreftkakeksi. Studier har vist at visse faktorer av tumoropprinnelse kan bidra til kreftkakeksi i noen dyremodeller.

2 faktorer har spesielt tiltrukket seg oppmerksomheten til forskere de siste årene, ZAG-faktoren (Zinc alpha 2 glycoprotein), en veritabel lipidmobiliseringsfaktor hos mennesker, overuttrykt i leveren og fettvevet og PIF (proteoglykan identifisert i muse-adenokarsinomtumorceller som ville være ansvarlig for muskelsvinn indusert av aktiveringen av den ubiquitin-proteasom-ATP-avhengige proteolytiske banen. Nyere arbeid antyder at Myostatin og Activin A, to medlemmer av TGFβ-superfamilien, kan bidra til kakeksi, spesielt muskelatrofi, indusert av visse kreftformer.

Fetttap er et tidlig syndrom i utviklingen av kreftkakeksi og er negativt korrelert med pasientens forventede levetid. Tidlige studier på denne fettsmelten avslørte mangel på lagring av triglyserider i fettvev. Lagring av triglyserider oppnås ved virkningen av lipoproteinlipase. Det eksisterer hovedsakelig i fettvev og hydrolyserer lipoproteiner som sirkulerer i blodet, og tillater dermed fangst av fettsyrer av adipocytter og lagring av fettreserver. Utviklingen av svulsten vil indusere en reduksjon i genuttrykket og aktiviteten til lipoproteinlipase via virkningen av inflammatoriske cytokiner. Nåværende forskning ser imidlertid ut til å vise at fettsmeltingen observert ved kreftkakeksi hovedsakelig forklares av en økning i lipolyse (vist indirekte ved en økning i plasmafettsyrekonsentrasjonen hos kakektiske pasienter med gastrointestinal kreft). .

Lipolyse, via hormonsensitiv lipase (LHS) og monoglyseridlipase (MGL), tillater hydrolyse av triglyserider til diglyserider og diglyserider til monoglyserider som selv brytes ned til frie fettsyrer og glyserol. Fettvevsspesifikk triglyseridlipase (TGLA) har nylig blitt oppdaget og har en rolle som er overflødig i forhold til LHS. Studier av Cao et al. viste at aktivering av LHS av katekolaminer kan utgjøre en mekanisme for regulering av lipolyse under kreftkakeksi. . En endring av TGLA og LHS vil også være ansvarlig for en akkumulering av DAG og TAG i muskelen til kreftmus. En fersk studie viste at ugyldiggjøring av TGLA og LHS i 2 modeller av kakeksi indusert ved injeksjon av Lewis lungekarsinomceller eller B16 melanomceller induserte motstand mot utviklingen av kakeksi ved å begrense fett- og muskeltap. Systemisk betennelse utviklet under kreftkakeksi kan også indusere en økning i insulinresistens via TNFalpha. TNFalpha kan hemme uttrykket av perilipin A, et protein uttrykt på overflaten av adipocytt-lipiddråper, som spiller en stor rolle i integriteten til fettvev siden det begrenser tilgangen til enzymer involvert i lipolyse til lipiddråpen. En reduksjon i ekspresjonen av perilipin A vil indusere en økning i lipolyse. I tillegg har en studie av Stephens et al. i 2011 konkluderte med at antall og størrelse på intramuskulære lipiddråper øker ved tilstedeværelse av kreft og øker også med vekttap/fetttap i andre kroppsrom.

Myosteatose, et patologisk fettavleiring i skjelettmuskulatur, er et annet kjennetegn ved kroppssammensetning, i tillegg til lav muskelmasse, som er assosiert med dårlig prognose for kreftsykdommen, spesielt en reduksjon i total overlevelse, og det har nylig blitt vist at muskelen til kreftpasienter inneholder desto mer fettvev enn alvorlig vekttap. Flere studier har vist at myosteatose er assosiert med en økning i insulinresistens og derfor en reduksjon i proteolyse via inhibering av insulintransport av aminosyrer. Fettinnholdet i muskelen kan indirekte og ikke-invasivt studeres på grunnlag av at fettvevet typisk demper strålingen som påføres den. . Verdien av dempningsmålingene bestemmes av hastigheten som strålingen passerer gjennom vevet og uttrykkes i Hounsfield-enheter (HU). Muskel- og fettvevsdempningsverdier ble definert mellom -190 og -30 HU.

