Arhive etichetă | efect warburg

Studiul de faza 1 a dicloroacetatului (DCA) la adulți cu tumori cerebrale maligne recurente

rezumat

fundal

Tumorile cerebrale maligne recurente (RMBTs) au un prognostic slab. Dicloroacetatul (DCA) activează metabolismul oxidativ mitocondrial și a arătat activitate împotriva mai multor cancere umane.

Proiecta

Am efectuat un studiu open-label al DCA oral la 15 adulți cu glioame recurente OMS de gradul III – IV sau metastaze de la un cancer primar în afara sistemului nervos central. Obiectivul principal a fost detectarea unei doze care limitează toxicitatea pentru RMBTs la 4 săptămâni de tratament, definită ca orice toxicitate de gradul 4 sau 5 sau toxicitatea de gradul 3, direct atribuibilă DCA, pe baza criteriilor comune de toxicitate ale Institutului Național de Cancer pentru evenimente adverse, versiunea 4.0. Obiectivele secundare au implicat date privind siguranța, tolerabilitatea și generarea de ipoteze cu privire la starea bolii. Dozarea s-a bazat pe variația haplotipului în glutation transferaza zeta 1 / maleylacetoacetate isomeraza (GSTZ1 / MAAI), care participă la DCA și catabolismul tirozinei.

Rezultate

Opt pacienți au finalizat cel puțin 1 ciclu de patru săptămâni. În acest timp, nu a apărut nicio toxicitate limitată la doză. Niciun pacient nu s-a retras din cauza lipsei de toleranță la DCA, deși 2 subiecți au prezentat parastezii distale de grad 0-1 care au dus la retragerea electivă și / sau ajustarea dozei. Toți subiecții care au terminat cel puțin 1 ciclu de patru săptămâni au rămas stabili din punct de vedere clinic în acest timp și au rămas pe DCA în medie de 75,5 zile (intervalul 26-312).

concluzii

DCA cronică, orală, este posibilă și bine tolerată la pacienții cu glioame maligne recurente și alte tumori metastatice la nivelul creierului, folosind intervalul de doze stabilit pentru bolile metabolice. Importanța dozării bazate pe genetică este confirmată și ar trebui încorporată în studiile viitoare de administrare cronică a DCA.

Logo-ul lui nihpa

About Author manuscripts Submit a manuscript HHS Public Access; Author Manuscript; Accepted for publication in peer reviewed journal;
Investiți noi medicamente . Manuscris de autor; disponibil în PMC 2015 4 iunie.
Publicat în forma editată finală ca:
PMCID: PMC4455946
NIHMSID: NIHMS692921
PMID: 24297161

Introducere

Tumorile cerebrale maligne recurente (RMBTs), fie de la gliomele maligne primare, fie de la metastaze la sistemul nervos central (SNC), au un prognostic slab [ 1 , 2 ]. Ei împărtășesc o incidență din ce în ce mai mare, caracteristicile clinice și radiografice și calmul terapiilor eficiente. Astfel, studiile de faza 1/2 ale RMBT pentru investigarea agenților potențial promițători au fost considerate de comunitatea oncologică internațională ca fiind eficiente și valabile științific [ 3 , 4 ].

În ciuda diverselor fenotipuri histologice, RMBT-urile pot împărtăși o patobiologie biochimică comună. Glicoliza aerobă, sau efectul Warburg, este un semn distinctiv al metabolismului tumorii care reflectă o creștere disproporționată a glicolizei citoplasmice în raport cu oxidarea glucozei mitocondriale, chiar și în condiții de oxigenare adecvată [ 5 ]. O componentă moleculară a glicolizei aerobe este reglarea stabilă a factorului inductibil de hipoxie-1alpha (HIF-1α), ceea ce duce la o expresie crescută a transportorilor de glucoză, a majorității enzimelor glicolizei și a enzimei mitocondriale piruvat dehidrogenaza kinază (PDK) [ 6 ]. PDK fosforilează subunitatea E1α a complexului multi-component piruvat dehidrogenază (PDC), inhibând activitatea catalitică și, prin urmare, oxidarea mitocondrială a glucozei ( Fig. 1 ). Expresia redusă în multe tipuri de cancer ale genei p53 supresoare contribuie, de asemenea, la efectul Warburg, deoarece în mod normal inhibă PDK, amortizând efectul inhibitor asupra PDC [ 7 ].

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este nihms692921f1.jpg

PDC catalizează etapa de limitare a vitezei în oxidarea aerobă a glucozei și a piruvatului și a alaninei și lactatului, care sunt în echilibru cu piruvatul. De asemenea, PDC leagă funcțional glicoliza citoplasmatică cu ciclul acidului tricarboxilic mitocondrial (TCA) și este, astfel, integrant la energia celulară. Panoul A – Complexul eucariotic Da 9,5 M este organizat în mai multe exemplare de 3 componente enzimatice [ 19 , 20 ]. Piruvatul heterotetrameric (α2β2) piruvat dehidrogenază (E1) decarboxilați în prezența pirofosfatului de tiamina (TPP). Dihidrolipoamida acetiltransferaza (E2) transferă grupa acetil la un fragment de acid lipoic care sintetizează până la 60 de molecule de acetil CoA din coenzima A redusă per complex macromolecular. Lipoatul redus este reoxidat prin dihidrolipoamidă dehidrogenază (E3) într-o reacție redox cuplată în care este generată NADH. De asemenea, PDC folosește o proteină de legare E3 (E3BP) pentru a lega componenta E3 de miezul complexului. Reacția netă asigură astfel acetil CoA derivat din glucoză pentru ciclul tricarboxilic (TCA) și reducerea echivalenților (NADH) pentru lanțul respirator sau pentru reacții anabolice, cum ar fi sinteza lipidelor. Patru cofactori necesari permit oxidarea piruvatului (tiamina; B1) și sinteza coenzimei A (acid pantotenic; B5), acetil CoA (acid lipoic) și NADH (riboflavină; B2 și niacină; B3). Gena pentru subunitatea E1α este localizată pe cromozomul X și toate componentele complexului sunt codificate nuclear. Panoul B – Reglarea rapidă a PDC este mediată în principal de fosforilarea reversibilă a până la trei reziduuri de serină pe subunitatea E1α, ceea ce face ca complexul să fie inactiv. Fosforilarea E1α este facilitată de o familie de patru izoforme piruvat dehidrogenază kinază (PDK 1–4), în timp ce două izoforme de fosfatază piruvat dehidrogenază (PDP 1 și 2) și activează PDC. PDK-urile în sine sunt activate printr-o creștere a raportului intramitochondrial de acetil CoA: CoA și NADH: NAD + , precum și printr-o creștere a încărcării de energie celulară (ATP: ADP). Piruvatul și anumiți analogi halogenați înrudiți structural, cum ar fi dicloroacetatul (DCA), inhibă activitatea PDK. PDP-urile sunt reglate pozitiv de insulină sau ioni de magneziu, iar PDP1 poate fi activat de ioni de calciu. Izoformele PDK și PDP sunt exprimate diferențial în țesuturi, iar izoformele PDK prezintă sensibilitate variabilă la piruvat și DCA (Adaptate din Stacpoole P. Celulele de îmbătrânire 11: 371–377, 2012)

Dicloroacetatul (DCA) este inhibitorul prototipic al moleculelor mici al PDK, o țintă terapeutică emergentă în oncologie [ 8 ]. Prin inhibarea PDK, medicamentul menține PDC în forma sa activă și facilitează oxidarea mitocondrială a piruvatului și lactatului derivat din glucoză prin ciclul acidului tricarboxilic (TCA) [revizuit în 9 ]. DCA traversează ușor bariera sânge-creier, poate fi măsurată în lichidul cefalorahidian și activează PDC în creier [ 9 , 10 ]. DCA are un timp de înjumătățire plasmatică de ~ 1 h la indivizii naivi de droguri, dar poate crește de mai multe ori cu administrarea cronică [ 11 , 12 ]. DCA a fost utilizat timp de mai mulți ani ca medicament de investigare pentru a trata copiii cu erori înnăscute ale metabolismului mitocondrial, incluzând deficiență de PDC [ 13 ], o boală caracterizată și prin glicoliză aerobă crescută [ 14 ] și reglarea patologică a HIF-1α [ 15 ]. Studiile asupra glomiei umane și a altor celule canceroase în cultură sau după transplantul la animale imunocompromise arată că DCA activează PDC și inversează efectul Warburg în aceste celule, inițierea unor modificări complexe în metabolismul celulelor tumorale care duce la scăderea angiogenezei și creșterea morții celulelor tumorale apoptotice [ 16 , 17 ].

Recent, Michelakis și colaboratorii au raportat un studiu cu etichetă deschisă a DCA oral la cinci pacienți cu glioblastom recurent, cu rezultate promițătoare la trei subiecți în termeni de biochimie tumorală și progresie [ 18 ]. Siguranța medicamentelor a fost limitată inițial de neuropatia periferică, care a fost reversibilă la reducerea dozei de DCA. Am arătat că neuropatia indusă de DCA poate fi cel puțin parțial dependentă de rata sa biotransformare in vivo, care, la rândul său, este influențată atât de vârsta subiectului [ 21 ], cât și de variabilitatea haplotipului în glutationa transferază zeta 1 (GSTZ1), care biotransformează DCA la glicoxilat [ 12 ]. Astfel, rămâne incertitudine în ceea ce privește siguranța cronică a DCA la adulții cu cancer, în special la persoanele la care variațiile de haplotip GSTZ1 pot prelungi timpul de înjumătățire plasmatică al medicamentului, crescând astfel riscul de toxicitate.

Prin urmare, am întreprins o etichetă deschisă, studiul în faza 1 a DCA cronică, orală, la adulți cu RBMT, la care a fost evaluată siguranța și tolerabilitatea medicamentelor în raport cu genotipul GSTZ1. GSTZ1 este o enzimă bifuncțională care, sub formă de maleylacetoacetat izomeraza (MAAI), catalizează ultima etapă în metabolismul tirozinei [ 22 ] ( Fig. 2 ). În consecință, am examinat, de asemenea, efectul DCA asupra acumulării de maleyetetonă a tirozinei intermediare, un biomarker al metabolismului tirozinei.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este nihms692921f2.jpg

Bifuncționalitatea GSTZ1 / MAAI. GSTZ1 dehalogenează DCA la molecula glioxilat care se produce în mod natural. MAAI izomerizează maleilacetoacetatul și, respectiv, maleilacetona, la fumarylacetoacetat și fumarylacetona

metode

Acest studiu a fost aprobat de Consiliul de revizuire instituțional al Universității din Florida (UF) și Comitetul științific consultativ al Centrului de Cercetări Clinice (CRC) de la Spitalul Shands din UF. Un comitet intern de monitorizare a datelor și siguranței (DSMB) a inclus oncologi cu experiență în studiile clinice ale cancerului agenților de investigație. Toți subiecții au dat consimțământul scris în scris pentru a participa și au fost recrutați fără prejudecăți de selecție din clinica de oncologie a unuia dintre investigatori (ED). Studiul a fost înregistrat pe clinicrials.gov (nr. NCT 01111097 ) desfășurat sub auspiciile IND # 107,893 eliberate către PWS.

Obiectivele studiului

Scopul principal al acestui studiu a fost de a determina dacă o toxicitate limitată a dozei (DLT) a apărut la pacienții adulți cu RMBT, în intervalul bine stabilit de doză utilizat în bolile metabolice, în primele 4 săptămâni consecutive (ciclul 1, studiu formal endpoint) de administrare orală DCA, care utilizează doze de medicament în intervalul de doze stabilit utilizat la pacienții cu tulburări metabolice non-maligne [ 9 , 13 ]. În plus, pacienților li s-a permis continuarea DCA până la progresie, intoleranță, toxicitate, retragere sau deces. Obiectivele secundare au fost investigarea cineticii DCA și efectele variabilității haplotipului GSTZ1 / MAAI asupra acestora, evaluarea unui test nou, neinvaziv al DCA in vivo și a mecanismului de acțiune și furnizarea de date generatoare de ipoteze cu privire la dacă DCA ar putea influența evoluția bolii.

Eligibilitatea pacientului

Criteriile de eligibilitate au fost similare cu cele utilizate în mod obișnuit în alte studii asupra tumorilor SNC avansate [ 23 – 29 ]. Am inclus adulți în vârstă de 21 de ani sau mai mult cu RMBT-uri dovedite histologic definite drept 1) glioame maligne (OMS III-IV) progresive după o terapie inițială conținând radiații sau 2) metastaze parenchimale în stadiul IV de la malignități sistemice. Orice număr de evoluții și terapii anterioare au fost permise. Pacienților li s-a cerut o evoluție radiografică determinată prin imagistică prin rezonanță magnetică îmbunătățită prin contrast (RMN), funcție hematologică normală, renală și hepatică și trebuie să se fi recuperat de altfel din toxicitățile terapiei anterioare. Eligibilitatea s-a bazat pe istoricul medical, revizuirea sistemelor și o absență mai mare decât NCP-CTCAEv4.0 gradul 3 (sau „moderat”) neuropatie periferică (PN) la examen, cu excepția cazului în care a fost considerată atribuibilă localizării tumorii. și terapiile sale anterioare. Criteriile de eligibilitate au inclus, de asemenea, un interval de cel puțin 4 săptămâni de la chimioterapia citotoxică anterioară, starea de performanță Karnofsky (KPS) de ≥60, un nivel de performanță al grupului de cooperare orientală (ECOG) de ≤2, capacitatea de a vorbi engleză și abilitatea pentru a oferi consimțământul scris în scris. Pacienții cu potențial de sarcină în sine sau un partener au fost de acord să utilizeze un control al nașterii fiabil. Femeilor cu vârsta fertilă li s-a cerut să aibă un rezultat negativ al testului de sarcină și să nu alăpteze. Criteriile de excludere au inclus utilizarea medicală anterioară a DCA, terapia anti-cancer concomitentă și afecțiuni medicale concurente grave.

Design de studiu

Procesul a fost prospectiv, open-label și un singur braț (ne-randomizat). Pacienților eligibili li s-a atribuit o doză de DCA pe kilogram (kg) greutate corporală, așa cum au fost angajați în studiile clinice anterioare DCA [ 27 ]. Pacienții autoadministrați DCA la 8 AM și 8 PM (+/ -1 ore). La intrare, pacienții au fost admiși la CRC pentru confirmarea eligibilității prin istoric, examen fizic, repetarea imagisticii și a chimicalelor din sânge descrise mai sus. Jurnalele de medicamente au fost analizate de coordonatorul studiului.

Am utilizat un proiect de studiu „3 + 3”, utilizat frecvent în studiile oncologice comparabile pentru adulți și pediatri în faza 1 [ 28 , 29 ] ( Tabelul 1 ). Acest proiect presupune testarea a 3 subiecți la o doză dată și escaladarea la următoarea doză, dacă niciun pacient nu are o doză de limitare a toxicității (DLT). Cu toate acestea, dacă 2 sau toți primii 3 subiecți ar avea un DLT, studiul ar fi încheiat, cu excepția cazului în care subiecții ar fi primit doza inițială, caz în care se va produce o reducere a dozei. Dacă unul dintre cei 3 subiecți inițiali ar avea o DLT, atunci încă 3 subiecți ar fi testați, cu escaladarea dozei dacă niciunul dintre acești subiecți nu ar avea un DLT. Cu toate acestea, studiul ar fi încheiat dacă mai mult de 1 dintre acești subiecți ar avea o DLT. În conformitate cu obiectivul principal, nivelurile de doză de cohortă au fost stabilite în intervalul de doze stabilite clinic de DCA în bolile metabolice [ 11 , 27 ]. Doza inițială inițială a fost de 8,0 mg / kg / 12 h, care a fost crescută la 12,5 mg / kg / 12 h sau a scăzut la 5,0 mg / kg / 12 h dacă prima doză nu a fost tolerată, așa cum a fost determinată de DSMB. Cu toate acestea, în timpul înscrierii, noi date privind impactul genotipului GSTZ1 / MAAI asupra metabolismului DCA [ 12 ] au dus la o modificare a alocării nivelului dozei pentru acest studiu. Deoarece persoanele care au cel puțin un haplotip de tip sălbatic (EGT) pentru GSTZ1 / MAAI metabolizează DCA mai rapid decât cei care nu au acest haplotip, protocolul a fost modificat pentru a stratifica a priori (adică, nu randomizează) pacienții într-una dintre cele două coorte: 1 ) Transportatori EGT; și 2) transportatori non-EGT. Pacienții considerați metabolizatori „rapide” (purtători EGT) au continuat în proiectarea 3 + 3. Pacienților considerați metabolizatori „lenti” (purtători non-EGT), li s-a administrat 4,0 mg / kg / 12 h și nu au fost incluși în proiectarea 3+ 3. Astfel, metabolizatorii „lenti” nu au fost incluși în determinarea obiectivului primar, ci au fost urmăriți pentru analiza obiectivelor secundare.

tabelul 1

Cohorte de trei pacienți tratați la fiecare doză

Cohorta „rapidă” Doza Numărul de pacienți care suferă de DLT în decurs de 4 săptămâni Determinarea DSMB
1 ( N = 3 până la 6 *) 8,0 mg / kg / 12 ore 0 12,5 mg / kg / 12 h pentru următoarea cohortă
1 Încă 3 pacienți * vor fi testați la 8,0 mg / kg / 12 ore

  • Dacă nu apar DLT-uri în decurs de 4 săptămâni, treceți la cohorta 2

  • Dacă 1 sau mai mulți au DLT, atunci escaladarea dozei va fi încheiată și 5,0 mg / kg / 12 h vor fi utilizate pentru restul studiului

2 sau 3 5,0 mg / kg / 12 h pentru restul studiului
2 ( N = 3) 12,5 mg / kg / 12 ore 0 12,5 mg / kg / 12 h pentru restul studiului
1 Încă 3 testate.

  • Dacă nu apar DLT-uri, atunci restul studiului vor fi utilizate 12,5 mg / kg / 12 h

  • Dacă 1 sau mai multe au un DLT, 8,0mh / kg / 12 h vor fi utilizate pentru restul studiului

O DLT a fost definită ca orice toxicitate NCI-CTCAEv4.0 gradul 4-5, orice toxicitate de gradul 3 atribuită direct terapiei de protocol care necesită spitalizare și / sau întrerupere a terapiei sau orice toxicitate de gradul 3 care nu a putut fi îmbunătățită după 3 săptămâni de intervenție medicală [ 29 ]. O excepție a fost făcută pentru pacienții care au necesitat o spitalizare, o procedură sau o altă întârziere de studiu mai mică de 14 zile, care nu avea legătură cu siguranța sau tolerabilitatea DCA (de exemplu, ajustarea medicamentului anti-epileptic sau a dispozitivului medical).

Formularea și testarea medicamentelor

DCA de sodiu cristalin de calitate clinică (TCI America, Portland, OR) a fost analizat independent pentru puritate și omogenitate prin cromatografie de gaz – spectrometrie de masă (GC-MS) [ 30 ] și a fost formulat ca un preparat lichid, așa cum s-a descris anterior [ 31 ]. Fiecare lot de produs a fost testat pentru conținut și pirogenicitate și a fost distribuit în 400 de sticle colorate chihlimbar care au fost refrigerate la 4 ° C. În aceste condiții, DCA are un termen de valabilitate de cel puțin un an.

Analize biochimice

Eșantioanele de plasmă și urină au fost analizate, în duplicat, de GC-MS pentru nivelurile de jgheab (interval de dozare) de DCA [ 30 ] și tirosină intermediară maleilacetonă (MA), un substrat pentru MAAI [ 12 ].

Izolarea ADN, genotiparea și analiza haplotipului

ADN-ul a fost izolat din sânge folosind kituri de sânge Puregene Qiagen Gentra (Qiagen Intl., Alameda, CA). Am genotipizat probe pentru trei SNP-uri non-sinonime: G94> A (rs3177427) Glu → Lys la poziția 32; G124> A (rs7972) Gly → Arg la poziția 42; și C245> T (rs1046428) Thr → Met la poziția 82 în gena GSTZ1 / MAAI și pentru promotorul SNP-1002 G> A (rs7160195) prin pirosecuție [ 32 ]. Am dedus haplotipuri prin metode computationale folosind programul Bayesian de reconstrucție a haplotipului, versiunea PHASE 2.1 [ 33 ]. Cele cinci haplotipuri raportate și frecvențele acestora în populația generală sunt: ​​EGT (~ 50%), KGT (~ 30%), EGM (~ 10-20%), KRT (~ 5-10%) și KGM (<5%) ) (12).

Test de respirație piruvat (PBT)

Am aplicat o metodă nouă pentru a estima noninvaziv activitatea PDC endogenă in vivo. Argumentarea se bazează pe capacitatea unică a PDC de a descarboxila ireversibil 1-13 C-piruvat la dioxidul de carbon, conform ecuației:

piruvat + coenzimaA + NAD + → acetilCoA + CO 2 + NADH + H + .

A fost raportat un studiu doveditor al conceptului PBT la subiecți sănătoși [ 34 ]. S-a dizolvat o doză de 25 mg de piruvat de sodiu 1- 13 (izotopi Cambridge, Andover, MA) în apă de la robinet de 25 ml și s-a administrat pacientului după un post peste noapte. Recipientul a fost clătit cu încă 75 ml de apă și băut. Subiecții s-au așezat liniștiți, cu mișcări minime pe toată durata testului.

Pentru a investiga utilitatea potențială a PBT ca biomarker pentru un răspuns DCA în RMBTs, am efectuat un PBT la patru subiecți la începutul primului lor ciclu de terapie de patru săptămâni. Imediat după obținerea eșantionului de respirație final de bază, fiecare subiect a primit o singură doză de DCA pe cale orală și, 60 min mai târziu, PBT a fost repetat. Doza de DCA a fost fie de 8 mg / kg, fie de 4 mg / kg și a fost determinată de haplotipul GSTZ1 / MAAI, non-purtătorii EGT primind doza mai mică. Scopul acestui studiu de pre-terapie a fost de a determina răspunsul inițial al fiecărui subiect la administrarea 1-13 de piruvat C și eficacitatea DCA în modificarea răspunsului. După aceea, subiecții au suferit un PBT repetat la intervalul de dozare DCA după finalizarea fiecărui ciclu de terapie de patru săptămâni.

Probele de respirație au fost colectate la –10, −5, 10, 20, 30, 40, 50 și 60 min, după care subiectul a primit micul dejun. Probele de respirație au fost colectate folosind o paie comună la expirarea într-un tub cu șurub cu capac de 10 ml cu sept de cauciuc (Exetainers, Labco, Ltd, Houston, TX). Subiecții au luat respirația completă și întreaga suflare a fost expirată prin paie în tub, care a fost apoi acoperit. Cantitatea de 13 CO 2 din tuburile de stocare a respirației Exetainer a fost măsurată ca atom% 13 C cu un spectrometru de masă al raportului izotopi de gaz [ 35 ]. Standardele de dioxid de carbon la trei niveluri diferite de atom% 13 C au fost rulate înainte și după fiecare rulare zilnică pentru a verifica performanța instrumentului. Precizia analitică a instrumentului a fost de 0,0001 atom% 13 C. Valorile% 13 C de atom ale fiecărei probe de respirație au fost utilizate pentru a calcula procentul dozei recuperate în respirație în fiecare perioadă de timp. Aria metabolizată a dozei de% 1-13 C-piruvat sub curba (ASC) pentru fiecare perioadă de timp a fost calculată prin metoda trapezului liniar [ 35 ]. Procentul dozei metabolizate la fiecare punct de timp a fost calculat ca:

Producția de CO 2 a fost estimată la 5 mmoli / CO 2 / minutem 2 suprafața corpului. Procentul dozei metabolizate / h la fiecare punct de timp a fost calculat ca:

Concentrațiile de lactat din sânge integral au fost măsurate (YSI Instruments, Yellow Springs, OH) după un post peste noapte la momentul inițial (înainte de începerea DCA) și la sfârșitul fiecărui ciclu de terapie de patru săptămâni pentru a evalua rezultatele PBT față de acțiunile cunoscute de scădere a lactatului DCA [ 36 ].

Considerații statistice

Mărimea eșantionului a fost estimată a fi suficientă pentru a analiza obiectivele. Intervenția standard indicată medical, reducerea dozei sau întârzierea, evaluarea evenimentelor adverse (AE) și evaluarea răspunsului au avut loc în conformitate cu orientările stabilite [ 24 , 37 – 40 ]. Obiectivul principal al studiului a fost îndeplinit atunci când nu a apărut DLT, în intervalul de doze bine stabilit în bolile metabolice, în primele 4 săptămâni (ciclul 1) de administrare DCA la primii 8 pacienți cu date evaluabile. Pe baza studiilor anterioare de DCA, a fost prevăzută determinarea DLT în 4 săptămâni și în intervalul 8,0-12,5 mg / kg / 12 ore. Probabilitatea de a declara o doză sigură atunci când probabilitatea de DLT este de 10%, 20% și 30% sunt 91%, 71% și, respectiv, 49%. DSMB a supravegheat alocarea cohortelor și determinarea DLT.

