Arhive etichetă | leucina

Compararea efectelor anticatabolice ale leucinei și Ca-β-hidroxi-metilbutiratîn modele experimentale de cașexie de cancer

Abstract

OBIECTIV:

Pierderea mușchilor scheletici este cea mai debilitantă caracteristică a cașexiei de cancer și există puține tratamente disponibile.Scopul acestui studiu a fost compararea eficacității anticatabolice a L-leucinei și a metabolitului de leucină β-hidroxi-metilbutirat (Ca-HMB) asupra metabolismului proteinelor musculare, atât in vitro cât și in vivo.

METODE:

Studiile au fost efectuate la șoareci purtând tumora de adenocarcinom 16 de inducere a casexiei și în miotuburi murine C2C12 expuse la factorul inductor de proteoliză, lipopolizaharidă și angiotensină II.

REZULTATE:

Atât leucina cât și HMB s-au dovedit a atenua creșterea degradării proteinei și scăderea sintezei proteinelor în miotuburile murine induse de factorul inductor de proteoliză, lipopolizaharidă și angiotensină II.

Cu toate acestea, HMB a fost mai puternic decât leucina, deoarece HMB la 50 uM a produs în esență același efect ca leucina la 1 mM. Atât leucina cât și HMB au redus activitatea căii ubiquitin-proteazom, măsurată prin activitatea enzimatică funcțională (asemănătoare cu chymotripsina) a proteazomului în lizatele musculare, precum și cuantificarea Western blot a nivelurilor de proteine ale subunităților proteazomale structurale / enzimatice (20 S și 19S) și ligazele ubiquitin (MuRF1 și MAFbx).

Studiile in vivo la șoareci purtând adenocarcinomul murin 16 au arătat că o doză mică de Ca-HMB (0,25 g / kg) este cu 60% mai eficace decât leucina (1 g / kg) în scăderea atenuării greutății corporale pe o perioadă de 4 zile \

CONCLUZIE:

Aceste rezultate favorizează fezabilitatea clinică a utilizării Ca-HMB asupra unor doze mari de leucină pentru tratamentul casexiei de cancer.

2014 Iul-Aug; 30 (7-8): 807-13. doi: 10.1016 / j.nut.2013.11.012. Epub 2013 4 decembrie.

Mirza KA ¹ , Pereira SL ² , Voss AC ² , Tisdale MJ ³ .

Informatia autorului

1: Nutritional Biomedicine, Scoala de Viata si Stiinte Medicale, Aston University, Birmingham, Marea Britanie. Adresă electronică: Kamirza@aston.ac.uk.
2: Abbott Nutriție, cercetare și dezvoltare, Columbus, Ohio, SUA.
3: Nutritional Biomedicine, Scoala de Viata si Stiinte Medicale, Aston University, Birmingham, Marea Britanie.

PMID:: 24984997
DOI:: 10.1016 / j.nut.2013.11.012

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24984997

Atenuarea proteinolizelor induse de proteazom în musculatura scheletică de către β-hidroxi-metilbutirat în pierderea musculară/casexia indusă de cancer

aug.6

Helen J. Smith, Pradip Mukerji and Michael J. Tisdale

Abstract
Pierderea mușchilor scheletici este un factor determinant important al supraviețuirii la pacienții cu pierdere în greutate/casexie indusă de cancer.

Efectul metabolitului leucinei β-hidroxi-metilbutirat (HMB) asupra reducerii pierderii în greutate corporală și a degradării proteinelor în modelul MAC16 al pierderii de greutate indusă de cancer a fost comparat cu cel al acidului eicosapentaenoic (EPA) inhibitor al degradării proteinelor.

S-a constatat că HMB atenuează dezvoltarea pierderii în greutate la o doză mai mare de 0,125 g / kg, însoțită de o micșorare a ratei de creștere a tumorii. Atunci când EPA a fost utilizat la un nivel de doză suboptima (0,6 g / kg), combinația cu HMB părea să îmbunătățească efectul anticasectic.

Ambele tratamente au determinat o creștere a greutății umede a mușchiului soleus și o reducere a degradării proteinelor, deși nu a fost un efect sinergie al combinației.

Activitatea proteazomului, determinată de activitatea enzimatică „asemănătoare cu chymotripsina”, a fost atenuată atât de HMB, cât și de EPA.

Expresia proteinei a subunităților a2 sau 20S a fost redusă cu cel puțin 50%, ca și subunitățile ATPază MSS1 și p42 ale subunității de proteazom 19S proteazomale. Aceasta a fost însoțită de o reducere a expresiei enzimei de conjugare a ubiquitinei E214k.

Combinația dintre EPA și HMB a fost cel puțin la fel de eficientă sau mai eficace decât oricare alt tratament.

Atenuarea expresiei proteazomului a fost reflectată ca o reducere a degradării proteinei din mușchiul gastrocnemius al șoarecilor cachectici tratați cu HMB. În plus, HMB a produs o stimulare semnificativă a sintezei proteinelor în mușchiul scheletic. Aceste rezultate sugerează că HMB conservă masa corporală slabă și atenuează degradarea proteinelor prin reglarea în jos a expresiei crescute a componentelor principale de reglementare ale căii proteolitice ubiquitin-proteazom, împreună cu stimularea sintezei proteinelor.

Introducere
Pierderea în greutate este frecventă la pacienții cu carcinoame pulmonare și tractul gastrointestinal (1), având ca rezultat o pierdere masivă atât a grăsimilor corporale, cât și a proteinelor musculare, în timp ce proteina non-musculară rămâne neafectată (2). Deși pierderea de grăsime corporală este importantă din punct de vedere al rezervelor de energie, este vorba de pierderea proteinei musculare scheletice care are ca rezultat imobilitatea și, eventual, afectarea funcției musculare respiratorii (3), ducând la decesul din cauza pneumoniei hipostatice. Deși cașexia este frecvent însoțită de anorexie, suplimentele nutriționale singure nu sunt în măsură să mențină greutatea corporală stabilă, iar orice greutate câștigată se datorează unei creșteri a țesutului adipos și a apei, mai degrabă decât masei corporale slabe (4). Același lucru este valabil și pentru stimulentele pentru apetit, cum ar fi acetatul de megestrol (5) și acetatul de medroxiprogesteron (6), sugerând că pierderea masei corporale slabe se datorează altor factori decât insuficiența energetică.

Masele musculare scheletice reprezintă un echilibru între rata de sinteză a proteinelor și rata de degradare. Pacienții cu pierdere în greutate indusă de cancer arată o depresie a sintezei proteinelor în mușchii scheletici (7) și o creștere a degradării proteinelor, ceea ce se reflectă într-o expresie crescută a căii proteolitice ubiquitin-proteazom, determinant major al degradării proteinelor. Astfel, mușchii scheletici de la pacienții cu cancer cachectic prezintă o expresie crescută a ARNm pentru ambele subunități ubiquitin (8) și proteazom (9), în timp ce activitatea proteolitică proteazomică a crescut în paralel cu expresia ubiquitin (8). Incapacitatea stimulilor anabolici de a crește masa corporală slabă la pacienții cu boală cachectică sugerează că degradarea proteinelor trebuie atenuată înainte ca masele musculare să crească.

Acidul eicosapentaenoic (EPA), reglează în jos expresia crescută a căii proteolitice ubiquitin-proteazomale în mușchiul scheletic al șoarecilor cachectici (10) și sa stabilit că stabilizează greutatea corporală la pacienții cu boala cachectică cu cancer pancreatic (11). Când pacienții au consumat un supliment dens de energie care conține 32 g proteină și 2 g EPA, greutatea corporală a crescut, iar acest lucru a fost atribuit exclusiv creșterii masei musculare slabe (12).

β-hidroxi-β-metilbutirat (HMB) este un metabolit al aminoacidului LEUCINA format prin transaminarea a-cetoizocaproatului în mușchi, urmată de oxidarea a-cetoizocaproatului în citosolul ficatului și, . Atât leucina cât și α-cetoizocaproatul au fost propuse pentru a scădea pierderea de azot și proteine, iar efectul pare să se datoreze producerii de HMB (14). Un studiu recent (15) a arătat că un amestec de HMB, arginină și glutamină este eficient în creșterea greutății corporale la pacienții cu pierdere în greutate cu cancer avansat (stadiul IV). Mai mult, creșterea greutății corporale a fost atribuită unei creșteri a masei lipsite de grăsimi, așa cum sa observat în EPA (12).

Acest studiu evaluează efectul HMB, în comparație cu EPA sau combinația, asupra pierderii în greutate indusă de tumoarea MAC16 și a mecanismelor implicate. Pierderea în greutate indusă de tumoarea MAC16 nu implică anorexie (16) sau factorul-necroză tumorală citokină-α sau interleukină IL 6 (17). Activitatea funcțională activă a proteazomului și nivelele proteice ale subunităților proteazom au fost alese pentru a măsura expresia căii ubiquitin-proteazomului din cauza rapoartelor (18,19) ⇓ care arată că în diferite celule concentrațiile crescute de ARNm ale subunităților proteazomului nu au fost însoțite de concentrații crescute sau activitățile proteazomilor

Materiale si metode
Materiale. EPA (98% ca acid liber) a fost achiziționat de la Biomol Research Laboratories Inc. (Plymouth Meeting, PA).

HMB (ca sare de calciu) a fost obținută de la Organic Technologies Inc. (Coshocton, OH).

Anticorpii monoclonali ai mouse-ului la subunitățile proteasomice 20S a 1, 2, 3, 5, 6 și 7 (clona MCP 231), subunitatea proteazomului 20S p3 (HC10), subunitatea ATPază RP1 (S7, Mss1, clona MSS1-104) și subunitatea ATPază RP 4 (S106, p42; clona p42-23) a fost achiziționată de la Affiniti Research Products (Exeter, Marea Britanie). Antiserul policlonal de iepure la enzima E2 (anticorp anti-UBC2) care a conjugat ubiquitina a fost un cadou de la Dr. Simon Wing (Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada). Anticorpii anti-iepure capră anti-iepure și anti-șoarece de iepure conjugați cu peroxidază au fost de la Dako Ltd. (Cambridge, Marea Britanie).

Animale. Șoarecii RMN masculi tulpini masivi (greutate medie 25 g) au fost obținuți din propria noastră colonie de inbred și au fost transplantate cu fragmente de tumoare MAC16 s.c. în flanc, cu ajutorul unui trocar, selectând de la animale donatoare cu pierdere în greutate stabilită (16). Animalele transplantate au primit o dietă de creștere a șobolanilor și a șoarecilor (Special Diet Services, Witham, Marea Britanie) și apă ad libitum și pierderea în greutate a fost evidentă la 10 până la 12 zile după implantarea tumorii. Animalele care s-au prezentat înaintea dezvoltării pierderii în greutate au fost randomizate pentru a primi EPA zilnic (în ulei de măsline), HMB (în PBS) sau combinația descrisă în figurile legendare date p.o. prin gavaj, în timp ce animalele de control au primit fie ulei de măsline, fie PBS. Toate grupurile conțin cel puțin șase șoareci. Volumul tumoral, greutatea corporală și consumul de alimente și apă au fost monitorizate zilnic. Animalele au fost întrerupte prin dislocare cervicală atunci când pierderea în greutate corporală a ajuns la 25% și toate studiile au fost efectuate în conformitate cu Ghidul Comitetului de Coordonare al Cancerului din Regatul Unit pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator. Mușchii sole au fost repede disecați, împreună cu tendoanele intacte și menținute în ser fiziologic izotonic cu gheață înainte de determinarea degradării proteinelor. Analiza compoziției corpului a fost determinată așa cum s-a descris anterior (20).

Determinarea degradării proteinelor musculare. Mușchii de solex proaspăt disecați au fost fixați prin intermediul tendoanelor pe suporți de sârmă de aluminiu, sub tensiune, la o lungime aproximativă de repaus pentru a preveni scurtarea musculară și preincubate timp de 45 de minute în 3 ml de tampon bicarbonat Krebs-Henseleit oxigenat (95% oxigen / dioxid de carbon 5% (pH 7,4) conținând 5 mmol / l glucoză și 0,5 mmol / l cicloheximid. Degradarea proteinei a fost determinată prin eliberarea tirozinei pe o perioadă de 2 ore (21).

Măsurarea activității proteazomilor. Activitatea proteazomului funcțional a fost determinată prin măsurarea activității enzimatice „asemănătoare cu chymotripsina”, activitatea proteolitică predominantă a subunităților p ale proteazomului conform metodei lui Orino și colab. (22). Muschii au fost clătiți cu PBS răcit cu gheață, tocați și s-au sonicat în 20 mM Tris-HCI (pH 7,5), 2 mM ATP, 5 mmoli / MgCl2 și 1 mmol / L DTT. Sonicatul a fost apoi centrifugat timp de 10 minute la 18.000 x g, la 4 ° C și supernatantul a fost utilizat pentru a determina activitatea enzimatică asemănătoare cu chymotripsina prin eliberarea aminometil cumarinei (AMC) din substratul fluorogenic succinil-LLVY-AMC. Activitatea a fost măsurată în absența și prezența inhibitorului specific de proteazom lactacistin (10 pM). Doar activitatea suprimabilă a lactacistinei a fost considerată a fi proteasom specifică.

Proteina sinteză și degradare în musculare Gastrocnemius. Metoda pentru determinarea sintezei proteinelor și a degradării în musculatura gastrocnemius a fost descrisă anterior (23). Sinteza proteinei sintetice a fost măsurată prin încorporarea l- [4-3H] fenilalaninei în timpul unei perioade de 2 ore în care mușchii gastrocnemius izolați au fost incubați la 37 ° C în RPMI 1640 fără roșu fenol și saturat cu 02 / C02 (19: 1 ). După incubare, mușchii au fost clătiți în mediu nonradioactiv, au fost uscați și au fost omogenizați în 4 ml acid percloric 2%. Rata sintezei proteinelor a fost calculată prin împărțirea radioactivității legate de proteine cu materialul solubil în acid (nelegat).

Pentru testele de degradare a proteinei, animalele din același grup ca cele utilizate pentru măsurarea sintezei proteinelor au fost administrate i.p. 0,4 mmoli / l [4-3H] fenilalanină în PBS (100 pl) cu 24 de ore înainte de testare. Mușchii gastrocnemici izolați au fost spălați intens cu PBS și RPMI 1640 înainte de măsurarea eliberării de radioactivitate în RPMI 1640 într-o perioadă de 2 ore. Activitatea legată de proteine a fost determinată prin omogenizarea mușchilor în acid percloric 2% și determinarea radioactivității non-acizi solubile (radioactivitate în precipitat). Rata de degradare a proteinei a fost calculată prin împărțirea cantității de radioactivitate [3H] fenilalanină eliberată în mediul de incubare în timpul perioadei de incubare de 2 ore prin activitatea specifică a [3H] fenilalaninei legată de proteină.

