Mitokondriell aktivitet och myosteatos i kakexi av cancer i den övre matsmältningskanalen (MYOMEC)

Undernäring kännetecknas av en negativ energibalans på grund av en djup skelettmuskulär förlust, vilket i sig är sekundärt till minskningen av intaget och metabola avvikelser som förvärrar viktminskningen. Sarkopeni definieras som förlust av muskelmassa, vars konsekvenser är en minskning av muskelstyrka och fysisk prestation. Kakexi, identifierad i många kroniska sjukdomar (njurinsufficiens, hjärtsvikt, diabetes, KOL), är resultatet av en obalans mellan proteolys och proteogenes och kan definieras som ett multifaktoriellt syndrom som kännetecknas av en viktminskning som huvudsakligen beror på en förlust av mager massa, i synnerhet muskelmassa, som inte är reversibel genom ett adekvat näringstillskott och som leder till funktionella abnormiteter.

Cancer i ÖNH-sfären representerar cirka 15 % av all cancer hos män och 2 % hos kvinnor. De gäller främst personer mellan 45 och 70 år med en dominerande roll av etyltobaksförgiftning. Patienter med cancer i övre luft- och mag-tarmkanalen är särskilt benägna att drabbas av undernäring från själva tumörens sida men också på grund av kontexten (etyltobaksförgiftning, stillasittande beteende, dåligt allmäntillstånd), tumörlokalisering med minskat intag (mekanisk obstruktion, anorexi) , smärta), men också efter behandling (kemoterapi, strålbehandling, kirurgi).

Cancerkakexi drabbar cirka 80 % av patienter med avancerad cancer och påverkar deras prognos genom att öka sjuklighet och dödlighet, minskad tolerans och svar på behandling, minskad livskvalitet och minskad överlevnad. Dess prognos beror på omfattningen av förlusten av muskelmassa. Det rapporteras generellt för en patient med en viktminskning som överstiger 5 % av sin initiala vikt under de senaste 6 månaderna, med tre stadier som beskrivs: Förkakexistadiet, rent kakexistadium, refraktärt kakexistadium. Det kännetecknas bland annat av utvecklingen av systemisk inflammation och tumörcellinjer och tumörceller från cancerpatienter har visat sig producera pro-inflammatoriska cytokiner (IL-6, IL-8).

Förlusten av skelettmuskelmassa, upp till 75 % vid allvarlig undernäring är relaterad till en acceleration av muskelkatabolism och en förändring av muskelproteinanabolism, medierad av stora tumörsignaler och leder till en minskning av prestandastatus, minskning av total överlevnad, ökning i känslighet för toxicitet av kemoterapi och ökad exponering för långvariga sjukhusvistelser.

Denna muskelförlust är resultatet av en ökning av proteolysfenomen men också av en minskning av proteinsyntesen. De huvudsakliga proteolytiska vägarna är den kalpain-kalciumberoende vägen, den lysosomala vägen och den ubiquitin-proteasom-ATP-vägen. Flera studier har visat aktivering av dessa proteolytiska vägar vid cancerkakexi. Bland dessa proteolytiska vägar verkar den ubiquitin-proteasom-ATP-beroende vägen vara den mest involverade i cancerkakexi. Denna proteolytiska väg förmedlas av 2 ubiquitinligaser specifika för skelettmuskulaturen, MAF-Box och MURF1, som till stor del är överuttryckta i många modeller av muskelatrofi och cancerkakexi. Å andra sidan är tillväxtfaktorn IGF1 en känd anabol faktor som aktiverar proteosyntesen via signalvägen PI3K/Akt/mTOR. Minskningen av IGF1-uttryck i skelettmuskulaturen observeras i experimentella modeller av cancerkakexi. Studier har visat att vissa faktorer av tumörursprung kan bidra till cancerkakexi i vissa djurmodeller.

