Митохондриальная активность и миостеатоз при кахексии рака верхних отделов пищеварительного тракта (MYOMEC)

Недоедание характеризуется отрицательным энергетическим балансом из-за глубокой потери скелетной мускулатуры, что само по себе является вторичным по отношению к снижению потребления и метаболическим нарушениям, усугубляющим потерю веса. Саркопению определяют как потерю мышечной массы, последствиями которой являются снижение мышечной силы и физической работоспособности. Кахексия, выявляемая при многих хронических заболеваниях (почечная недостаточность, сердечная недостаточность, сахарный диабет, ХОБЛ), является результатом дисбаланса между протеолиза и протеогенеза и может быть определен как многофакторный синдром, характеризующийся потерей веса в основном в результате потери мышечной массы, в частности мышечной массы, которая необратима адекватным питанием и приводит к функциональным нарушениям.

Рак ЛОР-сферы составляет около 15% всех онкологических заболеваний у мужчин и 2% у женщин. В основном они касаются лиц в возрасте от 45 до 70 лет с преобладающей ролью отравления этилотабаком. Пациенты с раком верхних отделов пищеварительного тракта особенно склонны к гипотрофии как со стороны самой опухоли, так и со стороны контекста (этилотабачная интоксикация, малоподвижный образ жизни, плохое общее состояние), локализации опухоли, связанной со снижением всасывания (механическая непроходимость, анорексия). , боль), но и после лечения (химиотерапия, лучевая терапия, хирургия).

Раковая кахексия поражает примерно 80% пациентов с распространенным раком и влияет на их прогноз, увеличивая заболеваемость и смертность, снижая переносимость и реакцию на лечение, снижая качество жизни и снижая выживаемость. Его прогноз зависит от степени потери мышечной массы. Обычно сообщается о пациенте с потерей веса более чем на 5% от исходного веса за последние 6 месяцев с описанием 3 стадий: стадия прекахексии, стадия чистой кахексии, стадия рефрактерной кахексии. Он характеризуется, среди прочего, развитием системного воспаления, и было показано, что линии опухолевых клеток и опухолевые клетки раковых больных продуцируют провоспалительные цитокины (ИЛ-6, ИЛ-8).

Потеря массы скелетных мышц до 75% при тяжелой недостаточности питания связана с ускорением мышечного катаболизма и изменением анаболизма мышечных белков, опосредованным сигналами крупных опухолей, и приводит к снижению работоспособности, снижению общей выживаемости, увеличению в восприимчивости к токсичности химиотерапии и увеличении продолжительности пребывания в больнице.

Эта потеря мышечной массы является результатом увеличения явлений протеолиза, а также снижения синтеза белка. Основными протеолитическими путями являются кальпаин-кальцийзависимый путь, лизосомальный путь и путь убиквитин-протеасома-АТФ. Несколько исследований показали активацию этих протеолитических путей при раковой кахексии. Среди этих протеолитических путей убиквитин-протеасома-АТФ-зависимый путь, по-видимому, наиболее вовлечен в раковую кахексию. Этот протеолитический путь опосредуется двумя убиквитинлигазами, специфичными для скелетных мышц, MAF-Box и MURF1, которые в значительной степени сверхэкспрессируются во многих клетках. модели мышечной атрофии и раковой кахексии. С другой стороны, фактор роста IGF1 является известным анаболическим фактором, который активирует протеосинтез через сигнальный путь PI3K/Akt/mTOR. Снижение экспрессии IGF1 в скелетных мышцах наблюдается на экспериментальных моделях раковой кахексии. Исследования показали, что определенные факторы опухолевого происхождения могут способствовать раковой кахексии на некоторых животных моделях.

Два фактора особенно привлекли внимание ученых в последние годы: фактор ZAG (гликопротеин цинка альфа-2), настоящий фактор мобилизации липидов у людей, сверхэкспрессируемый в печени и жировой ткани, и PIF (протеогликан, идентифицированный в опухолевых клетках мышиной аденокарциномы, который будет отвечать за истощение мышц, вызванное активацией убиквитин-протеасом-АТФ-зависимого протеолитического пути. Более поздняя работа предполагает, что миостатин и активин А, два члена суперсемейства TGFβ, могут способствовать кахексии, особенно мышечной атрофии, вызванной некоторыми видами рака.

Потеря жира является ранним синдромом в развитии раковой кахексии и отрицательно коррелирует с ожидаемой продолжительностью жизни пациентов. Ранние исследования этого жирового расплава выявили недостаток запасов триглицеридов в жировой ткани. Запас триглицеридов достигается действием липопротеинлипазы. Он преимущественно присутствует в жировой ткани и гидролизует липопротеины, циркулирующие в крови, что позволяет захватывать жирные кислоты адипоцитами и накапливать жировые запасы. Развитие опухоли будет вызывать снижение экспрессии генов и активности липопротеинлипазы за счет действия воспалительных цитокинов. Тем не менее, текущие исследования, по-видимому, демонстрируют, что расплавление жировой ткани, наблюдаемое при раковой кахексии, в основном объясняется усилением липолиза (косвенно показанным увеличением концентрации жирных кислот в плазме у кахектичных пациентов с раком желудочно-кишечного тракта). .