Analiza Western Blot. Probele de proteină citosolică musculară soleus (2 până la 5 pg) obținute din analiza de mai sus au fost rezolvate pe SDS-PAGE 10% și transferate la membrana de nitroceluloză 0,45 pm (Hybond, Amersham Life Science Products, Bucks, Regatul Unit) cu 5% Marvel în PBS. Anticorpii primari pentru MSS1 și p42 au fost utilizați la o diluție de 1: 5000, pentru subunitățile aa proteazomice a 20S la 1: 1500 și pentru subunitățile p la 1: 1000, în timp ce anticorpul pentru E214k a fost utilizat la o diluție de 1: 500 . Anticorpii secundari au fost utilizați la o diluție de 1: 2000. Incubarea a fost efectuată timp de 2 ore la temperatura camerei și dezvoltată prin chemiluminiscență îmbunătățită (Amersham, Bucks, Regatul Unit).

Analize statistice. Diferențele în mediile între grupuri au fost determinate printr-o singură cale ANOVA, urmată de un test de comparație multiplu Tukey-Kramer.

Rezultate
O relație doză-răspuns a HMB în monoterapie asupra pierderii în greutate și a ratei de creștere a tumorii la șoareci purtând tumora MAC16 este prezentată în figura 1. Doze de HMB> 0,125 g / kg au determinat o reducere semnificativă a pierderii în greutate (Fig.1A) și aceasta a fost însoțită de o reducere mică, dar semnificativă, a ratei de creștere a tumorii (Figura 1B). Atenuarea pierderii în greutate nu a fost însoțită de o modificare a aportului alimentar și a apei. Un nivel de doză de 0,25 g / kg a fost ales pentru toate experimentele ulterioare. Efectul HMB, EPA și combinația dintre HMB și EPA asupra pierderii în greutate în șoarecii cu sarcină cachectică MAC16 este prezentată în figura 2A. O doză suboptimală de EPA a fost aleasă pentru a investiga interacțiunile cu HMB. Pierderea în greutate a fost atenuată de EPA, în timp ce HMB și combinația păreau puțin mai eficiente decât EPA în monoterapie. Nu a existat nici un efect semnificativ al oricărui tratament asupra volumului tumorii în aceeași perioadă (Fig.2B). Toate tratamentele au determinat o creștere semnificativă a greutății musculaturii umede soleus (fig.3A), deși se pare că există variații considerabile între greutățile musculare din EPA și grupurile de tratament combinat datorită mărimii relativ mici a acestor mușchi (<100 g de mușchi) . Degradarea proteinei din acesti mușchi a fost măsurată prin eliberarea tirozinei pe gram de mușchi timp de 2 ore, luând în considerare variația mărimii mușchiului (Figura 3B). La dozele alese, HMB a fost la fel de eficace ca și EPA și nu a fost un efect sinergie al combinației. Analiza compoziției corpului (Tabelul 1) a indicat că HMB a determinat o creștere semnificativă a masei carcasei fără grăsimi fără efect asupra țesutului adipos.

Dose-response curves for the effect of HMB on body weight (A) expressed as change in body weight (g) and tumor volume (mm³) (B) in mice bearing the MAC16 tumor. This study was initiated (day 1) 9 days after tumor transplantation before weight loss was apparent. HMB (in PBS) was given p.o. by gavage on a daily regimen at a concentration of 0.05 (•), 0.125 (○), and 0.25 g/kg (×). Control mice received PBS alone (♦). Points, mean (n = 20); bars, SE. Differences from the control group: a, P P P

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 1.

Figure 1.

Curbele de răspuns la doză pentru efectul HMB asupra greutății corporale (A) exprimate ca schimbare în greutatea corporală (g) și volumul tumorii (mm3) (B) la șoareci purtând tumora MAC16. Acest studiu a fost inițiat (ziua 1) la 9 zile după transplantul tumoral, înainte de apariția pierderii în greutate. HMB (în PBS) a fost administrat p.o. prin gavaj pe un regim zilnic la o concentrație de 0,05 (•), 0,125 (○) și 0,25 g / kg (x). Șoarecii de control au primit PBS singur (♦). Puncte, media (n = 20); baruri, SE. Diferențe față de grupul de control: a, P <0,05; b, P <0,01 și c, P <0,005.

Effect of 0.25 g/kg HMB (▪), 0.6 g/kg EPA (×), and the combination (○) together with PBS controls (•) on body weight expressed as change on body weight (g) (A) and tumor volume (mm³) (B) of mice bearing the MAC16 tumor. The study was initiated 9 days after tumor transplantation (day 1). All agents were given p.o. by gavage on a daily regimen and the dosing of EPA and HMB was separated by 2 hours. Points, mean (n = 20); bars, SE. Differences from the control group: a, P P P

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 2.

Figure 2.

Efectul a 0,25 g / kg HMB (▪), 0,6 g / kg EPA (x) și combinația (○) împreună cu controlul PBS (•) asupra greutății corporale exprimat ca schimbare în greutatea corporală volum (mm3) (B) de șoareci purtând tumora MAC16. Studiul a fost inițiat la 9 zile după transplantul de tumori (ziua 1). Toți agenții au fost administrați p.o. prin gavaj pe un regim zilnic și dozarea EPA și HMB a fost separată cu 2 ore. Puncte, media (n = 20); baruri, SE. Diferențe față de grupul de control: a, P <0,05; b, P <0,01 sau c, P <0,005.

Wet weight of soleus muscles (A) and rate of protein degradation in soleus muscle expressed as nanomoles of tyrosine released per gram of muscle over 2 hours (B) of mice bearing the MAC16 tumor and treated with either 0.6 g/kg EPA, 0.25 g/kg HMB, or the combination for 3 days. Columns, mean (n = 6); bars, SE. Differences from the PBS control group: a, P P P

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 3.

Figure 3.

Greutatea umedă a mușchilor soleus (A) și rata de degradare a proteinei în musculatură soleus exprimată în nanomoli de tirozină eliberată pe gram de mușchi peste 2 ore (B) de șoareci purtând tumora MAC16 și tratată cu EPA 0,6 g / kg, 0,25 g / kg HMB sau combinația timp de 3 zile. Coloane, media (n = 6); baruri, SE. Diferențe față de grupul de control PBS: a, P <0,05, b, P <0,01, sau c, P <0,005.

Table 1.

Analiza compoziției corporale a șoarecilor care poartă tumora MAC16 tratată cu HMB timp de 5 zile

S-a demonstrat că expresia proteazomului este crescută în mușchii gastrocnemius de șoareci care poartă tumora MAC16 și această exprimare a genei a crescut sa dovedit a fi atenuată de EPA (10). Rezultatele din figura 4 arată că activitatea proteazomului funcțional, determinată de activitatea enzimatică asemănătoare cu chymotripsina, a fost atenuată de HMB în aceeași măsură ca EPA la dozele alese și că combinația de HMB și EPA nu a produs o depresie suplimentară în activitate. Exprimarea proteinei subunităților proteazomului a fost analizată prin Western blot a supernatanților celulari.

Expresia subunităților a proteazomului α, unitățile structurale ale proteazomului, a fost atenuată atât de HMB, cât și de EPA și s-a observat o scădere suplimentară a benzii 2 pentru combinație (Figura 5B).

Expresia subunităților p proteazomului p, subunitățile catalitice ale proteazomului, a fost, de asemenea, atenuată de HMB și EPA, iar atenuarea combinației a fost semnificativă, spre deosebire de oricare agent singur/individual (fig.5C și D).

Exprimarea MSS1, a unei subunități ATPază a complexului de proteazom 19S proteazom este prezentată în figura 6A. Atât HMB, cât și EPA au atenuat expresia MSS1, dar combinația nu pare să producă o reducere suplimentară.

Rezultate similare au fost obținute cu p42, o altă subunitate ATPază a regulatorului 19S care promovează asocierea dependentă de ATP a proteazomului 20S cu regulatorul 19S pentru a forma proteazomul 26S (Fig.6C). Din nou, atât HMB cât și EPA păreau la fel de eficiente, în timp ce combinația pare să reducă în continuare expresia p42.

Exprimarea enzimei de conjugare a ubiquitinei, E214k, a fost de asemenea redusă atât prin HMB, cât și prin EPA, în timp ce combinația a determinat o reducere suplimentară a expresiei (Figura 7).

Aceste rezultate confirmă faptul că HMB este la fel de eficace ca EPA în atenuarea pierderii masei musculare, a degradării proteinelor și a reglării în jos a căii proteolitice ubiquitin-proteazomale.

Acest mecanism este probabil cel puțin parțial responsabil pentru conservarea masei musculare la șoarecii cachectici care poartă tumora MAC16

Effect of HMB and EPA on proteasome functional activity, determined as the chymotrypsin-like enzyme activity in gastrocnemius muscle of mice bearing the MAC16 tumor and treated for 3 days. Columns, mean fluorometric activity per gram of protein over 1 hour expressed in arbitrary fluorescence units (n = 6); bars, SE. Differences from control: c, P

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 4.

Figure 4.

Efectul HMB și EPA asupra activității funcționale proteazomale, determinată ca activitate enzimatică asemănătoare cu cea a chymotrypsinei în mușchiul gastrocnemius a șoarecilor care poartă tumora MAC16 și tratată timp de 3 zile. Coloane, activitate fluorometrică medie pe gram de proteină peste 1 oră exprimată în unități arbitrare de fluorescență (n = 6); baruri, SE. Diferențe de la control: c, P <0,005.

A, expression of proteasome 20S α subunits, detected by Western blotting, in gastrocnemius muscle of mice treated with PBS (lanes A-C), 0.25 g/kg HMB (lanes D-F), 0.6 g/kg EPA (lanes G-I), or the combination (lanes J-L). Treatment was terminated after 3 days. B, densitometric analysis of the blot shown in A. n = 6. Differences from control: c, P P C, expression of proteasome 20S β subunits, detected by Western blotting, in gastrocnemius muscle of mice treated with PBS (lanes A-C), 0.25 g/kg HMB (lanes D-F), 0.6 g/kg EPA (lanes G-I), or the combination (lanes J-L). Treatment was terminated after 3 days. D, densitometric analysis of the blot shown in C. n = 6. Differences from control: c, P

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 5.

Figure 5.

A, expresia subunităților a proteazom 20S a, detectată prin Western blot, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzile DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (benzile JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. B, analiza densitometrică a blotului prezentată în A. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001; diferențele de la HMB: e, P <0,01. C, exprimarea subunităților p proteasom 20S, detectată prin Western blot, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzi DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (benzile JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. D, analiza densitometrică a blotului prezentată în C. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001.

A, expression of proteasome 19S subunit, MSS1, detected by Western blotting, in gastrocnemius muscle of mice treated with PBS (lanes A-C), 0.25 g/kg HMB (lanes D-F), 0.6 g/kg EPA (lanes G-I), or the combination (lanes J-L). Treatment was terminated after 3 days. B, densitometric analysis of the blot shown in A. n = 6. Differences from control: c, P C, expression of proteasome 19S subunit, p42, detected by Western blotting, in gastrocnemius muscle of mice treated with PBS (lanes A-C), 0.25 g/kg HMB (lanes D-F), 0.6 g/kg EPA (lanes G-I), or the combination (lanes J-L). Treatment was terminated after 3 days. D, densitometric analysis of the blot shown in C. n = 6. Differences from control: c, P

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 6.

Figure 6.

A, expresia subunității proteazomului 19S, MSS1, detectată prin Western blotting, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzile DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (lane JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. B, analiza densitometrică a blotului prezentată în A. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001. C, exprimarea subunității proteazomului 19S, p42, detectată prin Western blotting, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzile DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (lane JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. D, analiza densitometrică a blotului prezentată în C. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001.

A, expression of E_214k, detected by Western blotting, in gastrocnemius muscle of mice treated with PBS (lanes A-C), 0.25 g/kg HMB (lanes D-F), 0.6 g/kg EPA (lanes G-I), or the combination (lanes J-L). Treatment was terminated after 3 days. B, densitometric analysis of the blot shown in A. n = 6. Differences from control: b, P P P P

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 7.

Figure 7.

A, expresia E214k, detectată prin Western blot, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzile DF), 0,6 g / kg EPA (benzile GI) ). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. B, analiza densitometrică a blotului prezentată în A. n = 6. Diferențe față de martor: b, P <0,01; c, P <0,001; diferențe numai de HMB: d, P <0,05; f, P <0,001. C. Controlul încărcării actinelor pentru probele utilizate în bloturile prezentate în Figs.

S-a arătat că EPA atenuează creșterea degradării proteinelor în mușchii scheletici la șoareci purtând tumora MAC16, dar nu are efect asupra depresiei sintezei proteinelor (23).

Spre deosebire ,HMB, atunci când s-a evaluat la două doze (0,25 și 2,5 g / kg; Fig.8A),a avut ca efect nu numai degradarea proteinei atenuată, dar și creșterea sintezei proteinelor în musculatura gastrocnemius a șoarecilor care poartă tumoarea MAC16 în comparație cu animalele de control cărora li s-a administrat PBS . Aceasta a dus la o creștere a raportului sintezei proteinelor la degradarea proteinei din mușchi (Fig.8B) de 14 ori cu HMB la 0,25 g / kg și 32 de ori la 2,5 g / kg

A, effect of daily p.o. administration of 2.5 g/kg HMB on the rate of protein synthesis (¦) and degradation (?) in the gastrocnemius muscles of MAC16 tumor–bearing animals, expressed as millimoles of phenylalanine incorporated or released per gram of muscle per 2 hours. Treatment was terminated after 3 days. Columns, mean (n = 6); bars, SE. Differences from PBS control: a, P P B, ratio of the rate of protein synthesis to the rate of protein degradation in gastrocnemius muscles of mice treated in A.

” data-icon-position=”” data-hide-link-title=”0″> Figure 8.

Figure 8.

A, efect al p.o. administrarea de HMB de 2,5 g / kg asupra vitezei de sinteză a proteinei (i) și a degradării (?) în mușchii gastrocnemius ai animalelor cu tumori MAC16, exprimată în milimoli de fenilalanină încorporată sau eliberată pe gram de mușchi pe 2 ore. Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. Coloane, media (n = 6); baruri, SE. Diferențe față de controlul PBS: a, P <0,05; b, P <0,001. B, raportul dintre rata de sinteză a proteinei și rata de degradare a proteinei în mușchii gastrocnemius la șoarecii tratați în A.

