Korrelasjon av polymorfismer av Lipoprotein Lipase (LpL) og Apolipoprotein E (Apo E) med lipidprofil hos barn med akutt lymfoblastisk eukemi under behandling med L - Asparaginase.

Introduksjon

Maligniteter i barndommen utgjør den andre dødsårsaken, etter skader over hele verden. I følge epidemiologiske data oppstår 300 000 nye tilfeller av neoplasi hvert år hos barn og tenåringer under 19 år1, hvorav 160 000 gjelder barn under 15 år. Hematologiske maligniteter utgjør den vanligste neoplastiske sykdommen i barnepopulasjonen, med akutt leukemi som okkuperer første plass med en prosentandel på 32,8 %, etterfulgt av svulster i sentralnervesystemet med en prosentandel på 21 % på det andre stedet og lymfom med en prosentandel på 12. % på tredjeplassen.

Definisjon - Patofysiologi

Leukemi (L) er definert som en gruppe forstyrrelser preget av ukontrollert spredning av hvite blodceller, på grunn av benmargens primære divergens fra normalen og infiltrasjonen av umodne udifferensierte stamceller. Per definisjon er mer enn 20 % av benmargen infiltrert av stamceller. Leukemiens eksakte patogene mekanisme er ennå ikke avklart, det ser imidlertid ut til å være et resultat av genetisk mutasjon og skade på de multipotensielle hematopoietiske forfedrecellene, under et av deres distinkte stadier av differensiering. Dette faktum fører til klonal ekspansjon og hemming av differensiering. Den leukemiske cellens immunfenotype gjenspeiler nivået av differensiering oppnådd av den neoplastiske klonen. Leukemicellene deler seg i et langsommere tempo og krever ekstra tid for å syntetisere DNA sammenlignet med normale hematopoietiske celler som forårsaker anemi, trombocytopeni og nøytropeni. På tidspunktet for diagnosen kunne de leukemiske cellene ikke bare ha erstattet de normale cellene i margen, men også utvidet seg til ekstra medullære områder.

De ulike typene av leukemi er usedvanlig heterogene, og avhengig av cellenes opprinnelse differensieres de til lymfoblastiske og ikke-lymfoblastiske leukemier. Hver av de ovennevnte undergruppene kan påtreffes i sin akutte leukemi (AL) eller kronisk leukemi (CL) form. I den akutte formen er de umodne cellene i det hematopoietiske vevet dominerende og sykdomsforløpet uten behandling fører raskt til døden. I de kroniske formene dominerer de modne cellene vevet og utviklingen av sykdommen tar vanligvis lengre tid. Hos barn forekommer leukemi først og fremst i sin akutte form (97 %) og i de fleste tilfellene presenteres den som akutt lymfatisk leukemi (ALL, 80 %). Akutt ikke-lymfoblastisk leukemi - ANLL forekommer sjeldnere (17 %) og inkluderer akutt myelogen leukemi - AML (15 %) og noen andre sjeldne former (2 %), mens de resterende 3 % tilsvarer kronisk leukemi. AL forekommer oftere mellom 2 og 6 år, mens forekomsten er høyere hos gutter sammenlignet med jenter (1:1,3). 2,5 % - 5 % av barns ALL og 6 % - 14 % av barns AML opptrer hos spedbarn under 1 år. Den karakteristiske typen ALL er B-cellen ALL, som i tillegg er den vanligste hos barn (85 %) sammenlignet med T-cellen ALL (15 %) som er ledsaget av masser i lymfeknuter i mediastinum blant andre områder .

Epidemiologi

I USA (USA) og de fleste landene i Vest-Europa er frekvensen av leukemi hos barn 3,5 - 4,0 tilfeller per 100 000 barndomsbefolkning årlig, og den er rangert som den 20. dødsårsaken blant maligne sykdommer i alle aldre. Det er utledet fra storskala kohortstudier at forekomsten av barnekreft i utviklede land øker med 1 % hvert år. Prevalensen av ALL hos barn ble oppdaget for første gang på 1930-tallet i Storbritannia (Storbritannia) og USA. I USA dukket ALL først opp hos barn av europeisk avstamning, og deretter hos barn av afrikansk avstamning på 1960-tallet. Frekvensen av ALL er lavere i utviklingsland og underutviklede land, et faktum som antyder en mulig sammenheng mellom industrialisering og leukemogenese.