Липолиз с помощью гормоночувствительной липазы (LHS) и моноглицеридлипазы (MGL) обеспечивает гидролиз триглицеридов в диглицериды, а диглицеридов в моноглицериды, которые сами расщепляются до свободных жирных кислот и глицерина. Недавно была открыта специфичная для жировой ткани триглицеридлипаза (TGLA), и ее роль дублируется по сравнению с LHS. Исследования Cao et al. показали, что активация LHS катехоламинами может представлять собой механизм регуляции липолиза при раковой кахексии. . Изменение TGLA и LHS также может быть ответственным за накопление DAG и TAG в мышцах раковых мышей. Недавнее исследование показало, что инвалидация TGLA и LHS в 2 моделях кахексии, вызванной инъекцией клеток легочной карциномы Льюиса или клеток меланомы B16, индуцировала устойчивость к развитию кахексии за счет ограничения потери жира и мышц. Системное воспаление, развившееся во время раковой кахексии, также может вызывать повышение резистентности к инсулину через TNF-альфа. TNF-альфа может ингибировать экспрессию перилипина А, белка, экспрессируемого на поверхности липидных капель адипоцитов, который играет важную роль в целостности жировой ткани, поскольку ограничивает доступ ферментов, участвующих в липолизе, к липидной капле. Снижение экспрессии перилипина А вызывает усиление липолиза. Кроме того, исследование Stephens et al. в 2011 году пришли к выводу, что количество и размер внутримышечных липидных капель увеличиваются при наличии рака, а также увеличиваются при потере веса/потере жировой ткани в других частях тела.

Миостеатоз, патологическое жировое отложение в скелетных мышцах, является еще одной характеристикой состава тела, помимо низкой мышечной массы, что связано с неблагоприятным прогнозом онкологического заболевания, в частности снижением общей выживаемости, и недавно было показано, что мышцы больных раком содержат тем больше жировой ткани, чем при тяжелой потере веса. Несколько исследований показали, что миостеатоз связан с увеличением резистентности к инсулину и, следовательно, снижением протеолиза за счет ингибирования транспорта аминокислот инсулином. Содержание жира в мышцах может быть изучено косвенно и неинвазивно на основании того, что жировая ткань обычно ослабляет воздействующее на нее излучение. . Величина измерения ослабления определяется скоростью, с которой излучение проходит через ткань, и выражается в единицах Хаунсфилда (HU). Значения ослабления мышц и жировой ткани определяли между -190 и -30 HU.

Ослабление излучения в мышцах хорошо коррелировало с содержанием жира в мышцах. . Таким образом, значения HU, определяемые с помощью КТ, могут отражать степень внутримышечной жировой ткани и использоваться для классификации мышц как нормальных или подверженных миостеатозу. Низкая мышечная масса и ослабление лучевой активности в мышцах свидетельствуют о высокой степени миостаатоза и были выделены как независимый прогностический фактор общей выживаемости и смертности онкологических больных соответственно. . Сравнение мышечного метаболизма у лиц с ожирением и с нормальным весом показало прекращение синтеза белка в ответ на инсулин, особенно в митохондриях мышц у лиц с избыточным весом. Интересно, что обновление мышечного белка было обратно пропорционально массе жира. Такое наблюдение ставит вопрос о возможности вредного влияния жировой массы на синтез белка. Гипотеза о такой липотоксичности была подтверждена работой, проведенной на крысах, которая показала, что синтез мышечных белков замедляется при инфильтрации жира в мышцы.

На клеточном уровне метаболизм регулируется митохондриями, которые обеспечивают 90% нашей энергии в форме АТФ. Эта энергия синтезируется в ходе окислительного фосфорилирования, которое состоит из 2 элементов (дыхательная цепь и АТФ-синтаза) и которое позволяет превращать в воде и АТФ восстановленные эквиваленты, возникающие в результате реакций дегидрирования (и декарбоксилирования) энергетических питательных веществ, в наличие дикислорода (O2) и АДФ, согласно теории хемосмотического взаимодействия. Развязка окислительного фосфорилирования может быть связана с непроизвольной потерей веса. Работа Romestaing et al. Показано, что потеря массы тела после развития стеатоза была связана со снижением соотношения АТФ/О2. Таким образом, митохондриальные дисфункции могут иметь прямое влияние на деградацию белков, наблюдаемую при раковой кахексии. Кроме того, системное воспаление, вызванное развитием опухоли, также может влиять на биоэнергетику митохондрий.