2 faktorer har särskilt uppmärksammats av forskare under de senaste åren, ZAG-faktorn (Zink alfa 2-glykoprotein), en veritabel lipidmobiliseringsfaktor hos människor, överuttryckt i levern och fettvävnaden och PIF (proteoglykan identifierad i murina adenokarcinomtumörceller från mus som skulle vara ansvarig för muskelförtvining inducerad av aktiveringen av den ubiquitin-proteasom-ATP-beroende proteolytiska vägen. Nyare arbete tyder på att Myostatin och Activin A, två medlemmar av TGFβ-superfamiljen, kan bidra till kakexi, särskilt muskelatrofi, inducerad av vissa cancerformer.

Fettförlust är ett tidigt syndrom i utvecklingen av cancerkakexi och är negativt korrelerad med patientens förväntade livslängd. Tidiga studier på denna fettsmälta avslöjade bristande lagring av triglycerider i fettvävnad. Lagringen av triglycerider uppnås genom verkan av lipoproteinlipas. Det finns främst i fettvävnad och hydrolyserar lipoproteiner som cirkulerar i blodet, vilket möjliggör infångning av fettsyror av adipocyter och lagring av fettreserver. Utvecklingen av tumören skulle inducera en minskning av genuttrycket och aktiviteten av lipoproteinlipas via verkan av inflammatoriska cytokiner. Aktuell forskning tycks dock visa att fettsmältan som observeras vid cancerkakexi till största delen förklaras av en ökning av lipolys (visas indirekt av en ökning av plasmafettsyrakoncentrationen hos kakektiska patienter med gastrointestinal cancer). .

Lipolys, via hormonkänsligt lipas (LHS) och monoglyceridlipas (MGL), tillåter hydrolys av triglycerider till diglycerider och diglycerider till monoglycerider som själva bryts ned till fria fettsyror och glycerol. Fettvävnadsspecifikt triglyceridlipas (TGLA) har nyligen upptäckts och har en roll som är överflödig jämfört med LHS. Studier av Cao et al. visade att aktiveringen av LHS av katekolaminer kunde utgöra en mekanism för reglering av lipolys under cancerkakexi. . En förändring av TGLA och LHS skulle också vara ansvarig för en ackumulering av DAG och TAG i muskeln hos cancermöss. En nyligen genomförd studie visade att ogiltigförklaringen av TGLA och LHS i 2 modeller av kakexi inducerad genom injektion av Lewis lungkarcinomceller eller B16 melanomceller inducerade resistens mot utvecklingen av kakexi genom att begränsa fett- och muskelförluster. Systemisk inflammation utvecklad under cancerkakexi kan också inducera en ökning av insulinresistens via TNFalpha. TNFalpha skulle kunna hämma uttrycket av perilipin A, ett protein som uttrycks på ytan av fettdroppar av adipocyter, vilket spelar en viktig roll för fettvävnadens integritet eftersom det begränsar tillgången av enzymer som är involverade i lipolys till lipiddroppen. En minskning av uttrycket av perilipin A skulle inducera en ökning av lipolys. Dessutom har en studie av Stephens et al. 2011 drog slutsatsen att antalet och storleken på intramuskulära lipiddroppar ökar i närvaro av cancer och även ökar med viktminskning/fettförlust i andra kroppsdelar.

Myosteatos, en patologisk fettavlagring i skelettmuskulaturen, är ett annat kännetecken för kroppssammansättningen, förutom låg muskelmassa, vilket är förknippat med den dåliga prognosen för cancersjukdomen, i synnerhet en minskning av den totala överlevnaden och det har nyligen visat sig att muskeln hos cancerpatienter innehåller desto mer fettvävnad än allvarlig viktminskning. Flera studier har visat att myosteatos är förknippat med en ökning av insulinresistens och därför en minskning av proteolys via hämning av insulintransport av aminosyror. Fetthalten i muskeln kan indirekt och icke-invasivt studeras på basis av att fettvävnaden typiskt dämpar den strålning som appliceras på den. . Värdet på dämpningsmätningarna bestäms av hastigheten med vilken strålningen passerar genom vävnaden och uttrycks i Hounsfield-enheter (HU). Muskel- och fettvävnadsdämpningsvärden definierades mellan -190 och -30 HU.