Asparaginase (ASP)

Kombinasjonsbehandlingene med kjemoterapi som brukes i dag for å behandle ALL har betydelig forbedret det langsiktige sykdomsforløpet med den totale femårsoverlevelsesraten på over 80 %, mens det respektive forholdet på 1960-tallet var under 30 %. En av hovedårsakene som bidro til denne utviklingen er den intensive, utvidede og høyere doserte administreringen av asparaginase. L-Asparaginase (L-ASP) er en grunnleggende komponent under startdosen med hensyn til å oppnå remisjon av sykdommen og likeledes under vedlikeholdsdosen med den hensikt å etablere denne remisjonen hos både barn og voksne som lider av ALL. Den cytotoksiske effekten av eksogen administrering av asparaginase er forårsaket av uttømming av reserven av asparagin i blodet. Asparaginase fungerer som en katalysator for hydrolyse av asparagin til asparaginsyre og ammoniakk. Asparagin er avgjørende for protein- og cellesyntese og derfor for deres overlevelse. De normale cellene i menneskekroppen har evnen til å produsere asparagin fra asparaginsyre, ved hjelp av enzymet asparaginsyntetase. Imidlertid mangler de neoplastiske cellene enten enzymet fullstendig eller inneholder små mengder av det, noe som resulterer i deres manglende evne til å syntetisere asparagin de novo. Overlevelsen av disse cellene og deres evne til å syntetisere proteiner avhenger helt av å motta asparagin fra blodet. Således fører administrering av asparaginase til hemming av DNA, RNA og proteinsyntese som igjen resulterer i apoptose av disse cellene. De lave nivåene av asparagin påvirker kun overlevelsesevnen til kreftcellene, og lar de friske cellene stå uforstyrret.

Evnen til L-ASP til å undertrykke spredningen av leukemiske celler ble først observert i kliniske studier på 1970-tallet, og fra det øyeblikket har det forblitt hjørnesteinen i ALL-behandling i barndommen. De naturlige formene av enzymet, produsert av bakteriene Erwinia chrysanthemi og Escherichia coli (E.Coli), brukes til behandling, omtrent som L-ASPs produkt laget av konjugering av E. Coli. med polyetylenglykol (Pegylated-Asparaginase, PEG-ASP) med forlenget halveringstid på 5,5 dager i stedet for 26 timers halveringstid for de naturlige formene. Kjemoterapiprotokoller for ALLE anbefaler en dosering på 1 000 - 2 500 IE/m2 PEG-ASP og 5 000 - 12 000 IE/m2 av den naturlige formen.