Discuţie
Cancer-indusa de scădere în greutate este un factor important în moartea pacienților cu cancer, iar pentru multe tipuri de tumori există o relație inversă între gradul de scădere în greutate și timpul median de supraviețuire (1). Decesul apare în mod normal când pierderea în greutate corporală atinge 30%, iar acești pacienți prezintă o reducere cu 85% a grăsimii corporale și reducerea cu 75% a proteinei musculare (2). În ciuda importanței cașexiei, foarte puțini agenți sunt capabili să contracareze pierderea în greutate, în special epuizarea masei corporale slabe. Unul dintre putinii agenti disponibili este EPA, care pastreaza masa musculara prin atenuarea degradarii proteinelor crescute, dar nu are efect asupra sintezei proteinelor (23). S-a arătat că EPA produce un efect asupra degradării proteinelor prin inhibarea acțiunii unui factor catabolic tumoral, factor de inducere a proteolizei, prin suprimarea producției de eicosanoid în celulele musculare (24). Acest studiu arată că HMB nu numai că este capabil să atenueze degradarea proteinelor în mușchiul scheletic al șoarecilor cachectic, ci și stimulează sinteza proteinelor, rezultând o creștere a masei carcasei fără grăsimi. Mecanismul de stimulare a sintezei proteinelor nu a fost investigat, dar deoarece HMB este un metabolit al leucinei, acesta poate urma un mecanism similar (25).

Studiile clinice au arătat capacitatea HMB de a mări masa fizică slabă și puterea musculară la oameni care au suferit progresiv antrenament de rezistență (26) și pentru a mări masa corporală și masa fără grăsimi la pacienții cu pierdere în greutate indusă de cancer (15). Modificări similare ale compoziției organismului au fost observate la șoarecii cachectici tratați cu HMB. Mecanismul acestui efect pare să apară din capacitatea HMB de a încetini distrugerea proteinelor care rezultă din deteriorarea musculară în exercițiu fizic(14) sau în pierderea în greutate indusă de cancer (15), deși acțiunea asupra defalcării proteinelor nu a fost determinată.

Există trei căi proteolitice principale: calea lizozomală, calea activată cu calciu și calea ATP-ubiquitin-proteazom. Sistemul lizozomal pare să fie implicat în proteoliza proteinelor extracelulare și receptorilor de suprafață celulară și nu este implicat în defalcarea proteinelor miofibrilare (27). Cu toate acestea, sistemul ubiquitin-proteazom este considerat calea cea mai importantă pentru degradarea proteinelor intracelulare într-o serie de stări catabolice, incluzând foametea, sepsisul, acidoza metabolică, greutatea, trauma severă, atrofia denervării și pierderea în greutate indusă de cancer (28) , deși a fost sugerată calea calpaină-calpină (29) pentru a elibera miofilamentele din sarcomer într-un stadiu precoce, probabil de limitare a ratei, în acest proces. În proteoliză dependentă de ubiquitin, proteinele pentru degradare sunt recunoscute de către o ubiquitin-ligază (E3), care participă de asemenea la atașarea unui lanț polubiquitin împreună cu enzima conjugată cu ubiquitină (E2). E3 a fost sugerat a fi limitarea vitezei pentru conjugarea ubiquitinei (30). Degradarea proteinei are loc în interiorul proteazomului, o structură cilindrică care apare ca o teanc de patru inele, două inele de exterior α și două inele interne β. Degradarea proteinei are loc pe trei subunități β, în timp ce subunitățile a sunt structurale. Proteazomul este acoperit cu două subunități terminale de reglare (complex 19S), care, combinate cu miezul proteazomului (20S), formează proteazomul 26S. ATPazele asociate cu complexul 19S furnizează o sursă de energie pentru dezintegrarea proteinelor, astfel încât să poată penetra canalul interior al proteazomului 26S. S-a sugerat (31) că activitatea catalitică a proteazomilor, mai degrabă decât ubiquitinizarea substratului, este etapa de limitare a vitezei a căii globale.

Acest studiu a arătat că HMB pare să fie echivalent cu EPA în atenuarea dezvoltării cașexiei la șoareci purtând tumora MAC16.

Doza echivalentă de HMB umană la cea utilizată în experimentele pe șoarece ar fi de 1,3 g / zi, ceea ce reprezintă aproximativ jumătate din cantitatea utilizată în tratamentul eficient al pierderii în greutate la pacienții cu cancer (15).

Atât HMB, cât și EPA au produs o reducere a degradării proteinelor în mușchii scheletici prin reglarea în jos a expresiei crescute a căii ubiquitin-proteazomale. Astfel, atât EPA cât și HMB au redus expresia proteică a subunităților aa și p proteazom 20S, precum și două subunități ale regulatorului 19S MSS1 și p42, expresia E214k și proteozomul proteolitic.

Au existat unele dovezi pentru o acțiune sinergică între cei doi agenți, dar pentru majoritatea sistemelor, inhibarea maximă a fost observată la oricare agent.

Mecanismul prin care HMB a atenuat acest sistem este subiectul unei investigații separate (32), care arată că HMB, ca și EPA, interferează cu transducția semnalului intracelular prin factorul inductor al proteolizei, ceea ce duce la creșterea expresiei proteazomului.

Acest studiu oferă o interpretare mecanică pentru capacitatea HMB de a mări masa fără grăsimi la pacienții cu casexie (15) și sindromul imunodeficienței dobândite (33). Nu numai că HMB este eficient din punct de vedere terapeutic, dar nu are efecte negative asupra sănătății

References

↵

De Wys WD. Weight loss and nutritional abnormalities in cancer patients: Incidence, severity and significance. In: Calman KC, Fearon KCH, editors. Clinics in oncology. Vol. 5. London: W.B. Saunders; 1986. p. 115–26.

Google Scholar
↵

Fearon KCH. The mechanisms and treatment of weight loss in cancer. Proc Nutr Soc 1992; 51: 251–65.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Windsor JA, Hill GL. Risk factors for postoperative pneumonia. The importance of protein depletion. Ann Surg1998; 208: 209–17.

Google Scholar
↵

Evans WK, Makuch R, Clamon GH, et al. Limited impact of total parenteral nutrition on nutritional status during treatment for small cell lung cancer. Cancer Res 1985; 45: 3347–53.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Loprinzi CL, Schaid DJ, Dose AM, Burnham NL, Jensen MD. Body composition changes in patients who gain weight while receiving megestrol acetate. J Clin Oncol 1993; 11: 152–4.

Abstract Google Scholar
↵

Simons JPFHA, Schols AMJ, Hoefnagels JMJ, Westerterp KR, ten Velde GPM, Wouters EFM. Effects of medroxyprogesterone acetate on food intake, body composition and resting energy expenditure in patients with advanced, nonhormone-sensitive cancer. Cancer 1998; 82: 553–60.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Lundholm K, Bylund AC, Holm J, Schersten T. Skeletal muscle metabolism in patients with malignant tumour.Eur J Cancer 1976; 12: 465–73.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Bossola M, Muscaritoli M, Costelli P, et al. Increased muscle ubiquitin mRNA levels in gastric cancer patients.Am J Physiol 2001; 280: R1518–23.

Google Scholar
↵

Williams A, Sun X, Fischer JE, Hasselgren P-O. The expression of genes in the ubiquitin-proteasome proteolytic pathway is increased in skeletal muscle from patients with cancer. Surgery 1999; 126: 744–50.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Whitehouse AS, Smith HJ, Drake JL, Tisdale MJ. Mechanism of attenuation of skeletal muscle protein catabolism in cancer cachexia by eicosapentaenoic acid. Cancer Res 2001; 61: 3604–9.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Wigmore SJ, Ross JA, Falconer JS, et al. The effect of polyunsaturated fatty acids on the progress of cachexia in patients with pancreatic cancer. Nutrition 1996; 12: S27–30.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Barber MD, Ross JA, Voss AC, Tisdale MJ, Fearon KCH. The effect of an oral nutritional supplement enriched with fish oil on weight-loss in patients with pancreatic cancer. Br J Cancer 1999; 81: 80–6.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Nissen SL, Abumrad NN. Nutritional role of the leucine metabolite β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB). J Nutr Biochem 1997; 8: 300–11.

CrossRef Google Scholar
↵

Nissen S, Sharp R, May M, et al. Effect of leucine metabolite β-hydroxy-β-methylbutyrate on muscle metabolism during resistance-exercise training. J Appl Physiol 1996; 81: 2095–104.

PubMed Google Scholar
↵

May PE, Barber A, D’Olimpio JT, Hourihane A, Abumrad NN. Reversal of cancer-related wasting using oral supplementation with a combination of β-hydroxy-β-methylbutyrate, arginine and glutamine. Am J Surg 2002;183: 471–9.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Bibby MC, Double JA, Ali SA, Fearon KCH, Brennan RA, Tisdale MJ. Characterization of a transplantable adenocarcinoma of the mouse colon producing cachexia in recipient animals. J Natl Cancer Inst 1987; 78:539–46.

PubMed Google Scholar
↵

Mulligan HD, Mahony SM, Ross JA, Tisdale MJ. Weight loss in a murine cachexia model is not associated with the cytokines tumour necrosis factor-α or interleukin-6. Cancer Lett 1992; 65: 239–43.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Kanayama H, Tanaka K, Aki M, et al. Changes in expression of proteasome and ubiquitin genes in human renal cancer cells. Cancer Res 1991; 541: 6677–85.

Google Scholar
↵

Shimbara N, Orino E, Sone S, et al. Regulation of gene expression of proteasome (multi-protease complexes) during growth and differentiation of human hematopoietic cells. J Biol Chem 1992; 267: 18100–9.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Russell ST, Zimmerman TP, Domin BA, Tisdale MJ. Induction of lipolysis in vitro and loss of body fat in vivo by zinc-α₂-glycoprotein. Biochim Biophys Acta 2004; 1636: 59–68.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Waalkes TP, Udenfriend SA. A fluorimetric method for the estimation of tyrosine in plasma and tissues. J Lab Clin Med 1957; 50: 733–6.

PubMed Google Scholar
↵

Orino E, Tanaka K, Tamura T, Sone S, Ogura T, Ichihara A. ATP-dependent reversible association of proteasomes with multiple protein components to form 26S complexes that degrade ubiquitinated proteins in human HL-60 cells. FEBS Lett 1991; 284: 206–10.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Beck SA, Smith KL, Tisdale MJ. Anticachectic and antitumor effect of eicosapentaenoic acid and its effect on protein turnover. Cancer Res 1991; 51: 6089–93.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Smith HJ, Lorite MJ, Tisdale MJ. Effect of a cancer cachectic factor on protein synthesis / degradation in murine C₂C₁₂ myoblasts: modulation by eicosapentaenoic acid. Cancer Res 1999; 59: 5507–13.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Yoshizawa F. Regulation of protein synthesis by branched-chain amino acids in vivo. Biochem Biophys Res Commun 2004; 313: 417–22.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Panton LB, Rathmacher JA, Baier S, Nissen S. Nutritional supplementation of the leucine metabolite β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB) during resistance training. Nutrition 2000; 16: 734–9.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Lowell BB, Ruderman WB, Goodman MN. Evidence that lysosomes are not involved in the degradation of myofibrillar proteins in rat skeletal muscle. Biochem J 1986; 234: 237–40.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Lecker SH, Solomon V, Mitch WE, Goldberg AL. Muscle protein breakdown and the critical role of the ubiquitin-proteasome pathway in normal and disease states. J Nutr 1999; 129: 227–37S.

Google Scholar
↵

Hasselgren PO, Fischer JE. Muscle cachexia: current concepts of intracellular mechanisms and molecular regulation. Ann Surg 2001; 233: 9–17.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Bodine SC, Latres E, Baumheuter S, et al. Identification of ubiquitin ligases required for skeletal muscle atrophy. Science 2001; 294: 1704–8.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Temparis S, Asensi M, Taillandier D, et al. Increased ATP-ubiquitin-dependent proteolysis in skeletal muscles of tumor-bearing rats. Cancer Res 1994; 54: 5568–73.

Abstract/FREE Full Text Google Scholar
↵

Smith HJ, Wyke SM, Tisdale MJ. Mechanism of the attenuation of proteolysis-inducing factor (PIF) stimulated protein degradation in muscle by β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB). Cancer Res. In press 2004.

Google Scholar
↵

Clark RH, Feleke G, Din M, et al. Nutritional treatment for acquired immunodeficiency virus-associated wasting using β-hydroxy-β-methylbutyrate, glutamine and arginine: a randomized, double-blind, placebo-controlled study. JPEN J Parenter Enteral Nutr 2000; 24: 133–9.

CrossRef PubMed Google Scholar
↵

Rathmacher JA, Nissen S, Panton L, et al. Supplementation with a combination of β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB), arginine and glutamine is safe and could improve hematological parameters. JPEN J Parenter Enteral Nutr 2004; 28: 66–75.

Google Scholar

View Abstract

Îmbunătățirea cineticei proteinelor și a sintezei albuminei prin alimentație parenterală totală TPN îmbogățită cu aminoacizi cu catenă ramificată BCAA în cazexia de cancer. Un studiu clinic prospectiv randomizat.

aug.6

1986 1 iulie; 58 (1): 147-57.

Tayek JA , Bistrian BR , Hehir DJ , Martin R , Moldawer LL , Blackburn GL .

Abstract

A fost efectuat un studiu de încrucișare prospectiv, randomizat, pentru a determina efectul unei soluții îmbogățite cu aminoacizi lanț ramificat(BCAA) asupra cineticii leucinei din corpul întreg și a ratelor fracționate ale sintezei albuminei la pacienții cu adenocarcinom metastatic intra-abdominal.

Zece pacienți cu malnutriție de cancer au primit cantități isonitrogen atât din formularea convențională totală de nutriție parenterală (TPN) conținând 19% BCAA și o formulă TPN îmbogățită cu BCAA conținând 50% din aminoacizi ca BCAA într-o ordine aleatorie.

Întregul flux de proteine în corp a fost determinat printr-o infuzie continuă de leucină 14C timp de 10 ore. Creșterea fluxului de leucină din corpul întreg (68 +/- 5 mumoli / kg BW / oră față de 145 +/- 11, medie +/- SEM, P mai mică de 0,001) și oxidare (13 +/- 2 mumoli / kg BW / 46 +/- 5; P mai puțin de 0,001) au fost determinate pe TPN îmbogățit cu BCAA.

Creșterea sintezei proteinelor întregi (2,2 ± 0,2 g proteină / kg BW / zi față de 3,9 +/- 0,3, P mai mică de 0,005) și echilibrul leucinei (2,5 +/- 0,4 g leucină / d față de 6,5 +/- 0,6; P mai mică de 0,001) s-au observat, de asemenea, la pacienții care au primit soluția TPN îmbogățită cu BCAA.

Eliberarea leucinei din defalcarea proteinelor nu a fost ridicată statistic (1,65 +/- 0,18 g proteină / kg BW / zi față de 2,48 +/- 0,40; P mai mare de 0,05), dar încorporarea leucinei 14C în albumină plasmatică a fost semnificativ crescută (2,37 + – 0,23 mumoli / g / oră până la 4,21 +/- 0,33; P mai puțin de 0,001) atunci când pacienții au primit TPN îmbogățit cu BCAA.

În ciuda unui echilibru mai bun al leucinei, ameliorarea echilibrului azotat de urină 24 ore nu a fost statistic semnificativă (6,6 +/- 3,9 g proteină / zi față de 11,4 +/- 2,9; control versus BCAA îmbogățit; P = 0,15).