Rezultate

Rezultatele pacientului

În acest studiu au fost înscriși cincisprezece pacienți între 2009 și 2013 ( tabelul 2 ). Unul rămâne în studiu la momentul depunerii manuscrise. Demografia pacientului a fost similară cu testele tumorale cerebrale faza 1 comparabile [ 3 , 25 , 26 ] și au inclus șapte femei și opt bărbați, cu o vârstă medie de 52 de ani la diagnosticul inițial (intervalul 34–74) și o vârstă medie de 57 de ani la înscriere. Doi pacienți au prezentat boală metastatică și 13 au prezentat gliomii maligne progresive care au suferit toate intervenții chirurgicale anterioare, radiații și chimioterapie (nouă glioblastoame OMS IV, două atrocitomas anaplastice OMS III, un oligodendrogliom anaplastic OMS III fără co-ștergerea de 1p / 19q). Numărul mediu de terapii citotoxice anterioare a fost de 2,8. Nu s-a produs nicio escaladare a dozei intra-pacient; astfel, nu s-a căutat nicio doză maximă tolerată. Toți pacienții au rămas la nivelul dozei alocate pentru restul de participare, cu excepția unui subiect căruia i s-a permis scăderea dozei la 6,25 mg / kg / 12 h de la 12,5 mg / kg / 12 h din cauza PN 1 senzorial de gradul 1 manifestându-se la al șaselea ciclu de terapie. Conformitatea a fost excelentă în rândul pacienților evaluabili, așa cum este indicat în fișele medicale, jurnalele de medicamente și returnarea medicamentelor neutilizate.

tabel 2

Caracteristicile pacientului

Subiect # Vârsta (ani) Sex (M / F) Diagnostic Terapia anterioară
1 75 F Adenocarcinom seros papilar al uterului Chirurgie (3), radiații (2), chimioterapie (3)
2 52 M glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1), încercare (1)
3 45 F glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1), irinotecan / bevacizumab (1)
4 45 M glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1), irinotecan / bevacizumab (1)
5 60 M glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1), încercare
6 68 M glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1),
7 Renunțați în ziua următoare consimțământului înainte de a începe DCA (Astrocitom anaplastic) TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1), irinotecan / bevacizumab (1)
8 63 F glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1),
9 52 F glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1),
10 61 M Adenocarcinomul plămânului Chirurgie (1), radiochirurgie (2), chimioterapie (1)
11 41 M glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1),
12 Tumora a progresat în mod neașteptat înainte de începerea DCA TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1), bevacizumab (1)
13 67 M Astrocitom anaplastic TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1),
14 Tumora a progresat în mod neașteptat înainte de începerea DCA (oligodendrogliom anaplastic) TMX / XRT + TMZ (1), alchilator (1), temozolomidă metronomică, bevacizumab (1)
15 44 F glioblastomul TMX / XRT + TMZ (1), alchilator alternativ (1), Avg. 2.8
Vârsta medie: 57

Cheie: TMX / XRT + TMZ: (chirurgie sau biopsie -> temozolomidă / radiație -> temozolomidă (TMX / XRT + TMZ; 50); alchilator (BCNU sau CCNU)

 

La prezentare, numărul median de zile pe DCA a fost de 34 de zile (medie = 75,5 zile; interval: 26-312 zile) și un pacient rămâne la studiu la 330+ zile (al doisprezecelea ciclu). Datele referitoare la alți șase subiecți au fost neevaluabili din cauza incapacității de a finaliza patru săptămâni de DCA din motive care nu au legătură cu procesul, inclusiv scădere medicală generală neașteptată (abces dentar, defecțiune de defecțiune VP, neconformitate, hidrocefalie non-progresivă), neașteptată progresie rapidă și auto-retragere (boala îngrijitorului, spitalul electiv). Trei dintre acești indivizi s-au retras înainte de a începe DCA. Restul de patru subiecți care au primit DCA au avut o durată medie de terapie de 4 zile (interval de 0-10 zile) și nu au raportat evenimente adverse legate de medicamente.

Opt pacienți evaluabili au avut boală stabilă din punct de vedere clinic și radiografic la sfârșitul săptămânii a patra cu DCA, așa cum este definit de ghidurile RANO [ 38 , 39 ]. La data depunerii, trei pacienți sunt în viață și cinci au murit. La cei vii, unul rămâne pe DCA. Doi au primit terapie ulterioară, iar supraviețuirea lor medie la momentul depunerii este de 296 de zile (interval de 240-330 de zile). Dintre cei care au murit, niciunul nu a primit terapie antitumorală ulterioară și a rămas în viață în medie de 88 de zile (intervalul 5-186) după ce s-a retras din DCA.

DLT-uri și alte evenimente adverse (AEs)

Niciun pacient nu a fost retras din cauza toxicității legate de DCA. Utilizând NCI-CTCAEv4.0, nu s-au produs DLT-uri în cele 4 săptămâni, când s-a utilizat intervalul de doze bine stabilit în bolile metabolice. În tabelul 3 sunt prezentate EAS cu cel puțin posibilă atribuție la DCA la opt pacienți evaluabili și au inclus episoade de gradul 1-2 la oboseală (5), anomalii de mers (4), hipersomnolență (3) și neuropatie periferică senzorială (2). Fiecare dintre acestea a fost atribuit DCA în studiile anterioare.

Tabelul 3

Evenimente adverse care pot fi atribuite DCA

Rabdator Eveniment advers calitate Ciclu
1 oboseală 1 2
2 oboseală 1 3
hypersomnolence 1 3
3 oboseală 1 2
hypersomnolence 2 2
anomalii de mers 1 1
4 Nici unul
5 oboseală 1 2
anomalii de mers 1 2
6 oboseală 1 1
hypersomnolence 1 1
anomalii de mers 2 1
7 neuropatie periferică senzorială 1 2
8 anomalii de mers 1 6
neuropatie periferică senzorială 1 6

Neuropatia periferică senzorială și motorie reversibilă (PN) a fost asociată direct cu doza și durata administrării DCA la adulți [ 11 ]. Doi pacienți evaluabili din acest studiu au raportat un PN non-progresiv, caracterizat ca parastezie a vârfurilor degetelor și degetelor de la picioare, fără slăbiciune sau ataxie musculară. Simptomele au început la ciclul 2 la pacientul 7, un metabolizator „lent” previzibil și ciclul 6 la pacientul 8, un „metabolizator rapid” al DCA. Atât pacienții cât și investigatorii au atribuit PN un grad 1; ambii pacienți au refuzat modificări adverse în activitățile lor de viață zilnică și au dorit să rămână pe terapia DCA. Nici o altă cauză evidentă a PN nu poate fi constatată în niciun subiect. Îngrijirea de sprijin a inclus terapie fizică, suplimente de vitamine și minerale, îngrijirea pielii și oferte de gabapentină și / sau vacanță cu medicamente DCA. Din motive fără legătură, pacientul 7 a ales să întrerupă DCA la sfârșitul celui de-al doilea ciclu și a raportat rezolvarea completă a simptomelor sale neuropatice în termen de 60 de zile cu utilizarea gabapentinei. Pacientul 8 și-a gestionat PN cu îngrijire de susținere timp de câteva luni înainte de a alege să își ia o vacanță la medicamente mai mică de o lună, timp în care a raportat îmbunătățiri minore. În plus, și în contrast cu propria autoevaluare a pacientului 8, soțul său și unii colegi de muncă au remarcat că prezintă o afecțiune mai flatantă în timpul primirii DCA, fără a-și modifica capacitatea de a continua să funcționeze într-o profesie solicitantă intelectual. Deoarece acest pacient a ales să rămână la studiu și a trecut de perioada de timp a determinării DLT, IRB și DSMB au permis o ajustare a dozei de un singur pacient pentru a-i permite continuarea DCA la 6,25 mg / kg / 12 h, jumătate din doza inițială. Pacientul rămâne în această doză la momentul raportării (ciclul 12, 312 zile la fel ca mai sus).

Creșterea asimptomatică, ușoară, reversibilă a alaninei aminotransferazei și / sau a aspartatului aminotransferază este, de asemenea, uneori asociată cu administrarea cronică de DCA [ 11 ]. Figura 3 ilustrează corelația dintre nivelurile de transaminază serică și concentrațiile de DCA la pacientul 3, un metabolizator DCA „lent”. Acest individ în vârstă de 68 de ani a avut anomalii de mers și transaminaze serice normale la nivelul inițial și a început cu DCA (8 mg / kg / 12 h). Nivelurile inițiale ale DCA au fost nedetectabile în plasmă și urină. După 26 de zile de terapie, pacientul a prezentat anomalii de mers înrăutățire și DCA a fost oprit. Genotipul GSTZ1 / MAAI al pacientului a fost ulterior descoperit ca EGM / EGM, ceea ce ar putea prezice o rată foarte lentă a clearance-ului plasmatic DCA [ 12 ]. Cu toate acestea, la momentul respectiv, proiectul studiului a permis analiza haplotipului GSTZ1 / MAAI să fie raportată numai după începerea tratamentului DCA. La trei zile după întreruperea DCA, concentrația de DCA în plasmă a pacientului a fost de 280 μg / ml și a devenit nedetectabilă la 30 de zile de la întreruperea medicamentului. Aminotransferaza serică a crescut de la 19 U / L la maxim 46 U / L și a revenit la nivelurile de bază înainte de terapie în aproximativ 45 de zile de la întreruperea medicamentului. Anomaliile de mers ale pacientului s-au îmbunătățit până când a murit din cauza unor evenimente medicale generale fără legătură la 116 zile după întreruperea DCA.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este nihms692921f3.jpg

Relația dintre concentrația plasmatică prin DCA și aspartatul aminotransferazei serice (AST) și concentrațiile de alanină aminotransferază (ALT) la pacientul 6, un metabolizator lent al DCA (haplotip: EGM / EGM)

Metabolizarea DCA și a tirozinei

Tabelul 4 prezintă concentrații plasmatice de DCA plasmatic și concentrații urinare de MA în raport cu doza de medicament și genotipul GSTZ1 / MAAI la pacienții care au finalizat primul ciclu de terapie de patru săptămâni. În acest eșantion mic, nu au existat corecții semnificative statistic între nivelurile de DCA și MA sau între nivelurile unuia dintre acești compuși și genotipul GSTZ1 / MAAI . După ce primii șase pacienți au intrat în studiu, efectul genotipului GSTZ1 / MAAI asupra DCA cinetic a devenit cunoscut [ 12 ]. Astfel, pacientului 6, al cărui genotip ar fi prevăzut să confere o rată lentă a metabolismului DCA, i s-a atribuit o doză de droguri inițială mai mare decât la pacienții ulterior care nu aveau alelă EGT. Cu toate acestea, măsurarea plasmei prin DCA și MA urinară a evidențiat de-a lungul timpului nicio acumulare apreciabilă a oricărei molecule. Nivelurile medii și medii de DCA în plasmă au depășit Ki-ul DCA de ~ 25 μg / ml (~ 0,2 mmol / l) pentru PDK 2, izoforma PDK cea mai omniprezentă și cea mai sensibilă la inhibarea DCA [ 40 ].

Tabelul 4

Prin plasmă prin DCA și nivel urinar de MA la 30 de zile

Rabdator Genotip * Doza DCA (mg / kg / 12 h) Plasma DCA (μg / ml) MA urinar (mg / g C)
1 EGT / EGT * 8 55 4.3
2 EGT / KRT * 8 2.0 <0.1
6 AGE / AGE 8 280 20.1
8 KGT / KGT 4 9.7 <0.1
9 EGT / EGT * 12.5 113 11.8
10 KGT / KGT 12.5 85 45
11 AGE / KGT 4 64 11.1
13 EGT / KRT * 12.5 48 16.6
* Metabolizatoare rapide

Nivelurile de concentrație plasmatică DCA pentru pacient 13 au variat de la 44–65 μg / ml pentru ciclurile 1-3 (doza 12,5 mg / kg / 12 h) și de la 11,2–11,5 mcg / ml pentru ciclurile 5 și 6 (doza 6,25 mg / kg / 12 h). Nu a primit niciun DCA în timpul ciclului 4 (nivel de scurgere DCA <0.1 μg / ml), așa cum este descris în text

Test de respirație piruvat

În ultima parte a acestui studiu, PBT a devenit disponibil și a fost aplicat la patru pacienți (pacienții 10, 11, 13 și 15 din tabelul 5 ). Acești subiecți au fost supuși cel puțin unei valori inițiale ± DCA PBT în stare de post peste noapte, împreună cu măsurarea lactatului de sânge înainte de a primi DCA. Figura 4 ilustrează producția de 13 CO 2 în starea pre-DCA și post-DCA la pacientul 10 ca procent din doza de 1-13 C-piruvat administrată pe unitatea de timp și ca procent cumulat 13 CO 2 , care reflectă zona sub curba concentrație-timp de 13 CO 2 . Producția maximă de 13C02 pre-DCA s-a produs la 40 min după administrarea 1-13 de piruvat C. Cu toate acestea, la pacientul 10, vârful de producție de 13 CO 2 post-DCA a avut loc la 30 min cu intensitate mai mare. Producția procentuală cumulată de 13 CO 2 a dozei administrate după 60 min a fost 28,70% post-DCA și 22,26% pre-DCA. Rezultate similare au fost observate la pacientul 15. Cu toate acestea, PBT-urile efectuate la pacienții 11 și 13 au relevat că producția de 13 CO 2 a scăzut după DCA. Timpul de vârf 13 CO 2 a fost întârziat cu DCA și procentul cumulat de 13 CO 2 a fost mai mic ( Fig. 5 ). În ciuda variabilității inter-subiective a PBT, administrarea DCA a fost asociată cu un efect semnificativ de scădere a lactatului (lactat de bază 1,1 ± 0,45 mmol / l față de lactat DCA 0,54 ± 0,27 mmol / l; p <0,001) la acești patru subiecți.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este nihms692921f4.jpg

Pre- și post-DCA (referință) Test de respirație piruvat la pacientul 10, un bărbat în vârstă de 61 de ani, cu genotip GSTZ1 / MAAI KGT / KGT

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este nihms692921f5.jpg

Testele de respirație piruvate pre și post-DCA (linie de bază) la pacientul 11, un bărbat în vârstă de 41 de ani, cu un genotip GSTZ1 / MAAI EGM / KGT

Tabelul 5

Jgheabul cu plasmă DCA și concentrațiile urinare de maleilacetonă

Valoare Plasma DCA (μg / ml) MA urinar (mg / g C)
Rău 62.9 9.5
Median 48,0 4.3
STDEV 65.5 10.0
Cmin 2.9 1
Cmax 281 45
N 21 21

Probele au fost obținute la intervalul de dozare la opt pacienți care au finalizat cel puțin un ciclu de tratament DCA și au fost analizate așa cum este descris în Metode. Concentrații de MA exprimate sub formă de mg / g creatinină. Cmin și Cmax reprezintă concentrația plasmatică sau urinară minimă sau maximă, respectiv, măsurată pentru fiecare analit. N indică numărul de eșantioane

Discuţie

Aceste date indică faptul că DCA oral, administrat în intervalul de doze bine stabilit în boala metabolică, este sigur, bine tolerat și fezabil pentru utilizare la adulți cu RMBTs. Siguranța și toleranța DCA sunt susținute de conformitatea protocolară a celor opt pacienți evaluabili și de durata medie de supraviețuire a celor cinci pacienți care au murit, cu o durată medie de supraviețuire de 140 de zile (intervalul 75-146) de la începutul DCA și 88 de zile ( intervalul 30-186) din retragerea DCA.

Cu toate acestea, siguranța este o preocupare importantă pentru DCA, bazată pe descoperirile toxicologice la rozătoare (9) și un studiu randomizat controlat al medicamentului la adulții cu o boală mitocondrială primară datorată encefalopatiei mitocondriale, acidozei lactice și episoadelor asemănătoare accidentului vascular cerebral (MELAS) ) care a fost oprită prematur din cauza debutului nou sau a exacerbării neuropatiei periferice [ 41 ]. Cu toate acestea, alte studii au demonstrat o siguranță excelentă pe termen lung la copii și adolescenți administrați DCA timp de mai mulți ani pentru terapia bolilor mitocondriale primare [ 42 , 43 ].Mai mult decât atât, studiile anterioare la adulți cu MELAS și studiul mai recent la pacienții cu GBM în care neuropatia era un AE limitativ nu au ținut cont de efectul haplotipului GSTZ1 / MAAI asupra cineticii și biotransformării medicamentelor și asupra perturbării fenilalaninei / tirozinei catabolice calea la indivizii care metabolizează DCA lent [ 12 ].

Deși acest studiu în faza I nu poate furniza informații definitive despre eficacitate, este de remarcat faptul că terapia cu DCA a fost asociată cu dovezi clinice și radiografice de stabilizare a bolii prin primele 4 săptămâni de administrare DCA la toți 8 pacienți evaluabili al căror număr mediu de tratamente anterioare a fost de 2,8. Acest lucru este cel puțin non-inferior, dacă nu posibil favorabil, în comparație cu alte studii avansate de cancer de faza 1 [ 3 , 4 , 25 , 26 ] și este în concordanță cu datele precoce la pacienții cu glioblastom [ 18 ] și cu dovezi experimentale pentru o modulație metabolică și uciderea selectivă a cancerului SNC 17 , 44]. În acest sens, este interesant faptul că perturbarea axei PDK-PDC de către DCA este, de asemenea, baza efectului terapeutic al medicamentului la pacienții cu deficiență de PDC congenitală [ 13 ] și în modele experimentale și clinice de ischemie și eșec miocardic [ 45 ], hipertensiunea arterială pulmonară [ 46 ] și anumite alte stări patologice [ 47 ] în care este perturbată conversia eficientă mitocondrială a combustibililor substrat în energie. Toate aceste afecțiuni sunt asociate cu suprimarea genetică sau dobândită a activității PDC, ceea ce duce la producerea de glicoliză accelerată și lactat și scăderea oxidării mitocondriale a glucozei.

Experimentele animale și clinice indică faptul că o singură doză orală de DCA are biodisponibilitate excelentă și poate induce un efect de scădere a lactatului în 30 de minute de la administrare37 ], o constatare asociată temporal la șobolani cu activarea PDC hepatică [ 9 ]. Pentru a înțelege efectul DCA asupra activității endocene a PDC la om, am dezvoltat și aplicat aici un test nou de respirație care cuantifică producția de 13 CO 2 din decarboxilarea catalizată de PDC administrată oral 1-13C-piruvat. Am aplicat această metodă la unii dintre participanții la acest studiu la înscriere și, ulterior, după dozarea inițială DCA. Am constatat că PBT a fost ușor de administrat și bine tolerat de toți subiecții. La doi pacienți (10 și 15), o singură doză de DCA a avut un efect apreciabil asupra vitezei sau magnitudinii producției de 13 CO 2 . La alți doi pacienți (11 și 13), a fost observat efectul opus al DCA, ceea ce sugerează inhibarea oxidării piruvatului, în ciuda dovezilor consistente cu un efect de scădere a lactatului din sânge. Astfel, au existat diferențe notabile între pacienți în cinetica pre-terapiei a 13 CO 2precum și variabilitatea intra-subiect în timpul terapiei medicamentoase. Este probabil ca PBT să măsoare în principal activitatea PDC hepatică, datorită cantității mici de piruvat administrat și efectului prim-pas de ficat, care are un conținut ridicat de PDC. Este posibil ca activitatea PDC în ficatele unor pacienți să fi fost suprimată cu un tratament inițial DCA, așa cum se poate aștepta să apară în celulele tumorale ale acestora, dar a răspuns la expunerea cronică la DCA cu revenirea la sau către producția inițială 13 CO 2 (date nereprezentat). Cercetări suplimentare vor fi necesare pentru a confirma și extinde concluziile noastre preliminare și pentru a determina utilitatea finală a PBT ca un indice util al activității PDC endogene și ca biomarker al dinamicii DCA.

Concluzie

DCA pare a fi sigur, tolerabil și fezabil pentru administrarea cronică la adulți cu RMBT, atunci când este administrat în intervalul de doze utilizat frecvent în tratamentul cronic al bolilor metabolice din copilărie. Dozarea personalizată a pacienților, pe baza genotipului GSTZ1 / MAAI, este probabil să sporească siguranța și tolerabilitatea cronică a medicamentului, fără a diminua eficacitatea. În mod specific, pacienții care nu au o alelă EGT ar trebui, probabil, să fie tratați cu o doză orală inițială de 5 mg / kg / 12 h care poate fi crescută, pe baza absenței neuropatiei periferice, în timp ce subiecții care au cel puțin o alelă EGT ar trebui să tolereze doze la cel puțin 6,25 mg / kg / 12 ore. În ciuda a zeci de ani de utilizare clinică, până acum expunerea la DCA nu a fost asociată cu interacțiuni adverse cu alte medicamente, ceea ce este relevant pentru considerarea sa ca terapie combinată pentru cancer [de ex.10 , 47 – 52 ]. Site-ul unic al DCA și mecanismul de acțiune interzice mai multe procese fundamentale importante pentru supraviețuirea și creșterea tumorii [ 9 , 14 , 44 , 48 – 52 ]. Mai mult, studiile recente la animale și umane susțin activitatea sa în cadrul parenchimului SNC și a efectelor anti-tumorale la tumorile care apar la creier. În cele din urmă, PBT are o promisiune ca o măsurare serială non-invazivă a farmacodinamicii in vivo a DCA. Studii clinice suplimentare ale DCA la cancerele adulte care apar la cancerul creierului sunt justificate.

Recunoasteri

Suntem recunoscători membrilor DSMB pentru dedicația lor pentru acest proces și pentru doamna Candace Caputo pentru asistență editorială.

Finanțare Acest studiu a fost finanțat de Terapii de cancer de încredere, Bruxelles, Belgia, Ocala Royal Dames Foundation, Ocala, FL, Preston A. Wells, Jr., Centrul pentru terapie cerebrală cerebrală și un National Institutes of Health Clinical and Translational Science Award UL1 TR000064.

Note de subsol

Dezvăluirile privind conflictele de interese PWS deține IND-urile investigatorilor pentru DCA. DAW este președinte, Metabolic Solutions, Inc.

Contribuțiile autorilor EMD, JJS și PWS au dezvoltat proiectarea studiului; Subiecte examinate și înscrise de EMD și BSC; EMD, PWS și BSC au evaluat și tratați pacienți; TL a efectuat și interpretat genotipul; ALS a efectuat analize spectrometrice de masă; EMD, BSC și PWS au analizat datele clinice și imagistice de rutină; JRF și EMD au analizat datele imagistice exploratorii; JJS a revizuit datele de siguranță provizorii, PWS și DAW au conceput procedurile de testare a respirației; BSC a efectuat testul de respirație piruvat; DAW a analizat 13 probe de respirație de CO 2 ; EMD, PWS și DAW au scris manuscrisul.

Informații pentru contribuabili

EM Dunbar, Departamentul de Neurochirurgie, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100265, Gainesville, FL 32610-0265, SUA.

BS Coats, Departamentul de Medicină, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100226, Gainesville, FL 32610-0226, SUA.

AL Shroads, Departamentul de Medicină, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100226, Gainesville, FL 32610-0226, SUA.

T. Langaee, Departamentul de farmacoterapie și cercetare translațională, Centrul pentru farmacogenomică, JHMHC, Colegiul de Farmacie, Universitatea din Florida, PO Box 100486, Gainesville, FL 32610-0486, SUA.

A. Lew, Departamentul de Medicină, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100226, Gainesville, FL 32610-0226, SUA.

JR Forder, Departamentul de Radiologie, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100374, Gainesville, FL 32610-0374, SUA.

JJ Shuster, Departamentul de rezultate și politici de sănătate, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100177, Gainesville, FL 32610-0177, SUA.

DA Wagner, Metabolic Solutions, Inc., 460 Amherst Street, Nashua, NH 03063, SUA.

PW Stacpoole, Departamentul de Medicină, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100226, Gainesville, FL 32610-0226, SUA. Departamentul de Biochimie și Biologie Moleculară, JHMHC, Colegiul de Medicină, Universitatea din Florida, PO Box 100245, Gainesville, FL 32610-0245, SUA.