Bivirkninger av asparaginase

Til tross for L-ASPs overordnede betydning i kjemoterapibehandling av leukemi, er den ansvarlig for en mengde toksiske bivirkninger som noen ganger til og med krever avslutning av administreringen. Studier har vist at utelatelse av administrering av doser på grunn av fremveksten av toksiske bivirkninger ved tidligere administreringer er knyttet til dårlige prognoser hos barn med ALL. De vanligste bivirkningene er overfølsomhetsreaksjoner, da studier indikerer at forekomsten deres er så høy som 75 %. ASP-en som blir brukt er et stort molekyl av bakteriell opprinnelse (hovedsakelig E. Coli) og er derfor i stand til å indusere en immunrespons som vokser mer intens etter gjentatt eksponering og hovedsakelig etter en forsinkelse av medikamentadministrasjonen. Bortsett fra de kliniske overfølsomhetsreaksjonene som signaliserer en umiddelbar respons fra det behandlende medisinske personalet, eksisterer det også subkliniske reaksjoner som kan føre til en reduksjon i stoffets styrke som er vanskelig å oppdage for å kunne handle raskt. Pankreatitt er rapportert med en rate så høy som 18 % av pasientene med ALL under behandling med ASP. Den patogene mekanismen er ennå ikke kjent, men det ser ut til at feilen ligger i reduksjonen i proteinsyntesen fra organer med betydelig proteinomsetning, som bukspyttkjertelen. Dessuten anses det at denne mekanismen også er ansvarlig for levertoksisiteten som oppdages under behandling med asparaginase. I tillegg er den ASP-induserte reduksjonen i proteinsyntese involvert i prosessene med koagulasjon og fibrinolyse som igjen fører til trombotiske episoder av sentralnervesystemet og dyp venetrombose i ekstremitetene. Andre bivirkninger er hyperglykemi, som følge av redusert insulinproduksjon og myelosuppresjon, hovedsakelig på grunn av forsterket undertrykkende effekt av de andre kjemoterapimidlene. Videre har det vært rapporter om tilfeller av encefalopati under behandling med ASP som kan ha sammenheng med de forhøyede nivåene av ammoniakk som følge av nedbrytningen av ASP.

En kritisk uønsket hendelse av ASP som kan resultere i ytterligere komplikasjoner hvis den ikke identifiseres umiddelbart, er en forstyrrelse i metabolismen av lipider. Spesifikt ser det ut til at aktiveringen av den endogene banen som produserer triglyserider gjennom leversyntese fører til hypertriglyseridemi. Noen studier indikerer at frekvensen av høye verdier av triglyserider er 67 % 8 - 14 dager etter administrering av medisinen. Leveren er i stand til å syntetisere VLDL (Very Low Density Lipoproteins) som er rike på triglyserider. Ved å utnytte effekten av enzymet Lipoprotein Lipase (LpL), lokalisert på det vaskulære endotelet, løsner triglyseridene fra VLDL og får sistnevnte til å transformeres til IDL (Intermediate Density Lipoproteins) og deretter til LDL (Low Density Lipoproteins). Triglyseridene ekstraheres senere fra blodsirkulasjonssystemet og lagres i fettvevet, mens LDL-partiklene kobles til vevsreseptorer eller makrofagreseptorer. Sluttproduktene av nedbrytningen (kommer fra perifer hydrolyse av triglyserider ved hjelp av LpL) av chylomikroner, VLDL, restene av lipoproteiner, vil til slutt bli fjernet av leverreseptorer. Apolipoprotein E (apo-E) spiller en viktig rolle i denne prosedyren, det binder disse restene i nærvær av LpL og hepatisk lipase.

Lipoprotein Lipase (LpL)

LpL-genet er lokalisert på kromosom 8p22 og består av 10 eksoner. Det er registrert omtrent 100 mutasjoner, hvorav 3 av dem er de vanligste, hvorav 2 er knyttet til redusert funksjonalitet av LpL og økt kardiovaskulær risiko. Mutasjonen kjent som polymorfisme N291S er tilstede i 2-5 % av den generelle befolkningen og dens eksistens er assosiert med nedsatt funksjonalitet av LpL og en ubalanse i VLDL-metabolismen [økning av triglyserider, reduksjon av HDL (High Density Lipoproteins)]. I tillegg ser det ut til at effekten av denne mutasjonen forsterkes av sameksistensen av andre genetiske faktorer (familiær hyperkolesterolemi, apolipoprotein E2/E2). Den andre mutasjonen, kjent som polymorfisme D9N, er relatert til økt risiko for aterosklerose, selv om mutasjonen forårsaker en lett reduksjon i funksjonaliteten til LpL. Senest ble det observert at kombinasjonen av små nukleotidpolymorfismer (SNP) på genene til Apo E og LpL betegner en høyrisikogruppe for kardiovaskulær sykdom. Til slutt, den tredje mutasjonen, som påtreffes i 20% av den generelle befolkningen, polymorfisme S447X er knyttet til lett forhøyede HDL-nivåer og lave nivåer av triglyserider og har dermed en positiv innvirkning på lipidprofilen.