Svekkelsen av strålingen i muskelen var korrelert godt med fettinnholdet i musklene. . Dermed kan HU-verdiene definert av CT-skanningen gjenspeile graden av intramuskulært fettvev og brukes til å kategorisere muskelen med normal eller utsatt for myosteatose. Lav muskelmasse og svekkelse av strålingen i muskel vitner om høy grad av myostaatose og ble identifisert som en uavhengig prognostisk faktor for henholdsvis total overlevelse og dødelighet hos kreftpasienter. . Sammenligningen av muskelmetabolisme hos overvektige og normoponderte personer viste en avskaffelse av proteinsyntese som respons på insulin, spesielt i muskelmitokondrier hos overvektige personer. Interessant nok var muskelproteinfornyelse omvendt korrelert med fettmasse. En slik observasjon reiser spørsmålet om muligheten for en skadelig effekt av fettmasse på proteinsyntesen. Hypotesen om denne lipotoksisiteten ble bekreftet av et arbeid utført på rotten som viste at syntesen av muskelproteinene bremses når det er infiltrasjon av fett i muskelen

På cellenivå er metabolismen styrt av mitokondriene som gir 90 % av energien vår i form av ATP. Denne energien syntetiseres innenfor oksidativ fosforylering, som består av 2 enheter (respirasjonskjeden og ATP-syntase) og som tillater omdannelse, i vann og ATP, av de reduserte ekvivalentene som følge av dehydrogeneringsreaksjoner (og dekarboksylering) av energiske næringsstoffer, i tilstedeværelse av dioksygen (O2) og ADP, i henhold til kjemosmotisk koblingsteori. Frakoblingen av oksidativ fosforylering kan være involvert i ufrivillig vekttap. Arbeidet til Romestaing et al. Viste at vekttap etter utvikling av steatose var assosiert med en reduksjon i ATP/O2-forholdet. Mitokondriell dysfunksjon kan derfor ha en direkte effekt på proteinnedbrytningen observert under kreftkakeksi. I tillegg kan systemisk betennelse forårsaket av utviklingen av svulsten også påvirke mitokondriell bioenergetikk.

Arbeidene til Hochwald et al. var blant de første som antydet en endring av muskelmitokondriell metabolisme ved å demonstrere en reduksjon i ATP-konsentrasjon i gastrocnemius hos rotter med MCA-sarkom. De siste verkene til Constantinou og col. bekreftet denne hypotesen ved å demonstrere in vivo ved 31P kjernemagnetisk resonans (NMR) en reduksjon i hastigheten for syntese av ATP på underekstremiteten til mus med Lewis lungekarsinom sammenlignet med dens friske mus. Dette arbeidet antydet en reduksjon i evnen til å syntetisere ATP under kreftkakeksi gjennom frakobling av proteiner som UCP3. Denne nedgangen i ATP-syntese kan også forklares med endringer i funksjonen til mitokondriell respirasjonskjede.

Julienne og kol. i 2012 studerte mitokondrielle aktiviteten til skjelettmuskler i murine modeller av kreftkakeksi basert på ATP / oksygen-forholdet og konkluderte med at muskulære mitokondrielle oksidative kapasiteter ble redusert ved å redusere aktiviteten til kompleks IV, ansvarlig for muskeltap og akkumulering av frie fettsyrer i muskel (myosteatose) siden mindre oksidert av mitokondrier. De observerte også at uttrykket av MURF1 og MAF-Box (proteolytisk aktive ligaser) ble økt i muskelen til rotter med kreft.