Referințe

1. Yung WK, Albright RE, Olson J, Fredericks R, Fink K, Prados MD, Brada M, Spence A, Hohl RJ, Shapiro W, Glantz M, Greenberg H, Selker RG, Vick NA, Rampling R, Friedman H, Phillips P, Bruner J, Yue N, Osoba D, Zaknoen S, Levin VA. Un studiu de fază II a temozolomidei vs. procarbazină la pacienții cu glioblastom multiforme la prima recidivă. Br J Rac. 2000; 83 (5): 588–593. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
2. Villà S, Weber DC, Moretones C, Mañes A, Combescure C, Jové J, Puyalto P, Cuadras P, Bruna J, Verger E, Balañà C, Graus F. Validarea noii scale de evaluare a prognosticului pentru metastaze cerebrale: un studiu prospectiv multicentric. Radiat Oncol. 2011; 6 : 23. doi: 10.1186 / 1748-717X-6-23. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
3. Furman W. Everolimus pentru tratarea pacienților pediatri cu tumori recurente sau refractare. 2005 Disponibil de la http://clinicaltrials.gov/ct2/show/ NCT00187174 ? Term = recurent + tumori + ȘI + creier și rang = 12.
4. Caffo M, Barresi V, Caruso G, Cutugno M, La Fata G, Venza M, Alafaci C, Tomasello F. Strategii terapeutice inovatoare în tratamentul metastazelor cerebrale. Int J Mol Sci. 2013; 14 (1): 2135–2174. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
5. Vander Heiden MG, Cantley LC, Thompson CB. Înțelegerea efectului Warburg: cerințele metabolice ale proliferării celulare. Ştiinţă. 2009; 324 (5930): 1029–1033. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
6. Yeung SJ, Pan J, Lee MH. Role ale p53, MYC și HIF-1 în reglarea glicolizei – al șaptelea simbol al cancerului. Cell Cell Life Sci. 2008; 65 (24): 3981–3999. PubMed ] Google Scholar ]
7. Antreprenorul T, Harris CR. p53 reglează negativ transcripția piruvatului dehidrogenazei kinazei Pdk2. Cancer Res. 2012; 72 (2): 560–567. PubMed ] Google Scholar ]
8. Sutendra G, Michelakis ED. Piruvat dehidrogenază kinază ca o țintă terapeutică nouă în oncologie. Front Oncol. 2013; 3 : 38. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
9. Stacpoole PW. Farmacologia dicloroacetatului. Metabolism. 1989; 38 (11): 1124–1144. PubMed ] Google Scholar ]
10. Park JM, Recht LD, Josan S, Merchant M, Jang T, Yen YF, Hurd RE, Spielman DM, Mayer D. Răspunsul metabolic al gliomului la dicloroacetat măsurat in vivo prin imagini spectroscopice cu rezonanță magnetică hiperpolarizată (13). Neuro Oncol. 2013; 15 (4): 433–441. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
11. Stacpoole PW. Dilema dicloroacetat: pericol pentru mediu comparativ cu minereul de aur terapeutic – atât sau nici unul? Perspectiva Sanatatii Environ. 2011; 119 (2): 155–158. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
12. Shroads AL, Langaee T, Coats BS, Kurtz TL, Bullock JR, Weithorn D, Gong Y, Wagner DA, Ostrov DA, Johnson JA, Stacpoole PW. Polimorfismele umane din glutation transferaza zeta 1 / maleylacetoacetate gena izomerazei influențează toxicocinetica dicloroacetatului. J Clin Farmacol. 2012; 52 (6): 837–849. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
13. Berendzen K, Theriaque DW, Shuster J, Stacpoole PW. Potențialul terapeutic al dicloroacetatului pentru deficiența complexului de piruvat dehidrogenază. Mitocondrie. 2006; 6 (3): 126–135. PubMed ] Google Scholar ]
14. Simpson NE, Han Z, Berendzen KM, Sweeney CA, Oca-Cossio JA, Constantinidis I, Stacpoole PW. Investigație spectroscopică prin rezonanță magnetică a metabolismului combustibilului mitocondrial și energetic în fibroblastele umane de cultură: efecte ale deficienței complexului de piruvat dehidrogenază și dicloroacetat. Mol Genet Metab. 2006; 89 (1–2): 97–105. PubMed ] Google Scholar ]
15. Glushakova LG, Judecătorul S, Cruz A, Pourang D, Mathews CE, Stacpoole PW. Acumularea crescută de superoxizi în fibroblastele deficiente ale complexului de piruvat dehidrogenază. Mol Genet Metab. 2011; 104 (3): 255–260. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
16. Bonnet S, Archer SL, Allalunis-Turner J, Haromy A, Beaulieu C, Thompson R, Lee CT, Lopaschuk GD, Puttagunta L, Bonnet S, Harry G, Hashimoto K, Porter CJ, Andrade MA, Thebaud B, Michelakis ED. Axa canalului mitocondria-K + este suprimată în cancer, iar normalizarea acestuia promovează apoptoza și inhibă creșterea cancerului. Celulă canceroasă. 2007; 11 (1): 37–51. PubMed ] Google Scholar ]
17. Sutendra G, Dromparis P, Kinnaird A, Stenson TH, Haromy A, Parker JM, McMurtry MS, Michelakis ED. Activarea mitocondrială prin inhibarea PDKII suprimă semnalizarea HIF1a și angiogeneza în cancer. Oncogene. 2013; 32 (13): 1638–1650. PubMed ] Google Scholar ]
18. Michelakis ED, Sutendra G, Dromparis P, Webster L, Haromy A, Niven E, Maguire C, Gammer TL, Mackey JR, Fulton D, Abdulkarim B, McMurtry MS, Petruk KC. Modularea metabolică a glioblastomului cu dicloroacetat. Sci Transl Med. 2010; 2 (31): 31–34. PubMed ] Google Scholar ]
19. Zhou ZH, McCarthy DB, O’Connor CM, Reed LJ, Stoops JK. Organizarea structurală și funcțională remarcabilă a complexelor eucariote piruvat dehidrogenază. Proc Natl Acad Sci SUA. 2001; 98 (26): 14802–14807. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
20. Smolle M, Prior AE, Brown AE, Cooper A, Byron O, Lindsay JG. Un nou nivel de complexitate arhitecturală în complexul piruvat dehidrogenazei umane. J Biol Chem. 2006; 281 (28): 19772–19780. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
21. Shroads AL, Guo X, Dixit V, Liu HP, James MO, Stacpoole PW. Cinetica dependentă de vârstă și metabolismul dicloroacetatului: posibilă relevanță pentru toxicitate. J Pharmacol Exp Ther. 2008; 324 (3): 1163–1171. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
22. Mitchell G, Lambert M, Tanguay R. Hipertirozinemie. În: Schriver CR, Beaudet AL, Sly WS, Valle D, editori. Bazele metabolice și moleculare ale bolii moștenite. McGraw-Hill, Inc., divizia de profesii în sănătate; New York: 1995. p. 1077-106. Academic Google ]
23. Karnofsky D, editor. Evaluarea clinică a agenților chimioterapeutici în cancer. Columbia University Press; New York: 1949. Google Scholar ]
24. Oken MM, Creech RH, Tormey DC, Horton J, Davis TE, McFadden ET, Carbone PP. Criterii de toxicitate și răspuns ale Grupului de Est Oncologie Cooperativă. Am J Clin Oncol. 1982; 5 (6): 649–655. PubMed ] Google Scholar ]
25. Nabors LB, Supko JG, Rosenfeld M, Chamberlain M, Phuphanich S, Batchelor T, Desideri S, Ye X, Wright J, Gujar S, Grossman SA. Noile abordări ale terapiei cerebrale cerebrale (NABTT) CNS Consortium (2011) Procesul de fază I al sorafenib la pacienții cu gliom malign recurent sau progresiv. Neuro Oncol. 13 (12): 1324–1330. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
26. Grossman SA, Ye X, Peereboom D, Rosenfeld MR, Mikkelsen T, Supko JG, Desideri S Adult Brain Tumor Consortium. Studiul de faza I a terameprocolului la pacienții cu gliom recurent de grad înalt. Neuro Oncol. 2012; 14 (4): 511–517. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
27. Stacpoole PW, Kerr DS, Barnes C, Bunch ST, Carney PR, Fennell EM, Felitsyn NM, Gilmore RL, Greer M, Henderson GN, Hutson AD, Neiberger RE, O’Brien RG, Perkins LA, Quisling RG, Shroads AL, Shuster JJ, Silverstein JH, Theriaque DW, Valenstein E. Studiu clinic controlat al dicloroacetatului pentru tratamentul acidozei lactice congenitale la copii. Pediatrie. 2006; 117 (5): 1519–1531. PubMed ] Google Scholar ]
28. Kreisl TN, Kim L, Moore K, Duic P, Kotliarova S, Walling J, Musib L, Thornton D, Albert PS, Fine HA. Un studiu de fază I a enzastaurinului la pacienții cu gliomuri recurente. Clin Cancer Res. 2009; 15 (10): 3617–3623. PubMed ] Google Scholar ]
29. Gub Kubicek, Werner-Wasik M, Machtay M, Mallon G, Myers T, Ramirez M, Andrews D, Curran WJ, Jr, Dicker AP. Procesul de faza I folosind inhibitor de proteazom bortezomib și temozolomidă simultană și radioterapie pentru malignități ale sistemului nervos central. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2009; 74 (2): 433–439. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
30. Yan Z, Henderson GN, James MO, Stacpoole PW. Determinarea dicloroacetatului și a metaboliților săi în plasma umană prin cromatografie de gaz – spectrometrie de masă. J Chromatogr B Biomed Sci Appl. 1997; 703 (1–2): 75–84. PubMed ] Google Scholar ]
31. Henderson GN, Whalen PO, Darr RA, Curry SH, Derendorf H, Baumgartner TG, Stacpoole PW. Dezvoltarea unei formulări medicamentoase orale pentru dicloroacetat și tiamină. Drug Dev Indust Pharm. 1994; 20 (15): 2425–2437. Academic Google ]
32. Langaee T, Ronaghi M. Analize ale variațiilor genetice prin pirosecuție. Mutat Res. 2005; 673 : 96–102. PubMed ] Google Scholar ]
33. Stephens M, Smith NK, Donnelly P. O nouă metodă statistică pentru reconstrucția haplotipului din datele populației. Sunt J Hum Genet. 2001; 68 : 978–989. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
34. Stacpoole PW, Wagner DW. Test de respirație rapidă pentru determinarea in vivo a activității complexe de piruvat dehidrogenază uman. Întâlnirea anuală UMDF; Bethesda, MD. 12-16 iunie 2012. Academic Google ]
35. Wagner DA, Schatz R, Coston R, Curington C, Bolt D, Toskes PP. Un nou test de respirație de 13 C pentru a detecta deficiența de vitamina B 12 : o problemă de sănătate prevalentă și slab diagnosticată. J Respiratie Res. 2011; 5 (4): 046001. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
36. Stacpoole PW, Nagaraja NV, Hutson AD. Eficacitatea dicloroacetatului ca medicament care reduce lactatul. J Clin Farmacol. 2003; 43 (7): 683–691. PubMed ] Google Scholar ]
37. Stupp R, Mason WP, van den Bent MJ, Weller M, Fisher B, Taphoorn MJ, Belanger K, Brandes AA, Marosi C, Bogdahn U, Curschmann J, Janzer RC, Ludwin SK, Gorlia T, Allgeier A, Lacombe D, Cairncross JG, Eisenhauer E, Mirimanoff RO Organizația Europeană pentru Cercetarea și Tratamentul Grupurilor de Radioterapie și Tumorile Racului de Cancer; Grupul National de Cancer Institute of Canada Clinical Trials. Radioterapie plus temozolomidă concomitentă și adjuvantă pentru glioblastom. N Engl J Med. 2005; 352 (10): 987–996. PubMed ] Google Scholar ]
38. Macdonald DR, Cascino TL, Schold SC, Jr, Cairncross JG. Criterii de răspuns pentru studiile de fază II a gliomului malign supratentorial. J Clin Oncol. 1990; 8 (7): 1277–1280. PubMed ] Google Scholar ]
39. Wen PY, Macdonald DR, Reardon DA, Cloughesy TF, Sorensen AG, Galanis E, Degroot J, Wick W, Gilbert MR, Lassman AB, Tsien C, Mikkelsen T, Wong ET, Chamberlain MC, Stupp R, Lamborn KR, Vogelbaum MA, van den Bent MJ, Chang SM. Criterii actualizate de evaluare a răspunsului pentru gliomii de grad înalt: evaluarea răspunsului în grupul de lucru pentru neuro-oncologie. J Clin Oncol. 2010; 28 (11): 1963–1972. PubMed ] Google Scholar ]
40. Bowker-Kinley MM, Davis WI, Wu P, Harris RA, Popov KM. Dovada existenței unei reglări specifice țesuturilor complexului de piruvat dehidrogenază de mamifer. Biochem J. 1998; 329 (Pt 1): 191–196. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
41. Kaufmann P, Engelstad K, Wei Y, Jhung S, Sano MC, Shungu DC, Millar WS, Hong X, Gooch CL, Mao X, Pascual JM, Hirano M, Stacpoole PW, DiMauro S, De Vivo DC. Dicloroacetatul provoacă neuropatie toxică în MELAS: un studiu clinic randomizat, controlat. Neurologie. 2006; 66 (3): 324–330. PubMed ] Google Scholar ]
42. Abdelmalak M, Lew A, Ramezani R, Shroads AL, Coats BS, Langaee T, Shankar MN, Neiberger RE, Subramony SH, Stacpoole PW. Siguranța pe termen lung a dicloroacetatului în acidoza lactică congenitală. Mol Genet Metab. 2013; 109 : 139–143. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
43. Stacpoole PW, Gilbert LR, Neiberger RE, Carney PR, Valenstein E, Theriaque DW, Shuster JJ. Evaluarea tratamentului de lungă durată a copiilor cu acidoză lactică congenitală cu dicloroacetat. Pediatrie. 2008; 121 (5): e1223 – e1228. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
44. Stockwin LH, Yu SX, Borgel S, Hancock C, Wolfe TL, Phillips LR, Hollingshead MG, Newton DL. Dicloroacetatul de sodiu țintește selectiv celulele cu defecte în ETC mitocondrială. Int J Rac. 2010; 127 (11): 2510–2519. PubMed ] Google Scholar ]
45. Bersin RM, Stacpoole PW. Dicloroacetat ca terapie metabolică pentru ischemia miocardică și eșecul. Am Heart J. 1997; 134 (5 Pt 1): 841–855. PubMed ] Google Scholar ]
46. Piao L, Marsboom G, Archer SL. Adaptare metabolică mitocondrială în hipertrofia și insuficiența ventriculului drept. J Mol Med (Berl) 2010; 88 (10): 1011–2020. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
47. Stacpoole PW. Complexul piruvat dehidrogenazei ca țintă terapeutică pentru bolile legate de vârstă. Îmbătrânirea celulei 2012; 11 (3): 371–377. PubMed ] Google Scholar ]
48. Shen YC, Ou DL, Hsu C, Lin KL, Chang CY, Lin CY, Liu SH, Cheng AL. Activarea fosforilării oxidative de către un inhibitor de piruvat dehidrogenază kinază depășește rezistența la sorafenib a carcinomului hepatocelular. Br J Rac. 2013; 108 (1): 72–81. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
49. Fujiwara S, Kawano Y, Yuki H, Okuno Y, Nosaka K, Mitsuya H, Hata H. Inhibiția PDK1 este o nouă țintă terapeutică în mielomul multiplu. Br J Rac. 2013; 108 (1): 170–178. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
50. Ohashi T, Akazawa T, Aoki M, Kuze B, Mizuta K, Ito Y, Inoue N. Dichloroacetat îmbunătățește disfuncția imună curată de acidul lactic secretat de tumoră și crește imunoreactivitatea anti-tumorala. Intr J Cancer. 2013 doi: 10.1002 / ijc.28114. PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
51. Sanchez WY, McGee SL, Connor T, Mottram B, Wilkinson A, Whitehead JP, Vuckovic S, Catley L. Dicloroacetatul inhibă glicoliza aerobă în celulele mielomului multiplu și crește sensibilitatea la bortezomib. Br J Rac. 2013; 108 (8): 1624–1633. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
52. Wu CA, Chao Y, Shiah SG, Lin WW. Deprivarea nutrienților induce efectul Warburg prin activarea dependentă de ROS / AMPK a piruvat dehidrogenazei kinaza. Biochim Biophys Acta. 2013; 1833 (5): 1147–1156. PubMed ] Google Scholar ]

Siguranța și rezultatul tratamentului melanomului metastatic folosind 3-bromopiruvat (3-BP): o revizuire concisă a literaturii și studiu de caz

Abstract

3-Bromopiruvat (3BP) este un nou, promițător agent alchilant anticancer, cu mai multe funcții notabile. Pe lângă inhibarea enzimelor cheie ale glicolizei incluzând hexokinază II și lactat dehidrogenază (LDH), 3BP inhibă, de asemenea, selectiv fosforilarea oxidativă mitocondrială, angiogeneza și producerea de energie în celulele canceroase. Mai mult, 3BP induce producerea de peroxid de hidrogen în celulele canceroase (efect de stres oxidativ) și concurează cu substratul LDH piruvat și lactat.

Există un singur studiu clinic uman publicat care arată că 3BP a fost eficient în tratarea carcinomului hepatocelular fibrolamelar. 

LDH este o măsură bună pentru evaluarea tumorii și prezice rezultatul tratamentului mai bine decât prezența unei mase tumorale reziduale. Conform efectului Warburg, LDH este responsabil de sinteza lactatului, care facilitează supraviețuirea celulelor canceroase, progresia, agresivitatea, metastaza și angiogeneza. Lactatul produs prin activitatea LDH alimentează populațiile de celule aerobe din tumorile prin simbioză metabolică.

În melanom, cel mai mortal cancer de piele, moartea celulelor necrotice a indus 3BP în celulele sensibile, în timp ce conținutul ridicat de glutation (GSH) a făcut ca alte celule de melanom să fie rezistente la 3BP. Utilizarea concomitentă a unui depletor/ terminator de GSH cu 3BP a dus la celule de melanom rezistente ucise. Supraviețuirea pacienților cu melanom a fost asociată invers cu niveluri ridicate de LDH în ser, care a fost raportat a fi foarte predictiv pentru tratamentul melanomului în studiile clinice randomizate. Aici, raportăm un bărbat de 28 de ani prezentat cu melanom metastatic în stadiul IV care afectează spatele, pleura stângă și plămânul. Boala a provocat distrugerea totală a plămânului stâng și un nivel ridicat de LDH seric (4.283 U / L). După aprobarea comitetului de etică și consimțământul scris al pacientului, pacientul a primit perfuzii intravenoase 3BP (1-2,2 mg / kg), dar efectul anticancer a fost minim, așa cum este indicat de un nivel seric ridicat de LDH. Acest lucru s-ar fi putut datora conținutului mare de GSH tumoral. La combinarea paracetamolului oral, care epuizează GSH tumoral, cu tratament 3BP, nivelul seric de LDH a scăzut maxim. Deși o perfuzie intravenoasă lentă de 3BP părea să aibă o citotoxicitate minimă, eficacitatea sa anticancer prin această metodă de administrare a fost scăzută. Aceasta s-a datorat, probabil, conținutului mare de GSH tumoral, care a fost crescut după utilizarea concomitentă a paracetamolului depletor GSH. Dacă eficacitatea anticanceră a 3BP este mai mică decât se aștepta, combinația cu paracetamol poate fi necesară pentru sensibilizarea celulelor canceroase la efectele induse de 3BP.

Melanomul metastatic, cel mai mortal cancer de piele, este rezistent la modalitățile actuale de tratament. Alimentarea cu energie a melanomului este derivată din oxidarea glucozei (glicoliză) în centrul tumorii și fosforilarea oxidativă la periferia tumorii [1] , [2] . Cu toate acestea, inhibarea glicolizei este suficientă pentru a limita energia livrată melanomului prin ambele căi, deoarece oxidarea glucozei produce cantități enorme de lactat per efect Warburg [3] . Lactatul rezultat este utilizat pentru a alimenta fosforilarea oxidativă la periferia tumorii într-un fenomen numit simbioză metabolică [1] , [2] ( figura 1A ). Celulele melanomului prezintă efectul Warburg, deoarece folosesc mai mult glucoză și produc mai mult lactat decât melanocitele normale [4] . Lactatul induce acidoza microorganismului celulelor canceroase și creează un microambient toxic pentru celulele canceroase normale și susceptibile. Pe de altă parte, celulele canceroase care pot supraviețui acestui microambient nefavorabil prospera [5] , facilitând progresiv malignitatea și metastazarea ( figura 1A ).

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este cjc-33-07-356-g001.jpg

Glicoliza și simbioza metabolică în cancerul și metastaza melanomului.

A, 3-bromopiruvat (3BP) vizează pași critici în biologia celulelor canceroase. Glicoliza este principala sursă de energie în celulele canceroase. Producția de lactat care apare prin acest proces oferă multe beneficii pentru celulele canceroase. 3BP este un analog structural al piruvatului și al lactatului și poate fi privit ca un antimetabolit. B, beneficii pe bază de lactat în celulele canceroase. Lactatul poate ajuta fosforilarea oxidativă în unele porțiuni aerobice ale celulelor canceroase și prezintă beneficii importante asupra celulelor canceroase.

Interesant este faptul că lactatul mediază reacțiile inflamatorii [6] , îmbunătățește angiogeneza [7] și este asociat cu scăderea supraviețuirii pacientului, chimiresistența, radiorezistența și scăderea imunității împotriva cancerului [8] ( Figura 1A ). „Lactatul este oglinda și motorul malignității” [9] , facilitând supraviețuirea, progresia și metastazarea celulelor canceroase [8] . Formarea lactatelor este ultima etapă a glicolizei în celulele canceroase și este catalizată de lactat dehidrogenază (LDH). LDH a fost raportat ca fiind cel mai semnificativ marker pentru progresia melanomului și este inclus în sistemul american de stadializare a melanomului Comitetului american pentru cancer (AJCC): pacienții cu LDH ridicat sunt diagnosticați cu melanom M1c în stadiul IV [10] . Sa raportat că nivelul LDH seric a fost foarte predictiv pentru tratamentul melanomului în studiile clinice randomizate [11] .

3-Bromopiruvatul (3BP) este un analog piruvat și lactat ( Figura 1B ) care a arătat activitate antitumorală împotriva unui număr de cancere. 3BP a fost raportat pentru a induce moartea celulelor necrotice în celulele de melanom sensibile [12] și a scădea viabilitatea celulelor limfoblastice acute (TUL) de leucemie acută din copilărie rezistente la glucocorticoizi [13] . Recent, 3BP a fost raportat pentru a trata neuroblastomul agresiv [14] , precum și gliomul și glioblastomul [15] . El Sayed și colab . [15] a raportat că 3BP a exercitat efecte anti-gliom puternice prin epuizarea surselor de energie a celulelor gliomului și inducerea stresului oxidativ. Există un singur studiu clinic publicat care arată eficacitatea 3BP ca agent anticancer și, în cadrul acestui studiu, a fost utilizat pentru tratarea carcinomului hepatocelular fibrolamelar uman (HCC) [16] . 3BP a fost administrat prin intermediul chimioembolizării arteriale transcatetere și prin moartea celulelor necrotice induse în țesutul tumoral, după cum se dovedește prin tomografie computerizată cu emisie de pozitron (PET-CT) [16] . Într-adevăr, 3BP a fost raportat la eradicarea HCC [17] . Selectivitatea 3BP față de țesutul cancerului a fost remarcată în mai multe studii [15] , [17] , [18] . 3BP a fost, de asemenea, raportat a fi mai puțin toxic pentru celulele normale atât in vitro, cât și in vivo [15] , [17] , [19] .

3BP are mai multe mecanisme anticanceroase. Este un puternic inhibitor al angiogenezei [20] și al transportatorilor de casete care leagă ATP-ul, care efluxează medicamente chimioterapice și provoacă chimiresistență [19] . Mai mult, 3BP inhibă enzimele cheie implicate în glicoliză, incluzând hexokinază II [17] , gliceraldehida-3-fosfat dehidrogenază [21] și LDH [22] . El Sayed și colab . [23] a raportat că 3BP antagonizează efectele lactatului și piruvatului. În plus, 3BP a fost raportat pentru a inhiba fosforilarea oxidativă [16] și a induce moartea celulelor canceroase prin generarea peroxidului de hidrogen și provocarea stresului oxidativ [15] . Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a explora potențialul 3BP ca agent anticancer care exploatează efectul Warburg și vizează căile energetice critice în celulele canceroase. Informațiile obținute din astfel de lucrări pot fi utile pentru dezvoltarea viitoare a 3BP ca opțiune terapeutică pentru pacienții cu cancer.

Tratamentele bazate pe o mai bună înțelegere a biologiei melanomului pot fi promițătoare. Raportăm un bărbat în vârstă de 28 de ani, cu melanom metastatic în stadiul IV, care a primit perfuzii intravenoase de 3BP cu efect limitat. Cu toate acestea, combinarea 3BP cu un inhibitor oral al glutationului (GSH) a produs un răspuns mai bun. Combinarea 3BP cu paracetamolul poate fi necesară atunci când răspunsul inițial la 3BP nu este satisfăcător. Aici, ne oferim experiența cu acest caz, examinăm concis literatura de specialitate și discutăm direcții viitoare importante.

Raport de caz

Un bărbat în vârstă de 28 de ani, care cântărește 60 kg, s-a prezentat pentru prima dată cu o masă grea, nedureroasă în antebrațul stâng, în ianuarie 2012 și a fost admis la Sohag Cancer Institute. Un sondaj a fost colectat din masă pentru biopsie, iar histopatologia a indicat melanomul ( figura 2A ). Masa a fost excizată chirurgical, iar pacientul a fost externat la 2 săptămâni de la internare. Urmărirea periodică se făcea lunar.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este cjc-33-07-356-g002.jpg

Melanom metastatic la nivelul plămânului și al peretelui toracic.

A, histopatologia melanomului primar. Secțiunea colorată cu hematoxilină și eozină arată infiltrarea țesutului subcutanat prin foi de melanocite atipice cu nucleoli proeminenți (cap de săgeată) și mitoză anormală (săgeată). Măririle sunt 100 × pentru diapozitivul principal și 400 × pentru inserție. B, cicatricea rămasă după excizia melanomului primar. Tumora primară de melanom se prezintă ca o masă tare (1 cm × 1 cm) în partea superioară a aspectului frontal al antebrațului stâng. Masa a fost de consistență dură, de culoare roșiatică închisă (cu variație de culoare) și prezintă asimetrie cu margini neregulate. CF, melanom metastatic la peretele toracic stâng. C, masiv metastatic bombat prin peretele toracic stâng pentru care a fost administrată radioterapie locală. D, tomografia computerizată (CT) arată distrugerea totală a plămânului stâng cauzată de melanomul metastatic. E, radiografia toracică arată că plămânul drept este cruțat, în timp ce plămânul stâng este total distrus. F, scanarea CT arată că o masă tumorală metastatică circulară imensă ocupă o parte majoră a plămânului stâng.

În iulie 2012, a apărut o recidivă locală, în care a fost simțit un nodul progresiv dur în antebrațul stâng, la locul masei excizate ( Figura 2B ). De asemenea, pacientul a prezentat dureri în spate și peretele toracic stâng. Scanele cu radiografie toracică și tomografia computerizată (CT) au evidențiat o masă pleurală stângă în creștere progresivă care a provocat distrugerea unei porțiuni largi a plămânului stâng, ceea ce a dus la prăbușirea acesteia ( figurile 2C – F ) și trecerea inimii spre partea dreaptă ( dextrocardia). Pacientul a fost tratat cu bifosfonați. Durerea în peretele toracic și în spate a fost intolerabilă, iar pacientul a fost tratat cu medicamente anti-inflamatorii nesteroidiene (ibuprofen și diclofenac), care nu au fost suficiente pentru gestionarea durerii. Pe măsură ce masa de la peretele toracic stâng a continuat să crească, o masă metastatică puternică (5 cm × 3 cm) bombată în afara peretelui toracic ( figura 2C ). Radioterapia locală, care a presupus o doză totală de 25 Gy, administrată în fracții 5-Gy, 5 zile pe săptămână, folosind un accelerator liniar, a fost aplicată la masa bombată.

Pacientul a solicitat consultanță medicală la Departamentul de Oncologie Medicală și Medicină Nucleară din Facultatea de Medicină din Sohag, la Universitatea Sohag (Egipt) și a fost internat pe 13 septembrie 2012. Imediat după internare, evaluarea inițială a relevat că avea dispnee, ortopnee, hipotensiune (BP) , 90/60 mmHg), anorexie, anasarca generalizată (în principal edem nutritiv), deplasare spre dreapta a bătăii apicale cardiace (dextrocardie), masă metastatică bombată prin peretele toracic stâng și regiuni dureroase peste peretele pieptului stâng și spate. Evaluarea de laborator a confirmat hipoxalbuminemia, hipoproteinemia și anemia, împreună cu funcțiile renale și hepatice normale. Întregul plămân stâng al pacientului a fost distrus de metastaza pulmonară, pe scanare CT ( Figurile 2C-F ), fără intrare de aer pe partea stângă. Astfel, pacientul a fost menținut pe masă de oxigen atunci când a fost necesar. Evaluarea radiologică a evidențiat plămânul stâng prăbușit, revărsat pleural pe partea stângă și masă metastatică pe peretele toracic stâng provocând deplasarea mediastinului spre dreapta. Aspiratia ghidata cu ultrasunografie nu a reusit sa elimine lichidul si putin din efuziunea hemoragica a fost aspirata. Nu a fost utilizat tubul intercostal. Pacientul nu a primit tratament legat de melanom, dar a primit tratament de susținere sub formă de infuzie albumină umană fără sare, diuretice, tonice, analgezice nesteroidiene, agenți hemostatici (de exemplu, capron) și o unitate de sânge proaspăt prin transfuzie. .