Formularea îmbogățită cu BCAA îmbunătățește cinetica leucinei din întregul corp, ratele fracționate ale sintezei albuminei și echilibrul leucinei și astfel pot influența în mod favorabil metabolismul proteic în casexia cancerului.

PMID:: 3085914

Potențialul anabolic ridicat al aminoacizilor esentiali EEA SI LEUCINEI în cancerul pulmonar fara celule mici avansat

aug.6

Abstract

Suplimentele nutriționale convenționale nu sunt sau sunt numai parțial reușite în inducerea acumulării de proteine în cancerul avansat, sugerând un răspuns anabolic atenuat. Pentru a preveni pierderea musculară și consecințele sale dăunătoare, generarea unui răspuns anabolic este cruciala. Aminoacizii esențiali ai dietei (EAA) au proprietăți anabolice în alte boli de risipă; totuși, lipsesc datele privind cancerul avansat.

Pacienții și metodele

La 13 pacienți cu cancer pulmonar fata celule mici avansat (stadiul III și IV) și 11 subiecți sănătoși, am evaluat sinteza proteinelor și defalcarea întregului corp și anabolismul net de proteine (diferența dintre sinteza și defalcarea proteinelor) după consumarea a 14 g EssentialAminoAcids liberi cu niveluri ridicate de leucină (EAA / leucină), comparativ cu un amestec echilibrat de aminoacizi care conține atât EAA, cât și non-EAA cum sunt prezenti în proteina din zer, conform unui design randomizat, dublu-orb, crossover.

Rezultate

Sinteza proteinelor și anabolismul net de proteine au fost mai mari după administrarea EAA / leucină decât amestecul echilibrat de aminoacizi ( P <0,001), independent de prezența cancerului. O relație liniară extrem de semnificativă între anabolismul net de proteine și cantitatea de EAA disponibilă în circulația sistemică ( R ² : 0,85, P <0,001) a fost găsită în ambele grupuri.

Prezența mușchiului sau pierderea în greutate recentă, răspunsul sistemic inflamator sau durata supraviețuirii nu au influențat această relație.

Nivelurile ridicate de leucină din amestecul EAA / leucină nu au avut un beneficiu anabolic.

concluzii

Nu există rezistență anabolică sau potențial anabolic atenuat la administrarea de 14 g EAA / leucină sau amestec de aminoacizi echilibrați în NSCLC avansat (în special stadiul III). Potențialul anabolic ridicat al EAA dietetice la pacienții cu cancer este independent de starea lor nutrițională, răspunsul inflamator sistemic sau traiectoria bolii, sugerând un rol-cheie al EAA în abordările nutriționale noi pentru a preveni pierderea mușchilor, îmbunătățind astfel rezultatul pacienților cu cancer avansat.

ClinicalTrails.gov

NCT01172314 .

Ann Oncol . 2015 Sep; 26 (9): 1960-1966.

Publicat online 2015 Jun 25. doi: 10.1093 / annonc / mdv271

PMCID: PMC4551158

PMID: 26113648

MPKJ Engelen , ^1, ^2, ^* AM Safar , ³ T. Bartter , ⁴ F. Koeman , ^1, ² și NEP Deutz ^1, ²

Informații despre autori ► Note de articol ► Drepturi de autor și informații privind licența ► Disclaimer

Acest articol a fost citat de alte articole din PMC.

introducere

Cancerul pulmonar cu celule mici (NSCLC) se caracterizează prin supraviețuirea slabă și pierderea involuntară în greutate este un factor de prognostic semnificativ pentru această boală [ 1 , 2 ]. Eșecul mușchilor scheletici este prezent în mod frecvent în NSCLC, în ciuda unei normale greutati corporale ridicată [ 3 , 4 ], și afectează negativ răspunsul și toleranța la terapie și supraviețuire [ 5 ]. Pacienții cu cancer pulmonar întâlnesc adesea un grup de simptome (de exemplu pierderea apetitului, gustul modificat și greața), care rămân în cursul bolii lor și reprezintă un predictor independent al morții pacientului [ 2 ].Capacitatea pacientului de a ingera clasele principale de alimente care conțin proteine, cum ar fi carnea, este compromisă, justificând o abordare folosind surse de proteine concentrate de înaltă calitate pentru a suplimenta dieta.

Pierderea musculară în cancer este legată de modificări ale metabolismului proteinelor musculare scheletice într-o stare de inflamație sistemică crescută [ 6 ]. Suplimentele nutriționale convenționale sunt ineficiente în stimularea sintezei proteinelor musculare în cancerul avansat [ 7 ], iar un potențial anabolic mai scăzut a fost sugerat la cei cu speranță de viață ❤ luni și pierdere de mușchi. Un recent studiu euglicemic, cu hârtie hiperinsulinemică la NSCLC [ 4 ] a evidențiat un răspuns anabolic al proteinelor blunted la niveluri scăzute de aminoacizi, dar un răspuns normal la hiperaminoacidemie. Acest lucru sugerează că aportul semnificativ de proteine este necesar pentru a induce anabolismul proteinic în cancer, care ar putea fi dificil atunci când este prezentă pierderea apetitului. Recent, am arătat că o formulă bogata in proteine care conține niveluri ridicate de aminoacizi esențiali (EAA) și leucină a fost capabilă să stimuleze sinteza proteinelor musculare în cancerul avansat [ 7 ]. Acest lucru sugerează că răspunsul anabolic suprimat la un supliment nutrițional convențional în cancerul avansat poate fi (cel puțin parțial) depășit prin furnizarea unei alimentații formulate special.

Amestecurile care conțin doar aminoacizi esentiali EAA (liber) sunt capabile să stimuleze sinteza proteinelor musculare la adulții sănătoși mai mari [ 9 ] fără a suprima pofta de mâncare, în timp ce suplimentarea leucinei suplimentare crește și mai mult sinteza proteinelor musculare [ 10 ]. Recent am arătat că un amestec de EAA îmbogățit cu leucină a fost foarte anabolic la pacienții cu fibroză chistică cu insuficiență nutrițională severă [ 11 ].

Scopul studiului a fost de a examina dacă un amestec EAA induce anabolismul proteinelor la pacienții cu cancer la același nivel ca și la subiecții sănătoși de control și este independent de prezența mușchiului sau pierderea în greutate recentă, inflamația sistemică sau durata de supraviețuire. Mai mult, s-a efectuat o comparație a proprietăților anabolice ale amestecului EAA față de un amestec echilibrat, atât din amestecurile EAA, cât și din cele din EAA, prezente în proteinele din zer, deoarece aceste proteine din lapte sunt adesea folosite în suplimentele disponibile în comerț pentru îngrijirea cancerului. Metodologia stabilă a izotopilor a fost utilizată ca un instrument promițător care poate măsura potențialul anabolic personalizat al pacienților cu cancer în cursul bolii lor și poate orienta măsuri preventive. Rezultatele noastre ar putea initia noi abordari nutritionale pentru a preveni sau minimiza pierderea musculara, prin aceasta, ameliorarea rezultatelor clinice si globale ale pacientilor cu cancer avansat.

metode

populația de studiu

Populația de studiu a constat din 13 subiecți cu cancer pulmonar fara celule mici NSCLC avansat și 11 subiecți sănătoși în funcție de vârstă ( figura suplimentară S7, disponibilă la Annals of Oncology online ). Subiecții cu NSCLC au fost diagnosticați clinic ca cancer de stadiul III (neresectabil) sau de stadiul IV la Universitatea din Arkansas pentru Științe Medicale (UAMS) sau Centrul Arkansas Veterans Healthcare System (Tabelul 1 ). Criteriile de excludere au fost terapia împotriva cancerului (de exemplu radioterapia, chimioterapia) și intervențiile chirurgicale cu 4 săptămâni înainte de studiu și prezența bolilor metabolice cardiovasculare sau instabile.Toți subiecții sănătoși au fost recrutați prin fluturași în comunitatea locală. Studiul a fost aprobat de Consiliul de analiză instituțional, UAMS.

Tabelul 1.

Caracterizarea pacienților individuali cu cancer pulmonar fără celule mici

Subiect	Vârstă	Histologie	Etapă	Tratament	Medicamente pentru chimioterapie	Durata studiului de zi până la moarte (luni)
1	79	adenocarcinom	IIIA (T1N2M0)	Terapia radiologică toracică, fără chimioterapie		4
2	62	Carcinomul celulelor scuamoase	IIIA (T2N2M0)	Chemo-radioterapie concomitentă	Cisplatină + etopozidă	29
3	62	adenocarcinom	IIIA	Chirurgie + chimioterapie adjuvantă + chimioterapie concomitentă	Taxol + carboplatină cisplatină + etopozidă	26
4	66	adenocarcinom	IV (revărsat pleural)	chimioterapia	Paclitaxel + carboplatină	1
5	69	Carcinomul celulelor scuamoase	III	Chemo-radioterapie concomitentă	Cisplatină + etopozidă	45
6	58	adenocarcinom	III → IV	Chirurgie + chimioterapie + terapia cu radiații creierului	Paclitaxel + carboplatină	36
7	57	Adenocarcinom slab diferențiat	IIIA → IV	Chemo-radioterapie concomitentă	Cisplatină + etopozidă	5
8	61	adenocarcinom	III	Chemo-radioterapie concomitentă	Cisplatină + etopozidă	26
9	71	Adenocarcinom slab diferențiat	III	Chemo-radioterapie concomitentă	Cisplatină + etopozidă	44
10	74	Carcinomul celulelor scuamoase	IIIB	Chemo-radioterapie simultan + chimioterapie	Paclitaxel + carboplatină	12
11	68	adenocarcinom	IV (metastaze cerebrale la pleura)	chimioterapia	Pemetrexed + carboplatin	4
12	76	Carcinomul celulelor scuamoase	IIIA	Chemo-radioterapie concomitentă	Cisplatină + etopozidă	11
13	78	adenocarcinom	IIIA	Terapia cu radiații toracice + chimioterapie	Paclitaxel + carboplatină	44

Deschideți într-o fereastră separată

Durata studiului de zi până la deces în grupul de cancer a variat de la <6 luni ( n = 4), între 6 și 12 luni ( n = 2) și> 12 luni ( n = 7). Supraviețuirea medie a fost de 26 de luni între data studiului și data morții. Perioada medie de timp între diagnosticul de cancer și includerea în studiu a fost de 12 luni, iar între ultimul tratament și studiul de înscriere a fost de 5 luni (datele nu sunt prezentate).

protocol de studiu

Toți subiecții au fost studiați la Centrul Clinic UAMS al Institutului de Cercetare Translatională în două zile de studiu diferite. Greutatea corporală, înălțimea, grăsimea și masa fără grăsimi (FFM) au fost măsurate prin absorbție cu raze X cu energie duală și standardizate pentru înălțime [ 12 ]. Funcția musculară respiratorie, rezistența la mâner și rezistența au fost evaluate conform celor descrise anterior [ 13], și aportul alimentar obișnuit prin rechemarea la 24 ore. Boala și istoricul tratamentului au fost obținute din diagrama medicală până la 3,5 ani de la înscriere.

Fiecare zi de studiu a început dimineața devreme după un post peste noapte ( figura suplimentară S5, disponibilă la Annals of Oncology online ). S-au măsurat greutatea corporală, înălțimea și semnele vitale și s-au plasat două linii periferice. Un cateter a fost plasat într-o venă antecubitală pentru perfuzie izotopică stabilă, iar celălalt într-o vena superficială dorsală a mâinii sau brațului inferior al brațului contralateral pentru prelevarea de probe de sânge. Mâna a fost plasată într-o cutie fierbinte controlată termostatic pentru a imita eșantionarea arterială directă [ 14 ].

A fost efectuat un protocol de perfuzie primar, constant și continuu [ 11 ] cu izotopii stabili ai fenilalaninei și tirozinei ( tabelul suplimentar S2, disponibil la Annals of Oncology online ). După 3 ore de perfuzare, fiecare subiect a ingerat în 5 minute o băutură moale nealcoolică de 250 ml conținând izotop L-15N-fenilalanină și unul din cele două amestecuri de aminoacizi ( tabelul suplimentar S1, disponibil la Annals of Oncology online : 14 g de amestec de EAA îmbogățit cu leucină (EAA / leucină) față de 14 g de amestec echilibrat de aminoacizi (esențiali și neesențiali), conform unui design transversal randomizat și dublu-orb. Carbohidrații sunt o componentă mare din consumul de alimente zilnice, prin urmare, maltodextrina (30 g) a fost adăugată la amestec.Acordul combinat de aminoacizi și carbohidrați crește răspunsul la insulină care este necesar pentru anabolismul maximal de proteine [ 11 ] Sângele a fost prelucrat și analizat discontinuu prin LC -MS / MS și tehnicile de rutină [ 11 ].

metabolismul proteinelor și cinetica aminoacizilor

Am calculat măsurătorile kinetice ale proteinelor (sinteza proteinelor întregi, defalcare și anabolismul net de proteine (= sinteza proteinelor – defalcare)) din îmbogățirea izotopilor [ 11 , 12 ] în starea postabsorptivă și postprandială [ 12 ]. Eficiența aminoacizilor, care reflectă măsura în care cei esetiali EAA din amestecuri se utilizează pentru anabolizarea netă a proteinelor, a fost calculată ca raport al anabolismului net de proteine față de aportul alimentar de fenilalanină (ca analog pentru EAA alimentar) [ 12 ]. Concentrațiile plasmatice de aminoacizi au fost, de asemenea, analizate pentru a obține informații despre disponibilitatea EAA dietetici și non-EAA în circulația pentru anabolismul proteic.

analize statistice

Rezultatele sunt medii ± eroare standard (SE). Dacă datele au eșuat testul de normalitate sau de variație egală, datele au fost transformate în jurnal. Studiul t- test al studenților neparticipați a fost utilizat pentru a determina diferențele dintre caracteristicile generale și metaboliții plasmatici dintre NSCLC și grupurile de control. Metabolismul proteinelor în starea postabsorbtivă a fost măsurat ca valoare mediană a măsurilor la punctele de timp 150, 165 și 180 min și în stare prandială ca integrala 3 h (nmol / kg FFM / 3 h) și pe oră (nmol / kg FFM / h) pentru a permite comparații postabsorbante / postprandiene. A fost efectuată analiza variației în două rânduri (ANOVA cu două căi, model liniar general) cu grupări (NSCLC versus controale sănătoase) și amestec de aminoacizi (EAA / leucină versus amestec de aminoacizi echilibrați) ca factori.Testul Bonferroni post hoc a fost aplicat când s-au observat interacțiuni semnificative. Relațiile dintre anabolismul net de proteine și consumul de EAA dietetic și apariția EAA în circulație după extracția splanchnică au fost analizate cu teste de importanță dublă, utilizând coeficienții de corelare Pearson și analiza regresiei liniare. Nivelul de semnificație a fost stabilit la P <0,05. Graphpad Prism (versiunea 6.05) și SPSS (versiunea 21) au fost utilizate pentru analiza datelor.

rezultate

Unsprezece pacienți (Tabelul ( Tabelul1 )1 ) au prezentat stadiul III NSCLC și doi dintre ei au dezvoltat stadiul IV în timpul urmăririi. Supraviețuirea mediană ( figura suplimentară S6, disponibilă la Annals of Oncologyonline ) din diagnostic a fost de 48 de luni. Nu s-au constatat diferențe între grupurile de vârstă, indicele de masă corporală, masa de grăsime, FFM și funcția musculară (tabelul 2 ), dar valori reduse pentru FFM picior ( P <0,05) și tendința de reducere a mânerului rezistență ( P = 0,07) la NSCLC. Scăderea în greutate> 5% în ultimele 3-6 luni (medie 8,4% în ultimele 5 luni) a fost observată la 38% dintre pacienții cu NSCLC, cu toate că s-au constatat aporturi zilnice de energie și de macronutrienți în ambele grupuri . ).

tabel 2.