Försvagningen av strålningen i muskeln korrelerade väl med fetthalten i musklerna. . Således kan HU-värdena som definieras av CT-skanningen återspegla graden av intramuskulär fettvävnad och används för att kategorisera muskeln av normal eller exponerad för myosteatos. Låg muskelmassa och försvagning av strålningen i muslce vittnar om hög grad av myostaatos och identifierades som en oberoende prognostisk faktor för total överlevnad respektive dödlighet hos cancerpatienter. . Jämförelsen av muskelmetabolism hos överviktiga och normoponderade försökspersoner visade ett avskaffande av proteinsyntesen som svar på insulin, särskilt i muskelmitokondrier hos överviktiga försökspersoner. Intressant nog var muskelproteinförnyelsen omvänt korrelerad med fettmassan. En sådan observation väcker frågan om möjligheten av en skadlig effekt av fettmassa på proteinsyntesen. Hypotesen om denna lipotoxicitet bekräftades av ett arbete utfört på råttan som visade att syntesen av muskelproteinerna bromsas när det sker infiltration av fett i muskeln

På cellnivå styrs ämnesomsättningen av mitokondrierna som tillhandahåller 90% av vår energi i form av ATP. Denna energi syntetiseras inom oxidativ fosforylering, som består av 2 enheter (andningskedjan och ATP-syntas) och som möjliggör omvandling, i vatten och ATP, av de reducerade ekvivalenter som är ett resultat av dehydreringsreaktioner (och dekarboxylering) av energetiska näringsämnen, i närvaro av dioxygen (O2) och ADP, enligt kemosmotisk kopplingsteori. Frikopplingen av oxidativ fosforylering kan vara involverad i ofrivillig viktminskning. Arbetet av Romestaing et al. Visade att viktminskning efter utvecklingen av steatos var associerad med en minskning av ATP/O2-kvoten. Mitokondriell dysfunktion kan därför ha en direkt effekt på proteinnedbrytningen som observeras under cancerkakexi. Dessutom kan systemisk inflammation orsakad av utvecklingen av tumören också påverka mitokondriell bioenergetik.

Verken av Hochwald et al. var bland de första som föreslog en förändring av muskelmitokondriell metabolism genom att påvisa en minskning av ATP-koncentrationen i gastrocnemius hos råttor med MCA-sarkom. De senaste verken av Constantinou och col. bekräftade denna hypotes genom att visa in vivo genom 31P kärnmagnetisk resonans (NMR) en minskning av synteshastigheten av ATP på den nedre extremiteten hos möss med Lewis lungkarcinom jämfört med dess friska möss. Detta arbete föreslog en minskning av förmågan att syntetisera ATP under cancerkakexi genom att frikoppla proteiner såsom UCP3. Denna minskning av ATP-syntesen kan också förklaras av förändringar i funktionen hos den mitokondriella andningskedjan.

Julienne och col. 2012 studerade mitokondriella aktiviteten hos skelettmuskler i murina modeller av cancerkakexi baserade på ATP / syreförhållandet och drog slutsatsen att muskulär mitokondriella oxidativa kapacitet reducerades genom att minska aktiviteten hos komplex IV, ansvarigt för muskelförlust och ackumulering av fria fettsyror i muskel (myosteatos) eftersom mindre oxideras av mitokondrier. De observerade också att uttrycket av MURF1 och MAF-Box (proteolytiskt aktiva ligaser) ökade i muskeln hos råttor med cancer.