I løpet av behandlingen med ASP registreres redusert LpL-funksjonalitet, sannsynligvis forårsaket av den totalt reduserte proteinsyntesen fra leveren, som det fremgår av de reduserte konsentrasjonene av andre proteiner, som albumin og fibrinogen. Studier har spesielt vist at undertrykkelsen av LpLs effekter er forbundet med en økning i forholdet ApoCIII/ApoCII, der ApoCII er en essensiell kofaktor for LpL og den fremmer hydrolysen av triglyserider og ApoCIII virker som en hemmer av LpL mens den samtidig ser ut til å være i stand til å regulere nivåene av triglyserider i serum uavhengig av LpL. Derfor skapes det et problem i triglyseridrensing fra plasma når nivåene deres stiger. En annen foreslått mekanisme for de høye nivåene av triglyserider under behandling med asparaginase er økningen i VLDL-syntese, som også gjenspeiles i den høye konsentrasjonen av apolipoprotein ApoB100, en komponent i VLDL.

Apolipoprotein E (Apo E)

Genet til Apo E ligger på kromosom 19 og består av 4 eksoner. Apolipoprotein E (Apo E) er en av de strukturelle komponentene som inngår i lipoproteiner, som er rike på triglyserider, og det spiller en viktig rolle i leverens proteininntak. Apolipoprotein E (Apo E) har 3 alleler ε2, ε3, ε4 [APOE-ε2 (cys112, cys158), APOE-ε3 (cys112, arg158) og APOE-ε4 (arg112, arg158)]. ε3 er den vanligste i den generelle befolkningen, og den inneholder cystein i posisjon 112 og arginin i posisjon 158. ε4 skiller seg fra ε3 i posisjon 112, der i stedet for det erstatter cysteinet med arginin55. Isomorfen ε2 har en svakere forbindelse med lipoproteinreseptorene i leveren som resulterer i akkumulering av rester fra chylomikroner og VLDLs.

ApoE4 fester seg til lipoproteinreseptorene i leveren in vitro med samme affinitet som ApoE3, men effekten av ApoE4 i rensingen av lipoproteiner rike på triglyserider in vivo er foreløpig udefinert. ε2-allelen er forbundet med høyere triglyseridnivåer etter faste, mens ε4-allelen er forbundet med hyperkolesterolemi og høyt LDL-kolesterol. Individene med genotypen E3/E4 viser langsommere rensing av lipoproteiner rike på triglyserider sammenlignet med individer med genotypen E3/E3. ε4-allelen ser ut til å være assosiert med en påvirket triglyseridmetabolisme. Individene med ε2-allelen har lavere kolesterolnivå sammenlignet med individene med ε3- og ε4-alleler. Studier indikerer videre at individer med genotype E2/E4 har høyere triglyseridnivåer etter faste i forhold til individene med genotype E3/E3.

Endringer i ApoE-genet fører til endringer i aminosyrene til det kodede proteinet, noe som resulterer i en modifisert struktur av det normale proteinet. Sistnevnte resulterer i en langsommere rensing av lipoproteiner rike på triglyserider. I en studie ble det avslørt at det var en høyere prevalens av fenotypen E4/E3 hos pasienter med hypertriglyseridemi sammenlignet med pasienter med normale triglyseridnivåer. I tillegg ble det ikke observert noen signifikant statistisk forskjell mellom triglyseridnivåer og fenotypene til ApoE etter behandling med asparaginase.