Pacientul a solicitat tratament cu noi linii de chimioterapie pentru starea lui actuală și a fost în consecință informat despre 3BP, inclusiv mecanismul său de acțiune și posibilele reacții adverse. După ce a primit aprobarea de la Comitetul de Etică al Facultății de Medicină din Sohag și consimțământul scris al pacientului conform Declarației de la Helsinki, tratamentul utilizând 3BP a fost planificat în doze terapeutice sigure, scăzute, pe baza rapoartelor anterioare și a studiilor publicate ale 3BP [15] , [16] , [18] , [24] , [25] . Planul terapeutic a fost conceput pentru a beneficia în siguranță pacientul începând cu cea mai mică doză posibilă, care ar fi administrat prin perfuzie intravenoasă de picurare. Această nouă cale pentru administrarea 3BP fracționează doza calculată. Aceasta poate fi mai sigură decât injecția intra-arterială directă a unei doze de bolus, despre care s-a raportat că în mod eficient, cu o toxicitate minimă, se tratează tumorile hepatice implantate la iepuri [25] . O modificare suplimentară a dozei a fost luată în considerare siguranța tratamentului și tolerabilitatea.

Starea generală a pacientului a fost corectă, cu excepția anasarcei ușoare până la moderate, care a fost parțial ameliorată cu albumină și diuretice fără sare. De asemenea, pacientul a menținut o cantitate bună de urină. În urma tratamentului, pacientul a avut funcții renale și hepatice normale, fără ortopnee sau dispnee. Nivelul LDH seric a fost testat înainte și în timpul tratamentului cu 3BP folosind un analizator Beckman Coulter AU prin intermediul laboratorului automat de patologie clinică din Spitalul Universitar Sohag (Egipt). Înainte de tratament, nivelul seric al LDH a fost ridicat, ceea ce reflectă rata ridicată de glicoliză și metabolismul energetic în tumoră și țesutul metastatic [26] . Urmărirea nivelului seric de LDH a răspuns la un tratament planificat cu 3BP.

Prima perfuzie de 3BP a fost administrată pe 18 septembrie 2012. Pe baza intervalului de dozare de 3BP la om (2-3,5 mg / kg corp) raportat recent de Ko et al . [16] , pacientul a primit 3BP în doză de 1 mg / kg, adăugată la 500 ml glucoză (5%), prin perfuzie intravenoasă cu picurare lentă timp de 2 ore ( Figura 3A ).Tratamentul a fost tolerat, fără anafilaxie sau evenimente adverse neașteptate. Membrii echipei de tratament au participat alături de pacient în timpul perfuziei 3BP și au fost disponibile măsuri pentru tratamentul de urgență. Singurul eveniment advers a fost o senzație de arsură ușoară până la moderată la locul perfuziei, care a scăzut la încetinirea vitezei de perfuzie. Nu au fost întâlnite flebite, reacții inflamatorii locale sau reacții alergice. La sfârșitul perfuziei, pacientul era într-o stare generală bună, culcat confortabil în pat și putând să stea, să stea și să meargă. S-a dus la toaletă și apetitul i s-a îmbunătățit.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este cjc-33-07-356-g003.jpg

Tratamentul cu 3BP (perfuzie intravenoasă).

A, doze de tratament date pacientului. Tratamentul B, 3BP a determinat o scădere moderată a nivelului de lactat dehidrogenază (LDH) seric, un predictor metabolic al energiei celulelor canceroase. Nivelul LDH seric a scăzut maxim la combinarea paracetamolului și 3BP.

A doua zi, rezultatele au fost promițătoare, întrucât LDH a scăzut moderat de la 4.283 U / L la 3.126 U / L ( Figura 3B ). Atât funcțiile renale, cât și cele hepatice au fost normale ( figura 4 ). Nu au fost înregistrate anomalii metabolice în ceea ce privește gazele arteriale, glucoza serică sau acidul uric seric. Analizele sângelui a fost în indici normali, fără a avea dovezi de anemie hemolitică ( Figura 5 ). Obiceiurile intestinale au fost normale după tratament cu 3BP. Durerea la peretele pieptului stâng și la spate a fost controlată cu un plasture cutanat trans-cutanic duragesic (fentanil).

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este cjc-33-07-356-g004.jpg

3BP nu este toxic pentru funcțiile hepatice sau renale.

A, alanina transaminazei (ALT) se află în raza normală cu tratament cu 3BP (poate apărea o creștere ușoară). B, transaminază aspartată serică (AST) prezintă creșteri moderate cu tratament cu 3BP. C, bilirubina serică se încadrează în intervalul normal cu tratament 3BP. D, albumina serică nu a scăzut (comparativ cu nivelul de pretratare) cu tratamentul cu 3BP. E, proteina serică este în limitele normale cu tratament 3BP. F, raportul seric de albumină / globulină (A / G) nu a scăzut (comparativ cu nivelul de pretratare) cu tratamentul cu 3BP. G, creatinina serică se situează în intervalul normal cu tratamentul 3BP. H, uree serică se situează în intervalul normal cu tratament 3BP (poate apărea o creștere moderată).

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este cjc-33-07-356-g005.jpg

3BP nu afectează nivelul glucozei serice sau parametrii hematologici.

Tratamentul A, 3BP nu provoacă hipoglicemie. B, numărul eritrocitelor nu este afectat de tratamentul 3BP. Tratamentul C, 3BP nu provoacă trombocitopenie. Tratamentul D, 3BP nu provoacă leucopenie (leucocitoza s-ar putea datora infecției toracice intercurente). E, nivelul hemoglobinei nu este afectat de tratamentul 3BP.

 

Patru zile mai târziu, nivelul seric al LDH a început să crească din nou și a ajuns la 4.353 U / L.

Pacientul a primit o a doua doză de 3BP – de data aceasta, 1 mg / kg adăugat la 500 ml soluție salină normală (0,9%) a fost admis prin intermediul perfuziei intravenoase prin picurare peste 3 ore. Tratamentul a fost tolerat, iar pacientul a avut senzații de arsură la locul perfuziei comparativ cu prima dată, deoarece rata de perfuzie a fost mai mică. Nu a existat flebita sau anafilaxia.

În următoarele 10 zile, pacientul a primit 6 doze de 3BP (1,5-2,2 mg / kg adăugate la 500 ml soluție salină normală, administrate prin perfuzie intravenoasă prin picurare) ( figura 3A ). Toate evaluările de laborator au evidențiat funcții hepatice și renale normale ( figura 4 ), fără tulburări hematologice, cum ar fi neutopenie sau anemie hemolitică ( figura 5 ). Starea generală a pacientului a fost stabilă la tratamentul cu 3BP. Nivelul LDH seric a fost în jur de jumătate din nivelul inițial la prezentare, dar nu a scăzut la nivelul normal ( Figura 3B ).

Pe 5 octombrie 2012, pacientul a început tratamentul cu paracetamol, un epuizant GSH sigur [27]  [32] , sub formă de comprimate orale, de 500 mg administrate de două ori la fiecare 8 ore timp de 3 zile consecutive. Până a doua zi, pacientul a primit tratament 3BP (2,2 mg / kg adăugat la 500 ml de soluție salină normală, administrat prin perfuzie intravenoasă prin picurare lentă timp de 3 ore timp de 3 zile consecutive), care a fost tolerat fără anafilaxie sau evenimente adverse neașteptate.

Urmărirea clinică a relevat un răspuns bun la tratament, astfel cum este evidențiat de o scădere a durerii cu plasture dermice durabile și de o îmbunătățire moderată a apetitului. Edemul ușor al membrelor inferioare a persistat și a fost controlat cu diuretice. Funcțiile renale și hepatice au fost în limitele normale. A fost o scădere accentuată a nivelului seric de LDH până la 1.809 U / L (7 octombrie), 58 U / L (8 octombrie) și 12 U / L (9 octombrie) ( Figura 3B ). Tratamentul a fost oprit, iar pacientul era într-o stare corectă, în afară de o infecție toracică intercurentă și de edem ușor până la moderat al membrelor inferioare.

Infecția toracică se manifestă cu febră, tuse și tulburări respiratorii (dispnee). Examenul toracic a arătat că nu a existat nicio intrare de aer pe partea stângă a pieptului din cauza distrugerii anterioare consemnate. Analiza completa de sânge a evidențiat leucocitoză moderată ( Figura 5D ) și neutrofilie, în concordanță cu infecția. Pneumonia bacteriană a fost considerată în lumina imunocompromisului din cauza malignității și a hipoproteinemiei borderline, iar pacientul a primit injecție intravenoasă de antibiotice adecvate cu spectru larg. Tensiunea arterială a pacientului a fost de 90/60 mmHg, iar funcțiile renale și hepatice au fost normale ( figura 4 ). Hipoxalbuminemia și hipoproteinemia au fost persistente, în mare parte datorită anorexiei și deficienței nutriționale.

Pacientul a avut încă dureri în regiunea din spate și peretele toracic stâng în punctele metastatice, iar acest lucru a fost controlat cu plasture transdermic duragesic. Edemul la ambele membre inferioare a fost moderat sub tratament cu diuretice (cu o bună ieșire de urină). A doua zi, s-a observat febră, tuse, detresă respiratorie și scăderea intrării aerului pe partea dreaptă și s-a produs o scădere suplimentară a tensiunii arteriale. Edemul membrelor inferioare a persistat și scăderea producției de urină. Din cauza restricției de fluid, pacientul a primit perfuzie de dopamină la unitatea de terapie intensivă, unde tensiunea arterială a crescut la 100/60 mmHg. Producția de urină a crescut și urina proaspătă a fost anulată într-un sac de colectare a urinei. Ficatul și funcțiile renale au fost normale. Evaluarea ecocardiografică a evidențiat o masă metastatică în peretele ventriculului stâng (2,5 cm × 2,5 cm) împreună cu revărsat pericardic moderat. Diagnosticul a fost tamponadă cardiacă iminentă, care poate fi fost secundară metastazelor care a mișcat inima spre dreapta, precum și hipoproteinemie nutrițională. În general, mișcarea cardiacă a fost normală. Pacientul a fost menținut la tratamentul cu antibiotice, dopamină, dobutamină și diuretice în unitatea de terapie intensivă. Edemul la membrele inferioare a scăzut treptat, iar tensiunea arterială a fost stabilă la 100/60 mmHg.

Leucocitoza ( Figura 5D ) și neutrofilia absolută au crescut în ciuda antibioticelor cu spectru larg. Testele funcției hepatice, incluzând transaminază alanină serică (ALT) ( figura 4A ) au fost în intervalul normal, cu o ușoară creștere a transaminazei aspartate serice (AST) ( figura 4B ). În plus, bilirubina serică ( figura 4C ) a fost în limitele normale. Testele funcției renale, cum ar fi creatinina serică ( Figura 4G ) au fost în limita normală, cu o creștere moderată a ureei serice ( Figura 4H ). Pacientul era în suferință respiratorie și hipoxemia a fost evidentă. Pacientul a murit din cauza hipoxemiei pe 12 octombrie 2012.

Discuţie

LDH seric, un parametru bun pentru evaluarea tumorilor, cum ar fi melanomul, este superior prezenței unei mase tumorale reziduale pentru a prezice rezultatul tratamentului. Direcționarea glicolizei și a efectului Warburg cu agenți precum 3BP privează celulele melanomului de energia necesară supraviețuirii, proliferării și metastazelor.

Interesant este că nivelul LDH seric reflectă activitatea energetică metabolică a celulelor canceroase în interiorul masei tumorale, ceea ce poate fi un indicator mai sensibil al activității tumorii decât dimensiunea tumorii. Măsurarea timpurie a nivelului seric de LDH a fost raportată a fi utilă în identificarea răspunsului la chimioterapie. De exemplu, în leucemia pediatrică, nivelurile mai mari de LDH în ALL au fost asociate cu un număr mare de leucocite și celule blastice. În tumorile solide pediatrice, nivelurile ridicate de LDH au fost asociate cu întinderea masei tumorale și stadiul bolii [33] . Mai mult, LDH-A contribuie la dezvoltarea rezistenței celulelor canceroase la chimioterapie [34] . În melanom, LDH este un marker metabolic pentru a detecta progresia și a prezice prognosticul în stadiul IV al bolii [35] . Atunci când se discută despre efectele anticancerigene ale 3BP, estimarea nivelului de LDH seric ca răspuns la tratament este critică, deoarece 3BP este un analog structural atât la lactat cât și la piruvat. Lactatul produs prin activitatea combustibililor LDH în populațiile aerobe din tumorile prin simbioză metabolică ( Figura 1A ) [1] .

Combinând 3BP cu lactat sau piruvat, substraturi de LDH, viabilitatea celulelor canceroase protejate, ceea ce sugerează că 3BP este un antagonist pentru lactat și piruvat. 3BP a fost raportat să concureze cu piruvatul pentru LDH [36] . Mai mult, acesta poate fi transportat în interiorul celulelor canceroase prin intermediul transportorului piruvat-lactat (transportoare monocarboxilate). Reglarea actualizată a acestor transportori duce la o absorbție crescută de 3BP în celulele tumorale [37] . Astfel, 3BP inhibă LDH prin concurența cu substraturile sale [22] .

Paracetamolul (acetaminofen, N-acetil para-amino-fenol) este utilizat pe scară largă în practica pediatrică și la adulți. Paracetamolul este un depletor al GSH și este mai sigur decât acidul salicilic acetilic (aspirina, Aspegic) ca antipiretic, deoarece Aspegic poate induce sindromul Rey [27] . Paracetamolul este tolerat în doze mari [28] . Într-adevăr, nu a existat o creștere a toxicității hepatice la pacienții alcoolici cărora li s-a administrat doza terapeutică maximă de paracetamol (4 g / zi) [29] . Lipsa scăderii maxime a nivelului seric de LDH cu 3BP s-ar putea datora conținutului mare de GSH celular, adică conținutul ridicat de tumori de GSH poate inhiba efectele anticancerigene induse de 3BP. Atunci când paracetamolul depletor GSH a fost utilizat cu 3BP, LDH a scăzut dramatic. În special, această scădere nu s-a datorat inhibării de LDH seric mediată de 3BP, fapt dovedit de lipsa unei scăderi maxime a nivelului seric de LDH doar cu 3BP. Scăderea maximă a LDH la tratamentul combinat a confirmat că GSH tumorală a fost antagonistă la moartea celulelor melanomului indusă de 3BP. Acest lucru ar putea indica o închidere a glicolizei în celulele melanomului și semnalează vindecarea metabolică a melanomului metastatic. În mod similar, Qin și colab . [12] a raportat că unele celule de melanom au fost rezistente la 3BP datorită conținutului lor celular ridicat de GSH, un antioxidant și inhibitor al 3BP. Epuizarea GSH în melanom folosind L-Butionina sulfoximină (BSO), un inhibitor selectiv al biosintezei GSH, celule de melanom rezistente sensibilizate la 3BP și moartea celulelor necrotice induse. Astfel, atunci când răspunsul inițial la tratamentul cu 3BP este slab, poate fi indicat să se combine un depletor GSH cu 3BP.

BSO este un alt consumator de GSH care a fost studiat in vitro, dar care nu a fost studiat la om; paracetamolul este mai sigur decât BSO pentru uz uman. Interesant este că paracetamolul a inhibat creșterea și scăderea dimensiunii tumorii la modelele experimentale [30] . Celulele melanomului care folosesc enzima tirozinază au folosit paracetamolul ca substrat pentru tirozinază. În plus, paracetamolul a omorât celulele melanomului prin epuizarea GSH, creșterea nivelului reactiv al speciilor de oxigen și inducerea toxicității mitocondriale [31] . Paracetamolul a fost, de asemenea, raportat recent că crește activitatea LDH [38]. Combinarea paracetamolului cu 3BP pare promițătoare, deoarece 3BP țintește celulele canceroase în multe puncte. Recent am raportat că 3BP vizează brațul energetic, brațul metastatic (sinteza hialuronanului pe calea acidului uronic) și brațul mitotic al malignității (sinteza ADN), pe lângă țintirea fosfohexose izomerazei, un factor de motilitate autocrină [39] .

În cazul raportat aici, 3BP neformulată (Sigma, SUA) a fost administrată prin perfuzie intravenoasă lentă pentru a minimiza eventualele reacții adverse. Această abordare a fost tolerabilă cu o toxicitate minimă. Starea pacientului a fost stabilă sub tratament de susținere. 3BP și paracetamol au fost administrate atunci când starea pacientului și investigațiile de laborator au fost stabile. O supraveghere medicală atentă a fost oferită în orice moment și nu a fost administrat niciun tratament (cu excepția tratamentului de susținere) atunci când au fost prezente afecțiuni acute. Funcțiile renale normale, funcțiile hepatice și indicii hematologici în timpul tratamentului pot indica faptul că 3BP este un agent anticancer sigur. Creșterea moderată a ureei serice s-ar putea datora antibioticelor administrate pentru infecții toracice severe, stare de infecție sau 3BP.

concluzii

3BP poate fi privit ca un antimetabolit, fiind un analog structural al piruvatului și al lactatului, care poate fi administrat prin perfuzie intravenoasă lentă cu toxicitate hepatică, renală și hematologică minimă. Eficacitatea anticanceră a 3BP poate fi antagonizată de conținutul mare de GSH tumoral, dar poate fi potențată la administrarea concomitentă a depletorilor de GSH, cum ar fi paracetamolul. Sunt recomandate viitoarele studii clinice care utilizează 3BP ca agent anti-melanom și ca agent anticancer general. Atunci când efectul anticancer al 3BP trebuie să fie potențat, se poate lua în considerare combinația cu paracetamolul.

 

Recunoasteri

Suntem recunoscători bibliotecarilor din biblioteca Facultății de Medicină din Sohag, Universitatea Sohag, Egipt, pentru furnizarea de facilități de bibliotecă care au ajutat la scrierea acestei lucrări.

Referințe

1. Nakajima EC, Van Houten B. Simbioză metabolică în cancer: refocarea lentilelor Warburg. Mol Carcinog. 2012; 52 : 329–337. PubMed ] Google Scholar ]
2. Ho J, de Moura MB, Lin Y și colab. Importanța glicolizei și a fosforilării oxidative în melanomul avansat. Mol Cancer. 2012; 11 : 76–88. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
3. Warburg O. Despre originea celulelor canceroase. Ştiinţă. 1956; 123 : 309–314. PubMed ] Google Scholar ]
4. Scott DA, Richardson AD, Filipp FV și colab. Profilul metabolic comparativ al profilului de linii celulare de melanom: dincolo de efectul Warburg. J Biol Chem. 2011; 286 : 42626–42634. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
5. Gatenby RA, Gillies RJ. De ce cancerele au glicoliză aerobă ridicată? Nat Rev Cancer. 2004; 4 : 891–899. PubMed ] Google Scholar ]
6. Shime H, Yabu M, Akazawa T și colab. Acidul lactic secretat de tumoră favorizează calea proinflamatoare IL-23 / IL-17. J Immunol. 2008; 180 : 7175–7183. PubMed ] Google Scholar ]
7. Végran F, Boidot R, Michiels C și colab. Fluxul de lactat prin transportorul monocarboxilat de celule endoteliale MCT1 susține o cale NF-κB / IL-8 care conduce angiogeneza tumorală. Cancer Res. 2011; 71 : 2550–2560. PubMed ] Google Scholar ]
8. Hirschhaeuser F, Sattler UG, Mueller-Klieser W. Lactat: un actor cheie metabolic în cancer. Cancer Res. 2011; 71 : 6921–6925. PubMed ] Google Scholar ]
9. Walenta S, Mueller-Klieser WF. Lactat: oglindă și motor al malignității tumorii. Semin Radiat Oncol. 2004; 14 : 267–274. PubMed ] Google Scholar ]
10. Balch CM, Gershenwald JE, Soong SJ și colab. Versiunea finală a stadiului și clasificării melanomului AJCC din 2009. J Clin Oncol. 2009; 27 : 6199–6206. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
11. Agarwala SS, Keilholz U, Gilles E și colab. Corelația LDH cu supraviețuirea în melanomul avansat din două studii mari, randomizate (Oblimersen GM301 și EORTC 18951), Eur J Cancer. 2009; 45 : 1807–1814. PubMed ] Google Scholar ]
12. Qin JZ, Xin H, Nickoloff BJ. 3-Bromopiruvatul induce moartea celulelor necrotice în liniile celulare de melanom sensibile. Biochem Biophys Res Comun. 2010; 396 : 495–500. PubMed ] Google Scholar ]
13. Hulleman E, Kazemier KM, Holleman A și colab. Inhibarea glicolizei modulează rezistența prednisolonului în celulele leucemiei limfoblastice acute. Sânge. 2009; 113 : 2014–2021. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
14. Matsushita K, Uchida K, Saigusa S și colab. Inhibitori ai glicolizei ca o potențială opțiune terapeutică pentru tratarea neuroblastomului agresiv care exprimă GLUT1. J Pediatr Surg. 2012; 47 : 1323–1330. PubMed ] Google Scholar ]
15. El Sayed SM, Abou El-Magd RM, Shishido Y și colab. Terapia genică D-aminoacid oxidaza sensibilizează celulele gliomului la efectul antiglicolitic al 3-brmopiruvatului. Cancer Gene Gene. 2012; 19 : 1–18. PubMed ] Google Scholar ]
16. Ko YH, Verhoeven HA, Lee MJ și colab. Un studiu translațional „raport de caz” pe 3-bromopiruvat („blocant de energie”) al moleculei mici (3BP) ca agent anticancer puternic: de la bancă la pat. J Bioenerg Biomembr. 2012; 44 : 163–170. PubMed ] Google Scholar ]
17. Ko YH, Smith BL, Wang Y și colab. Cancere avansate: eradicarea în toate cazurile, folosind terapia cu 3 bromopiruvate pentru a epuiza ATP. Biochem Biophys Res Comun. 2004; 324 : 269–275. PubMed ] Google Scholar ]
18. Buijs M, Vossen JA, Geschwind JF și colab. Specificitatea activității anti-glicolitice a 3-bromopiruvatului confirmată prin absorbția de FDG la un model de șobolan de cancer de sân. Investiți noi medicamente. 2009; 27 : 120–123. PubMed ] Google Scholar ]
19. Nakano A, Tsuji D, Miki H și colab. Inhibiția glicolizei inactivează transportatorii ABC pentru a restabili sensibilitatea la medicamente în celulele maligne. Plus unu. 2011; 6 : 1-10. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
20. El Sayed SM, El-Magd RM, Shishido Y și colab. Stresul oxidativ indus de aminoacizii D, 3-bromopiruvatul și citratul inhibă angiogeneza, care prezintă efecte puternice anticancerigene. J Bioenerg Biomembr. 2012; 44 : 513–523. PubMed ] Google Scholar ]
21. Barnard JP, Reynafarje B, Pedersen PL. Catabolism cu glucoză în tripanozomii africani. Dovadă că etapa terminală este catalizată de un transportor cu piruvat, capabil să faciliteze absorbția de analogi toxici. J Biol Chem. 1993; 268 : 3654–3661. PubMed ] Google Scholar ]
22. Mulet C, Lederer F. Bromopyruvate ca etichetă de afinitate pentru drojdia de panificator flavocytochrome b2. Studiul cinetic al reacției de inactivare. Eur J Biochem. 1977; 73 : 443–447. PubMed ] Google Scholar ]
23. El Sayed SM, El-Magd RM, Shishido Y și colab. 3-Bromopiruvatul antagonizează efectele lactatului și piruvatului, sinergizează cu citratul și exercită noi efecte anti-gliom. J Bioenerg Biomembr. 2012; 44 : 61–79. PubMed ] Google Scholar ]
24. Vali M, Liapi E, Kowalski J, și colab. Terapia intraarterială cu un nou inhibitor puternic al metabolismului tumorii (3-bromopiruvat): identificarea dozei terapeutice și metoda de injecție la un model animal de cancer la ficat. Radiol J Vasc Interv. 2007; 18 : 95–101. PubMed ] Google Scholar ]
25. Geschwind JF, Ko YH, Torbenson MS și colab. Noua terapie pentru cancerul hepatic: injecție intraarterială directă a unui puternic inhibitor al producției de ATP. Cancer Res. 2002; 62 : 3909–1313. PubMed ] Google Scholar ]
26. Magrath IT. Tratamentul limfoamelor pediatrice: paradigme de plagiat? Ann Oncol. 1997; 1 : 7–14. PubMed ] Google Scholar ]
27. McCullough HN. Acetaminofen și ibuprofen în tratarea febrei și dureri ușoare până la moderate la copii. Sănătatea copilului pediatru. 1998; 3 : 246–250. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
28. Gregoire N, Hovsepian L, Gualano V și colab. Siguranța și farmacocinetica paracetamolului după administrarea intravenoasă de 5 g în primele 24 de ore cu o doză inițială de 2 g. Clin Pharmacol Ther. 2007; 81 : 401–405. PubMed ] Google Scholar ]
29. Kuffner EK, Dart RC. Utilizarea acetaminofenului la pacienții care beau alcool: dovezi ale studiului actual. Am J Manag Care. 2001; 7 : 592–596. PubMed ] Google Scholar ]
30. Vad NM, Yount G, Moore D și colab. Mecanismul biochimic al acetaminofenului (APAP) induce toxicitate în liniile celulare de melanom. J Pharm Sci. 2009; 98 : 1409–2525. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
31. Vad NM, Kudugunti SK, Graber D și colab. Eficacitatea acetaminofenului la șoarecii C57BL / 6 purtători de melanom B16-F0. Int J Oncol. 2009; 35 : 193–204. PubMed ] Google Scholar ]
32. Wolchok JD, Williams L, Pinto JT și colab. Procesul de faza I cu administrare de paracetamol în doză mare și de carmustină, cu melanom metastatic. Melanom Rez. 2003; 13 : 189–196. PubMed ] Google Scholar ]
33. Al-Saadoon EA, Al-Naama LM, Hassan JK. Activitate serică de lactat dehidrogenază (LDH) la copiii cu boli maligne. Bahrain Med Bull. 2003; 25 : 1–5. Academic Google ]
34. Zhao Y, Butler EB, Tan M. Metodologia metabolismului celular pentru îmbunătățirea terapeuticii cancerului. Moarte celulară Dis. 2013; 4 : 1–10. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
35. Bánfalvi T, Edesné MB, Gergye M și colab. Markeri de laborator ai progresiei melanomului. Magy Onkol. 2003; 47 : 89–104. PubMed ] Google Scholar ]
36. Dell’Antone P. Obiectivele 3-bromopiruvatului, un agent anticancer, care se epuizează în energie. Med Chem. 2009; 5 : 491–416. PubMed ] Google Scholar ]
37. Fang J, Quinones QJ, Holman TL și colab. Transportor monocarboxilat legat cu H + (MCT1 / SLC16A1): o potențială țintă terapeutică pentru neuroblastom cu risc ridicat. Mol Farmacol. 2006; 70 : 2108-2115. PubMed ] Google Scholar ]
38. Olaleye MT, Akinmoladun AC, Ogunboye AA și colab. Activitatea antioxidantă și proprietatea hepatoprotectoare a extractelor de frunze de Boerhaavia diffusa Linn împotriva afectării hepatice provocate de acetaminofen la șobolani. Food Chem Toxicol. 2010; 48 : 2200-2205. PubMed ] Google Scholar ]
39. El Sayed SM, Mahmoud AA, El Sawy SA și colab. Efectul Warburg crește starea ROS în stare de echilibru în celulele canceroase prin scăderea capacităților lor antioxidante (efectele anticancerigene ale 3-bromopiruvatului prin antagonizarea efectului Warburg) Med Ipotezele. 2013; 81 : 866–870. PubMed ] Google Scholar ]