Работы Хохвальда и др. были одними из первых, кто предположил изменение метаболизма митохондрий мышц, продемонстрировав снижение концентрации АТФ в икроножной мышце крыс с саркомой МСА. Недавние работы Константину и кол. подтвердили эту гипотезу, продемонстрировав in vivo с помощью 31P ядерного магнитного резонанса (ЯМР) снижение скорости синтеза АТФ на нижней конечности мышей с легочной карциномой Льюиса по сравнению со здоровыми мышами. В этой работе предполагалось снижение способности синтезировать АТФ при раковой кахексии за счет разъединения белков, таких как UCP3. Это снижение синтеза АТФ также можно объяснить изменениями в функционировании митохондриальной дыхательной цепи.

Жюльен и кол. в 2012 г. изучали митохондриальную активность скелетных мышц в мышиных моделях раковой кахексии на основе соотношения АТФ/кислород и пришли к выводу, что окислительные способности мышечных митохондрий снижаются за счет снижения активности комплекса IV, ответственного за потерю мышечной массы и накопление свободных жирных кислот в мышцы (миостеатоз), так как меньше окисляются митохондриями. Они также заметили, что экспрессия MURF1 и MAF-Box (протеолитически активные лигазы) была увеличена в мышцах крыс с раком.

Раковая кахексия поражает около 80% пациентов с распространенным раком и улучшает их прогноз, увеличивая их заболеваемость и смертность. Он определяется как потеря мышечной массы, особенно мышечной, в результате дисбаланса между протеолизом и протеогенезом. Показано, что наличие рака на мышиной модели способствует развитию миостеатоза, связанного, в том числе, с изменением мышечных липаз и снижением митохондриальной активности, следствием чего является снижение окисления последний из свободных жирных кислот, которые, следовательно, будут накапливаться в мышцах мышей, страдающих раком. Известно, что этот вызванный затем миостеатоз отвечает за резистентность к инсулину, участвующую в снижении протеогенеза и, следовательно, в потере веса.

Основная цель здесь состоит в том, чтобы подтвердить эту же гипотезу у людей путем изучения влияния кахексии на активность мышечных митохондрий как маркера миостеатоза у пациентов с раком верхних дыхательных путей, кахектичным или нет, и контрольной группой без кахексии.

Пациенты будут набираться из отделения ЛОР и шейно-лицевой хирургии в CHU Gabriel Montpied в Клермон-Ферране.

Включение пациентов в 2 группы:

• Группа К+: рак верхних отделов пищеварительного тракта с кахексией или без нее.
• Группа К-: отсутствие рака и отсутствие кахексии. Набор в группу К+ будет осуществляться на многопрофильном консультативном совещании (RCP), решение которого является исключительной или неисключительной операцией. Перед реализацией протокола во время предоперационной консультации пациенту выдается информационный лист и подписывается информированное согласие в 2-х экземплярах после периода размышления пациента 7 дней.

При включении, за день до операции, пациенты получают двойную общую оценку и оценку питания:

• Сбор эпидемиологических данных: возраст, медицинский и хирургический анамнез (сердечная недостаточность, почечная недостаточность, дыхательная недостаточность, ХОБЛ, ИБС), интоксикация этиловым спиртом (грамм/сут), отравление табаком (упаковка/год), обычное лечение, характеристика опухоли для группа К+ (гистологический тип, локализация, стадия опухоли, характер лечения), показания и характер операции для группы К-, предоперационная программа ренутриации для группы К+ (пищевые добавки, энтеральное или парентеральное питание)
• Клиническая оценка питания: масса тела (кг), потеря массы тела за последние 6 месяцев (кг), рост (м), индекс массы тела (ИМТ в кг/м²) (NPH), краткая батарея физических показателей (SPB), измерение мышечной силы по динамометрии (Ньютона), импедансометрии (индекс Кайла, индекс Янссена)
• Миостеатозная и нутритивная морфологическая оценка, соответственно, по единице Хаунсфилда и индексу мышечной массы на уровне L3 (см²/м²) с помощью абдоминальной томоденситометрии для группы К+ (выполнена в балансе визуализации распространения рака)

Пациентам будут полезны 4 органических образца во время плановой операции (онкологическая хирургия для группы K +, хирургия шейки матки для группы K-):

• Проведение мышечной биопсии СКОМ мышцы общим объемом около 300 мг, не прибегая к дополнительному инвазивному действию. Эта проба сразу делится на 6 проб и помещается в емкость с жидким азотом для транспортировки к месту хранения. Затем он будет заморожен при температуре -80°C.
• Проведение пробы крови в соответствии со следующими условиями: 1 сухая пробирка, 1 пробирка с ЭДТА и 2 сухие пробирки для биохимии Сухая пробирка и пробирка с ЭДТА будут немедленно помещены во лед для транспортировки в место хранения. Затем он будет немедленно центрифугирован, а затем заморожен при температуре -80 ° C. Две сухие пробирки для биохимии будут переданы в лабораторию биохимии CHU Габриэль-Монпье.
• Проведение биопсии опухоли общим объемом около 200 мг, не прибегая к дополнительной инвазивной процедуре. Эта проба сразу делится на 4 пробы и помещается в емкость с жидким азотом для транспортировки к месту хранения. Затем его замораживают при температуре -80°С (только для группы К+).