Asparaginase og lipidprofil

Når det gjelder effekten av asparaginase på kolesterolnivået, tillater studiene ikke å komme til noen pålitelig konklusjon, da noen studier fant en økning i en liten prosentandel av pasientene etter administrering av medisinen, andre indikerte en betydelig økning, mens andre ennå presenterte en liten, men ikke signifikant nedgang. Når det gjelder HDL-nivåer, har studier oppdaget at de er lavere hos barn som lider av maligniteter, spesielt av hematologisk type. En annen studie med fokus på barn med ALL, under og etter behandling med ASP steg HDL-nivåene med et samtidig fall av Apo-A1-nivåer. HDL spiller en avgjørende rolle i prosessen med omvendt overføring av kolesterol fra det perifere vevet til leveren, en mekanisme som gir HDL egenskapene til et antikoagulasjonsmiddel. Fungerer i takt med de nevnte egenskapene, andre deler av HDL har antioksidant-, anti-inflammatoriske, anti-apoptotiske og antikoagulerende egenskaper som bidrar til å beskytte mot aterogenese. Lipoprotein Apo-A1 omfatter det viktigste strukturelle proteinet for HDL. Det er tydelig at asparaginase som en hemmende faktor for proteinsyntese muligens kan endre forholdet mellom lipider/proteiner til fordel for det første på HDL-molekylene. Lave HDL- og Apo-A1-nivåer har blitt lagt merke til selv hos frie for sykdomsoverlevere av ALL etter avsluttet behandling. Denne observasjonen er spesielt viktig hvis man tenker på faren for ateromatose og koronarsykdom på grunn av lave nivåer av HDL.

Hypertriglyseridemi er i stand til å bli den eneste bidragsyteren til utviklingen av akutt pankreatitt. Når nivåene av triglyserider stiger over 900 mg/dl, danner de chylomikroner, molekyler som er store nok til at de kan blokkere bukspyttkjertelkapillærene som fører til iskemi og frigjøring av bukspyttkjertellipase. Sistnevnte vil forsterke lipolysen med en økning av frie fettsyrer som igjen vil tillate frigjøring av frie radikaler og pro-inflammatoriske derivater som til slutt forårsaker betennelse og nekrose. Som vist ovenfor er asparaginase i stand til å delta i patogenesen av pankreatitt gjennom to veier, en uavhengig og en avhengig av triglyserider. Hypertriglyseridemi kan også fremme en disposisjon for trombose hos pasienter som lider av ALL og som er under behandling med ASP, da medisinen på den ene siden er knyttet til modifikasjoner av det fibrinolytiske systemet, som allerede nevnt, mens på den andre siden øker triglyserider forårsaker hyperviskositet i blodet, noe som øker risikoen for tromboemboliske komplikasjoner. Med utgangspunkt i tilfellene som er dokumentert i den universelle bibliografien, er det gjort klart at flertallet av trombosene involverer sentralnervesystemet (CNS), mens på andreplass er tilfeller av dyp venetrombose i de øvre ekstremiteter.

Til slutt er det viktig å legge til at administrering av ASP til barn med hematologiske maligniteter i flere faser av behandlingen gis samtidig med kortikosteroider, enten prednison eller deksametason. Det kan lett oppfattes at kortikosteroider kan synergi og forsterke bivirkningene, som hyperlipidemi, pankreatitt og trombose. Videre kan asparaginase bidra til noen uønskede hendelser av kortikosteroidene, slik som osteonekrose gjennom den hyperkoagulerende tilstanden den skaper. Siden begge disse medikamentene er sentrale terapeutiske faktorer, kreves det en svært tett og oppmerksom overvåking av pasientens tilstand og opptreden av uønskede hendelser for å kunne gripe inn om nødvendig.

Originalitet

Både den universelle og nasjonale bibliografien som gjelder effekten av asparaginase på styrken til LpL og Apo E og verdiene av lipidene hos barn som lider av ALL under kjemoterapi med ASP er begrenset, mens det ikke finnes noen bibliografisk referanse som korrelerer den genetiske bakgrunn til LpL og Apo E og forholdet til lipidprofilen. Den nåværende studien vil for første gang undersøke genpolymorfismer av LpL og Apo E hos barn med akutt ALL under behandling med ASP.