Caracteristicile generale, compoziția corporală, funcția musculară, aportul alimentar obișnuit și valorile de laborator ale grupurilor de control sănătoase și NSCLC

	Controale sănătoase ( n = 11)	NSCLC ( n = 13)	Valori statistice, P
Sex (m / f)	11/0	13/0
Varsta (ani)	65,8 ± 1,6	68,5 ± 2,1	NS
Greutate (kg)	86,2 ± 3,1	79,6 ± 3,7	NS
Indicele de masă corporală (kg / m ² )	27,8 ± 1,1	26,5 ± 1,1	NS
Compozitia corpului
Indicele de masă fără grăsimi (kg / m ²)	18,9 ± 0,6	18,0 ± 0,7	NS
Indicele de masă a grăsimii (kg / m ² )	8,0 ± 0,6	7,8 ± 0,6	NS
Masă totală fără grăsimi (kg)	59,2 ± 1,9	54,0 ± 2,4	NS
Brațul masă fără grăsimi (kg)	6,7 ± 0,3	6,5 ± 0,3	NS
Picioarele fără grăsimi (kg)	19,4 ± 0,8	16,8 ± 0,8	0.02 *
Funcția musculară
Presiunea maximă de inspirație (cmH20)	85,2 ± 10,8	73,3 ± 8,1	NS
Presiunea maximă de expirație (cmH20)	110,7 ± 8,3	98,2 ± 7,7	NS
Mâner de mâner
N	260,3 ± 19,3	267,5 ± 9,7	NS
N / FFM	4,4 ± 0,3	5,1 ± 0,3	NS
Rezistența mânerului (%)	82,8 ± 5,8	72,6 ± 3,1	0,07
Consumul alimentar obișnuit
Energie
kcal	2139 ± 167	1944 ± 215	NS
kcal / kg greutate corporală	24 ± 2	25 ± 3	NS
kcal / kg FFM	109 ± 8	110 ± 12	NS
Proteină
g	85,5 ± 7,3	70,4 ± 8,4	NS
g / kg greutate corporală	1,0 ± 0,1	0,9 ± 0,1	NS
g / kg FFM	4,4 ± 0,4	4,0 ± 0,5	NS
energie%	16,3 ± 1,2	14,6 ± 0,8	NS
Grăsime (energie%)	35,0 ± 1,7	36,8 ± 1,9	NS
Carbohidrați (energie%)	48,8 ± 1,9	48,6 ± 1,9	NS
Plasma de date de laborator
Proteina C reactivă (mg / l)	1,5 ± 0,4	9,8 ± 3,7	0,04 *
Insulina (μIU / ml)	8,1 ± 1,9	9,4 ± 1,1	NS
Glucoza (mmol / l)	5,7 ± 0,4	5,6 ± 0,2	NS
Scorul HOMA (MU)	2,0 ± 0,5	2,4 ± 0,3	NS

Deschideți într-o fereastră separată

Toate valorile sunt mijloace ± SEM. Datele au fost analizate prin t -test.

În mod semnificativ diferit de grupul de control. * P <0,05.

NSCLC, cancer pulmonar fără celule mici; greutate corporală; FFM, masa fără grăsimi; HOMA, Scor de evaluare a homeostaziei (marker al rezistenței la insulină).

metabolism

CRP plasmatică mai mare (Tabelul 2 ), dar valorile comparabile ale insulinei și ale glucozei au fost găsite în NSCLC. Sinteza și defalcarea proteinelor postabsorptive ( tabelul suplimentar S3, disponibil la Annals of Oncology online ) au fost comparabile, dar anabolismul net de proteine a fost mai puțin negativ la NSCLC ( P <0,05). Valori mai mari au fost prezente pentru sinteza proteinelor și anabolismul net de proteine (tabelul 3,3 , Figura S8 suplimentară disponibil la Annals of Oncology online ) după administrarea amestecului EAA / leucină ( P <0,001) și a defalcării proteinei postprandiale mai mari în NSCLC ( P <0,05). Sinteza proteinelor postprandială și defalcarea și anabolismul net de proteine au rămas ridicate la 3 ore după admisie ( P <0,05) ( Figura S7, disponibilă la Annals of Oncology online ), dar eficiența aminoacizilor nu a fost diferită între grupuri sau amestecuri ( tabelul3 ).

Tabelul 3.

Metabolismul proteinei postprandială după consumarea amestecului de aminoacizi esențiali îmbogățit cu leucină și a amestecurilor totale de aminoacizi echilibrați în grupurile de control sănătoase și NSCLC

	Grupul de control ( n = 11)		Grupul NSCLC ( n = 13)		Valori statistice, P
	Amestec total de aminoacizi echilibrat	EAA / amestec de leucină	Amestec total de aminoacizi echilibrat	EAA / amestec de leucină	Valori statistice, P
Sinteza proteinelor (μmol / kg FFM / 3 h)	178,8 ± 8,3	199,3 ± 9,9	189,5 ± 6,1	209,9 ± 6,0	AA: P<0,0001
Distrugerea proteinelor (μmol / kg FFM / 3 h)	138,4 ± 4,0	142,7 ± 4,2	153,2 ± 5,3	155,5 ± 4,1	G: P = 0,026
Anabolismul net de proteine (μmol / kg FFM / 3 ore)	30,7 ± 3,4	49,8 ± 3,0	36,2 ± 2,0	54,4 ± 3,5	AA: P<0,0001
Extracția splanchnică (%)	36 ± 3	40 ± 2	40 ± 2	42 ± 2
Eficacitatea aminoacizilor (%)	47 ± 4	49 ± 2	51 ± 2	50 ± 3

Valorile reprezintă mijloace ± SEM. Eficiența aminoacidului: măsura în care fenilalanina (ca măsură a EAA) din mese este utilizată pentru anabolizarea netă a proteinelor, a fost utilizată ANOVA cu două factori pentru a testa efectele amestecului de aminoacizi (AA) și grup (G) G × AA interacțiune amestec (I).

NSCLC, cancer pulmonar fără celule mici; EAA / leucină, amestec de aminoacizi esențiali îmbogățiți cu leucină;FFM, masă fără grăsimi.

În ambele grupuri, o relație extrem de semnificativă a fost prezentă între anabolismul net de proteine și consumul EAA dietetic (Figura 1A ) și apariția EAA în circulația sistemică (Figura 1B ). Această relație în grupul NSCLC a rămas după stratificare pentru scăderea recentă în greutate (greutate stabilă față de pierderea în greutate) sau supraviețuire (<6 versus> 12 luni, datele nu sunt prezentate). Stratificarea în supraviețuire <6 față de> 12 luni (figura 1C) a arătat valori mai mari pentru anabolismul net de proteine după consumarea amestecului EAA / leucină ( P <0,001). Stratificarea grupului de cancer în pierderea mușchiului (indexul FFM <25% percentil, n = 4) față de conservarea mușchiului (indexul FFM> 25% percentil, n = 9) a arătat date comparabile pentru anabolismul net de proteine.

Un fișier extern care deține o imagine, ilustrație etc. Numele obiectului este mdv27101.jpg

Figura 1.

Corelația dintre anabolismul net de proteine (exprimat în μmol / kg FFM / 3 h) și aportul alimentar EAA (A) și apariția EAA în circulația sistemică (B) în grupurile cu NSCLC cu recente pierdere în greutate on-line) și controlul sănătos (gri deschis, roz în cercurile online) după consumul de EAA / leucină (cercuri deschise) și amestecuri echilibrate de amestecuri de aminoacizi (cercuri închise) . Analiza netă a proteinelor față de consumul EAA dietetic în NSCLC WL: R ² = 0,50, P <0,01, NSCLC nu WL: R2 = 0,83, P <0,001, controale sănătoase: R2 = 0,74, P <0,001. Analiza proteinelor net față de apariția EAA în circulația sistemică: NSCLC WL: R ² = 0,85, P <0,001, NSCLC nu WL: R2 = 0,84, P <0,001, controale sănătoase: R2 = 0,75, P <0,001.Analiza netă a proteinelor (C) medie (± SEM) la pacienții cu NSCLC cu supraviețuire <6 luni (WL) (bară neagră, verde on-line) și cei cu supraviețuire> 12 luni (gri deschis, roșii de culoare online) grup după consumul de EAA / leucină și amestecuri totale de aminoacizi echilibrate. Două factori de măsurare repetată ANOVA au fost folosiți pentru a testa efectul amestecului AA (AA) și al grupului (G). Anabolism proteic net: efect AA: P<0,001. Nu există interacțiune grup X sau grup X X Group.

Schimbările în cinetica de aminoacizi din plasmă postprandivă oferă informații importante privind disponibilitatea EAA dietetice și non-EAA pentru anabolismul proteinelor. S-au constatat concentrații plasmatice postabsorptive scăzute pentru suma tuturor EAA ( P <0,01) și suma tuturor aminoacizilor ( P<0,05) în grupul NSCLC, iar suma non-EAA ( P = 0,09) a fost mai mică ( tabelul suplimentar S3, disponibile la Annals of Oncology online ). Creșterea postprandială (3 ore) a EAA sumă și scăderea sumelor non-EAA a fost mai mare după administrarea amestecului EAA / leucină ( P <0,001), iar în grupul cu NSCLC au fost găsite valori mai mici negative ( P <0,05) ( suplimentar Tabelul S4 și Figura S9B, disponibil la Annals of Oncology online ). După aportul ambelor amestecuri, suma EAA a crescut imediat (valoarea maximă ~ 45 min), dar normalizarea față de valorile inițiale nu a fost încă prezentă la 3 ore după administrarea de EAA / leucină ( Figura suplimentară S9A, disponibilă la Annals of Oncology online ).

Schimbarea absolută de 3 ore a sumei tuturor aminoacizilor a fost diferită între grupurile NSCLC și grupurile de control ( tabelul suplimentar S4 și figura S9C, disponibil la Annals of Oncology online ).

discuţie

În studiul de față, aportul de 14 g aminoacizi esentiali EAA a avut ca rezultat un răspuns anabolic ridicat la pacienții cu NSCLC stadiul III / IV.

Amploarea răspunsului a fost comparabilă cu cea din grupul de control sănătosi care indică un potențial anabolic conservat în cancerul avansat.

Relația extrem de semnificativă dintre aportul alimentar EAA și anabolismul net de proteine indică faptul că răspunsul anabolic la alimentație depinde de cantitatea de aminoacizi esentiali EAA din dietă, dar independent de prezența cancerului.

La inscriere, majoritatea pacientilor cu cancer au prezentat stadiul III NSCLC, diagnosticati cu un an inainte de participarea la studiu si au fost studiati in timpul unei perioade relativ stabile de boala lor. Grupul de cancer a fost caracterizat de starea nutrițională conservată și de funcția musculară, în concordanță cu studiile anterioare privind cancerul pulmonar avansat [ 4 , 7 ]. Pierderea masei musculare scheletice, în ciuda greutății corporale normale sau ridicate sau a greutății de grăsime, a fost observată anterior în NSCLC [ 3 , 4 ]. Subiecții noștri au avut un aport obișnuit de proteine de 0,9 g / kg pe zi, care depășește RDA de 0,8 g / kg pentru adulții mai în vârstă sănătoși, dar substanțial mai scăzută decât cea recomandată pentru pacienții cu cancer (1,2-2 g / kg / greutate [ 15 ]). În plus, 39% dintre pacienții studenți cu NSCLC au pierdut greutatea involuntară, în concordanță cu 30% -60% raportate anterior [ 16 ], în ciuda aportului caloric conservat. Nu rămâne clar dacă o schimbare în obiceiurile alimentare ar fi putut juca un rol.

Am constatat scăderea nivelurilor de aminoacizi plasmatici postabsorbționali (inclusiv EAA) în NSCLC, dar fără modificări ale sintezei și defalcării proteinelor postabsorbtive, deși a fost descoperită o defalcare a proteinelor net inferioare inexplicabilă în NSCLC.

Pacienții cu NSCLC studiati au avut un răspuns inflamator sistemic crescut, care este cunoscut a fi asociat cu o pierdere în greutate mai mare, un statut mai scăzut de performanță, o mai mare oboseală și o supraviețuire mai slabă [ 1 , 17 ], deși la niveluri mai mari ale CRP decât cele observate în studiul de față -40 versus 10 mg / l).

Pacienții cu cancer si-ar putea pierde potențialul lor anabolic în perioada de 3 luni înainte de moarte [ 8 ].Această perioadă așa-numită refractară se caracterizează prin pierdere musculară severă, catabolism continuu, statut scăzut de performanță și boală metastatică refractară la terapia antineoplazică. Totuși, 65% dintre pacienții cu cancer au putut să mențină sau să mărească masa musculară scheletică în această perioadă [ 8 ], ceea ce sugerează un potențial anabolic exploatabil. La evaluarea traiectoriei bolii din grupul studiat de NSCLC, 31% au decedat în termen de 6 luni de la participarea la studiu, în timp ce restul de 69% erau încă în viață după 12 luni. Răspunsul anabolic a rămas același în ambele grupuri, sugerând un potențial anabolic conservat la amestecurile de aminoacizi din ultimele 6 luni de viață. Indiferent dacă acest lucru este valabil și pentru perioada refractară de 3 luni, rămâne neclar. Potențialul anabolic ridicat de 14 g EAA la pacienții cu NSCLC a fost independent de greutatea lor corporală, masa musculară și prezența recentelor pierderi în greutate. Mai mult decât atât, răspunsul anabolic la aminoacizi nu a fost afectat de chimioterapia anterioară, care este remarcabilă deoarece chimioterapia pe bază de platină prescrisă este asociată cu pierderea în greutate [ 18 ]. Alții [ 6 ] au sugerat că inflamația indusă de cancer reduce sensibilitatea sintezei proteinelor musculare scheletice la suplimentele de aminoacizi, dar datele noastre despre nivelul întregului corp nu confirmă acest lucru. Suplimentarea cu leucină este utilizată pentru a îmbunătăți această sensibilitate, dar studiul nostru nu arată niciun beneficiu anabolic suplimentar în conformitate cu datele noastre anterioare privind fibroza chistică și BPOC [ 11 , 12 ]. Datele noastre, de asemenea, a aratat ca consumul de EAA dietetici nu a ajuns la un platou in anabolism, sugerand ca cantitati mai mari de aminoacizi ar putea fi utile pentru pacientii avansati de cancer.