Articole din Jurnalul Chinezesc de Cancer sunt furnizate aici, prin amabilitatea BioMed Central

Managementul glioblastomului multiform la un pacient tratat cu terapie metabolică ketogenă și standard modificat de îngrijire: o monitorizare de 24 de luni

Abstract

Au fost înregistrate puține progrese în supraviețuirea generală a glioblastomului multiform (GBM) în mai mult de 40 de ani. Aici, raportăm cazul unui bărbat în vârstă de 38 de ani care a prezentat dureri de cap cronice, greață și vărsături însoțite de crize motorii parțiale stângi și slăbiciune a membrului stâng superior.Imagistica îmbunătățită prin rezonanță magnetică a creierului a scos la iveală o leziune chistică solidă în spațiul parțial drept care sugerează glioblastom multiform GBM. Testarea serică a evidențiat deficiența de vitamina D și nivelurile crescute de insulină și trigliceride. Înainte de rezecția tumorii subtotale și standardul de îngrijire (SOC), pacientul a efectuat un post negru cu  apă de 72 de ore. În urma postului, pacientul a inițiat o dietă ketogenă suplimentată cu vitamine / minerale (KD) timp de 21 de zile, care a administrat 900 kcal / zi. Pe lângă radioterapie, chimioterapie cu temozolomidă și dieta ketogenica KD (crescut la 1.500 kcal / zi în ziua 22), pacientul a primit metformină (1.000 mg / zi), metilfolat (1.000 mg / zi), fosfat de cloroquina (150 mg / zi) , galat de epigalocatechină –EGCG /ceai verde extract (400 mg / zi) și oxigenoterapie hiperbarică (HBOT) (60 min / sesiune, 5 sesiuni / săptămână la 2,5 ATA). De asemenea, pacientul a primit levetiracetam (1.500 mg / zi). Nu a fost administrat nici un medicament cu steroizi în orice moment. Histologia post-chirurgicală a confirmat diagnosticul de glioblastom multiform GBM. Invazia redusă a celulelor tumorale și a vaselor de sânge hialinizate cu pereți groși au fost, de asemenea, observate sugerând un beneficiu terapeutic al terapiei metabolice pre-chirurgicale.După 9 luni de tratament cu SOC modificat și terapie metabolică ketogenă complementară (KMT), greutatea corporală a pacientului a fost redusă cu aproximativ 19%. Crizele și slăbiciunea membrului stâng au fost rezolvate. Biomarkerii au arătat glicemie redusă și niveluri crescute de cetone urinare, cu dovezi de activitate metabolică redusă (raport colină / N-acetilaspartat) și niveluri normalizate de insulină, trigliceride și vitamina D. Acesta este primul raport al GBM confirmat tratat cu un SOC modificat împreună cu KMT și HBOT și alte terapii metabolice vizate. Deoarece regresia rapidă a glioblastom multiform GBM este rară în urma rezecției subtotale și numai SOC, este posibil ca răspunsul observat în acest caz să rezulte în parte din SOC modificat și din alte tratamente noi. Sunt necesare studii suplimentare pentru validarea eficacității KMT administrate cu abordări alternative care cresc selectiv stresul oxidativ în celulele tumorale, restrângând în același timp accesul lor la glucoză și glutamină. Pacientul rămâne într-o stare de sănătate excelentă (scor Karnofsky, 100%), cu dovezi continue ale regresiei tumorale semnificative.

fundal

Glioblastomul multiform (GBM) este cel mai frecvent și mai malign dintre cancerele primare ale creierului adult ( 1 – 4 ). Deși supraviețuirea este mai bună la adulții mai tineri (<50 de ani) decât la adulții mai în vârstă (> 50 de ani), mai puțin de 20% dintre adulții mai tineri supraviețuiesc în general peste 24 de luni ( 3 , 5 – 7 ). Dovezile acumulare din studii de cultură celulară și modele preclinice indică faptul că glucoza și glutamina sunt combustibilii primari care determină creșterea rapidă a majorității tumorilor, inclusiv glioblastom multiform GBM8-11 ). Glucoza conduce la creșterea tumorii prin fermentația aerobă (efect Warburg), în timp ce glutamina conduce la creșterea tumorii prin glutaminoliză11 – 15 ). Produsele reziduale/ deșeuri de fermentare ale acestor molecule, adică acidul lactic și respectiv acidul succinic, acidifiază microambientul tumoral, contribuind astfel la progresia tumorii16-18 ). Metabolismul glucozei și glutaminei este, de asemenea, responsabil pentru capacitatea ridicată de antioxidanți a celulelor tumorale, astfel făcându-le rezistente la chimioterapie și radioterapii10 , 19 ). Dependența de glucoză și glutamină pentru malignitatea celulelor tumorale provine în mare parte din defectele documentate în numărul, structura și funcția membranelor asociate mitocondriilor ( 10 , 20 – 27 ). Aceste anomalii determină celulele glioblastom multiform GBM neoplazice să se bazeze mai mult pe fosforilarea nivelului de substrat decât pe fosforilarea oxidativă pentru energie ( 28 ). Prin urmare, gestionarea eficientă a GBM va necesita o disponibilitate restrânsă de glucoză și glutamină.

Standardul actual de îngrijire (SOC) pentru GBM implică rezecție chirurgicală și radioterapie cu temozolomidă concomitentă și adjuvantă (TMZ) ( 3 ). Doza mare de steroizi (dexametazona) este adesea prescrisă împreună cu SOC pentru GBM pentru a reduce edemul vasogen ( 29 – 31 ). Acum se recunoaște că rezecția chirurgicală și radioterapia produc necroză semnificativă și hipoxie în microambientul tumoral ( 4 , 32 ). Aceste tulburări perturbă ciclul glutamină-glutamat strict reglementat în parenchimul neural crescând astfel nivelul de glutamină și, de asemenea, glutamatul, un aminoacid excitotoxic care îmbunătățește invazia GBM33 – 37 ). Deși TMZ crește supraviețuirea fără progresie, are doar un efect marginal asupra supraviețuirii globale și mărește efectiv numărul de mutații ale conducătorului GBM3 , 38 ). Mai mult, dexametazona nu numai că crește nivelul glicemiei, dar crește și nivelul de glutamină prin inducerea activității de sintaza a glutaminei30 , 34 , 39 , 40 ). Medicamentul anti-angiogenic bevacizumab, care agravează necroza indusă de radiații și selectează cele mai invazive celule tumorale, este de asemenea prescris pe scară largă pacienților cu GBM ( 35 ). Vizionate colectiv, aceste observații pot ajuta la explicarea motivului pentru care supraviețuirea generală rămâne slabă pentru majoritatea pacienților cu GBM.

Terapia metabolică cetogenă (KMT) apare ca o strategie terapeutică complementară viabilă sau alternativă pentru gestionarea gliomelor maligne35 , 41 – 44 ). Restricțiile de calorii și dietele ketogenice cu conținut ridicat de grăsimi în carbohidrați (KD) reduc glucoza necesară pentru a determina efectul Warburg, ridicând în același timp corpurile cetonice care nu pot fi metabolizate eficient pentru energie în celulele tumorale, din cauza unor defecte în structura și funcția mitocondrială ( 23 , 27 , 42 , 45 – 50 ). Limitarea caloriilor și dieta keto KD restrânsă sunt anti-angiogene, antiinflamatorii, anti-invazive și, de asemenea, ucid celulele tumorale printr-un mecanism proapoptotic ( 46 , 51 – 54 ). Dovada arată, de asemenea, că cetoza terapeutică poate acționa sinergic cu mai multe medicamente și proceduri pentru a îmbunătăți managementul cancerului îmbunătățind atât progresia liberă, cât și supraviețuirea generală ( 10 , 43 , 55 , 56 ). De exemplu, terapia cu oxigen hiperbaric (HBOT) crește stresul oxidativ asupra celulelor tumorale, în special atunci când este utilizată alături de terapii care reduc glicemia și cresc cetonele din sânge ( 57 ).Inhibarea cloroquina a pH-ului lizozomic poate împiedica celulele tumorale invazive și metastatice să obțină glucoză și glutamină prin fagocitoză sau autofagie ( 10 , 58 ). Inhibitorul glutaminei dehidrogenazei, epigalocatechină galată (EGCG) este propus, de asemenea, să vizeze metabolismul glutaminei ( 59 ). Prin urmare, KMT țintește mai mulți factori de creștere rapidă a gliomului, sporind în același timp eficiența metabolică în celulele normale ale creierului.

Declarație de etică

Acest studiu a fost revizuit și aprobat de catedra Facultății de Medicină a Universității Alexandria Medical Research Board Board (managementul metabolic al pacienților GBM împreună cu terapia SOC, protocolul 69/2016). În urma instrucțiunilor aprobate de IRB pentru acest studiu, a fost obținut un consimțământ în scris scris de la participant pentru publicarea acestui raport.

Raport de caz

Un bărbat în vârstă de 38 de ani a prezentat, în februarie 2016, dureri de cap cronice, greață și vărsături cu crize motorii parțiale stângi și slăbiciune la nivelul membrului superior stâng (figura ( figura 1A).1 A).Simptomele au persistat aproximativ 3 săptămâni înainte de evaluarea radiologică și radiologică ulterioară.Examenul neurologic a evidențiat o slăbiciune a membrului superior stâng de gradul 4 cu o deviație ușoară a feței stângi. Nu a existat istoric de tulburări cronice sau malignitate. Tensiunea arterială a pacientului a fost în limite normale (110/70). Cercetările de laborator au relevat o chimie a sângelui care nu poate fi marcată, cu funcții hepatice și renale în limite normale (tabelul ( tabelul 1).1 ). Nivelul de homocisteină din sânge a fost crescut, în timp ce analiza lipidelor din sânge a arătat hipercolesterolemie și hipobetalipoproteinemie cu niveluri ușor ridicate de trigliceride (tabelul ( tabelul 1).1 ). Glicemia din post a fost normală, dar nivelul insulinei de post a fost ridicat, ceea ce sugerează un anumit grad de rezistență la insulină. Nivelul pacientului de circulație 25 (OH) D3 a fost scăzut (3,1 ng / dL). Pacientul a fost heterozigot pentru mutații (c677t și a1298c) în gena metilenetetrahidrofolat reductazei (MTHFR) care sugerează un deficit de folat. Imagistica prin rezonanță magnetică îmbunătățită (IRM) a creierului a arătat o leziune chinoasă solidă care ocupă intra-axial în spațiul parțial drept (Figura ( Figura 2A).2 A). Tractografia MR a evidențiat fibrele motorii și senzoriale deplasate. Diagnosticul preliminar a fost GBM.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este fnut-05-00020-g001.jpg

(A) Cronologie a cursului clinic cu date ale tratamentelor dietetice, imagistică prin rezonanță magnetică (RMN), spectroscopie prin rezonanță magnetică (MRS) și oxigenoterapie hiperbarică (HBOT). (B) Indicele glucozei / cetonelor indică raportul dintre glucoza circulantă și cetonele urinare la toate cele opt evaluări clinice din perioada de 15 luni din februarie 2016 până în aprilie 2017.

tabelul 1

Influența terapiei metabolice ketogene (KMT) asupra biomarkerilor pacientului.

Înainte de KMT / prima prezentare După KMT / înainte de operație KMT continuat / după operație (luni)
biomarkeri 3 9 15 20
Hb (g / dL) 11.0 12.5 13.0 12.9 13.1 16.1
WBC / μL sânge 5000 4.200 3.200 4.500 5.500 4.200
Trombocite / μL sânge 162000 171000 220000 280000 310000 186000
Colesterolul (mg / dL) 115 168 170 225
LDL (mg / dL) 50 103 106 159
HDL (mg / dL) 34 48 51 62
TG (mg / dL) 155 83 81 101
25 (OH) D3 (ng / dL) 3.1 18.0 32.0 48,0 55.0 42.0
Homocisteină (μM) 19.2 16.0 14,9 12,0 9.4 11.9
Glicemie de post (mg / dL) 89 72 64 75 71 65
Insulină de post (μIU / ml) 13.10 6.50 5,00 4.10 3,80 2.11
Cetone de urină UD +++ +++ ++ + ++
Greutate (kg) 71.1 67.7 56.9 66.2 61,8
IMC (kg / m2) 25.10 23.70 19.90 23,17 21.60

UD, nedetectabil .

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este fnut-05-00020-g002a.jpg

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este fnut-05-00020-g002b.jpg

(A) Radiologie preoperatorie, (A) imagini prin rezonanță magnetică (RMN), imagini îmbunătățite de contrast axial și sagital, au dezvăluit leziune chistică cu edem perifocal „săgeată albastră” și deplasare la mijlocul „săgeată roșie”; (B) spectroscopia de rezonanță magnetică (MRS) a leziunii a evidențiat o valoare ridicată a colinei (28) și o valoare scăzută de N-acetilaspartat (NAA) (2.7); (C) RMN-ul funcțional a arătat afecțiune a funcțiilor motorii și senzoriale; (D) Tractografia RMN a prezentat fibre motorii și senzoriale deplasate.

(B)radiologie postoperatorie de 3 luni (A) Imagini IRMN îmbunătățite prin contrast axial și sagital, au evidențiat o reducere a dimensiunii tumorii și a edemului perifocal cu o schimbare mai mică a liniei medii; (B) MRS-ul leziunii a relevat reducerea valorii colinei (21) și creșterea valorii NAA (3,5) în comparație cu studiul preoperator.

(C) Radiologie postoperatorie de 12 luni (A) Imagini IRM îmbunătățite prin contrast axial și sagital, au evidențiat o staționare sau o scădere ușoară a dimensiunii tumorii și mai puțin edem perifocal, cu o schimbare mai mică a liniei medii; (B) MRS al leziunii a relevat reducerea valorii colinei (19) și creșterea valorii NAA (4) în comparație cu studiul anterior.

(D) Radiologie postoperatorie la 20 de luni. Imaginile îmbunătățite prin contrast RMN pentru viziunile axiale, sagitale și coronale au evidențiat o reducere suplimentară a dimensiunii tumorii, fără edem perifocal sau deplasare în linia mediană.

Aportul caloric al pacientului la diagnostic a fost de aproximativ 2.200–2.500 kcal / zi (estimat dintr-o înregistrare alimentară de 3 zile și o reamintire a dietei de 24 de ore). Pacientul a fost supus unui timp de 72 h numai în apă imediat după diagnosticul prealabil și înainte de orice tratament medical sau chirurgical (Figura ( Figura 1A).1 A). Consumul unui regim ketogenic cu restricții calorice (KD-R) timp de 23 de zile a urmat postul. Profilul biomarkerului pacientului înainte și după post și KD-R este prezentat în tabelul Tabelului1 . 1 . Măsurile de glucoză, cetone și insulină au fost luate dimineața la laborator. Cetone de urină au fost notate ca +, ++ și +++ corespunzând nivelurilor cetonei sanguine capilare mediane de 0,5 mmol / L [interval interquartil (IQR): 0,1–0,9), 0,7 mmol / L (IQR: 0,2–1,8), și respectiv 3 mmol / L (IQR: 1,4–5,2).

S-a administrat pacientului o dieta ketogenica KD (4: 1, grăsime: proteină + carbohidrat) în cantități restrânse timp de 21 de zile după rezecția rapidă și înainte de intervenția chirurgicală a tumorii (Figura ( Figura 1A).1 A). Acest KD-R a furnizat o medie de 900 kcal / zi în total, care a inclus: (1) 71 g = 639 kcal grăsime (33% sub formă de uleiuri de măsline / seminte de in; 33% ca trigliceride cu lanț mediu; 33% ca unt organic) ; (2) 50 g = 200 kcal proteine ​​(păsări de curte, pește, ouă, cu cel mult 15% lactate); (3) carbohidrați 15 g = 60 kcal (în principal din legume cu frunze verzi, după scăderea cantității de carbohidrați din surse proteice); și (4) 20 g = 0,1 kcal fibră. Mesele au fost concepute folosind programul software EMK. KD-R a fost completat cu vitamine din complexul B, minerale, calciu, magneziu și acizi grași omega 3 pentru a menține adecvarea nutrienților și chimia normală a sângelui. Vitamina D3 a fost prescrisă (5.000 UI / zi) pentru a corecta deficiența de vitamina D a pacientului. Alte adăugări au inclus metformin (1.000 mg / zi) și metilfoliat (1.000 mg / zi) pentru a depăși blocarea enzimatică MTHFR, pentru a corecta hipometilarea ADN și pentru a ajuta la scăderea acumulării de homocisteină. Pacientul a primit levetiracetam (1.500 mg / zi) pentru a controla activitatea convulsiei. Investigația preoperatorie imediată de laborator a evidențiat corecția deficienței de vitamina D anterioară, revenirea homocisteinei și a trigliceridelor la niveluri normale și corectarea hipercolesterolemiei și hipobetalipoproteinemiei (tabelul ( tabelul 1).1 ). Indicele de glucoză-cetonă (GKI) al pacientului, un calcul care urmărește raportul dintre glucoza din sânge și cetone ca o singură valoare, a rămas în intervalul terapeutic prevăzut (Figura Figura1B)1 B) ( 60 ). NU s-au administrat pacientului steroizi (dexametazonă), fenitoină sau diuretice osmatice pe bază de zahăr (manitol).

După 21 de zile de la inițierea KD-R, pacientul a suferit o craniotomie trează cu rezecție a tumorii subtotale (martie 2016). Diagnosticul suspectat de GBM a fost confirmat de histopatologia țesutului tumoral. Au fost observate modificări regresive și regenerative, care nu sunt tipice GBM netratate, care reflectă un răspuns favorabil la terapia ketogenică preoperatorie ( Figura 3A). Analiza histologică a hematoxilinei și eozinei a relevat tiparele clasice ale GBM (Figura 3A). Tumora a fost compusă dintr-un amestec eterogen de celule având nuclee hipercromatice pleomorfe și cantități variabile de citoplasmă eozinofilă stabilite pe fond fibrilar. Celulele gemistocitice (<20%) au fost amestecate focal. S-au remarcat, de asemenea, caracteristicile epitelioide focale și clare ale celulelor. Au fost observate numeroase figuri mitotice, proliferare vasculară, zone de necroză (constituind 50% din tumoare) și necroză pseudopalisală focală. Este de remarcat faptul că au fost observate forme mai puțin agresive de proliferare vasculară și mitoză (și anume, proliferare vasculară glomeruloidă și respectiv mitoze granulare), împreună cu tipul mai neplăcut de proliferare vasculară și mitoze neregulate (3 / 10HPF), mai tipic asociate cu GBM Figura 3A. De asemenea, s-a remarcat infiltrarea limitată a celulelor tumorale în parenchimul din jur.Vasele de sânge hialinizate cu pereți groși, deseori văzute în tumorile de grad inferior, au fost notabile, având în vedere că acest pacient nu a primit încă SOC. Formarea țesuturilor de granulare și fibroblastele proliferare (organizate în jurul zonelor de necroză) au fost o altă caracteristică care nu este de obicei prezentă în glioblastoamele netratate și a sugerat un răspuns favorabil la terapia ketogenică preoperatorie.Țesutul tumoral a fost colorat pozitiv pentru GFA și extrem de pozitiv pentru indicele proliferativ Ki67 și grupul de diferențiere 31 indice de vascularizare, dar a fost în mare parte negativ pentru markeri epiteliali (Figura Figura3B).3 B). Datele de imunostaining au susținut diagnosticul de glioblastom și au exclus gliomele de grad scăzut și carcinoamele metastazice.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este fnut-05-00020-g003.jpg

(A) Caracteristicile histopatologice ale pacientului glioblastom multiforme (GBM). (A) Zona clasică GBM cu necroză pseudopalisală. (B) Modificări regresive ale formei fibrozei de fond variabile. (C) Vasele de sânge cu pereți groși cu glomeruloid. (D) Marginea tumorii care prezintă o infiltrare limitată a creierului (hematoxilină și eozină, 200 ×).

(B) Caracteristicile imunohistochimice ale pacientului GBM. (A, B) Colorarea pozitivă difuză pentru proteina acidă fibrilară glială (100 ×, respectiv 200 ×). (C) Activitate proliferativă moderat ridicată (Ki67, 200 ×). (D) Numeroase vase de sânge evidențiate prin clusterul de diferențiere 31 imunostaining (100 ×), colorare negativă pentru markeri epiteliali: CK [(E) 200 ×] și respectiv antigenul membranei epiteliale [(F) 200 ×].

 

Recuperarea postoperatorie a pacientului a fost excelentă, fără semne de slăbiciune anterioară stângă sau convulsii. Nivelul glicemiei pacientului a fost de 64 mg / dL, iar nivelul de cetonă din urină a fost +++, producând un GKI aproximativ de 1,3. Nu a existat o creștere intraoperatorie sau postoperatorie a pH-ului sanguin evaluat prin cinci măsuri arteriale de gaze sanguine luate la ore consecutive. Pacientul a fost externat la domiciliu la 2 zile după operație. R-KD a continuat împreună cu 14 ore de zi pe zi între cină și micul dejun. Împreună cu medicația și suplimentele menționate anterior, pacientul a primit, de asemenea, fosfat de cloroquina (150 mg / kg) și EGCG (400 mg / zi). Două săptămâni postoperatorii, pacientul a început să primească HBOT (2,5 ATA timp de 60 min, de 5 ori / săptămână). Testul inițial al raportului lactat / piruvat (raport L / P) a arătat un raport crescut al lactatului, indicând o stare anormală de reducere a oxidării.

RMN-ul creierului îmbunătățit și spectroscopia de rezonanță magnetică (MRS) au evaluat 3 luni postoperator și înainte de radiație sau chimioterapie au evidențiat un curs de boală staționar în ceea ce privește dimensiunea tumorii care a persistat până la 12 luni (Figuri Figuri2B, C).2 B, C). Raportul de creatină colină pe MRS a indicat o reducere semnificativă a metabolismului tumorii (Figura ( Figura 4A).4 A). Pacientul era intact din punct de vedere neurologic și nu avea activitate clinică convulsivă folosind doar levetiracetam (1.500 mg / zi) și KD. Glicemia de post a fost de 60–70 mg / dL cu ++ până la +++ niveluri cetonice de urină și a produs o valoare aproximativă a GKI de 1,8. Insulina circulantă a fost scăzută (aproximativ 4 UI) comparativ cu evaluarea inițială (13 UI). Greutatea corporală a pacientului a fost de 67,7 kg, cu un IMC de 23,7. Radioterapia cu TMZ oral (75 mg / m 2 oral o dată pe zi timp de 42 de zile) a fost inițiată la 18 ore după postul numai cu apă (nu s-a consumat alimente până la 8 ore după RT și TMZ). De asemenea, pacientul a primit 20 de sesiuni de HBOT (2,5 ATA, 5 zile / săptămână, timp de 60 min / sesiune). Raportul L / P, cunoscut a fi crescut la pacienții cu GBM, a fost măsurat în fiecare săptămână și sesiunile au fost repetate ori de câte ori raportul L / P a crescut ( 61 ). HBOT a fost de asemenea utilizat pentru a ajuta la scăderea raportului L / P în limite normale62 , 63 ). Raportul L / P este, de asemenea, un bun indicator seric pentru eficacitatea HBOT asupra oxigenării tumorii, a metabolismului glucozei și a stării redox tumorii.

Un fișier extern care conține o imagine, ilustrare etc. Numele obiectului este fnut-05-00020-g004.jpg

(A) Comparație între metabolismul tumorii pe parcursul a 20 de luni. Colina indică cifra de membrană a celulelor și reflectă tumorigeneza. N-acetilaspartatul (NAA) este un marker pentru integritatea neuronală care scade cu malignitatea creierului și cu necroza radio. Creatina este un marker pentru energia celulară care scade semnificativ cu malignitate și necroză radio. Unghiul vânător (săgeata albastră) reflectă raportul colină / NAA.(B) Comparație între dimensiunea tumorii și deplasarea liniei medii (linia roșie) pe parcursul a 20 de luni.

 

Pacientul a continuat cu 30 de sesiuni de radiații cerebrale și și-a completat încărcarea TMZ fără efecte secundare semnificative sau deficite neurologice vizibile. După 9 luni de terapie, greutatea pacientului a fost redusă la 56,9 kg (IMC 19,9). În ciuda IMC redus, pacientul nu a prezentat suferință sau disconfort. În acest moment, pacientul a trecut la consumul de KD fără restricții cu calorii totale în jur de 1.500 kcal pe zi. Glicemia din post a fost în jur de 70-75 mg / dL, iar nivelul cetonelor urinare a fost + până la ++ producând un GKI aproximativ de 5,0 (Figura 1Figura B).

După 20 de luni de terapie metabolică și finalizarea radioterapiei și chimioterapiei, greutatea pacientului a fost de 66,2 kg (IMC 23,2). RMN-ul cerebral îmbunătățit și MRS au evidențiat o scădere a dimensiunii tumorii de aproximativ 1,5 cm în fiecare diametru, cu perfuzie minimă și activitate metabolică scăzută evaluată de la colină la creatină și colină până la raporturile de N-acetilaspartat (NAA) pe MRS (Figura Figura2D)).2D). Insulina, glucoza și cetonele urinare au fost de 2,1 UI, 65 mg / dL și, respectiv, + până la ++, producând un GKI aproximativ de 5,0 (tabelul ( tabelul 1).1 ). De asemenea, s-a observat scăderea suplimentară a colinei și creșterea NAA, fără deplasarea liniei medii sau edemul creierului (Figura (Figura 2D),2 D), o reducere a dimensiunii tumorii a fost corelată cu o corecție a deplasării midline după 20 de luni de tratament (fig. Figura 4B).4B). Pacientul rămâne în stare de sănătate bună, fără deficite clinice sau neurologice vizibile (scor Karnofsky, 100%).