Cancerös kakexi drabbar cirka 80 % av patienter med avancerad cancer och ökar deras prognos genom att öka deras sjuklighet och dödlighet. Det definieras som en förlust av mager massa, särskilt muskulär till följd av en obalans mellan proteolys och proteogenes. Det har visat sig att förekomsten av cancer i den murina modellen gynnar utvecklingen av myosteatos, som bland annat är kopplad till förändring av muskellipaser och en minskning av mitokondriell aktivitet, vars konsekvens är en minskning av oxidationen av det senare av fria fettsyror som följaktligen skulle ackumuleras i muskeln hos möss som lider av cancer. Det är känt att denna myosteatos som sedan induceras är ansvarig för en insulinresistens som deltar i en minskning av proteogenesen och därför i viktminskning.

Huvudsyftet här är att bekräfta samma hypotes hos människor genom att studera kakexis inverkan på muskelmitokondriell aktivitet som en markör för myosteatos hos patienter med cancer i den övre luftmatsmältningskanalen, kakektiska eller inte, och icke-kaketiska kontroller.

Patienter kommer att rekryteras från ÖNH och Cervico-ansiktskirurgi vid CHU Gabriel Montpied i Clermont-Ferrand.

Inkludering av patienter i 2 grupper:

• Grupp K +: cancer i övre matsmältningskanalen med eller utan kakexi
• Grupp K-: frånvaro av cancer och frånvaro av kakexi. Rekryteringsarrangemangen för K+-gruppen kommer att göras genom ett multidisciplinärt konsultationsmöte (RCP), vars beslut är en exklusiv eller icke-exklusiv operation. Innan protokollet realiseras, under den preoperativa konsultationen, ges ett informationsblad till patienten och ett informerat samtycke i 2 exemplar undertecknas efter en betänketid av patienten på 7 dagar.

Vid inkluderingen, dagen före operationen, drar patienterna nytta av en dubbel allmän och näringsmässig utvärdering:

• Insamling av epidemiologiska data: ålder, medicinsk och kirurgisk historia (hjärtinsufficiens, njurinsufficiens, andningsinsufficiens, KOL, kranskärlssjukdom), etylförgiftning (gram/dag), tobaksförgiftning (paket/år), vanlig behandling, tumöregenskaper för grupp K+ (histologisk typ, plats, tumörstadium, behandlingstyp), indikation och typ av operation för grupp K-, preoperativt åternäringsprogram för K+-gruppen (kosttillskott, enteral eller parenteral matning)
• Klinisk näringsutvärdering: kroppsvikt (kg), viktminskning under de senaste 6 månaderna (kg), längd (m), body mass index (BMI i kg/m²) (NPH), Short Physical Performance Battery (SPPB), muskelstyrkamätning med dynamometri (Newton), Impedansmetri (Kyle-index, Janssen-index)
• Myostéatosisk och näringsmorfologisk utvärdering av respektive Hounsfield Unit och Muscular Mass Index på L3-nivå (cm²/m²) genom abdominal tomodensitometri för K+-gruppen (genomförs i cancerförlängningsavbildningsbalansen)

Patienterna kommer att dra nytta av 4 organiska prover under den planerade operationen (karcinologisk kirurgi för grupp K+, livmoderhalskirurgi för grupp K-):

• Genomföra en muskelbiopsi av SCOM-muskeln med en total volym på cirka 300 mg, utan att tillgripa ytterligare en invasiv handling. Denna provtagning delas omedelbart upp i 6 prover och placeras i en tank för flytande kväve för transport till lagringsplatsen. Det kommer sedan att frysas vid -80 ° C.
• Genomförande av ett blodprov enligt följande villkor: 1 torrrör, 1 EDTA-rör och 2 torrrör för biokemi Torrröret och EDTA-röret kommer omedelbart att läggas i is för transport till lagringsplatsen. Det kommer sedan att omedelbart centrifugeras och sedan frysas vid -80 ° C. De två torra rören för biokemi kommer att överföras till laboratoriet för biokemi i CHU Gabriel-Montpied.
• Utföra en tumörbiopsi med en total volym på cirka 200 mg utan att tillgripa ytterligare en invasiv procedur. Denna provtagning delas omedelbart upp i 4 prover och placeras i en tank för flytande kväve för transport till lagringsplatsen. Den fryses sedan vid -80 ° C (endast för K + grupp).