Aktywność mitochondrialna i miosteatoza w wyniszczeniu nowotworowym górnego odcinka przewodu pokarmowego (MYOMEC)

Niedożywienie charakteryzuje się ujemnym bilansem energetycznym z powodu głębokiego ubytku mięśni szkieletowych, który sam w sobie jest wtórny do zmniejszenia spożycia i zaburzeń metabolicznych pogarszających utratę wagi. Sarkopenię definiuje się jako utratę masy mięśniowej, której konsekwencją jest spadek siły mięśniowej i wydolności fizycznej. Wyniszczenie, stwierdzone w wielu chorobach przewlekłych (niewydolność nerek, niewydolność serca, cukrzyca, POChP), jest wynikiem braku równowagi między proteolizy i proteogenezy i można go zdefiniować jako wieloczynnikowy zespół charakteryzujący się utratą masy ciała wynikającą głównie z utraty beztłuszczowej masy ciała, w szczególności masy mięśniowej, której nie można odwrócić poprzez odpowiedni wkład żywieniowy i która prowadzi do zaburzeń czynnościowych.

Nowotwory sfery laryngologicznej stanowią około 15% wszystkich nowotworów u mężczyzn i 2% u kobiet. Dotyczą one głównie osób w wieku od 45 do 70 lat z dominującą rolą zatrucia etylotytoniem. Pacjenci z nowotworami górnego odcinka dróg oddechowych i przewodu pokarmowego są szczególnie narażeni na niedożywienie ze strony samego guza, ale także kontekstu (zatrucie etylotytoniem, siedzący tryb życia, zły stan ogólny), lokalizacji guza polegającej na ograniczeniu przyjmowania (niedrożność mechaniczna, jadłowstręt) ból), ale także po leczeniu (chemioterapia, radioterapia, operacja).

Wyniszczenie nowotworowe dotyka około 80% pacjentów z zaawansowaną chorobą nowotworową i wpływa na ich rokowanie poprzez zwiększenie zachorowalności i śmiertelności, zmniejszoną tolerancję i odpowiedź na leczenie, pogorszenie jakości życia i zmniejszenie przeżywalności. Jego rokowanie zależy od stopnia utraty masy mięśniowej. Zwykle zgłasza się go u pacjenta, u którego w ciągu ostatnich 6 miesięcy nastąpiła utrata masy ciała większa niż 5% jego początkowej masy ciała, z opisanymi 3 etapami: stadium przed wyniszczeniem, stadium czystego wyniszczenia, stadium wyniszczenia opornego na leczenie. Charakteryzuje się między innymi rozwojem ogólnoustrojowego stanu zapalnego i wykazano, że linie komórek nowotworowych i komórki nowotworowe od pacjentów z rakiem wytwarzają cytokiny prozapalne (IL-6, IL-8).

Utrata masy mięśni szkieletowych, do 75% w przypadku ciężkiego niedożywienia, jest związana z przyspieszeniem katabolizmu mięśniowego i zmianą anabolizmu białek mięśniowych, w której pośredniczą duże sygnały nowotworowe i prowadzi do obniżenia statusu wydolnościowego, zmniejszenia przeżycia całkowitego, zwiększenia podatność na toksyczność chemioterapii oraz wzrost narażenia na długotrwałe pobyty w szpitalu.

Ta utrata masy mięśniowej jest wynikiem nasilenia zjawiska proteolizy, ale także spadku syntezy białek. Główne szlaki proteolityczne to szlak zależny od kalpainy-wapnia, szlak lizosomalny i szlak ubikwityna-proteasom-ATP. Kilka badań wykazało aktywację tych szlaków proteolitycznych w kacheksji nowotworowej. Spośród tych szlaków proteolitycznych, szlak zależny od ubikwityny-proteasomu-ATP wydaje się być najbardziej zaangażowany w kacheksję nowotworową. W tym szlaku proteolitycznym pośredniczą 2 ligazy ubikwitynowe specyficzne dla mięśni szkieletowych, MAF-Box i MURF1, które są w dużej mierze nadeksprymowane w wielu modele zaniku mięśni i wyniszczenia nowotworowego. Z drugiej strony, czynnik wzrostu IGF1 jest znanym czynnikiem anabolicznym, który aktywuje proteosyntezę poprzez szlak sygnałowy PI3K/Akt/mTOR. Spadek ekspresji IGF1 w mięśniach szkieletowych obserwuje się w eksperymentalnych modelach wyniszczenia nowotworowego. Badania wykazały, że pewne czynniki pochodzenia nowotworowego mogą przyczyniać się do wyniszczenia nowotworowego w niektórych modelach zwierzęcych.