În special la pacienții cu anorexie, se preferă consumul de aminoacizi esentiali EAA dietetici deasupra unui amestec care conține atât EAA, cât și non-EAA, deoarece este necesar un supliment pentru a obține același răspuns anabolic.

Măsurarea kineticii plasmatice postprandiale a aminoacizilor furnizează informații importante privind disponibilitatea aminoacizilor dietetici pentru creșterea proteinelor sistemice (anabolism). Cinetica aminoacizilor din plasmă depinde de extracția acestor aminoacizi de către zona splancică și, în acest fel, ar putea afecta răspunsul anabolic.

Nu a fost observată nicio diferență în extracția splanchnică între cancer și subiecții sănătoși.

Nivelurile EAA plasmatice și anabolismul net de proteine au rămas ridicate peste valorile inițiale de 3 ore după administrarea EAA, indicând un efect anabolic susținut.

Limitarea studiului este dimensiunea eșantionului mic, deși este suficientă pentru a răspunde scopului nostru de cercetare. O potențială tendință de selecție față de pacienții mai potriviți și mai motivați nu poate fi exclusă deoarece pacienții au fost înscriși care au fost fizic capabili să petreacă 2 zile de studiu la unitatea noastră de cercetare. Mai mult, toți pacienții studiați păreau bărbați (în cea mai mare parte veterani) și o proporție mare a prezentat NSCLC în stadiul IIIA. Deși nivelurile CRP au fost comparabile cu cele raportate anterior în NSCLC avansate [ 4 ], inflamația ca potențial motor al rezistenței anabolice a fost „numai” ușoară până la moderată. Cu toate acestea, pacienții cu CRP> 20 mg / l au avut un răspuns anabolic comparabil cu cei cu niveluri scăzute de CRP, în concordanță cu studiul nostru anterior efectuat la pacienții cu cancer cu valori medii ale CRP de 25 mg / l [ 7 ]. Cercetări suplimentare sunt necesare pentru a confirma această constatare la pacienții cu cancer cu boală progresivă și cu niveluri crescute de CRP, precum și în timpul tratamentului anticanceros asociat cu pierderea activă a mușchilor.

Pentru a preveni și a trata pierderile involuntare ale mușchilor la cancer, este extrem de important să se utilizeze suplimente nutritive care pot genera un răspuns anabolic foarte ridicat.

Studiul prezent arată că administrarea de aminoacizi esentiali EAA prin dietă este foarte eficientă în inducerea anabolismului în cancerul avansat.

Relația liniară și foarte semnificativă dintre anabolism și aminoacizi esentiali EAA disponibilă din dieta în cancer a fost independentă de traiectoria bolii (<versus> 6 luni înainte de deces), inflamația sistemică ușoară până la moderată, prezența mușchiului sau pierderea recentă în greutate și comparabilă cu observate în grupul sănătos. Prin urmare, datele noastre oferă o cale către o abordare nutrițională nouă pentru a preveni și trata cașexia de cancer și pentru a îmbunătăți rezultatul acestora.

finanțarea

Această lucrare a fost susținută de un grant acordat de Institutul American pentru Cercetare a Cancerului (numărul de grant nr . 09A051 către MPKJE), Institutul Național de Sănătate ( S10RR027047 la NEPD și Premiul pentru Clinică și Științe Translationale UL1RR029884 către NEPD).

dezvăluire

Autorii nu au declarat conflicte de interese.

Material suplimentar

Date suplimentare:

Faceți clic aici pentru a vedea.

confirmările

Mulțumim pacienților cu cancer și subiecților sănătoși de control care au participat la această cercetare și care au făcut această muncă posibilă.

referințe

1. Scott HR, McMillan DC, Forrest LM și colab. Răspunsul sistemic inflamator, scăderea în greutate, starea de performanță și supraviețuirea la pacienții cu cancer pulmonar neoperabil non-mic . Br J Cancer2002; 87 : 264-267. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

2. Gift AG, Stommel M, Jablonski A, dat W. Un grup de simptome în timp în cazul pacienților cu cancer pulmonar . Nurs Res 2003; 52 : 393-400. [ PubMed ]

3. Baracos VE, Reiman T, Mourtzakis M și colab. Compoziția organismului la pacienții cu cancer pulmonar cu celule mici: o perspectivă contemporană asupra cazexiei de cancer prin utilizarea analizei imaginii tomografice computerizate . Am J Clin Nutr 2010; 91 : 1133S-1137S. [ PubMed ]

4. Iarna A, MacAdams J, Chevalier S. Răspuns normal al anabolicului proteic la hiperaminoacidemie la pacienții cu insulină rezistentă, cu cașexie de cancer pulmonar . Clin Nutr 2012; 31 : 765-773. [ PubMed ]

5. Prado CM, Baracos VE, Xiao J și colab. Asocierea dintre compoziția corporală și toxicitatea din combinația de Doxil și trabectedin la pacienții cu cancer ovarian recurent avansat . Appl Physiol Nutr Metab 2014; 39 : 693-698. [ PubMed ]

6. Dillon EL, Volpi E, Wolfe RR și colab. Metabolismul aminoacid și sarcina inflamatorie la pacienții cu cancer ovarian supuși unei terapii oncologice intense . Clin Nutr 2007; 26 : 736-743.[ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

7. Deutz NE, Safar A, Schutzler S și colab. Sinteza proteinei sanguine la pacienții cu cancer poate fi stimulată cu un aliment medical special formulat . Clin Nutr 2011; 30 : 759-768. [ Articol gratuit PMC ][ PubMed ]

8. Prado CM, Sawyer MB, Ghosh S și colab. Principiul central al terapiei cu cancer de cachexie: pacienții cu cancer avansat au un potențial anabolic exploatabil? Am J Clin Nutr 2013; 98 : 1012-1019. [ PubMed ]

9. Volpi E, Kobayashi H, Sheffield-Moore M și colab. Aminoacizii esențiali sunt responsabili în primul rând pentru stimularea aminoacizilor de anabolism al proteinelor musculare la adulții vârstnici sănătoși .Am J Clin Nutr 2003; 78 : 250-258. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

10. Katsanos CS, Kobayashi H, Sheffield-Moore M și colab. O proporție mare de leucină este necesară pentru stimularea optimă a ratei sintezei proteinelor musculare de către aminoacizii esențiali la vârstnici .Am J Physiol Endocrinol Metab 2006; 291 : E381-E387. [ PubMed ]

11. Engelen MP, Com G, Wolfe RR, Deutz NE. Aminoacizii esențiali ai dietei sunt foarte anabolizanți la pacienții pediatrici cu fibroză chistică . J Cyst Fibros 2013; 12 : 445-453. [ Articol gratuit PMC ][ PubMed ]

12. Jonker R, Deutz NE, Erbland ML și colab. Zaharurile hidrolizate de cazeină și proteine din zer stimulează în mod comparabil sinteza netă de proteine întregi la pacienții cu BPCO cu depleție nutrițională fără efect suplimentar al coin-ingestiei de leucină . Clin Nutr 2014; 33 : 211-220. [ Articol gratuit PMC ][ PubMed ]

13. Engelen MP, Schols AM, JD, Wouters EF. Slăbiciunea mușchilor scheletici este asociată cu risipirea masei lipsite de grăsimi, dar nu cu obstrucția fluxului de aer la pacienții cu boală pulmonară obstructivă cronică . Am J Clin Nutr 2000; 71 : 733-738. [ PubMed ]

14. Abumrad NN, Rabin D, Diamond MP, Lacy WW. Utilizarea unei vene superioare manuale încălzite ca loc alternativ pentru măsurarea concentrațiilor de aminoacizi și pentru studiul cineticii glucozei și alaninei la om . Metabolism 1981; 30 : 936-940. [ PubMed ]

15. Deutz NE, Bauer JM, Barazzoni R și colab. Introducerea proteinelor și exercițiile fizice pentru funcția musculară optimă cu îmbătrânire: recomandări din partea grupului de experți ESPEN . Clin Nutr 2014; 33 : 929-936. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

16. Tan BH, Fearon KC. Cahaxia: prevalența și impactul în medicină . Curr Opin Clin Nutr Metab Care2008; 11 : 400-407. [ PubMed ]

17. McMillan DC, Elahi MM, Sattar N și colab. Măsurarea răspunsului inflamator sistemic prezice supraviețuirea specifică cancerului și non-cancer la pacienții cu cancer . Nutr Cancer 2001; 41 : 64-69.[ PubMed ]

18. Sánchez-Lara K, Turcott JG, Juárez-Hernández E et al. Efectele unui supliment nutrițional oral conținând acid eicosapentaenoic asupra rezultatelor nutriționale și clinice la pacienții cu cancer pulmonar cu celule mici avansate: studiu randomizat . Clin Nutr 2014; 33 : 1017-1023. [ PubMed ]

Articolele de la Annals of Oncology sunt oferite aici prin amabilitatea Oxford University Press

Sinteza proteinei musculare la pacienții cu cancer poate fi stimulată cu alimente medicale special formulate cu leucina si ulei peste

aug.6

Obiectiv

Menținerea masei musculare este esențială pentru îmbunătățirea rezultatelor și a calității vieții la pacienții cu cancer. Stimularea sintezei proteinelor musculare este baza metabolică pentru menținerea masei musculare, dar la pacienții cu cancer, aportul alimentar normal are efecte minime asupra sintezei proteinelor musculare. Adăugarea de LEUCINA la suplimentele bogate in proteine stimulează sinteza proteinelor musculare la subiecții sănătoși în vârstă. Obiectivul a fost acela de a determina dacă o alimentație medicală special formulată, bogată în leucină și proteină, stimulează sinteza proteinelor musculare acute la persoanele cu cancer într-o măsură mai mare decât un aliment medical convențional.

Proiectare

Un studiu clinic randomizat, controlat, dublu-orb, de grup paralel a fost utilizat la 25 de pacienți cu dovezi radiologice de cancer. Pacienții au fost studiați înainte de începerea tratamentului pentru cancer sau după 4 săptămâni după terminarea sau oprirea tratamentului. Rata fracționată a sintezei proteinelor musculare (FSR) a fost măsurată utilizând tehnica de încorporare a markerului cu L- [ciclul -13C6] -fenilalanină.Grupul experimental ( n = 13) a primit un aliment medical care conține 40 g proteină, pe bază de cazeină și proteină din zer și îmbogățit cu 10% leucină liberă și alte componente specifice, în timp ce grupul martor ( n = 12) alimente bazate numai pe proteinele de cazeină (24 g). Probele de sânge și mușchi au fost colectate în starea bazală și 5 ore după ingestia alimentelor medicale.

Rezultate

Pacienții cu cancer au fost într-o stare inflamatorie, reflectată de nivelurile ridicate de proteină C-reactivă (CRP), IL-1 β și TNF-α, dar nu au fost rezistenti la insulină (HOMA). După ingerarea alimentelor medicale experimentale, leucina plasmatică a crescut la aproximativ 400 uM comparativ cu valoarea maximă de 200 uM după alimentele de control martor ( p <0,001). Ingestia de alimente medicale experimentale a crescut proteina musculara FSR de la 0.073 (SD: 0.023) la 0.097 (SD: 0.033)% / h ( p = 0.0269). Dimpotrivă, ingestia alimentelor medicale de control nu a dus la creșterea FSR a mușchilor; 0,073 (SD: 0,022) și 0,065 (SD: 0,028)% / h.

concluzii

La pacienții cu cancer, suplimentele nutriționale convenționale sunt ineficiente în stimularea sintezei proteinelor musculare. Această rezistență anabolică poate fi depășită cu un supliment nutritiv special formulat care contine LEUCINA

Clin Nutr . Manuscris de autor; disponibil în PMC 2014 Mar 25.

Publicat în formularul final modificat ca:

Clin Nutr. 2011 Dec; 30 (6): 759-768.

Publicat online 2011 Jun 16 doi: 10.1016 / j.clnu.2011.05.008

PMCID: PMC3964623

NIHMSID: NIHMS561113

PMID: 21683485

Nicolaas EP Deutz , Ahmed Safar , Scott Schutzler , Robert Memelink , Arny Ferrando , Horace Spencer , Ardy van Helvoort și Robert R. Wolfe ^, ^*

Informații despre autor ► Informații privind drepturile de autor și licența ► Disclaimer

Versiunea finală editată de editor a acestui articol este disponibilă la Clin Nutr

Vezi alte articole din PMC care citează articolul publicat.

Acest articol a fost citat de recenzii sistematice în PubMed.

1. Introducere

Cancerul este adesea asociat cu o constelație de răspunsuri care împreună duc la cașexie. Termenul de „cașexie” a fost definit cel mai recent și se referă la „… un sindrom metabolic complex caracterizat prin pierderea mușchiului …”. ¹ O caracteristică crucială este faptul că pierderea musculară este mai rapidă în casexia decât ar fi de așteptat să apară datorită scăderii aportului alimentar în monoterapie, deși anorexia este adesea una dintre mai multe răspunsuri care duc la cașexie. În plus față de pierderea poftei de mâncare, schimbările metabolice apar la pacienții cu cancer care pot amplifica pierderea de mușchi. Aceste răspunsuri metabolice pot rezulta din inflamație, rezistență la insulină, hipogonadism sau alte cauze. ²Casexia și pierderea musculară rezultată au fost asociate cu rezultate slabe într-o varietate de tipuri de cancer, ² și, prin urmare, se poate presupune că o abordare nutrițională ar putea contribui la minimizarea efectelor cașexiei.

Nu s-au efectuat studii aprofundate privind metabolismul proteinelor la pacienții cu cancer. Întreaga cifră de viață a proteinelor pare a fi crescută la pacienții cu cancer post-absorbțional comparativ cu indivizii normali fără cancer. ^3 – 5 Răspunsul nu se datorează pur și simplu pierderii în greutate. ⁶ În ciuda ritmului accelerat al metabolismului proteic al întregului corp la pacienți înainte de scăderea semnificativă în greutate, rata de sinteză a proteinelor musculare a fost raportată a fi redusă la pacienții cu cașexie stabilită.Proteinele musculare sunt în general diminuate la pacienții cu cancer, cu efecte dăunătoare asupra rezultatelor clinice. ^1 , 8 Creșterea masei musculare este importantă deoarece recidiva cancerului la pacienții tratați este direct legată de gradul de pierdere a mușchilor. ⁸

2. Sunt pacienții cu cancer rezistenți la stimularea sintezei proteinelor?

În prezența inflamației sistemice, se pare că este extrem de dificil să se realizeze anabolismul proteic întregului corp la pacienții cu cancer. Prin urmare, se pare că, deși aportul de alimente ar trebui crescut la pacienții cu cancer casectic, câștigurile în masa corporală slabă sunt dificil de realizat dacă nu sunt vizate anomalii metabolice specifice, precum inflamația. În cazul modelelor pe animale de origine animală, am observat o scădere postoperatorie redusă a degradării proteinelor, sugerând capacități de răspuns ale aminoacizilor perturbate la cancer. ^10 – 15 Baza metabolică pentru menținerea masei corporale slabe este aceea că, după o masă, stimularea sintezei proteinelor depășește defalcarea proteinelor suficientă pentru a echilibra pierderea netă de proteine în starea postabsorbtivă sau la starea de repaus alimentar. Pierderea semnificativă a masei corporale slabe se va produce dacă răspunsul sintetic proteic la stimulii anabolizanți, cum ar fi aminoacizii, este suprimat pe o perioadă de timp. Prin urmare, anticipăm că acțiunea anabolică normală a aminoacizilor sau a proteinelor asupra sintezei proteinelor musculare este suprimată la pacienții cu cancer.