Betydning

I denne spesielle studien vil etterforskerne fokusere på å undersøke lipidprofilen til barn med ALL, på effekten av ASP på lipidprofilen til disse pasientene, samt korrelasjonen mellom polymorfismer av lipoproteinlipase (LpL) og Apolipoprotein E (ApoE) med verdiene av lipider for varigheten av den kjemoterapeutiske protokollen. Hypotesen som skal testes er om registrering av genotypene til de understuderte barna med ALL vil kunne utgjøre en forebyggende indikativ faktor for resultatet av behandlingen.

På denne måten vil viktige konklusjoner trekkes ut for det sannsynlige bidraget til genotyper av barn som blir administrert L-ASP til laboratoriedemonstrasjonen av lipidforstyrrelser under behandling, jo tettere tilsyn under de tilsvarende faser av behandlingen og rettidig terapeutisk intervensjon for å for å forhindre eventuelle komplikasjoner.

Metodikk

Studietype: Prospektiv kasuskontrollstudie Den karakteriseringsepidemiologiske studien er helt i samsvar med målet med vår studie, en studie av effekten av ASP på lipidprofilen til barn og ungdom med ALL (pasientgruppe) samt korrelasjonen mellom polymorfismene til LpL og ApoE med lipidnivåets varighet av den kjemoterapeutiske protokollen. Eksistensen av ytterligere to barnegrupper som vil fungere som befolkningskontroll (barn og ungdom i samme aldersgruppe som ikke manifesterer sykdommen og deltakere i samme alder som har manifestert sykdommen og har fullført kjemoterapi i henhold til protokollen i minst 6 måneder før) spesialiserer vår studietype til en case-control studie.

Studiested: Studien vil bli utført i Pediatric and Adolescent Hematology - Oncology Unit ved 2nd Department of Peediatrics, Aristoteles University of Thessaloniki (AUTH), ved University General Hospital AHEPA.

Beskrivelse av de registrerte parameterne

Under diagnosen av sykdommen vil lipidprofilen til pasientene bli bestemt ved å måle følgende parametere: totalkolesterol, triglyserider, HDL-kolesterol, LDL-kolesterol, apolipoprotein A1, apolipoprotein B100, lipoprotein α [Lp(α)], glukose , Serum glutaminsyreoksaloeddiksyretransaminase (SGOT), serumglutaminsyre pyruvic transaminase (SGPT), skjoldbrusk-stimulerende hormon (TSH), fri tyroksin (FT4), amylase, lipase. I tillegg vil en genetisk analyse for polymorfismer av LpL og Apo E bli utført. Lignende målinger vil bli gjort for alle deltakere i alle grupper.

Deltakerne i gruppe A vil umiddelbart bli utsatt for kjemoterapiprotokollen ALLIC BFM 2009. Under startdosen vil disse barna få behandling med prednisolon i 33 påfølgende dager og asparaginase tilsettes på dag 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33. I vedlikeholdsfasen vil barna på nytt bli utsatt for behandling med kortikosteroider, deksametason og asparaginase vil bli lagt til på dag 8, 11, 16, 18. Lipididentiteten vil bli kontrollert før administrering av ASP på dag 0 og 11 samt etter administrering av ASP og før administrering av neste dose ved startdosen, dvs. dag 15, 24, 33. På samme måte vil lipididentiteten bli kontrollert i vedlikeholdsfasen, dvs. på dag 8, 16, 21 samt etter slutten av hver fase av kjemoterapiprotokollen der ASP ikke administreres.

Videre en undersøkelse av LpL-polymorfismer (de tre vanligste polymorfismer p.N291S, p.D9N, p.S447X) og av Apo E-polymorfismer [ε2(rs7412-T,rs429358-T), ε3(rs7412-49-29, 58rs T) og ε4 (rs7412-C, rs429358-C)] vil bli utført etter å ha isolert DNA fra det perifere blodet og analysert det med molekylære teknikker.

Deltakere som oppfyller alle inklusjonskriteriene for denne studien vil bli undersøkt og gjennomgå behandling med ASP (pasientgruppe) og vil bli sammenlignet med de tilsvarende teamene av friske barn og barn som har syke og er fri for cellegiftbehandling i minst 6 måneder (kontrollgruppe). ).