W ostatnich latach uwagę naukowców szczególnie przyciągnęły 2 czynniki, czynnik ZAG (glikoproteina cynku alfa 2), prawdziwy czynnik mobilizacji lipidów u ludzi, nadeksprymowany w wątrobie i tkance tłuszczowej oraz PIF (proteoglikan zidentyfikowany w mysich komórkach gruczolakoraka, który byłby odpowiedzialny za zanik mięśni wywołany aktywacją szlaku proteolitycznego zależnego od ubikwityny-proteasomu-ATP. Nowsze prace sugerują, że miostatyna i aktywina A, dwaj członkowie nadrodziny TGFβ, mogą przyczyniać się do wyniszczenia, zwłaszcza zaniku mięśni, wywołanego przez niektóre nowotwory.

Utrata tkanki tłuszczowej jest wczesnym zespołem w rozwoju kacheksji nowotworowej i jest ujemnie skorelowana z długością życia chorych. Wczesne badania tego roztopionego tłuszczu ujawniły brak magazynowania trójglicerydów w tkance tłuszczowej. Magazynowanie trójglicerydów odbywa się dzięki działaniu lipazy lipoproteinowej. Występuje głównie w tkance tłuszczowej i hydrolizuje lipoproteiny krążące we krwi, umożliwiając w ten sposób wychwytywanie kwasów tłuszczowych przez adipocyty i magazynowanie rezerw tłuszczowych. Rozwój nowotworu indukowałby spadek ekspresji genów i aktywności lipazy lipoproteinowej poprzez działanie cytokin zapalnych. Jednak obecne badania wydają się wykazywać, że topnienie tkanki tłuszczowej obserwowane w kacheksji nowotworowej jest głównie tłumaczone wzrostem lipolizy (pośrednio objawiającym się wzrostem stężenia kwasów tłuszczowych w osoczu u pacjentów z wyniszczeniem z powodu raka przewodu pokarmowego). .

Lipoliza, za pośrednictwem lipazy wrażliwej na hormony (LHS) i lipazy monoglicerydowej (MGL), umożliwia hydrolizę triglicerydów do diglicerydów i diglicerydów do monoglicerydów, które same ulegają rozkładowi do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu. Niedawno odkryto specyficzną dla tkanki tłuszczowej lipazę triglicerydową (TGLA), która pełni rolę zbędną w stosunku do LHS. Badania Cao i in. wykazali, że aktywacja LHS przez katecholaminy może stanowić mechanizm regulacji lipolizy podczas wyniszczenia nowotworowego. . Zmiana TGLA i LHS byłaby również odpowiedzialna za gromadzenie się DAG i TAG w mięśniach myszy z rakiem. Niedawne badanie wykazało, że unieważnienie TGLA i LHS w 2 modelach kacheksji wywołanej przez wstrzyknięcie komórek raka płuc Lewisa lub komórek czerniaka B16 indukowało oporność na rozwój kacheksji poprzez ograniczenie utraty tkanki tłuszczowej i mięśniowej. Ogólnoustrojowe zapalenie rozwijające się podczas kacheksji nowotworowej może również indukować wzrost oporności na insulinę poprzez TNFalpha. TNFalpha może hamować ekspresję perilipiny A, białka eksprymowanego na powierzchni kropelek lipidów adipocytów, które odgrywa główną rolę w integralności tkanki tłuszczowej, ponieważ ogranicza dostęp enzymów biorących udział w lipolizie do kropelki lipidów. Spadek ekspresji perilipiny A wywołałby wzrost lipolizy. Ponadto badanie przeprowadzone przez Stephensa i in. w 2011 roku doszli do wniosku, że liczba i wielkość domięśniowych kropelek lipidów zwiększa się w obecności raka, a także zwiększa się wraz z utratą masy ciała/utratą tkanki tłuszczowej w innych przedziałach ciała.

Miosteatoza, patologiczne złogi tłuszczu w mięśniach szkieletowych, to obok niskiej masy mięśniowej kolejna cecha składu ciała, która wiąże się ze złym rokowaniem w chorobie nowotworowej, w szczególności ze spadkiem przeżycia całkowitego, a ostatnio wykazano, że Mięśnie pacjentów z rakiem zawierają tym więcej tkanki tłuszczowej, co ciężka utrata masy ciała. Kilka badań wykazało, że miosteatoza jest związana ze wzrostem oporności na insulinę, a tym samym zmniejszeniem proteolizy poprzez hamowanie transportu aminokwasów przez insulinę. Zawartość tłuszczu w mięśniach można badać pośrednio i nieinwazyjnie na podstawie tego, że tkanka tłuszczowa zazwyczaj osłabia zastosowane do niej promieniowanie. . Wartość pomiarów tłumienia jest określana na podstawie szybkości, z jaką promieniowanie przechodzi przez tkankę i jest wyrażana w jednostkach Hounsfielda (HU). Wartości tłumienia mięśni i tkanki tłuszczowej określono między -190 a -30 HU.