3. Cum să îmbunătățiți răspunsul de sinteză a proteinelor musculare?

3.1. Creșterea aportului de proteine și aminoacizi

Pacientul cu cancer casectic are, de obicei, o cantitate mai mică decât cea optimă de nutrienți. De aceea, aminoacizii eliberați din procesul de defalcare a proteinei musculare nete furnizează majoritatea precursorilor pentru a sintetiza proteinele implicate în răspunsul inflamator. Prin urmare, este de așteptat ca furnizarea de aminoacizi suplimentari esențiali, sub formă de proteine ingerate oral, să furnizeze precursori esențiali pentru înlocuirea proteinei musculare și pentru a reduce defalcarea proteinelor nete. Aminoacizii sunt principalul nutrient responsabil pentru stimularea sintezei proteinelor musculare. Mai mult, există un dezechilibru între compoziția de aminoacizi a mușchilor scheletici și proteinele de fază acută în condiții inflamatorii, ¹⁷ care pot determina aminoacizi diferiți decât în mod normal, limitând sinteza proteinelor musculare în timpul inflamației.

Sinteza proteinei sanguine la vârstnici poate fi stimulată prin perfuzia continuă a aminoacizilor amestecați în starea postabsorbtivă ¹⁸ și, de asemenea, prin ingestia în bolus a aminoacizilor esențiali. ¹⁹ Alte studii arată că proteina din zer are un efect superior asupra stimulării sintezei proteinelor musculare, deasupra efectului aminoacizilor esențiali constituenți. ²⁰ Întrucât sinteza proteinelor musculare la vârstnici este mai puțin receptivă la o cantitate mică (7 gm) de aminoacizi esențiali ²¹ și această diminuare a capacității de răspuns este probabil și la pacienții cu cancer, un aliment medical eficient cu un conținut mai ridicat de proteine și o calitate superioară a proteinei potențial ar fi mai eficace atât la pacienții cu cancer cât și la vârstnici.

3.2. Creșterea LEUCINEI

Studiile pe animale au indicat mult timp că aminoacizii cu catenă ramificată ²² și mai precis leucina sunt unici printre aminoacizi cu rol în stimularea sintezei proteinelor musculare. Studiile la animale arată, de asemenea, că răspunsul la sinteza proteinelor musculare la stimularea cu leucină scade odată cu vârsta, ceea ce sugerează că mai multă leucină ar putea fi necesară la persoanele în vârstă pentru a maximiza răspunsul la sinteza proteinelor musculare. Prin urmare, creșterea concentrației plasmatice a leucinei prin furnizarea unei alimente medicale îmbogățite cu leucină poate potențial depăși capacitatea de răspuns a sintezei proteice musculare. În concordanță cu noțiunea de leucină care joacă un rol de reglementare în stimularea sintezei proteinelor musculare, sa demonstrat recent că suplimentarea cu leucină suplimentară îmbunătățește răspunsul la sinteza proteinelor musculare la subiecții vârstnici. ^26 – 28 În plus, recent am observat într-un model de șoarece cancero-cachectic că masa musculară a fost crescută mai mult atunci când șoarecii au fost hrăniți cu o dietă bogată în proteine, cu nivel ridicat leucină și ulei de pește suplimentar. ²⁹

3.3. Îmbunătățirea FSR a mușchilor reprezintă funcția și masa musculara imbunatatite?

În studiile anterioare, am măsurat sinteza proteinelor musculare ca răspuns la consumul de suplimente nutritive. ^30 , 31 Studiile ulterioare au arătat că, atunci când aportul acut de suplimente nutritive specifice crește sinteza proteinelor musculare, consumul acestor suplimente nutritive pe perioade mai lungi este legat de îmbunătățirea funcției musculare ^{30 , 31 în} timp ce masa musculară crescută pare a fi un efect mai tranzitoriu. Prin urmare, anticipăm că stimularea acută a musculaturii FSR se va traduce într-o funcțiune musculară îmbunătățită susținută atunci când un astfel de aliment este consumat pentru o perioadă mai lungă de timp.

3.4. Scopul studiului

Obiectivul prezentului studiu a fost acela de a determina dacă aportul unei alimentatii medicale special formulate, bogată în leucină și proteine, stimulează sinteza proteinelor musculare acute la pacienții cu cancer într-o măsură mai mare decât o hrană medicală convențională. Produsul alimentar experimental este adaptat pentru stimularea maximă prin adăugarea de potențiali stimulatori ai sintezei proteinelor din sânge și a leucinei. Rezultatele studiului nostru arată clar că absența îmbunătățirii sintezei proteinelor musculare la pacienții cu cancer catabolic cu pierderea involuntară în greutate este legată de compoziția alimentelor medicale și nu de lipsa de reacție a mușchiului la acești pacienți cu cancer, per se.

4. Pacienții și metodele

4.1. pacienţii

Un număr de 25 de pacienți au fost înscriși în studiu. Un pacient (817) nu a suferit toate cele 3 biopsii musculare datorită atrofiei extreme a mușchilor. Conform protocolului, acest pacient a fost înlocuit pentru a ajunge la 2 × 12 completatori de studiu. Toți pacienții aveau dovezi radiologice despre cancer, aveau 40 de ani sau mai mult și aveau capacitatea de a semna consimțământul informat ( Tabelul 1 ). Nici unul nu a primit tratament pentru cancerul lor timp de 4 săptămâni sau mai puțin înainte de studiu. După acordarea consimțământului informat, a fost efectuat un istoric amănunțit și un examen fizic pentru fiecare subiect potențial. Au fost excluși pacienții care au pierdut mai mult de 10% din greutatea corporală în cursul celor șase luni anterioare înscrierii. Indicele de masă corporală a tuturor pacienților acceptați în studiu a fost cuprins între 20 și 30 kg / m ² . Alte criterii de excludere au fost; hemoglobină mai mică de 9,0 g / dl, număr de trombocite <100000 / ml, modificări ale coagulării, antecedente de tulburări hipo sau hipercoagulare, inclusiv tratamentul cu Coumadin, antecedente de tromboză venoasă profundă sau embolie pulmonară, PT cu INR mai mare de 1,5, PTT mai mare de 40 s, hipertensiune arterială necontrolată, diabet zaharat diagnosticat de tip I, utilizarea cronică a insulinei și boli metabolice netratate, inclusiv afecțiuni hepatice și renale. Niciunul dintre pacienți nu a fost implicat în prezent într-un program de consolidare a mușchilor sau folosind suplimente nutriționale îmbogățite cu aminoacizi cu catenă ramificată. În plus, pacienții nu au avut boală cardiacă instabilă sau infarct miocardic recent și nu au abuzat alcool (mai mult de două porții pe zi) sau droguri. Subiecții au avut o dietă standardizată timp de 3 zile înainte de vizita experimentală. Subiecții au primit mese din bucătăria noastră metabolică sau au primit instrucțiuni pentru standardizarea dietei în cazul în care nu a fost posibilă furnizarea meselor de studiu. Analiza dietetică nu a indicat diferențe între grupurile de studiu în aportul de proteine înainte de vizita experimentală.

tabelul 1

Tipul tumorii și stadiul pacienților studiați.

ID-ul subiectului	^{Cursa de} vârstă	Locația primară	Etapă	Modificarea greutății corporale
Control: Alimente medicale convenționale ( n = 12)
818	62 ^a	Colon, ficat	III	-3.4%
853	53 ^a	Plămân (NSCLC)	IIIB	0,2%
857	78 ^a	Plămân (NSCLC)	in absenta	-5.4%
860	61 ^a	Plămân (NSCLC)	IIIB	-0.7%
862	81 ^a	Plămân (NSCLC)	IIB	-3.2%
864	71 ^b	Limfom cu celule B	IIIB	-3.2%
865	70 ^a	Esofag	II	0%
868	62 ^a	Plămân (NSCLC)	Regatul Unit	-6.5%
869	67 ^c	Rect	IIIB	4,9%
871	66 ^a	Plămân (NSCLC)	IV	-3.1%
873	60 ^b	Plămân (SCLC)	IV	5,3%
951	68 ^a	Colon	IV	-7.6%
EXP: Alimente medicale bogate în proteine îmbogățite cu leucină ( n = 13)
817 ^*	75 ^b	Colon – sigmoid	II	-1.2%
851	59 ^b	Colon, ficat	Regatul Unit	0,6%
854	69 ^b	Colon	IV	-0.5%
856	74 ^a	Plămân (NSCLC)	IIIA	-5.9%
858	73 ^a	Plămân (NSCLC)	IV	-4.3%
859	59 ^a	sân	IIB	-2.1%
861	63 ^b	Colon	IV	-4.4%
863	71 ^a	Plămân (NSCLC)	IIIB	-2.5%
866	68 ^a	Plămân (NSCLC)	Regatul Unit	-2.6%
867	65 ^a	Rect	IV	-3.7%
870	74 ^a	Plămân (NSCLC)	IIB	-0.1%
872	71 ^a	Colon, rect	IIIB	-6.3%
952	79 ^a	Colon	IIA	-2.9%

Deschideți într-o fereastră separată

Toți pacienții au fost bărbați. Rasă:

^un caucazian,

^b afro-american,

^c hispanic-american. Pacienții au fost studiați înainte de începerea tratamentului cu cancer sau cel puțin 4 săptămâni după terminarea tratamentului. Modificarea greutății corporale este schimbată în ultimele 4 săptămâni înainte de începerea studiului.

^* Subiectul 817 a fost înlocuit în conformitate cu protocolul datorită procedurii incomplete a biopsiei musculare.

NSCLC = cancer pulmonar fără celule mici, Regatul Unit = Necunoscut.

Toți subiecții au furnizat consimțământul informat după ce au fost informați despre procedurile implicate și despre toate riscurile posibile. Studiul a fost aprobat de către Consiliile de evaluare instituțională ale Universității Arkansas pentru Științe Medicale (UAMS) și Spitalul Little Rock Veteran’s Administration (VA), Little Rock, Arkansas. Protocolul de studiu a fost, de asemenea, aprobat de UAMS Cancer Center și Centrul de Cercetare Clinică și de Comitetul de Cercetare și Dezvoltare VA. Acest studiu este înregistrat la ClinicalTrials.gov sub NCT00446888 .

4.2. Proiectare

Protocolul experimental general a implicat determinarea sintezei proteinelor musculare în starea bazală și în cele cinci ore imediat după ingestia unuia dintre cele două alimente medicale lichide care simulează o masă mixtă. S-a utilizat un model paralel cu grupuri paralele, randomizate, controlate, dublu-orb ( fig.1 ).Ambele alimente medicale au fost ambalate în mod distinct, cu excepția codului de studiu. Personalul de studiu a fost orb la codul de studiu până la finalizarea bazei de date a studiului și după ce toate datele de laborator au fost colectate.

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este nihms561113f1.jpg

Figura 1

Design de studiu. Soluția perfuzabilă de izotopi stabilă a fost o infuzie de fenilalanină L- [ciclu-13C6] primar-primar.

4.3. Produse de studiu

Ambele alimente medicale au furnizat 640 kcal în 2 doze de 200 ml ( Tabelul 2 ). Controlul alimentar medical (control) a constat în 15% din calorii ca proteină intactă (cazeină), 52% din calorii ca carbohidrați (zaharoză și maltodextrină) și 33% din calorii ca grăsime (în principal amestec de canola / floarea-soarelui). Mai multe ingrediente suplimentare au fost adăugate la produsul alimentar experimental (EXP, FortiCare, cu ulei de pește, proteină înaltă, leucină și oligozaharide specifice Nutricia Advanced Medical Nutrition, Zoetermeer, Olanda). EXP a avut 27% calorii ca proteină totală (proteină intactă: 24,2 g caseină și 11,9 g zer, aminoacizi liberi: 4,16 g leucină liberă), 44% calorii ca carbohidrați (zaharoză, maltodextrină și trehaloză) și 30% gras. În plus față de proteina intactă, au fost incluse 4,16 g de leucină ca aminoacid liber. Grăsimea din EXP a fost un amestec de ulei de canola (4,03 g) și ulei de porumb (7,94 g). În plus, s-a adăugat ulei de pește (8,38 g) care conține 2,2 g EPA și 1,1 g DHA. Mineralele, oligoelementele și vitaminele au fost adăugate la ambele formulări în cantități aproximativ comparabile ( Tabelul 2 ).

masa 2

Compoziția alimentelor medicale.

component		Unitate	Controlați alimentele medicale	Mâncare medicală experimentală
Energie		kcal	640	640
	Proteină	%	15	26.7
	Carbohidrați	%	52.3	43.6
	Gras	%	32.6	29.8
Proteină	Total	g	24,0	40.1
Proteină intactă	Cazeină	g	24.00	24.2
Proteină intactă	Zer	g	0	11.9
Aminoacid liber	leucină	g	0	4.16
Total leucină		g (%)	2,0 (8,5)	7,8 (19)
Carbohidrați	Total	g	83.6	69.7
	zaharoza	g	27.3	16.8
	Maltodextrina	g	55.0	33.7
	trehaloză	g	0	16.8
	Lactoză	g	0,05	2.36
Gras	Total	g	23.2	21.2
	Ulei de pește	g	0	8,38
	EPA	g	0	2.2
	DHA	g	0	1.1
	Canola / amestec de floarea-soarelui	g	5,75	4,03
	Ulei de porumb	g	0	7,94
	Grăsime din lapte	g	0,05	0
	w 6 / w 3	g	5,03	1.16
Fibră	Total		0	8,24
	Solubil			6,80
	Insolubil			1,44
minerale	Sodiu	mg	404	440
	Potasiu	mg	636	860
	clorură de	mg	348	560
	Calciu	mg	364	600
	Fosfor	mg	312	460
	Magneziu	mg	92	113
Următoarele elemente	Fier	mg	9.6	7.6
	Zinc	mg	7.2	8.2
	Cupru	pg	1080.0	1152.0
	Mangan	mg	2.0	2,72
	Fluorul	mg	0.6	0.64
	Molydenum	pg	60.0	64,0
	Seleniu	pg	34.4	54.0
	Crom	pg	40.0	44.0
	Iod	pg	80.0	84,0
Vitamine	Vitamina A	pg re	492.0	520,0
	Carotenoidele	mg	1.3	1.3
	Vitamina D	pg	4.4	4.4
	Vitamina E	mg a-te	7.6	12.80
	Vitamina K	pg	32.0	34,0
	Vitamina B1	mg	0.9	0.96
	Vitamina B2	mg	1.0	1.0
	niacina	mg ne	10.8	11.6
	Acid pantotenic	mg	3.2	3.4
	Vitamina B6	mg	1.0	2,32
	Acid folic	pg	160,0	212.0
	Vitamina B12	pg	1.3	2,56
	Biotina	pg	24,0	23.6
	Vitamina C	mg	60.0	84,0
	colină	mg	220.0	236.0
Adăugări suplimentare	Taurina	mg	0	52.0
Adăugări suplimentare	carnitină	mg	0	44.0

Deschideți într-o fereastră separată

Pacienții au consumat 400 ml de alimente medicale în 30 de minute.