Kreftkakeksi rammer rundt 80 % av pasienter med avansert kreft og øker deres prognose ved å øke deres sykelighet og dødelighet. Det er definert som et tap av mager masse, spesielt muskulært som følge av en ubalanse mellom proteolyse og proteogenese. Det er vist at tilstedeværelsen av kreft i den murine modellen favoriserer utviklingen av myosteatose, som blant annet er knyttet til endring av muskellipaser og en reduksjon i mitokondriell aktivitet, hvis konsekvens er en reduksjon av oksidasjonen ved sistnevnte av frie fettsyrer som følgelig ville akkumuleres i muskelen til mus som lider av kreft. Det er kjent at denne myosteatose som da induseres er ansvarlig for en insulinresistens som deltar i en reduksjon i proteogenese og derfor i vekttap.

Hovedmålet her er å bekrefte den samme hypotesen hos mennesker ved å studere påvirkningen av kakeksi på muskelmitokondriell aktivitet som en markør for myosteatose hos pasienter med kreft i øvre luft-fordøyelseskanal, kakektiske eller ikke, og ikke-kaktiske kontroller.

Pasienter vil bli rekruttert fra ØNH og Cervico-ansiktskirurgi ved CHU Gabriel Montpied i Clermont-Ferrand.

Inkludering av pasienter i 2 grupper:

• Gruppe K +: kreft i den øvre luftveien med eller uten kakeksi
• Gruppe K-: fravær av kreft og fravær av kakeksi. Rekrutteringsordningene for K+-gruppen vil bli gjort gjennom et multidisiplinært konsultasjonsmøte (RCP), hvis avgjørelse er en eksklusiv eller ikke-eksklusiv operasjon. Før protokollen realiseres, under den preoperative konsultasjonen, gis et informasjonsark til pasienten og et informert samtykke i 2 eksemplarer signeres etter en refleksjonsperiode fra pasienten på 7 dager.

Ved inkludering, dagen før operasjonen, har pasientene fordel av en dobbel generell og ernæringsmessig evaluering:

• Innsamling av epidemiologiske data: alder, medisinsk og kirurgisk historie (hjertesvikt, nyresvikt, respiratorisk insuffisiens, KOLS, koronarsykdom), etylforgiftning (gram/dag), tobakksforgiftning (pakke/år), vanlig behandling, tumorkarakteristikker for gruppe K+ (histologisk type, lokalisering, tumorstadium, behandlingstype), indikasjon og art av kirurgi for gruppe K-, preoperativt gjenernæringsprogram for K+-gruppen (kosttilskudd, enteral eller parenteral fôring)
• Klinisk ernæringsevaluering: kroppsvekt (kg), vekttap de siste 6 månedene (kg), høyde (m), kroppsmasseindeks (BMI i kg/m²) (NPH), kort fysisk ytelsesbatteri (SPPB), muskelstyrkemåling ved dynamometri (Newton), impedansmetri (Kyle-indeks, Janssen-indeks)
• Myostéatosic og ernæringsmessig morfologisk evaluering av henholdsvis Hounsfield Unit og Muscular Mass Index på L3-nivå (cm² / m²) ved abdominal tomodensitometri for K+-gruppen (utført i kreftforlengelsesbildebalansen)

Pasienter vil dra nytte av 4 organiske prøver under den planlagte operasjonen (karsinologisk kirurgi for gruppe K+, livmorhalskirurgi for gruppe K-):

• Utføre en muskelbiopsi av SCOM-muskelen med et totalt volum på ca. 300 mg, uten å ty til en ekstra invasiv handling. Denne prøvetakingen deles umiddelbart i 6 prøver og legges i en flytende nitrogentank for transport til lagringsstedet. Deretter fryses den ved -80 °C.
• Gjennomføring av blodprøve i henhold til følgende forhold: 1 tørrrør, 1 EDTA-rør og 2 tørrrør for biokjemi Tørrrøret og EDTA-røret legges umiddelbart i is for transport til lagringsstedet. Det vil deretter umiddelbart sentrifugeres og deretter fryses ved -80 ° C. De to tørre rørene for biokjemi vil bli overført til laboratoriet for biokjemi til CHU Gabriel-Montpied.
• Utføre en tumorbiopsi med et totalt volum på ca. 200 mg uten å ty til en ekstra invasiv prosedyre. Denne prøvetakingen deles umiddelbart i 4 prøver og legges i en flytende nitrogentank for transport til lagringsstedet. Den fryses deretter ved -80 ° C (kun for K + gruppe).