Osłabienie promieniowania w mięśniu było dobrze skorelowane z zawartością tłuszczu w mięśniach. . Zatem wartości HU określone przez tomografię komputerową mogą odzwierciedlać stopień śródmięśniowej tkanki tłuszczowej i służą do kategoryzacji mięśnia normalnego lub narażonego na miosteatozę. Niska masa mięśniowa i osłabienie promieniowania w mięśniach świadczą o wysokim stopniu miostaatozy i zostały zidentyfikowane jako niezależny czynnik prognostyczny odpowiednio przeżycia całkowitego i śmiertelności u chorych na nowotwory. . Porównanie metabolizmu mięśniowego u osób otyłych i o prawidłowej masie ciała wykazało zniesienie syntezy białek w odpowiedzi na insulinę, zwłaszcza w mitochondriach mięśniowych u osób z nadwagą. Co ciekawe, odnowa białek mięśniowych była odwrotnie skorelowana z masą tkanki tłuszczowej. Taka obserwacja rodzi pytanie o możliwość szkodliwego wpływu masy tłuszczowej na syntezę białek. Hipoteza tej lipotoksyczności została potwierdzona przez pracę przeprowadzoną na szczurach, która wykazała, że ​​synteza białek mięśniowych jest spowolniona, gdy dochodzi do infiltracji tłuszczu do mięśnia

Na poziomie komórkowym metabolizmem rządzą mitochondria, które dostarczają 90% naszej energii w postaci ATP. Energia ta jest syntetyzowana w ramach fosforylacji oksydacyjnej, która składa się z 2 jednostek (łańcuch oddechowy i syntaza ATP) i która umożliwia konwersję w wodzie i ATP zredukowanych równoważników powstałych w wyniku reakcji odwodornienia (i dekarboksylacji) energetycznych składników odżywczych w obecność ditlenku (O2) i ADP, zgodnie z teorią sprzęgania chemosmotycznego. Oddzielenie fosforylacji oksydacyjnej może być zaangażowane w mimowolną utratę wagi. Praca Romestainga i in. Wykazano, że utrata masy ciała w następstwie rozwoju stłuszczenia była związana ze spadkiem stosunku ATP/O2. Dysfunkcje mitochondrialne mogą zatem mieć bezpośredni wpływ na degradację białek obserwowaną podczas kacheksji nowotworowej. Ponadto ogólnoustrojowy stan zapalny wywołany rozwojem nowotworu może również wpływać na bioenergetykę mitochondriów.

Prace Hochwalda i in. byli jednymi z pierwszych, którzy zasugerowali zmianę mitochondrialnego metabolizmu mięśni, wykazując spadek stężenia ATP w mięśniu brzuchatym łydki szczurów z mięsakiem MCA. Ostatnie prace Constantinou i płk. potwierdzili tę hipotezę, wykazując in vivo za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) 31P zmniejszenie szybkości syntezy ATP na kończynie dolnej myszy z rakiem płuc Lewisa w porównaniu ze zdrowymi myszami. Ta praca sugeruje zmniejszenie zdolności do syntezy ATP podczas kacheksji nowotworowej poprzez rozprzęganie białek, takich jak UCP3. Ten spadek syntezy ATP można również wytłumaczyć zmianami w funkcjonowaniu mitochondrialnego łańcucha oddechowego.

Julienne i płk. w 2012 roku badali aktywność mitochondrialną mięśni szkieletowych w mysich modelach wyniszczenia nowotworowego w oparciu o stosunek ATP/tlen i stwierdzili, że mitochondrialne zdolności oksydacyjne mięśni zostały zmniejszone poprzez zmniejszenie aktywności kompleksu IV, odpowiedzialnego za utratę mięśni i gromadzenie wolnych kwasów tłuszczowych w mięśni (miosteatoza), ponieważ są mniej utlenione przez mitochondria. Zaobserwowali również, że ekspresja MURF1 i MAF-Box (ligazy aktywne proteolitycznie) była zwiększona w mięśniach szczurów z rakiem.