Discuţie

În acest raport de caz, descriem un răspuns terapeutic favorabil la KMT și alte tratamente care vizează metabolismul la un bărbat de 38 de ani, cu glioblastom multiform GBM și dezechilibre metabolice. KMT este o intervenție antineoplazică nutrițională care implică diete ketogene sau cu un nivel scăzut de glicemie pentru gestionarea gliomelor maligne ( 42 ). SOC pentru GBM a fost modificat la acest pacient pentru a iniția KMT înainte de rezecția chirurgicală, pentru a elimina medicația cu steroizi și pentru a include oxigen hiperbar HBOT ca parte a terapiei. În terapie au fost de asemenea utilizate medicamente specifice și suplimente alimentare.Studiile anterioare au arătat că o dieta ketogena KD este bine tolerata pentru majoritatea pacienților cu glioblastom multiform GBM, dar eficacitatea terapeutică poate varia între pacienți, probabil datorită diferențelor în gradul de restricție calorică ( 42 , 64 – 69 ). Puțini dintre pacienții adulți cu glioblastom multiform  GBM tratati cu dieta ketogena KDs în aceste studii au putut atinge sau menține GKI-ul prevăzut a avea cel mai mare beneficiu terapeutic pentru pacienți (aproape 1,0) ( 60 ).Cu toate acestea, un răspuns terapeutic excelent la KD a fost observat la doi copii cu glioame de grad înalt ( 70 ). În comparație cu valoarea inițială, nivelul glicemiei a fost mai scăzut, iar nivelul de cetonă din sânge a fost mai ridicat la ambii copii la 8 săptămâni, cu valorile glicemiei și cetonelor în zona terapeutică teoretică ( 60 ). Reducerea observată a glicemiei la pacientul nostru ar reduce fermentația acidului lactic în celulele tumorale, în timp ce creșterea corpurilor cetonice ar alimenta celulele normale, astfel protejându-le de hipoglicemie și de stresul oxidativ ( 10 ).

Studiile anterioare au arătat că supraviețuirea glioblastom multiform GBM și creșterea tumorii a fost corelată cu nivelul glicemiei, adică cu cât a fost mai mare glicemia, cu atât mai scurtă a fost supraviețuirea și mai rapidă a creșterii tumorii31 , 40 , 71 – 76 ). Deoarece steroidul dexametazonă este adesea prescris împreună cu SOC pentru glioblastom multiform GBM ( 31 , 40 ), eliminarea acestui tratament cu steroizi ar fi putut contribui în parte la nivelul redus de glucoză și la rezultatul favorabil observat la pacientul nostru. Dovada indică faptul că celulele de gliom nu pot folosi eficient corpurile cetonice pentru energie din cauza defectelor în număr, structură și funcție a mitocondriilor lor10 , 23 , 27 , 42 , 45 – 50 , 77 ). Precizia GKI ca predictor pentru eficacitate terapeutică este totuși mai bună atunci când corpurile cetonice sunt măsurate din sânge decât atunci când sunt măsurate din urină ( 10 ). Cu toate acestea, valorile scăzute ale GKI observate la pacientul nostru după KMT au fost în direcția succesului terapeutic prevăzut pentru reducerea fermentației acidului lactic ( 41 , 60 ). O reducere a fermentației acidului lactic determinată de glucoză nu numai că ar crește apoptoza celulelor tumorale, dar ar reduce și inflamația și edemul în microambientul tumoral, reducând astfel angiogeneza și invazia celulelor tumorale51 , 52 , 54 , 78 , 79 ).

Deși KMT este eficient în direcționarea efectului Warburg în celulele GBM, ar fi mai puțin eficient în direcționarea glutaminei, celălalt combustibil major care determină creșterea GBM ( 8 , 10 , 14 , 42 ). Pe lângă faptul că servește drept combustibil metabolic pentru GBM, glutamina este, de asemenea, un metabolit esențial pentru celulele imune normale ( 10 , 80 ). Macrofagele, în special, sunt necesare pentru repararea microambientului și pentru eliminarea celulelor tumorale moarte în urma terapiei metabolice ( 10). Prin urmare, terapiile care inhibă disponibilitatea și utilizarea glutaminei trebuie să fie folosite în mod strategic pentru a evita deteriorarea inadvertentă a funcțiilor celulelor imune. Poate fi dificil să restricționați glutamina fără a afecta de asemenea funcțiile importante ale celulelor imune normale. În consecință, am folosit extractul de ceai verde netoxic, EGCG și clorochina în încercarea de a limita disponibilitatea de glutamină la celulele tumorale. Se consideră că EGCG vizează activitatea de glutamat dehidrogenază care facilitează metabolismul glutaminei în celulele GBM ( 59 , 81 ). Clorochina, pe de altă parte, va inhiba digestia lizozomală, astfel limitând aminoacizii fermentabili și carbohidrații din materialele fagocitate din microambientul tumoral ( 10 , 82 ).

De asemenea, am tratat pacientul cu oxigen hiperbar HBOT pentru a crește stresul oxidativ în celulele tumorale ( 10 , 57 ). Am descris inițial cum mutațiile somatice ar putea face celulele tumorale mai vulnerabile la stresul fiziologic decât celulele normale bazate pe conceptele evolutive ale Potts ( 83 , 84 ). Deoarece fermentația de glucoză și glutamină protejează celulele tumorale de stresul oxidativ, disponibilitatea redusă a acestor metaboliți sub cetoză ar putea spori acțiunea terapeutică a oxigenului hiperbar HBOT, așa cum am descris recent10 ). Reducerile observate în raporturile L / P și colină / creatină cuplate cu NAA crescut sunt în concordanță cu cercetările care sugerează că managementul metabolic poate îmbunătăți supraviețuirea ( 85 , 86 ). Cu toate acestea, nu putem exclude posibilitatea ca tumora pacientului nostru să conțină anumite gene (mutație IDH1, ATRX și ștergere 1p / 19q) care ar fi putut contribui, de asemenea, la răspunsul său favorabil. Studii mai detaliate la alți pacienți cu GBM care au supraviețuit până la 24 de luni ar fi necesare pentru a testa această ipoteză. Vă sugerăm că țintirea glucozei și glutaminei într-o strategie terapeutică cu presiune pulsată împreună cu o SOC modificată ar fi putut contribui la rezultatul favorabil la acest pacient cu GBM, în ciuda evidenței unei tumori reziduale postoperatorii.

Concluzii finale

Glioblastomul multiform rămâne printre tumorile primare cele mai agresive și dificil de gestionat ale sistemului nervos central. Dovezi emergente indică faptul că cancerul este în primul rând o boală metabolică mitocondrială, în care celulele tumorale devin dependente de fermentație (de glucoza si glutamina) pentru creștere.Glucoza și glutamina sunt principalii combustibili fermentabili care determină creșterea și invazia celulelor GBM. A fost implementată o strategie terapeutică cu presiune pulsă pentru a viza disponibilitatea glucozei și a glutaminei la un pacient GBM în vârstă de 38 de ani, utilizând un SOC modificat și KMT. Întrucât mai puțin de 20% dintre adulții mai tineri supraviețuiesc în general peste 24 de luni cu GBM, este posibil ca răspunsul observat în acest caz să rezulte în parte din KMT și SOC modificat. Pacientul are acum 40 de ani și rămâne într-o stare de sănătate excelentă, fără probleme neurologice vizibile (scor Karnofsky, 100%) după 24 de luni de tratament.

Nutr frontal . 2018; 5: 20.
Publicat online 2018 mar 29. doi: 10.3389 / fnut.2018.00020
PMCID: PMC5884883
PMID: 29651419

Declarație de etică

Acest studiu a fost revizuit și aprobat de catedra Facultății de Medicină a Universității Alexandria Comitetul de cercetare medicală (managementul metabolic al pacienților cu GBM împreună cu standardul terapiei de îngrijire, numărul de protocol 69/2016). În urma instrucțiunilor aprobate de IRB pentru acest studiu, a fost obținut un consimțământ în scris scris de la participant pentru publicarea acestui raport.

Contribuții ale autorilor

AE: a conceput studiul, a colectat datele și a scris lucrarea. MB: efectuat proceduri chirurgicale legate de standardul de îngrijire. EA: a realizat raportul patologic. ME: asistat în colectarea datelor. MK: a furnizat informații despre starea nutrițională și a ajutat la redactarea lucrării. Prim-ministru: date evaluate și asistat la pregătirea manuscrisului. TS: a ajutat la scrierea manuscrisului și a ajutat la prezentarea și analiza datelor.

Declarație de conflict de interese

MK a fost angajat la Dietary Therapies LLC. Toți ceilalți autori declară că cercetarea a fost realizată în absența unor relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

Recunoasteri

Mulțumim Fundației pentru Terapii Cancer Metabolice (Cauza Unică, Vindecarea Unică), CrossFit Inc., Fundației Nelson și Claudia Peltz, Joseph C. Maroon, Fundației George Yu, Ellen Davis, Lewis Topper și Fondului de Cheltui de Cercetare al Colegiului Boston. pentru sprijinul lor.

Abrevieri

KD-R, dietă ketogenă cu restricții calorice; GFAP, proteină acidă fibrilară glială; KMT, terapie metabolică ketogenă; EMA, antigen de membrană epitelială; CK, citokeratină; CD31, grup de diferențiere 31; Ki67, antigenul KI-67 cunoscut și sub denumirea de Ki-67 sau MKI67 este o proteină care la om este codificată de gena MKI67; HBOT, terapie cu oxigen hiperbaric; RMN, imagistica prin rezonanta magnetica; MRS, spectroscopie prin rezonanță magnetică; EGCG, epigalocatechin galat; NAA, N-acetilaspartat; Raport L / P, lactat / piruvat; IQR, gama interquartile; dkl, decaliter; EMK, manager ketogen electronic; GKI, indicele glucozei-cetonei; H&E, hematoxilină și eozină.

Referințe

1. Fisher PG, Buffler PA. Glioame maligne în 2005: unde să pleci de aici? JAMA (2005) 293 : 615–7.10.1001 / jama.293.5.615 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
2. Krex D, Klink B, Hartmann C, Von Deimling A, Pietsch T, Simon M, și colab. Supraviețuire pe termen lung cu glioblastom multiforme . Brain (2007) 130 : 2596–606.10.1093 / brain / awm204 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
3. Stupp R, Hegi ME, Mason WP, Van Den Bent MJ, Taphoorn MJ, Janzer RC și colab. Efectele radioterapiei cu temozolomidă concomitentă și adjuvantă comparativ cu radioterapia singură asupra supraviețuirii în glioblastom într-un studiu randomizat în faza III: analiză de 5 ani a studiului EORTC-NCIC . Lancet Oncol (2009) 10 : 459–66.10.1016 / S1470-2045 (09) 70025-7 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
4. Lawrence YR, Blumenthal DT, Matceyevsky D, Kanner AA, Bokstein F, porumb BW. Inițierea întârziată a radioterapiei pentru glioblastom: cât de important este să apăsați în față (sau în spate) a liniei? J Neurooncol (2011) 105 : 1–7.10.1007 / s11060-011-0589-2 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
5. Filippini G, Falcone C, Boiardi A, Broggi G, Bruzzone MG, Caldiroli D și colab. Factori prognostici pentru supraviețuire la 676 de pacienți consecutivi cu glioblastom primar recent diagnosticat . Neuro Oncol(2008) 10 : 79–87.10.1215 / 15228517-2007-038 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
6. Ahmadloo N, Kani AA, Mohammadianpanah M, Nasrolahi H, Omidvari S, Mosalaei A, și colab.Rezultatul tratamentului și factorii prognostici ai glioblastomului multiform adult . J Egypt Natl Canc Inst(2013) 25 : 21–30.10.1016 / j.jnci.2012.11.001 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
7. Barakat MK, Belal AM, Fadel SH, Gamal H. Rezultatul glioamelor de grad înalt în țara cu resurse limitate (experiență de 10 ani în Centrul Oncologic al Universității Alexandria 2003-2012) . J Brain Tumors Neurooncol (2016) 1 : 1–9.10.4172 / 2475-3203.1000111 [ CrossRef ] Google Scholar ]
8. DeBerardinis RJ, Mancuso A, Daikhin E, Nissim I, Yudkoff M, Wehrli S, și colab. Dincolo de glicoliza aerobă: celulele transformate se pot implica în metabolismul glutaminei care depășește necesarul de sinteză de proteine ​​și nucleotide . Proc Natl Acad Sci SUA (2007) 104 : 19345–50.10.1073 / pnas.0709747104 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
9. Tanaka K, Sasayama T, Irino Y, Takata K, Nagashima H, Satoh N, și colab. Metabolizarea compensatorie a glutaminei promovează rezistența la glioblastom la tratamentul cu inhibitori mTOR . J Clin Invest (2015) 125 : 1591–602.10.1172 / JCI78239 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
10. Seyfried TN, Yu G, Maroon JC, D’agostino DP. Press-puls: o strategie terapeutică nouă pentru managementul metabolic al cancerului . Nutr Metab (Lond) (2017) 14 : 19.10.1186 / s12986-017-0178-2 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
11. Yang L, Venneti S, Nagrath D. Glutaminoliza: un semn distinctiv al metabolismului cancerului . Annu Rev Biomed Eng (2017) 19 : 163–94.10.1146 / annurev-bioeng-071516-044546 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
12. Rhodes CG, Wise RJ, Gibbs JM, Frackowiak RS, Hatazawa J, Palmer AJ, și colab. Perturbarea in vivo a metabolismului oxidativ al glucozei în gliomele cerebrale umane . Ann Neurol (1983) 14 : 614–26.10.1002 / ana.410140604 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
13. Oudard S, Arvelo F, Miccoli L, Apiou F, Dutrillaux AM, Poisson M și colab. Glicoliza ridicată în glioame, în ciuda transcrierii scăzute a hexokinazei și a activității corelate cu pierderea cromozomului 10 .Br J Cancer (1996) 74 : 839–45.10.1038 / bjc.1996.446 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
14. DeBerardinis RJ, Cheng T. Q următorul: diversele funcții ale glutaminei în metabolism, biologie celulară și cancer . Oncogene (2010) 29 : 313–24.10.1038 / onc.2009.358 articol gratuit PMC ] [ PubMed] [ CrossRef ] Google Scholar ]
15. Flavahan WA, Wu Q, Hitomi M, Rahim N, Kim Y, Sloan AE și colab. Celulele inițiante ale tumorii cerebrale se adaptează la nutriție restrânsă prin absorbția preferențială de glucoză . Nat Neurosci (2013) 16: 1373–82.10.1038 / nn.3510 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
16. Gatenby RA, Gillies RJ. Glicoliza în cancer: o potențială țintă pentru terapie . Int J Biochem Cell Biol(2007) 39 : 1358–66.10.1016 / j.biocel.2007.03.021 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
17. Tannahill GM, Curtis AM, Adamik J, Palsson-Mcdermott EM, Mcgettrick AF, Goel G, și colab.Succinatul este un semnal inflamator care induce IL-1beta prin HIF-1alpha . Nature (2013) 496 : 238–42.10.1038 / nature11986 Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
18. Tretter L, Patocs A, Chinopoulos C. Succinat, un intermediar în metabolism, transducția semnalului, ROS, hipoxie și tumorigeneză . Biochim Biophys Acta (2016) 1857 : 1086–101.10.1016 / j.bbabio.2016.03.012 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
19. Xu RH, Pelicano H, Zhou Y, Carew JS, Feng L, Bhalla KN și colab. Inhibarea glicolizei în celulele canceroase: o strategie nouă pentru a depăși rezistența la medicamente asociate cu defectul respirator mitocondrial și hipoxia . Cancer Res (2005) 65 : 613–21. PubMed ] Google Scholar ]
20. Sipe JC, Herman MM, Rubinstein LJ. Electron observații microscopice asupra Glioblastoamele umane și astrocitoame menținute în sistemele de cultură de organe . Am J Pathol (1973) 73 : 589–606.Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] Google Scholar ]
21. Scheithauer BW, Bruner JM. Spectrul ultrastructural al neoplasmelor astrocitice . Ultrastruct Pathol(1987) 11 : 535–81.10.3109 / 01913128709048447 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
22. Oudard S, Boitier E, Miccoli L, Rousset S, Dutrillaux B, Poupon MF. Gliomele sunt determinate de glicoliză: roluri putative ale hexokinazei, fosforilării oxidative și ultrastructurii mitocondriale . Anticancer Res (1997) 17 : 1903–11. PubMed ] Google Scholar ]
23. Arismendi-Morillo GJ, Castellano-Ramirez AV. Patologie mitocondrială ultrastructurală în tumorile astrocitice umane: implicații potențiale strategii pro-terapeutice . J Electron Microsc (Tokyo) (2008) 57 : 33–9.10.1093 / jmicro / dfm038 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
24. Katsetos CD, Anni H, Draber P. Disfuncție mitocondrială în gliomoame . Semin Pediatr Neurol (2013) 20 : 216–27.10.1016 / j.spen.2013.09.003 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
25. Deighton RF, Le Bihan T, Martin SF, Gerth AM, Mcculloch M, Edgar JM și colab. Interacțiuni între proteinele mitocondriale modificate în glioblastom . J Neurooncol (2014) 118 : 247–56.10.1007 / s11060-014-1430-5 Articolul gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
26. Feichtinger RG, Weis S, Mayr JA, Zimmermann F, Geilberger R, Sperl W, și colab. Alterarea complexelor de fosforilare oxidativă în astrocitome . Glia (2014) 62 : 514–25.10.1002 / glia.22621 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
27. Arismendi-Morillo G, Castellano-Ramirez A, Seyfried TN. Caracterizarea ultrastructurală a anomaliilor membranelor asociate mitocondriilor în astrocitomele umane: implicații funcționale și terapeutice . Ultrastruct Pathol (2017) 41 : 234–44.10.1080 / 01913123.2017.1300618 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
28. Seyfried TN, Flores RE, Poff AM, D’agostino DP. Cancerul ca boală metabolică: implicații pentru noi terapeutici . Carcinogeneză (2014) 35 : 515–27.10.1093 / carcin / bgt480 articol gratuit PMC ] [ PubMed] [ CrossRef ] Google Scholar ]
29. Chang SM, Parney IF, Huang W, Anderson FA, Jr, Asher AL, Bernstein M, și colab. Modele de îngrijire pentru adulți cu gliom malign nou diagnosticat . JAMA (2005) 293 : 557–64.10.1001 / jama.293.5.557 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
30. Wong ET, Lok E, Gautam S, Swanson KD. Dexametazona exercită o interferență imunologică profundă asupra eficacității tratamentului pentru glioblastomul recurent . Br J Cancer (2015) 113 : 232–1.1.10.1038 / bjc.2015.238 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
31. Pitter KL, Tamagno I, Alikhanyan K, Hosni-Ahmed A, Pattwell SS, Donnola S, și colab. Corticosteroizii compromit supraviețuirea în glioblastom . Brain (2016) 139 : 1458–71.10.1093 / brain / aww046 Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
32. Lawrence YR, Wang M, Dicker AP, Andrews D, Curran WJ, Jr, Michalski JM și colab. Toxicitatea timpurie prezice supraviețuirea pe termen lung în gliomul de înaltă calitate . Br J Cancer (2011) 104 : 1365–71.10.1038 / bjc.2011.123 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
33. Takano T, Lin JH, Arcuino G, Gao Q, Yang J, Nedergaard M. Eliberarea glutamatului favorizează creșterea gliomelor maligne . Nat Med (2001) 7 : 1010–5.10.1038 / nm0901-1010 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
34. Seyfried TN, Shelton LM, Mukherjee P. Standardul existent de îngrijire crește metabolismul energetic al glioblastomului? Lancet Oncol (2010) 11 : 811–3.10.1016 / S1470-2045 (10) 70166-2 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
35. Seyfried TN, Flores R, Poff AM, D’agostino DP, Mukherjee P. Terapia metabolică: o nouă paradigmă pentru gestionarea cancerului cerebral malign . Cancer Lett (2015) 356 : 289–300.10.1016 / j.canlet.2014.07.015 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
36. Tardito S, Oudin A, Ahmed SU, Fack F, Keunen O, Zheng L și colab. Activitatea de glutamină sintaza alimentează biosinteza nucleotidelor și susține creșterea glioblastomului cu restricție de glutamină . Nat Cell Biol (2015) 17 : 1556–68.10.1038 / ncb3272 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
37. Dahlberg D, Struys EA, Jansen EE, Morkrid L, Midttun O, Hassel B. Lichidul chist din tumorile cerebrale chistice, maligne: un rezervor de nutrienți, inclusiv nutrienți factori de creștere, pentru celulele tumorale . Neurochirurgie (2017) 80 : 917–24.10.1093 / neuros / nyw101 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
38. Johnson BE, Mazor T, Hong C, Barnes M, Aihara K, Mclean CY și colab. Analiza mutațională relevă originea și evoluția terapiei determinată de gliomul recurent . Science (2014) 343 : 189–3.3.10.1126 / science.1239947 Articolul gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
39. Arcuri C, Tardy M, Rolland B, Armellini R, Menghini AR, Bocchini V. Expresia genei glutamineisintaza într-o linie celulară de glioblastom de origine clonală: reglare prin dexametazonă și dibutiril AMP ciclic . Neurochem Res (1995) 20 : 1133–9.10.1007 / BF00995375 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
40. Klement RJ, Champ CE. Corticosteroizii compromit supraviețuirea în glioblastom în parte prin creșterea nivelului glicemiei . Brain (2017) 140 : e16.10.1093 / brain / aww324 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
41. Martuscello RT, Vedam-Mai V, Mccarthy DJ, Schmoll ME, Jundi MA, Louviere CD, et al. O dietă suplimentată cu conținut scăzut de grăsimi în carbohidrați pentru tratamentul glioblastomului . Clin Cancer Res (2016) 22 : 2482–95.10.1158 / 1078-0432.CCR-15-0916 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
42. Winter SF, Loebel F, Dietrich J. Rolul terapiei metabolice ketogene în gliomul malign: o revizuire sistematică . Crit Rev Oncol Hematol (2017) 112 : 41–58.10.1016 / j.critrevonc.2017.02.016 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
43. Santos JG, Souza Da Cruz WM, Schonthal AH, Salazar MD, Fontes CA, Qiuirico-Santos T și colab. Eficacitatea unei diete ketogenice cu alcool pericilic intranazal concomitent ca strategie nouă pentru terapia glioblastomului recurent . Oncol Lett (2018) 15 : 1263–70.10.3892 / ol.2017.7362 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
44. Schwartz KA, Noel M, Nikolai M, Chang HT. Cercetarea dietei ketogene ca tratament pentru cancerul cerebral agresiv primar: provocări și lecții învățate . Front Nutr (2018) 5 : 11.10.3389 / fnut.2018.00011 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
45. Fredericks M, Ramsey RB. Coenzima acidului 3-Oxo O activitate transferază în creier și tumorile sistemului nervos . J Neurochem (1978) 31 : 1529–1.1.10.1111 / j.1471-4159.1978.tb06581.x [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
46. Zhou W, Mukherjee P, Kiebish MA, Markis WT, Mantis JG, Seyfried TN. Dieta ketogenă cu restricții calorice, o terapie alternativă eficientă pentru cancerul cerebral malign . Nutr Metab (Lond) (2007) 4 : 5.10.1186 / 1743-7075-4-5 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
47. Kiebish MA, Han X, Cheng H, Chuang JH, Seyfried TN. Cardiolipină și anomalii ale lanțului de transport de electroni în mitocondria tumorii cerebrale de șoarece: dovezi lipidomice care susțin teoria Warburg a cancerului . J Lipid Res (2008) 49 : 2545–56.10.1194 / jlr.M800319-JLR200 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
48. Maurer GD, Brucker DP, Baehr O, Harter PN, Hattingen E, Walenta S și colab. Utilizarea diferențială a corpurilor cetonice de către neuroni și linii celulare ale gliomului: o bază pentru dieta ketogenă ca terapie cu gliom experimentală . BMC Cancer (2011) 11 : 315.10.1186 / 1471-2407-11-315 articol gratuit PMC ]PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
49. Chang HT, Olson LK, Schwartz KA. Profilele de expresie enzimatică cetolitică și glicolitică în gliomele maligne: implicație pentru terapia dietetică ketogenă . Nutr Metab (2013) 10 : 47.10.1186 / 1743-7075-10-47 Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
50. Maroon JC, Seyfried TN, Donohue JP, Bost J. Rolul terapiei metabolice în tratarea glioblastomului multiforme . Surg Neurol Int (2015) 6 : 61.10.4103 / 2152-7806.155259 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
51. Mukherjee P, El-Abbadi MM, Kasperzyk JL, Ranes MK, Seyfried TN. Restricția dietetică reduce angiogeneza și creșterea unui model de tumoră cerebrală la nivelul creierului de șoarece . Br J Cancer(2002) 86 : 1615–21.10.1038 / sj.bjc.6600298 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
52. Mukherjee P, Mulrooney TJ, Marsh J, Blair D, Chiles TC, Seyfried TN. Efectele diferențiale ale stresului energetic asupra fosforilării AMPK și a apoptozei în tumorile cerebrale experimentale și în creierul normal . Mol Cancer (2008) 7 : 37.10.1186 / 1476-4598-7-37 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
53. Shelton LM, Huysentruyt LC, Mukherjee P, Seyfried TN. Restricția calorică ca terapie anti-invazivă pentru cancerul cerebral malign la șoarecele VM . ASN Neuro (2010) 2 : e00038.10.1042 / AN20100002 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
54. Mulrooney TJ, Marsh J, Urits I, Seyfried TN, Mukherjee P. Influența restricției calorice asupra expresiei constitutive a NF-kappaB într-un astrocitom de șoarece experimental . PLoS One (2011) 6 : e18085.10.1371 / journal.pone.0018085 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
55. MS Iyikesici, Slocum AK, Slocum A, Berkarda FB, Kalamian M, Seyfried TN. Eficacitatea chimioterapiei susținute metabolic combinată cu dieta ketogenă, hipertermie și oxigenoterapie hiperbarică pentru cancerul de sân tri-negativ în stadiul IV . Cureus (2017) 9 : e1445.10.7759 / cureus.1445 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
56. Klement RJ. Efecte benefice ale dietelor ketogene pentru pacienții cu cancer: o revizuire realistă cu accent pe dovezi și confirmare . Med Oncol (2017) 34 : 132.10.1007 / s12032-017-0991-5 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
57. Poff AM, Ari C, Seyfried TN, D’agostino DP. Dieta ketogenă și oxigenoterapia hiperbarică prelungesc supraviețuirea la șoareci cu cancer metastatic sistemic . PLoS One (2013) 8 : e65522.10.1371 / journal.pone.0065522 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
58. Ye H, Chen M, Cao F, Huang H, Zhan R, Zheng X. Clorochina, un inhibitor al autofagiei, potențează radiosensibilitatea celulelor inițiante de gliom prin inhibarea autofagiei și activarea apoptozei . BMC Neurol (2016) 16 : 178.10.1186 / s12883-016-0700-6 Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
59. Yang C, Ko B, Hensley CT, Jiang L, Wasti AT, Kim J, și colab. Oxidarea cu glutamină menține ciclul TCA și supraviețuirea celulelor în timpul transportului cu piruvat mitocondrial afectat . Mol Cell (2014) 56: 414–24.10.1016 / j.molcel.2014.09.025 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
60. Meidenbauer JJ, Mukherjee P, Seyfried TN. Calculatorul indicelui cetonelor glucozei: un instrument simplu pentru monitorizarea eficacității terapeutice pentru managementul metabolic al cancerului cerebral .Nutr Metab (Lond) (2015) 12 : 12.10.1186 / s12986-015-0009-2 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
61. Wolf A, Agnihotri S, Guha A. Direcționarea remodelării metabolice în glioblastom multiforme .Oncotarget (2010) 1 : 552–62.10.18632 / oncotarget.101014 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRefGoogle Scholar ]
62. Rockswold SB, Rockswold GL, Zaun DA, Liu J. Un studiu clinic de fază II prospectiv, randomizat, pentru a evalua efectul hiperoxiei hiperbarice și normobarice combinate asupra metabolismului cerebral, presiunii intracraniene, toxicității oxigenului și rezultatului clinic în leziuni cerebrale traumatice severe. . J Neurosurg (2013) 118 : 1317–28.10.3171 / 2013.2.JNS121468 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
63. Lazaridis C, Andrews CM. Oxigenarea țesutului cerebral, raportul lactat-piruvat și monitorizarea reactivității presiunii cerebrovasculare în leziuni cerebrale traumatice severe: revizuire sistematică și punct de vedere . Neurocrit Care (2014) 21 : 345–55.10.1007 / s12028-014-0007-7 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
64. Zuccoli G, Marcello N, Pisanello A, Servadei F, Vaccaro S, Mukherjee P, și colab. Managementul metabolic al glioblastomului multiform folosind terapia standard împreună cu o dietă ketogenă restrânsă: raport de caz . Nutr Metab (Lond) (2010) 7 : 33.10.1186 / 1743-7075-7-33 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
65. Champ CE, Palmer JD, Volek JS, Werner-Wasik M, Andrews DW, Evans JJ, și colab. Direcționarea metabolismului cu o dietă ketogenă în timpul tratamentului glioblastomului multiform . J Neurooncol(2014) 117 : 125–31.10.1007 / s11060-014-1362-0 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
66. Rieger J, Bahr O, Maurer GD, Hattingen E, Franz K, Brucker D, și colab. ERGO: un studiu pilot al dietei ketogene în glioblastomul recurent . Int J Oncol (2014) 44 : 1843–52.10.3892 / ijo.2014.2382 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
67. Schwartz K, Chang HT, Nikolai M, Pernicone J, Rhee S, Olson K, și colab. Tratamentul pacienților cu gliom cu diete ketogene: raportul a două cazuri tratate cu un protocol de dietă ketogenă cu restricție energetică aprobat de IRB și revizuirea literaturii . Cancer Metab (2015) 3 : 3.10.1186 / s40170-015-0129-1 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
68. Woolf EC, Syed N, Scheck AC. Metabolizarea tumorii, dieta ketogenă și beta-hidroxibutiratul: abordări noi ale terapiei tumorale cerebrale adjuvante . Front Mol Neurosci (2016) 9 : 122.10.3389 / fnmol.2016.00122 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
69. Artzi M, Liberman G, Vaisman N, Bokstein F, Vitinshtein F, Aizenstein O, și colab. Modificări ale metabolismului cerebral în timpul dietei ketogene la pacienții cu tumori cerebrale primare: studiu 1H-MRS. J Neurooncol (2017) 132 : 267–75.10.1007 / s11060-016-2364-x [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
70. Nebeling LC, Miraldi F, Shurin SB, Lerner E. Efectele unei diete ketogene asupra metabolismului tumorii și stării nutriționale la pacienții oncologici pediatrici: două rapoarte de caz . J Am Coll Nutr (1995) 14 : 202–8.10.1080 / 07315724.1995.10718495 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
71. Seyfried TN, Sanderson TM, El-Abbadi MM, Mcgowan R, Mukherjee P. Rolul corpurilor de glucoză și cetonă în controlul metabolic al cancerului cerebral experimental . Br J Cancer (2003) 89 : 1375–82.10.1038 / sj.bjc.6601269 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
72. McGirt MJ, Chaichana KL, Gathinji M, Attenello F, Than K, Ruiz AJ, și colab. Hiperglicemia persistentă în ambulatoriu este asociată independent cu scăderea supraviețuirii după rezecția primară a astrocitomelor cerebrale maligne . Neurochirurgie (2008) 63 : 286–91; discuție 291.10.1227 / 01.NEU.0000315282.61035.48 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
73. Derr RL, Ye X, Islas MU, Desideri S, Saudek CD, Grossman SA. Asociere între hiperglicemie și supraviețuire la pacienții cu glioblastom nou diagnosticat . J Clin Oncol (2009) 27 : 1082–6.10.1200 / JCO.2008.19.1098 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
74. Mayer A, Vaupel P, Struss HG, Giese A, Stockinger M, Schmidberger H. Impact puternic prognostic advers al episoadelor hiperglicemice în timpul chimioradioterapiei adjuvante a glioblastomului multiforme. Strahlenther Onkol (2014) 190 : 933–8.10.1007 / s00066-014-0696-z [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
75. Tieu MT, Lovblom LE, Mcnamara MG, Mason W, Laperriere N, Millar BA, și colab. Impactul glicemiei asupra supraviețuirii pacienților cu glioblastom tratați cu radiație și temozolomidă . J Neurooncol(2015) 124 : 119–26.10.1007 / s11060-015-1815-0 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
76. Zhao S, Cai J, Li J, Bao G, Li D, Li Y, și colab. Profilarea bioinformatică identifică o semnătură de risc legată de glucoză pentru malignitatea gliomului și supraviețuirea pacienților . Mol Neurobiol (2016) 54 : 8203–10.10.1007 / s12035-016-0314-4 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
77. Arismendi-Morillo G. Morfologia prin microscopie electronică a rețelei mitocondriale în gliomii și microambientul lor vascular . Biochim Biophys Acta (2011) 1807 : 602–8.10.1016 / j.bbabio.2010.11.001 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
78. Marsh J, Mukherjee P, Seyfried TN. Efectele proapoptotice dependente de Akt ale restricției dietetice asupra administrării în stadiu tardiv a unei fosfatază și a omologului de tensin / a sclerozei tuberice complexe de astrocitom cu 2 deficiențe de șoarece . Clin Cancer Res (2008) 14 : 7751–2.2.10.1158 / 1078-0432.CCR-08-0213 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
79. Jiang YS, Wang FR. Restricția calorică reduce edemul și prelungește supraviețuirea într-un model de gliom de șoarece . J Neurooncol (2013) 114 : 25–32.10.1007 / s11060-013-1154-y [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
80. Newsholme P, Lima MM, Procopio J, Pithon-Curi TC, Doi SQ, Bazotte RB și colab. Glutamina și glutamatul ca metaboliți vitali . Braz J Med Biol Res (2003) 36 : 153–63.10.1590 / S0100-879X2003000200002 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
81. Yang C, Sudderth J, Dang T, Bachoo RG, Mcdonald JG, Deberardinis RJ. Celulele glioblastomului necesită glutamat dehidrogenază pentru a supraviețui deficiențelor metabolismului glucozei sau semnalizării Akt . Cancer Res (2009) 69 : 7986–933.10.1158 / 0008-5472.CAN-09-2266 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
82. Stehle G, Sinn H, Wunder A, Schrenk HH, Stewart JC, Hartung G și colab. Catabolismul proteinei plasmatice (albumină) prin tumora în sine – implicații pentru metabolismul tumorii și geneza cașexiei . Crit Rev Oncol Hematol (1997) 26 : 77–100.10.1016 / S1040-8428 (97) 00015-2 [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
83. Seyfried TN, Mukherjee P. Metodologia metabolismului energetic în cancerul creierului: revizuire și ipoteză . Nutr Metab (Lond) (2005) 2 : 30.10.1186 / 1743-7075-2-30 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
84. Seyfried TN. Nimic din biologia cancerului nu are sens decât în ​​lumina evoluției . Cancerul ca boală metabolică: la originea, managementul și prevenirea cancerului . Hoboken, NJ: John Wiley & Sons;(2012). p. 261-75. Academic Google ]
85. Horska A, Barker PB. Imagistica tumorilor cerebrale: spectroscopia MR și imagini metabolice .Neuroimaging Clin N Am (2010) 20 : 293–310.10.1016 / j.nic.2010.04.003 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]
86. Chaumeil MM, Radoul M, Najac C, Eriksson P, Viswanath P, Blough MD, și colab. Imagistica hiperpolarizată (13) C MR detectează producția de lactat în gliomele IDH1 mutante: implicații pentru diagnosticul și monitorizarea răspunsului . Neuroimage Clin (2016) 12 : 180–9.10.1016 / j.nicl.2016.06.018 articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] Google Scholar ]

Articole de la Frontiers in Nutrition sunt furnizate aici, prin intermediul Frontiers Media SA

Salvarea efectelor secundare de 2-deoxiglucoză prin dieta cetogenică/keto

Abstract

Metabolismul Cancerului este caracterizat prin consumul excesiv de glucoză prin intermediul glicolizei aerobe. Nu a apărut până în prezent nici o terapie eficientă care să exploateze această trăsătură de cancer, parțial datorită efectelor secundare substanțiale ale medicamentelor investigate.

În acest studiu am examinat efectele secundare ale unei combinații de dietă cetogenică izocalorică (KD) cu inhibitor de glicoliză 2-deoxiglucoză (2-DG).

Două grupe de opt șoareci niti atimici au fost alimentați fie cu o dietă standard (SD), fie cu  KD caloric nerestricționata, cu un raport de 4 g grăsimi la 1 g proteină / carbohidrat.2-DG a fost investigat în doze uzuale de 0,5 până la 4 g / kg și până la 8 g / kg. Cetoza a fost obținută sub KD (corpuri cetone: SD 0,5 ± 0,14 mmol / L, KD 1,38 ± 0,28 mmol / L, p <0,01). Aplicarea intraperitoneală de 4 g / kg de 2-DG a determinat o creștere semnificativă a glicemiei, care nu a fost împiedicată de KD. Sedarea după tratamentul cu 2-DG a fost observată și un test comportamental al mișcării spontane a arătat că KD a redus sedarea cu 2-DG ( p <0,001). O creștere a dozei de 2-DG până la 8 g / kg a fost letală pentru 50% dintre șoareci din SD și pentru 0% dintre șoarecii din grupul KD ( p<0,01). O combinație pe termen lung de KD și o doză orală de 1 sau 2 g 2-DG / kg a fost bine tolerată. În concluzie, KD reduce efectele sedative ale 2-DG și crește dramatic doza maximă tolerată de 2-DG. Este posibilă o combinație continuă de terapie cu KD și anti-glicolitice. Aceasta este, după cunoștințele noastre, prima demonstrație a toleranței crescute la inhibarea glicolizei de către KD.

1. Introducere

O caracteristică-cheie a tumorilor maligne și, de asemenea, o caracteristică a cancerului este o schimbare a metabolismului [ 1 ], de exemplu, glioblastoamele (GB), cea mai frecventă tumoare malignă la nivelul creierului la adulți, iar alte tipuri de cancer afișează glicoliză ridicată chiar și în prezența oxigenului (glicoliza aerobă). Acest efect a fost descris pentru prima dată de Otto Warburg [ 2 ]. Dependența de glucoză a tumorilor maligne este de asemenea baza 18 de tomografie cu emisie de pozitroni F-fluorodeoxi-glucoză (FDG-PET) pentru diagnosticul și stadializarea tumorii. Explicațiile potențiale ale acestei utilizări ineficiente din punct de vedere energetic a glucozei în celulele canceroase ar putea fi cerințe metabolice care se extind dincolo de producția de ATP și includ necesitatea unor precursori pentru a genera biomasă [ 3 ]. Metabolismul modificat al cancerului ar putea expune un călcâi al lui Ahille țintit ca o abordare terapeutică selectivă. Chiar dacă glicoliza aerobă a fost descoperită cu aproape un secol în urmă, de atunci nu s-a stabilit niciun tratament specific. La cunoștințele autorului, prima încercare de a inhiba direct glicoliza la pacienții cu un medicament chimioterapeutic a fost 2-deoxiglucoza (2-DG) în 1958 [ 4 ]. 2-DG este un analog structural cu glucoza, care diferă de glucoză numai prin absența unui atom de oxigen la poziția C2. Glicoliza este blocată după fosforilarea intracelulară a 2-DG de hexokinază ( Figura 1 ), ceea ce duce la epuizarea ATP și la activarea proteinei kinazei activate AMP (AMPK) [ 5 , 6 , 7 ]. Efectul 2-DG este crescut în hipoxie, fenomen comun în GB [ 8 ]. Mai mult, 2-DG induce angajamentul neuronal al celulelor tumorale [ 9 ], inhibă HIF-1α [ 10 ], precum și glicozilarea N-legată [ 11 ] și sensibilizează celulele tumorale la radioterapie și chimioterapie [ 12 ]. În ciuda acestor efecte promițătoare in vitro, 2-DG ca monoterapie nu a demonstrat un efect antitumoral semnificativ în multe experimente in vivo la șoareci și pacienți, iar 2-DG a fost stabilit ca un instrument de laborator, dar nu ca un medicament împotriva cancerului. Un motiv plauzibil major pentru eșecul de până acum al 2-DG in vivo ar putea fi o dozare insuficientă. 2-DG este eficient dacă raportul 2-DG / glucoză variază între 0,5 / 1 și 1/1 sau chiar depășește nivelurile de glucoză6 ]. Studiile la pacienți au evidențiat simptome clinice ale hipoglicemiei care limitează doza la 250 mg / kg pe cale orală în asociere cu radioterapia [ 13 ] sau 63 mg / kg pe cale orală atunci când sunt combinate cu docetaxel [ 14 ]. Dozele tipice utilizate la șoareci au fost cuprinse între 0,5 g / kg și 2 g / kg, administrate de trei ori pe săptămână sau o dată pe zi. Diferite doze letale 50% (LD 50 ) la șoareci au fost raportate în funcție de modul de aplicare și sunt 2,5 g / kg pentru administrare intravenoasă, 4,5 g / kg pentru administrare intraperitoneală și 5 g / kg pentru administrare subcutanată (BALB / cAn X Hibrizi DBA / 2J F1 sau șoareci DBA / 2J) [ 15 ]. În plus, LD50 depinde atât de rozătoare cât și de tulpina utilizată pentru experiment, de exemplu, 3,85 g / kg (șoareci masculi BALB / c, intraperitoneal) [ 16 ] și 8 g / kg (șobolani masculi elvețieni, ) [ 17 ]. În ciuda simptomelor clinice ale hipoglicemiei, analiza serică prezintă hiperglicemie reactivă după aplicarea 2-DG, eventual antagonizând calitățile citotoxice [ 18 ].Hiperglicemia este mediată de eliberarea catecolaminelor [ 19 ] și poate fi antagonizată, de exemplu, de dihidroergotamină sau propranolol20 ]. Pentru a spori efectul antitumoral al 2-DG, ar putea fi necesară reducerea hiperglicemiei reactive și, astfel, transformarea raportului în favoarea 2-DG.

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație, etc. Numele obiectului este ijms-19-02462-g001.jpg

Schema de efecte metabolice mediate de 2-deoxiglucoză (2-DG). 2-deoxiglucoza (2-DG) inhibă glicoliza prin blocarea hexokinazei și a fosfohexoizomerazei. Acizii grași și corpurile cetone, de exemplu p-hidroxibutirat, intră în calea metabolică în aval de acest bloc și permit astfel ciclul acidului citric și fosforilarea oxidativă.

 

Țesuturile netransformate pot utiliza diferite surse metabolice pentru ATP, în timp ce metabolismul celulelor gliomului este mai puțin flexibil [ 21 ]. Am presupus că precondiționarea țesuturilor netransformate, în special a celulelor neuronale cu surse de energie alternative, ar putea reduce simptomele clinice ale inhibării utilizării glucozei celulare și ar permite doze mai mari de 2-DG. Dieta ketogenică (KD) are potențialul de a realiza ambele sarcini. KD clasic este o dieta bogată în grăsimi și carbohidrați cu conținut scăzut de carbohidrați crescând nivelul seric al cetonelor și scăzând consumul de glucoză din creier. Grupul nostru a arătat recent că dieta ketogenica KD este sigura în șoareci și în cazul persoanelor cu glioblastom21 , 22 ]. Scopul acestui studiu a fost de a determina efectele secundare ale unei terapii combinate anti-glicolitice cu 2-DG și KD caloric-nerestricționata.

2. Rezultatele

2.1. Efectele 2-DG asupra consumului de glucoză și semnalizarea AMP-kinazei în celulele glioblastomului uman

Pentru a confirma efectele mediate de 2-DG asupra metabolismului glucozei, am tratat celulele glioblastomului LNT-229 uman cu 2-DG. Consumul de glucoză și producția de lactat au fost reduse în prezența a 2-DGFigura 2 A). În plus, 2-DG a activat calea de semnalizare AMPK sensibilă la lipsa de nutrienți centrală, evidențiată de o creștere atât a AMPK fosforilat cât și a acetil-CoA carboxilazei țintă de fosforilare (ACC) în prezența 2-DG ( Figura 2 B).

Un fișier extern care deține o imagine, ilustrație, etc. Numele obiectului este ijms-19-02462-g002.jpg

Efecte mediate de 2-deoxiglucoză asupra consumului de glucoză și semnalării AMP-kinazei. A ) Celulele glioblastomice LNT-229 umane au fost incubate în mediu Eagle modificat Dulbecco fără DME (DMEM) conținând glucoză 2 mM în prezența sau absența suplimentară a 2-DG timp de 6 ore, așa cum s-a indicat.Consumul de glucoză și producția de lactat s-au măsurat în supernatant ( n = 3, deviația medie + medie, ** p<0,01, testul t Student). B ) Celulele LNT-229 au fost incubate ca în ( A ), cu concentrații diferite de 2-DG, așa cum s-a indicat. Lizatele celulare au fost analizate prin imunoblot cu anticorpi pentru P-AMPK, acetil-CoA carboxilază țintă de fosforilare (P-ACC) și actină.

2.2. Modificările metabolice induse de dieta cetogenică la șoarecii amimi (Foxn1nu)

Într-un prim experiment, două grupe de opt șoareci au fost hrăniți fie cu o dietă standard (SD), fie cu una ketogenica KD caloric nerestricționata, pentru a stabili efectele asupra cetozelor și a glucozei din sânge. După o săptămână, corpurile de cetone din sânge au prezentat o medie de 1,38 ± 0,28 mmol / l în grupul KD, comparativ cu 0,5 ± 0,14 mmol / L în grupul SD ( p <0,01) ( Figura 3 A). Acest lucru a fost în concordanță cu rezultatele noastre anterioare [ 21 ]. Prima măsurare a glicemiei inițiale după o săptămână a dietei a fost mai mare în KD decât în ​​grupul SD (153 ± 18 mg / dl față de 131 ± 14 mg / dl, p = 0,03) ( Figura 3 B).Următoarele măsurători ale glicemiei inițiale nu au prezentat diferențe pe parcursul experimentelor. postul de noapte a fost adăugat la KD în studiile clinice. Într-un experiment separat, postul peste noapte, în plus față de KD, a crescut în continuare nivelurile corpurilor cetone (linia de bază: 0,7 ± 0,1 față de 1,9 ± 0,2 mmol / L, p <0,01). Combinația dintre KD și postul de repaus peste noapte a condus la o reducere a nivelurilor de glucoză din sânge, cu valori mai scăzute în grupul KD (KD + postul 90 ± 30 mg / dl, SD 121 ± 15 mg / dl, p <0,01). Postul nu a influențat răspunsurile metabolice după administrarea 2-DG (adică o creștere a glicemiei). Prin urmare, au fost făcute și alte experimente fără post.

Un fișier extern care deține o imagine, ilustrație etc. Numele obiectului este ijms-19-02462-g003.jpg

Efectele unei diete ketogenice (KD) asupra corpurilor cetone sanguine și asupra nivelurilor de glucoză. Șoarecii au fost hrăniți fie cu o dietă normală, fie cu o dietă cetogenică. A ) După o săptămână, corpurile cetone din sânge au prezentat o medie de 1,38 ± 0,28 mmol / L în grupul KD comparativ cu 0,5 ± 0,14 mmol / L în grupul standard de dietă ( n = 8, deviație medie + standard , ** p <0,01, t- test al elevului). B ) În același timp, glicemia a fost mai mare în KD decât în ​​grupul SD (153 ± 18 mg / dl față de 131 ± 14 mg / dl, n = 8, deviația medie + deviația standard, p = 0,03 , Testul elevului). Măsurarea valorilor glicemiei inițiale în cursul timpului nu a arătat niciodată o diferență în glicemia dintre cele două grupuri din nou.

2.3. Modularea hiperglicemiei induse de 2-deoxiglucoză prin dieta cetogenică

Pentru a reproduce toxicitatea acută a 2-DG în dozele mici și stabilite, am administrat doze de 2-DG începând de la 0,5 g / kg, cu o creștere ulterioară de până la 4 g / kg prin injecție intraperitoneală în cohorte de opt șoareci. În cohorta, 4 g / kg 2-DG nu a fost letal pentru nici unul dintre șoareci. Glicemia din sânge a fost măsurată după 3 și 6 ore, iar corpurile cetone după 6 ore. Am detectat o creștere semnificativă a numărului de corpuri cetone în comparație cu măsurarea liniei de bază în grupul SD ( p <0,01), în timp ce o creștere suplimentară a grupului KD nu a fost semnificativăp = 0,13) ( Figura 4 A). Nivelurile de glucoză din sânge au atins punctul maxim după 3 ore și au fost ridicate după 3 ore și 6 ore în grupul SD. În grupul KD, a existat o creștere similară după 3 ore, totuși, după 6 ore, nivelurile au revenit deja la valoarea inițială ( Figura 4 B).

Un fișier extern care deține o imagine, ilustrație, etc. Numele obiectului este ijms-19-02462-g004.jpg

Efectele 2-deoxiglucozelor asupra corpurilor cetone sange și a nivelurilor de glucoză. A ) Șoarecii au fost hrăniți fie cu regim alimentar normal, fie cu regim alimentar ketogenic. După injectarea intraperitoneală de 4 g 2-DG, corpurile de sânge cetone s-au determinat după 6 ore ( n = 8, medie + deviație standard, nesemnificativă (Ns) p > 0,05, ** p <0,01. B ) Șoarecii au fost hrăniți fie cu o dietă normală, fie cu o dietă cetogenică. După injectarea intraperitoneală de 4 g 2-DG, glucoza din sânge a fost determinată după 3 și 6 ore ( n = 8, deviația medie + standard, Ns p > 0,05, * p <0,05, ** p <0,01, Test).

2.4. Salvarea constrângerilor mișcării / comportamentului mediată de 2-deoxiglucoză prin dieta cetogenică

În același timp, au fost efectuate teste comportamentale pentru a evalua simptomele clinice, care s-au manifestat în primul rând ca sedare și mișcare redusă. Un test de mișcare spontană în spațiu deschis [ 23 ] ( Figura 5 A) a arătat că șoarecii din grupul KD au fost semnificativ mai puțin sedați după 3 ore ( n = 8, p<0,001) și s-au recuperat complet după 6 ore. Grupul hrănit cu SD a prezentat sedare susținută chiar la 6 ore după injectarea 2-DG ( Figura 5 B). O comparație a celor două grupe de tratament a fost de asemenea efectuată utilizând mersul cu fascicul, totuși echilibrarea pe un baston cu diametrul de 6 mm sa dovedit a fi prea dificilă chiar și pentru șoarecii ușor sedați și rezultatele nu au fost semnificative din punct de vedere statistic (datele nu sunt prezentate).

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele de obiect este ijms-19-02462-g005.jpg

Evaluarea comportamentului mouse-ului după tratamentul cu 2-deoxiglucoe. A ) Comportamentul a fost evaluat semi-cantitativ. Șoarecii au fost plasați în mijlocul unui cub transparent cu o lungime de 30 cm pentru o singură minut și mișcarea a fost înregistrată pentru o analiză ulterioară. B ) Șoarecii au fost hrăniți fie cu regim alimentar normal, fie cu regim alimentar ketogenic. După injectarea intraperitoneală de 4 g / kg 2-DG, nivelul sedării ca efect secundar principal al 2-DG a fost examinat prin evaluarea standardizată a comportamentului de explorare. Șoarecii care au alimentat dieta cetogenică au fost mai puțin sedați și recuperați mai repede.

2.5. Dietă cetogenică mărește doza maximă tolerantă de 2-deoxiglucoză

Am studiat în continuare doza maximă tolerabilă de 2-DG. Deoarece toți șoarecii au tolerat o doză de 4 g / kg, am crescut cu 2-DG treptat până la 8 g / kg (administrare prin injecție intraperitoneală) [ 17 ]. După injectarea a 8 g / kg, 50% din șoarecii hrăniți cu SD au murit, în timp ce niciun șoarece din grupul KD nu a murit ( n = 8, test Chi pătrat, p <0,01)Figura 6 ). Toți șoarecii, indiferent de dietă, au prezentat o sedare pronunțată timp de până la 6 ore. Șoarecii supraviețuitori s-au recuperat pe deplin și nu au prezentat un deficit neurologic sau comportament persistent. Măsurarea glicemiei după o oră a indicat o creștere de la 124 ± 14 mg / dl până la 358 ± 3,4 mg / dl în grupul hrănit cu SD și de la 138 ± 25 mg / dl până la 342 ± 43 mg / dl în Șoareci hrăniți cu KD.

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele de obiect este ijms-19-02462-g006.jpg

Mouse toleranță la 2-deoxiglucoză în funcție de dietă. Șoarecii au fost hrăniți fie cu dietă normală, fie cu regim alimentar cetogen. După injectarea intraperitoneală de 8 g 2-DG, 50% dintre șoarecii care au fost hrăniți cu dieta standard au murit, în timp ce nici unul care a fost hrănit cu dieta KD NU a murit. Toți șoarecii supraviețuitori au prezentat o sedare inițială marcată și s-au recuperat fără un deficit neurologic permanent.