Wyniszczenie nowotworowe dotyka około 80% pacjentów z zaawansowaną chorobą nowotworową i zwiększa ich rokowanie poprzez zwiększenie chorobowości i śmiertelności. Definiuje się ją jako utratę beztłuszczowej masy, zwłaszcza mięśniowej, wynikającą z braku równowagi między proteolizą a proteogenezą. Wykazano, że obecność nowotworu w modelu mysim sprzyja rozwojowi miosteatozy, co wiąże się m.in. ten ostatni z wolnych kwasów tłuszczowych, które w konsekwencji gromadziłyby się w mięśniach myszy cierpiących na raka. Wiadomo, że wywołana wówczas miosteatoza jest odpowiedzialna za insulinooporność uczestniczącą w zmniejszeniu proteogenezy, a tym samym w utracie wagi.

Głównym celem jest tutaj potwierdzenie tej samej hipotezy u ludzi poprzez zbadanie wpływu kacheksji na aktywność mitochondriów mięśniowych jako markera miosteatozy u pacjentów z rakiem górnego odcinka powietrznego przewodu pokarmowego, kachektycznym lub nie, oraz w grupie kontrolnej bez kacheksji.

Pacjenci będą rekrutowani z laryngologii i chirurgii szyjno-twarzowej w CHU Gabriel Montpied w Clermont-Ferrand.

Włączenie pacjentów do 2 grup:

• Grupa K+: rak górnego odcinka przewodu pokarmowego z kacheksją lub bez
• Grupa K-: brak choroby nowotworowej i brak wyniszczenia Rekrutacja do grupy K+ zostanie dokonana w ramach Multidyscyplinarnego Spotkania Konsultacyjnego (RCP), którego decyzja jest operacją wyłączną lub niewyłączną. Przed wykonaniem protokołu, podczas konsultacji przedoperacyjnej, pacjent otrzymuje kartę informacyjną oraz podpisuje świadomą zgodę w 2 egzemplarzach po 7-dniowym okresie namysłu pacjentki.

Przy włączeniu, dzień przed zabiegiem, pacjenci korzystają z podwójnej oceny ogólnej i żywieniowej:

• Zbieranie danych epidemiologicznych: wiek, historia medyczna i chirurgiczna (niewydolność serca, niewydolność nerek, niewydolność oddechowa, POChP, choroba wieńcowa), zatrucie etylowe (gram/dzień), zatrucie tytoniem (paczka/rok), zwykłe leczenie, charakterystyka nowotworu dla grupa K+ (typ histologiczny, lokalizacja, stopień zaawansowania nowotworu, charakter leczenia), wskazania i charakter operacji dla grupy K-, program dożywiania przedoperacyjnego dla grupy K+ (suplementy diety, żywienie dojelitowe lub pozajelitowe)
• Kliniczna ocena odżywienia: masa ciała (kg), utrata masy ciała w ciągu ostatnich 6 miesięcy (kg), wzrost (m), wskaźnik masy ciała (BMI w kg/m²) (NPH), bateria krótkiej sprawności fizycznej (SPPB), pomiar siły mięśniowej za pomocą dynamometrii (Newton), impedancji (indeks Kyle'a, indeks Janssena)
• Ocena morfologiczna miostéatozy i odżywienia za pomocą odpowiednio jednostki Hounsfielda i wskaźnika masy mięśniowej na poziomie L3 (cm²/m²) za pomocą tomodensytometrii jamy brzusznej dla grupy K+ (wykonana w bilansie obrazowym ekstensji raka)

Pacjenci będą mogli skorzystać z 4 próbek organicznych podczas planowanej operacji (operacja raka dla grupy K+, chirurgia szyjki macicy dla grupy K-):

• Wykonanie biopsji mięśnia SCOM o łącznej objętości około 300 mg, bez uciekania się do dodatkowej czynności inwazyjnej. Ta próbka jest natychmiast dzielona na 6 próbek i umieszczana w zbiorniku z ciekłym azotem w celu transportu do miejsca przechowywania. Następnie zostanie zamrożony w temperaturze -80 ° C.
• Wykonanie próbki krwi zgodnie z następującymi warunkami: 1 sucha probówka, 1 probówka z EDTA i 2 suche probówki do biochemii. Sucha probówka i probówka z EDTA zostaną natychmiast umieszczone w lodzie w celu transportu do miejsca przechowywania. Następnie zostanie natychmiast odwirowany, a następnie zamrożony w temperaturze -80 ° C. Dwie suche probówki do biochemii zostaną przesłane do laboratorium biochemii CHU Gabriel-Montpied.
• Wykonanie biopsji guza o łącznej objętości około 200 mg bez uciekania się do dodatkowej procedury inwazyjnej. Ta próbka jest natychmiast dzielona na 4 próbki i umieszczana w zbiorniku z ciekłym azotem w celu transportu do miejsca przechowywania. Następnie jest zamrażany w temperaturze -80°C (tylko dla grupy K+).