2.6. O terapie combinată continuă anti-glicoliticaeste fezabilă

Pentru a studia fezabilitatea unei terapii combinate antiglicolitice combinate, șoarecii au fost randomizați în grupuri de patru șoareci și au fost hrăniți fie cu SD, caloric-nerestricționata KD, KD cu 1 g / kg 2-DG per gavaj oral (trei / săptămână) sau KD cu 2 g / kg 2-DG suplimentar (trei ori/ săptămână). Corpurile cetone după o săptămână au fost medii la 1,2 ± 0,18 mmol / l în grupurile KD, comparativ cu 0,4 ± 0,19 mmol / L în grupul SD. Nivelul corpurilor cetone nu s-a schimbat odată cu creșterea duratei dietei. Nu a existat o diferență semnificativă când s-a adăugat 2-DG ( p = 0,14). Sedarea s-a manifestat cu mișcare redusă de aproximativ 15 până la 30 de minute după aplicarea 2-DG. Toți șoarecii au fost recuperați într-o perioadă de 3 ore. În afara acestor efecte acute, combinația dintre KD și 2-DG a fost bine tolerată și nu am observat nicio modificare a comportamentului general. Peste o lună, a fost detectată o ușoară creștere nesemnificativă a greutății corporale în grupurile ketogenice ( p = 0,06) ( Figura 7 A, B).

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este ijms-19-02462-g007.jpg

Efecte asupra greutății șoarecilor de 2-deoxiglucoză și a dietei ketogenice. Șoarecii au fost randomizați în grupuri de câte patru șoareci și au fost hrăniți fie cu o dietă standard, cu o dietă ketogenică caloric-nerestricționată (KD), KD cu 1 g / kg 2-DG per gavaj oral (trei / săptămână), fie cu 2 g suplimentar / kg 2-DG (trei / săptămână). Combinația dintre KD și 2-DG a fost bine tolerată și nu am observat nicio modificare a comportamentului general. A ) Mai mult de o lună, a fost detectată o ușoară creștere nesemnificativă a greutății corporale totale în grupurile ketogenice ( p = 0,06, t -testul Studentului). B ) Modificarea greutății corporale a șoarecilor față de începutul intervenției dietetice ( n = 4, medie + SD).

3. Discuție

Limitările dozelor datorate toxicității sunt probabil un motiv pentru lipsa eficacității terapiilor antiglicolitice. Pentru a exploata pe deplin potențialul abordărilor antiglicolitice în celulele canceroase dependente de glucoză, o doză maximă și selectivitatea vor fi esențiale. Într-un sistem model cu celule de glioblastom LNT-229, 2-DG a redus consumul de glucoză și a declanșat semnalarea căii AMPK sensibile la privarea nutrienților ( Figura 2 ). În experimentele cu șoarece, o KD isocalorica a crescut toleranța pentru 2-DG, cel mai probabil printr-o adaptare metabolică la combustibilii alternativi distincti de glucoză.Precondiționarea KD a determinat o îmbunătățire a testelor funcționale și a ratei mortalității reduse la escaladarea dozei de 2-DG. KD nu a reușit să prevină hiperglicemia reactivă după injectarea a 2-DG.Horton și colegii au pretratat șoarecii cu 0,1 mg propranolol pentru a preveni hiperglicemia mediată de eliberarea catecolaminelor, înainte de administrarea a 3 g / kg 2-DG20 ]. În ciuda prevenirii creșterii nivelului de glucoză din sânge, ei au raportat încă o sedare marcantă a animalelor și chiar moartea. De aceea, toxicitatea / letalitatea acută a 2-DG pare să nu fie mediată de creșterea excesivă a nivelurilor de glucoză din sânge. Acest lucru este în concordanță cu rezultatele noastre. Putem postula că blocajul intracelular de glicoliză (care duce la hipoglicemia intracelulară și lipsa de energie tranzitorie) în neuroni este responsabil pentru efectele secundare sedative, iar moartea este cel mai probabil rezultatul unei sedații de comatoză, fără reflexe suficiente ale creierului, și nu de la o comă hiperglicemică, mediată.Sensibilitatea neuronilor la inhibarea glicolitică poate fi redusă prin precondiționarea corpurilor cetone ca sursă alternativă de energie pe care neuronii o pot atinge ușor21 ]. Un exemplu remarcabil al acestei capacități a neuronilor de a se baza pe corpurile cetone este sindromul de rare de transport al glucozelor de tip 1 (GLUT1). Datorită unei mutații în gena SLC2A1, GLUT 1 lipsește, provocând o întârziere severă de dezvoltare, dizabilitate intelectuală și alte simptome neurologice [ 24 ]. Tratamentul constă într-o dietă KD sau una Atkins modificată , care furnizează o sursă alternativă de energie [ 25 ]. Din cunoștințele noastre, prezentăm aici primul studiu care demonstrează o reducere a efectelor secundare ale unui inhibitor al glicolizei prin precondiționarea cu un KD. Am folosit 2-DG ca cel mai vechi medicament anti-glicolitic.Chiar dacă o terapie care vizează glicoliză este o abordare promițătoare și inovatoare pentru tratamentul cancerului, efectele secundare severe ale inhibiției de glicoliză limitează explorarea potențială în studii. De exemplu, un studiu care a utilizat dicloracetat DCA ca inhibitor de glicoliză a trebuit să fie oprit după ce aproape toți participanții au dezvoltat o polineuropatie toxică [ 26 ]. În combinație cu dieta ketogenica KD, reapariția inhibitorilor de glicoliză pentru a trata cancerul la om ar putea fi fezabilă.

În acest sens, următoarea etapă pentru evaluarea eficienței antitumorale a combinației KD și 2-DG ar trebui să fie testată în modelele adecvate de tumori de șoarece. Marsh și colab. a raportat un efect sinergic promițător al 2-DG, în combinație cu KD27 ]. În timp ce am folosit o dieta KD nerestricționata, izocalorica, cu doze mari de 2-DG, Marsh și colab. a utilizat o dietă calorică restrânsă (20% din greutate) cu o doză mică de 25 mg / kg 2-DG. În timp ce o dietă limitată calorică continuă este tolerată la rozătoare, acest lucru nu va fi probabil la pacienții cu boli terminale. O dietă limitată caloric ar determina o pierdere cronică în greutate și ar putea slăbi un grup deja fragil de pacienți vârstnici în cea mai mare parte. KD isocalorica este bine tolerata de pacienții cu cancer [ 22 , 28 ] și ar putea provoca un stres cronic al celulelor tumorale.Aplicarea ciclică a unor cantități mari de 2-DG ar putea provoca un efect antitumoral suplimentar acut și ar putea împiedica adaptarea celulelor tumorale, așa cum a propus Seyfried și colab. 29 ]. O tumoare model, în cazul în care terapia KD și antiglicolitice poate avea potențial, este glioblastomul GB, cea mai frecventă tumoare malignă cerebrală la adulți [ 30 ]. GB se caracterizează prin hipoxie, care poate duce la rezistența la medicamente chimioterapeutice, împreună cu adaptarea metabolică a celulelor tumorale [ 31 ]. Mai multe studii clinice au evaluat bevacizumabul, un anticorp umanizat, împotriva factorului de creștere vascular endotelial (VEGF), pentru a spori hipoxia prin blocarea neoangiogenezei și, astfel, uciderea celulelor tumorale [ 32 ]. Cu toate acestea, fiecare studiu nu a reușit să arate un beneficiu în supraviețuirea globală [ 33 , 34 ]. Dezvoltarea unui fenotip mai glicolitic ca mecanism de evacuare a fost prezentată în celulele tumorale tratate cu bevacizumab [ 35 ]. Grupul nostru a raportat că într-un model xenograft de șoarece orthotopic, gliomul cu fosforilarea oxidativă afectată a fost rezistent la tratamentul cu bevacizumab și tratamentul cu 2-DG a dus la sensibilitate restabilită la bevacizumab  [ 36 ]. Prin urmare, antagonizarea glicolizei și a neoangiogenezei ar putea fi un concept terapeutic promițător.

4. Materiale și metode

4.1. Reactivi, linii celulare și condiții de cultură

2-DG a fost achiziționată de la Cayman Chemical (Biomol, Hamburg, Germania). Celulele LNT-229 au fost un cadou bun de la Dr. N de Tribolet (Lausanne, Elveția) [ 37 ] și au fost cultivate în mediu de vultur modificat Dulbecco (DMEM) (4,5 g / l, corespunzând la 24,975 mM glucoză) conținând 10% (100 ml / ml penicilină și 100 pg / ml streptomicină (Life Technologies, Karlsruhe, Germania) la 37 ° C într-un incubator de cultură celulară (Binder, Tuttlingen, Germania) sub o atmosferă de CO2 (5%). Experimentele au fost efectuate în DMEM fără ser, cu 2 mM de glucoză și un timp de incubare de 6 ore.

4.2. Măsurarea glucozei și a lactatului

Supernatantul fără celule a fost colectat și concentrațiile de glucoză și lactat au fost măsurate utilizând analizorul biochimic Hitachi 917 [ 37 ].

4.3. Prepararea lizatului și analiza imunoblotului

Procedura a fost efectuată, după cum sa descris anterior, în urma unui protocol standard de imunoblotare [ 38 ]. După incubare, celulele LNT-229 au fost spălate cu soluție salină tamponată cu gheață fosfat (PBS) și peletizate. Lizatele au fost preparate folosind un tampon de liză, P, cu adăugarea de 1% Halt ™ protează și un inhibitor de fosfatază inhibitor de unică folosință (Thermo Fisher Scientific, Hamburg, Germania), diluat într-un tampon Laemmli și supus gelului de dodecil sulfat de poliacrilamidă de sodiu electroforeză (SDS-PAGE). Ulterior, proteinele au fost blotate la membrane de nitroceluloză (0,45 pm, GE Healthcare, Little Chalfont, UK). Membranele s-au sonificat cu anticorpi la p-ACC (Ser79) (1: 1000; # 3661 Cell Signaling Technology (P) -AMPK (Thr172) (1: 1000; 2531 Cell Signaling Technology, Danvers, , Danvers, MA, SUA) și actin (# sc-1616, 1: 2000; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, SUA). Anticorpii secundari anti-iepure și anti-capră au fost achiziționați de la Santa Cruz Biotechnology. Chimiluminiscența îmbunătățită a fost utilizată pentru detectare [ 37 ].

4.4. animale

La toate experimentele pe animale s-au folosit șoareci fiziopatogeni nudi de șase săptămâni (Harlan, Indianapolis, IN, SUA). Reglementările locale au fost respectate și aprobarea a fost obținută de la autoritățile guvernamentale locale (Regierungspräsidium Darmstadt, numărul de aprobare FK / 1038).

4.5. Intervențiile dietetice

Toate lucrările pe animale au fost efectuate în conformitate cu Ghidul național pentru instituțiile de sănătate pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator și standardele instituționale. Șoarecii au fost menținuți în grupuri de maximum patru animale per cușcă, într-un mediu fără patogen. În ziua 0 a experimentului, animalele au fost randomizate în două grupe de dietă, un SD bogat în carbohidrați față de un KD isocaloric.SD conține 45% carbohidrați, 41% proteine ​​și 14% grăsimi (ssniff Spezialdiäten GmbH, Soest, Germania).KD a fost KetoCal 4: 1, copt sub formă de prăjituri (Nutricia GmbH, Erlangen, Germania). Conținutul dietelor a fost descris mai devreme [ 21 ].

4.6. Măsurarea corpurilor ketone și a glucozei 

Ketoza a fost măsurată cel puțin o dată pe săptămână cu Precision Xceed, test strip FreeStyle Precision Beta-Ketone (Abbott Diabetes Care Ltd., Witney, Marea Britanie), începând cu o săptămână după randomizare. Nivelul glucozei din sânge a fost măsurat utilizând Accu-Check Performa, banda de testare Accu-Check Inform II (Roche).

4.7. Evaluare comportamentală

Comportamentul a fost evaluat semi-cantitativ, așa cum a fost stabilit de un grup de cercetare al instalației noastre [ 23 ]. Șoarecii au fost plasați într-un cadru experimental timp de un minut și un videoclip a fost înregistrat pentru o analiză ulterioară. Șoarecii nu fuseseră instruiți înainte.

Testul cu fascicul de fascicul: Am plasat șoarecii cu atenție pe o bară de lemn (cu diametrul de 6 mm, lungimea de 50 cm), la 20 cm deasupra solului, până când au ajuns la o aderență fermă. Următorul scor a fost folosit: scorul 1-mouse-ul este puternic sedat și nu se poate ține pe bar; Scorul 2-mouse-ul este sedat, poate ține pe bar pentru un minut, dar nu se mișcă; Scorul 3-mouse explorează pe bară, dar pare ușor sedat și nu ajunge la capătul fasciculului; și scorul 4-mouse-ul se mișcă liber pe bara și ajunge la capătul barei.

Activitatea de mișcare spontană: Șoarecii au fost plasați în mijlocul unui cub transparent de lungime de 30 cm. Următorul scor a fost folosit: 1-mouse-ul este puternic sedat și nu se mișcă; 2-mouse-ul este sedat, arată puțin de explorare pe loc, dar nu se mișcă în nici o direcție; 3 mouse-ul explorează cubul, apare ușor sedat și de obicei nu ajunge la limita cubului; și mouse-ul 4 se mișcă liber în cub și atinge o limită cel puțin o dată.

4.8. Analize statistice

Testele T- test și chi pătrat au fost efectuate în Microsoft Excel pentru analiză statistică.

Logo-ul ijms

Link to Publisher's site
Int J Mol Sci . 2018 Aug; 19 (8): 2462.
Publicat online 2018 Aug 20 doi: 10.3390 / ijms19082462
PMCID: PMC6121440
PMID: 30127309
Salvarea efectelor secundare de 2-deoxiglucoză prin dieta cetogenică/keto
Martin Voss , 1, 2, 3, * Nadja I. Lorenz , 1, 2, 3 Anna-Luisa Luger , 1, 2, 3 Joachim P. Steinbach , 1, 2, 3, 4Johannes Rieger , 5 și Michael W. Ronellenfitsch 1, 2, 3, 4

Recunoasteri

Institutul de Neurooncologie Senckenberg este sprijinit de Fundația Senckenberg și Fundația Hertie. JPS este „profesor de Neurooncologie”, Hertie.

Contribuțiile autorului

MV, NIL, A.-LL, JPS, JR și MWR au conceput și proiectat experimentele; MV, NIL, A.-LL și MWR au efectuat experimentele; MV, NIL, JPS, JR și MWR au analizat datele; MV, JPS, JR și MWR au scris articolul.

Finanțarea

A.-LL a primit finanțare din partea FFF în cadrul „Patenschaftsmodell” și a unei burse în cadrul programului „Clinical Scientist” de la colegiul de cercetare Else Kröner (EKF). MWR a primit o bursă de la Universitatea Cancer Center Frankfurt (UCT) și finanțare de la Frankfurt Research Funding (FFF) „Clinician Scientist Program”.

Conflicte de interes

Autorii nu declară nici un conflict de interese.

Referințe

1. Hanahan D., Weinberg RA Semne de cancer: următoarea generație. Cell. 2011; 144 : 646-674. doi: 10.1016 / j.cell.2011.02.013. PubMed ] [ CrossRef ]
2. Warburg O., Posener K., Negelein E. Über den Stoffwechsel der Carcinomzelle. Biochem. Zeitschr.1924; 152 : 309-344. doi: 10.1007 / BF01726151. CrossRef ]
3. Vander Heiden MG, Cantley LC, Thompson CB Înțelegerea efectului Warburg: Cerințele metabolice ale proliferării celulare. Ştiinţă. 2009; 324 : 1029-1033. doi: 10.1126 / science.1160809.Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
4. Landau BR, Laszlo J., Stengle J., Burk D. Anumite efecte metabolice și farmacologice la pacienții cu cancer cărora li s-au administrat infuzii de 2-deoxi- d- glucoză. J. Natl. Cancer Inst. 1958; 21 : 485-494. PubMed ]
5. Wick AN, Drury DR, Nakada HI, Wolfe JB Localizarea blocului metabolic primar produs de 2-deoxiglucoza. J. Biol. Chem. 1957; 224 : 963-969. PubMed ]
6. Woodward GE, Hudson MT Efectul 2- dezoxi – d- glucozelor asupra glicolizei și respirației tumorale și a țesuturilor normale. Cancer Res. 1954; 14 : 599-605. PubMed ]
7. Mukherjee P., Mulrooney TJ, Marsh J., Blair D., Chiles TC, Seyfried TN Efectele diferențiate ale stresului energetic asupra fosforilării AMPK și apoptozei în tumora cerebrală experimentală și creierul normal. Mol. Cancer. 2008; 7 : 37. doi: 10.1186 / 1476-4598-7-37. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
8. Maher JC, Krishan A., Lampidis TJ Inhibarea ciclului celular și citotoxicitatea indusă de 2-deoxi- d-glucoză în celulele tumorale tratate în condiții hipoxice și aerobe. Cancer Chemother. Pharmacol. 2004; 53: 116-122. doi: 10.1007 / s00280-003-0724-7. PubMed ] [ CrossRef ]
9. Pistollato F., Abbadi S., Rampazzo E., Viola G., Della Puppa A., Cavallini L., Frasson C., Persano L., Panchision DM, Basso G. Hypoxia și succinatul antagonizează efectele 2-deoxiglucose asupra glioblastom. Biochem. Pharmacol. 2010; 80 : 1517-1527. doi: 10.1016 / j.bcp.2010.08.003. PubMed ] [ CrossRef ]
10. Staab A., Loffler J., Said HM, Katzer A., ​​Beyer M., Polat B., Einsele H., Flentje M., Vordermark D. Modularea metabolismului glucozei inhibă acumularea hipoxică a factorului-1a indus hipoxic (HIF-1α) Strahlenther. Onkol. 2007; 183 : 366-373. doi: 10.1007 / s00066-007-1649-6. PubMed ] [ CrossRef ]
11. Kurtoglu M., Gao N., Shang J., Maher JC, Lehrman MA, Wangpaichitr M., Savaraj N., Lane AN, Lampidis TJ Sub normoxia, 2-deoxi- d- glucoza provoacă moartea celulelor în tipuri de tumori selectate nu prin inhibarea glicolizei ci prin interferarea cu glicozilarea N-legată. Mol. Cancerul. 2007; 6 : 3049-3058. doi: 10.1158 / 1535-7163.MCT-07-0310. PubMed ] [ CrossRef ]
12. Dwarakanath BS, Singh D., Banerji AK, Sarin R., Venkataramana NK, Jalali R., Vishwanath PN, Mohanti BK, Tripathi RP, Kalia VK și colab. Studii clinice pentru îmbunătățirea radioterapiei cu 2-deoxi- d- glucoză: starea actuală și perspectivele viitoare. J. Cancer Res. Ther. 2009; 5 (Suppl. S1): S21-S26. doi: 10.4103 / 0973-1482.55136. PubMed ] [ CrossRef ]
13. Singh D., Banerji AK, Dwarakanath BS, Tripathi RP, Gupta JP, Mathew TL, Ravindranath T., Jain V. Optimizarea radioterapiei cancerului cu studii de escaladare a dozei de 2-deoxi- d- glucoză la pacienții cu glioblastom multiform. Strahlenther. Onkol. 2005; 181 : 507-514. doi: 10.1007 / s00066-005-1320-z. PubMed ] [ CrossRef ]
14. Raez LE, Papadopoulos K., Ricart AD, Chiorean EG, Dipaola RS, Stein MN, Rocha Lima CM, Schlesselman JJ, Tolba K., Langmuir VK și colab. Un studiu de fază I de escaladare a dozei de 2-deoxi- d-glucoză administrat singur sau combinat cu docetaxel la pacienții cu tumori solide avansate. Cancer Chemother. Pharmacol. 2013; 71 : 523-530. doi: 10.1007 / s00280-012-2045-1. PubMed ] [ CrossRef ]
15. Laszlo J., Humphreys SR, Goldin A. Efectele analogilor de glucoză (2-deoxi- d- glucoză, 2-deoxi- d-galactoză) asupra tumorilor experimentale. J. Natl. Cancer Inst. 1960; 24 : 267-281. PubMed ]
16. Gridley DS, Nutter RL, Mantik DW, Slater JM Hipertermie și radiații in vivo: Efectul 2-deoxi- d-glucozelor. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1985; 11 : 567-574. doi: 10.1016 / 0360-3016 (85) 90189-0. PubMed ] [ CrossRef ]
17. Vijayaraghavan R., Kumar D., Dube SN, Singh R., Pandey KS, Bag BC, Kaushik MP, Sekhar K., Dwarakanath BS, toxicitate Ravindranath T. acută și efecte cardio – respirator de 2-deoxi- d – glucoză: un sensibilizator radio promițător. Biomed. Environ. Sci. 2006; 19 : 96-103. PubMed ]
18. Mohanti BK, Rath GK, Anantha N., Kannan V., Das BS, Chandramouli BA, Banerjee AK, Das S., Jena A., Ravichandran R., și colab. Îmbunătățirea radioterapiei cancerului cu 2-deoxi- d- glucoză: studiile clinice de fază I / II efectuate pe gliomul cerebral uman. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1996; 35 : 103-111. doi: 10.1016 / S0360-3016 (96) 85017-6. PubMed ] [ CrossRef ]
19. Brodows RG, Pi-Sunyer FX, Campbell RG Controlul neuronal al evenimentelor de contra-reglementare în timpul glucopeniei la om. J. Clin. Investig. 1973; 52 : 1841-1844. doi: 10.1172 / JCI107366.Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
20. Horton RW, Meldrum BS, Bachelard HS Efectele metabolice enzimatice și cerebrale ale 2-deoxi- d-glucozelor. J. Neurochem. 1973; 21 : 507-520. doi: 10.1111 / j.1471-4159.1973.tb05996.x. PubMed ] [ CrossRef ]
21. Maurer GD, Brucker DP, Bahr O., Harter PN, Hattingen E., Walenta S., Mueller-Klieser W., Steinbach JP, Rieger J. Utilizarea diferențiată a corpurilor cetone prin liniile celulare neuroni și gliom: regim alimentar ketogenic ca terapie gliom experimentală. BMC Cancer. 2011; 11 : 315 doi: 10.1186 / 1471-2407-11-315. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
22. Rieger J., Bahr O., Maurer GD, Hattingen E., Franz K., Brucker D., Walenta S., Kammerer U., Coy JF, Weller M., și colab. ERGO: Un studiu pilot privind dieta ketogenică în glioblastomul recidivant. Int. J. Oncol. 2014; 44 : 1843-1852. doi: 10.3892 / ijo.2014.2382. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef]
23. Bohmann F., Mirceska A., Pfeilschifter J., Lindhoff-Last E., Steinmetz H., Foerch C., Pfeilschifter W. Nici o influență a anticoagulării dabigatran asupra transformării hemoragice într-un model experimental de accident vascular cerebral ischemic. Plus unu. 2012; 7 : e40804 doi: 10.1371 / journal.pone.0040804.Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
24. Wang D., Pascual JM, De Vivo D. Sindrom de deficiență a transporterului de glucoză tip 1. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJH, Stephens K., Amemiya A., editori. GeneReviews ® . Universitatea din Washington; Seattle, WA, SUA: 1993.
25. Fujii T., Ito Y., Takahashi S., Shimono K., Natsume J., Yanagihara K., Oguni H. Rezultatele dietelor ketogenice în sindromul de deficit GLUT1 în Japonia: Un sondaj la nivel național. Brain Dev. 2016; 38 : 628-637. doi: 10.1016 / j.braindev.2016.01.002. PubMed ] [ CrossRef ]
26. Kaufmann P., Engelstad K., Wei Y., Jhung S., Sano MC, Shungu DC, Millar WS, Hong X., Gooch CL, Mao X., și colab. Dichloroacetat provoacă neuropatie toxică în MELAS: Un studiu clinic randomizat, controlat. Neurologie. 2006; 66 : 324-330. doi: 10.1212 / 01.tral.0000196641.05913.27. PubMed ] [ CrossRef ]
27. Marsh J., Mukherjee P., Seyfried TN Sinergia medicamentoasă / dieta pentru administrarea astrocitomului malign la șoareci: 2-deoxi- d- glucoză și dieta ketogenică restricționată. Nutr. Metab. 2008;5 : 33. doi: 10.1186 / 1743-7075-5-33. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
28. Champ CE, Palmer JD, Volek JS, Werner-Wasik M., Andrews DW, Evans JJ, Glass J., Kim L., Shi W. Direcționarea metabolismului cu o dietă ketogenică în timpul tratamentului cu glioblastom multiform. J. Neurooncol. 2014; 117 : 125-131. doi: 10.1007 / s11060-014-1362-0. PubMed ] [ CrossRef ]
29. Seyfried TN, Yu G., Maroon JC, D’Agostino DP Presiunea-puls: O nouă strategie terapeutică pentru gestionarea metabolică a cancerului. Nutr. Metab. 2017; 14 : 19. doi: 10.1186 / s12986-017-0178-2.Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
30. Ostrom QT, Gittleman H., Liao P., Rouse C., Chen Y., Dowling J., Wolinsky Y., Kruchko C., Barnholtz-Sloan J. Raport statistic CBTRUS: Tumorile primare ale creierului și ale sistemului nervos central diagnosticate în Statele Unite în perioada 2007-2011. Neuro Oncol. 2014; 16 (Suppl. S4): iv1-iv63. doi: 10.1093 / neuonc / nou223. Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
31. Harrison L., Blackwell K. Hipoxia și anemia: factori în sensibilitate redusă la radioterapie și chimioterapie? Oncolog. 2004; 9 (Suppl. S5): 31-40. doi: 10.1634 / theoncologist.9-90005-31. PubMed ] [ CrossRef ]
32. Hundsberger T., Reardon DA, Wen PY Inhibitorii de angiogeneză în abordarea glioblastomului recurent. Expert Rev. Anticancer Ther. 2017; 17 : 507-515. doi: 10.1080 / 14737140.2017.1322903. PubMed ] [ CrossRef ]
33. Wick W., Gorlia T., Bendszus M., Taphoorn M., Sahm F., Harting I., Brandes AA, Taal W., Domont J., Idbaih A., și colab. Lomustină și Bevacizumab în glioblastom progresiv. N. Engl. J. Med. 2017; 377 : 1954-1963. doi: 10.1056 / NEJMoa1707358.</