4.4. Protocolul de perfuzie izotopică

Pacienții au raportat la clinică dimineața după un post peste noapte. În dimineața studiului, un cateter de calibru 18-22 a fost plasat în vene ale antebrațelor drepte și stângi pentru perfuzia de trasor pentru eșantionarea sângelui. După obținerea unui eșantion de sânge pentru îmbogățirea concentrațiilor de aminoacizi de fond și a concentrațiilor de glucoză din sânge, CRP și citokine, o doză de priming (2 pmol / kg) de fenilalanină L- [ciclu-13C6] (Cambridge Isotope Labs, Andover, MA) a fost dat. Aceasta a fost imediat urmată de o perfuzie continuă (0,07 pmol / kg / min) de 13C6-fenilalanină și menținută pe tot parcursul experimentului.

O biopsie musculară a fost efectuată la 2 ore după începerea perfuziei cu izotopi și din nou la 5 ore pentru a determina rata bazală a sintezei proteinelor musculare. S-a luat sânge din cateterul antebratului de eșantionare periodic pentru determinarea îmbogățirii plasmatice a fenilalaninei (raportul tracer / trace).Imediat după cea de-a doua biopsie musculară, o doză de alimente medicale (200 ml) a fost ingerată, urmată de o a doua doză (200 ml) la 20 de minute după prima scurgere a primei doze. Fiecare doză a fost consumată în decurs de 10 minute. Probele de sânge au fost apoi extrase în următoarele 5 ore. O a treia biopsie musculară a fost luată la 300 de minute după prima înghițire a primei doze a alimentelor medicale.Toate biopsiile musculare au fost luate din același mușchi prin aceeași incizie.

Pacienții au stat în pat pe întreaga durată a studiului, cu excepția cazului în care trebuiau să utilizeze baie.Biopsii musculare (50-100 mg) au fost administrate sub anestezie locală din partea laterală a vastus lateralis, aproximativ 10-15 cm deasupra genunchiului, utilizând un ac de biopsie Bergstrom de 5 mm (Stille, Stockholm, Suedia). Probele de mușchi au fost utilizate pentru a determina îmbogățirea fenilalanină liberă intracelulară și legată de proteine în scopul calculării ratei sintezei fracționate a proteinei musculare (FSR). Probele de plasmă au fost analizate pentru îmbogățirea cu fenilalanină, concentrațiile de glucoză, aminoacizi și insulină.

4.5. Procesarea probelor

Probele de sânge au fost colectate în tuburi pre-răcite, heparinizate (sistemul Becton Dickinson Vacutainer, Franklin Lakes, New Jersey, SUA) și păstrate pe gheață pentru a reduce la minimum reacțiile enzimatice.Plasma a fost obținută prin centrifugarea sângelui complet la 4 ° C timp de 10 minute la 3120 g . Toate probele de plasmă au fost depozitate la -80 ° C până la utilizare. După îndepărtarea oricărui grăsime vizibilă și a țesutului conjunctiv, probele de mușchi au fost clătite cu soluție salină rece pentru a îndepărta orice sânge, s-au uscat și au fost înghețate imediat în azot lichid înainte de a fi depozitate la -80 ° C. După dezghețarea probelor musculare, proteinele au fost precipitate cu 800 pl de acid percloracetic 14%. Țesutul a fost omogenizat, centrifugat și aminoacizi liberi de țesut (fenilalanină marcată) au fost extrași din supernatant prin cromatografie cu schimb de cationi (Dowex AG 50W-8X, 100-200 mesh H + form, Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA) sub vid (Savant Industries, Farmingdale, NY). Peletul muscular rămas a fost spălat și uscat, hidrolizat în HCI 6N la 50 ° C timp de 24 de ore.

4.6. Masuratori antropometrice si analize biochimice

Înălțimea, greutatea corporală și compoziția corporală au fost determinate în ziua înscrierii. Compoziția corporală a fost determinată prin absorbție cu raze X cu energie duală (DEXA: QDR 4500W, Hologic, Inc., Bedford, MA).

Nu s-a determinat îmbogățirea fără muschi și proteina legată de L- [ciclul-13C6] fenilalanină folosind derivatul terț-butildimetilsilil și GCMS (Agilent Technologies model 5973) cu ionizare cu impact de electroni și monitorizarea selectivă a ionilor pentru ionii 234 și 240. Concentrația de glucoză a fost măsurată utilizând un autoanalizator de glucoză YSI. Concentrațiile de aminoacizi în plasmă s-au determinat prin cromatografie lichidă-spectrometrie de masă ³² utilizând abordarea standard intern pentru fiecare aminoacid individual. Concentrațiile de peptidă C-reactivă C și insulină au fost determinate prin analiza ELISA. S-au măsurat citokinele (IL-1 (3, IL-6 și TNF-a) utilizând o imunotestare comercială de bobi Bio-Plex Cytokine umană (Invitrogen, Merelbeke, Belgia) conform protocolului producătorului.

4.7. calculele

Se calculează raportul trasor-urmărit (t / T) din diferența dintre numărul de zone ale fragmentelor de masă de 234 și 240. Îmbogățirea sau MPE (exces molar%) a fost calculată ca (t / T) / (t / T + 1). Rata totală de apariție a fenilalaninei (WbRaPHE) a fost calculată prin împărțirea vitezei de perfuzare a fenilalanului de L- [ciclu-13C6] de către plasma t / T a fenilalaninei.

Variabila de rezultat primar a fost rata de sinteză fracționată (FSR;% / h) a proteinei musculare mixte, care a fost calculată ca FSR = (ΔMPEp) / (MPE _ic * t) * 60 × 100, unde ΔMPEp este creșterea musculară proteina legată de ¹³ C ₆ fenilalanină MPE între două biopsii. MPE _ic este media maximă de _intrareintracelulară ¹³ C ₆ fenilalanină MPE între cele două biopsii în starea de echilibru în MPE de fenilalanină L- [ring- ¹³ C ₆ ] și t este intervalul de timp (min) între biopsii. Factorii 60 și 100 sunt utilizați pentru a exprima valorile FSR în procente pe oră. În plus, FSR a fost calculată folosind media maximă de plasmă (MPE) dintre cele două biopsii (suprafață / timp) și diferența dintre diferența de eroare dintre prima și ultima biopsie, utilizând atât MPE plasmatică intracelulară, cât și cea medie. Deoarece sinteza proteinei musculare umane este modulată mai mult de disponibilitatea extracelulară a aminoacidului, ³⁴ sugerăm că calculul cu ambele îmbogățiri intracelulare și plasmă ar trebui făcut pentru a fi sigur că concluziile nu depind de alegerea îmbogățirii precursorilor.

4.8. analize statistice

Un teste de testare cu două eșantioane a fost utilizat pentru a compara direct FSR post-tratament în cele două grupuri. În plus, metodele FSR post-tratament ale grupurilor au fost comparate după ajustarea pentru FSR bazală utilizând analiza modelelor de covarianță. Metodele nonparametrice pentru analiza datelor longitudinale propuse de Brunner et al ³⁵ au fost utilizate pentru a compara grupurile de tratament cu privire la profilurile de glucoză și insulină. Alte valori au fost comparate utilizând t- teste sau teste de sume la rang Wilcoxon. SAS® (Institutul SAS, Cary, NC) și software-ul R (R Foundation for Statistical Computing, Viena, Austria) au fost utilizate pentru a efectua aceste analize. Semnificația statistică a acestor teste a fost definită ca un P <0,05 cu două coșuri.

5. Rezultatele

5.1. pacienţii

Toți pacienții aveau o formă de cancer avansat, în special cancer pulmonar și de colon ( Tabelul 1 ).Descrierea și analizele statistice au fost efectuate pe toate cele 24 de studii complete (vezi secțiunea Metodă). Nu au existat diferențe între pierderea în greutate corporală, compoziția corporală, demografia și parametrii de screening între grupuri ( tabelul 3 ). Indicele de masa fara grasime (FFMI) al pacientilor a fost sub percentila de 10% a unei populatii de referinta de caucazieni adulti. ³⁶

Tabelul 3

Caracteristicile pacienților, populație pe protocol.

Caracteristică	Controlul n = 12	EXP n = 12	Pvaloare
Vârsta (ani) în medie ± SD	66,6 ± 7,8	68,8 ± 6,2	0.461
Cursa (număr (%)):
-Caucazian	9 (75%)	9 (75%)	0.549
-African-american	2 (16,7%)	3 (25%)
-Hispanic-american	1 (8,3%)	0 (0%)
Greutatea corporală (kg) în medie ± SD	83,9 ± 12,2	82,6 ± 12,1	0.790
Greutatea în greutate (kg) în medie ± SD	55,1 ± 8,0	55,2 ± 6,6	0.981
LBM (%) în medie ± SD	66,8 ± 3,4	69,6 ± 4,8	0.110
Indicele de masă corporală (kg / m ² ) în medie ± SD	25,8 ± 2,1	25,1 ± 3,3	0.572
FFMI (kg / m ² ) în medie ± SD	17,7 ± 1,4	17,7 ± 1,6	0.958
Modificarea greutății corporale (%) în medie ± SD	-1,9 ± 4,1	-2,9 ± 2,2	0,459
Diagnosticul de cancer (număr (%)):
-Lung	7 (58,3%)	5 (41,7%)	0.363
-Colorectal	3 (25%)	6 (50%)
-Breast	0 (0%)	1 (8,3%)
-Esofag	1 (8,3%)	0 (0%)
– limfom cu celule B	1 (8,3%)	0 (0%)
Etapa (număr (%)):
-I	1 (8,3%)	0 (0%)	0.482
-II A & B	1 (8,3%)	3 (25%)
-III A & B	6 (50%)	3 (25%)
-IV	3 (25%)	4 (33,3%)
-Necunoscut	1 (8,3%)	2 (16,7%)
Starea de performanță ECOG (număr (%)):
-0	1 (8,3%)	3 (25%)	0.531
-1	8 (66,7%)	7 (58,3%)
-2	3 (25%)	2 (16,7%)
Marcatori pro-inflamatorii
CRP (ng / ml) în medie ± SD	22,2 ± 6,9 n = 9	28,7 ± 8,2 n = 11	0.076
IL-1p (pg / ml) în mediana (min-max)	15,9 (2,7-289,0) n = 9	12,9 (2,7-91,3) n = 11	0.909
IL-6 (pg / ml) în mediana (min-max)	43,6 (13,3-637,7) n = 9	27,1 (10,7-316,2)	0.320
TNF-a (pg / ml) în mediana (min-max)	31,3 (1,7-86,0) n = 9	10,6 (1,7-57,4)	0.721
Glucoza homeostazie
Glucoză pe bază de glucoză (mmol / L) în medie ± SD	5,8 ± 0,4 n = 9	5,8 ± 1,0	0.921
Insulină insuficientă (μU / ml) în mediana (min-max)	3,1 (1,7-11,0) n = 9	3,0 (1,0-5,7)	0.546
HOMA în mediană (min-max)	0,82 (0,41-2,94) n = 9	0,78 (0,21-1,93)	0.522
QUICKI în medie ± SD	0,39 ± 0,03 n = 9	0,41 ± 0,05	0,307
Heamotology
BP sistolică (mm Hg) în medie ± SD	127,6 ± 10,7	130,8 ± 12,5	.508
Diastolică BP (mm Hg) în medie ± SD	76,6 ± 11,3	83,8 ± 10,9	0.132
Hemoglobina (g / dl) în medie ± SD	14,0 ± 1,7	13,2 ± 1,9	0.328
INR în mediană (min-max)	1,1 (0,9-1,2)	1,1 (1,0-1,2)	0.570
PTT (e) în medie ± SD	29,0 ± 2,4	30,1 ± 2,0	0.250
Trombocite (/ μL) în medie ± SD	247,3 ± 42,7	249,4 ± 73,8	0.931

Deschideți într-o fereastră separată

FFMI este un indice de masă fără grăsimi. Marcatorii pro-inflamatorii și homeostazia glucozei nu au putut fi raportate pentru toți subiecții datorită problemelor de eșantionare a sângelui. Modificarea greutății corporale este schimbată în ultimele 4 săptămâni înainte de începerea studiului. ANOVA a fost utilizat pentru a compara caracteristicile de bază ale grupului de control cu grupul EXP. Pentru variabilele normale distribuite, pentru această comparație s-a utilizat testul Mann-Whitney U, iar pentru variabilele nominale, sa folosit Pearson Chi-Square.

5.2. Plasma aminoacizi

După administrarea proteinei de 24 g în grupul martor și a proteinei 40 g (îmbogățită cu leucină) în grupul EXP, sa observat o creștere comparabilă a concentrației plasmatice de izoleucină, valină și fenilalanină ( Figura 2 ). Cu toate acestea, concentrațiile plasmatice de leucină au crescut substanțial ( P <0,001) în grupul EXP, cel mai probabil datorită adăugării celor 4 g de leucină liberă și a diferenței de compoziție intactă a proteinei. Conținutul total de leucină a fost de 2,0 g pentru Control și 7,8 g pentru EXP. Pentru ceilalți aminoacizi (nereprezentați), nu am observat diferențe semnificative între grupul EXP și grupul martor pentru aspartat, glutamat, asparagină, glutamină, citrulină, serină, histidină, glicină, arginină, treonină, tirozină, metionină, alanină, ornitină și lizină.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este nihms561113f2.jpg

Fig. 2

Nivelurile plasmatice de leucină, izoleucină, valină și fenilalanină după consumul alimentelor medicale. Un efect semnificativ al grupurilor a fost observat în ceea ce privește leucina ( P <0,001), dar nu pentru izoleucină, valină sau fenilalanină ( P > 0,35 pentru toți).

5.3. Îmbogățiri ale fenilalaninei

În ambele grupuri, plasma t / T a fenilalaninei a fost în starea de echilibru ( figura 3 ) înainte de administrarea alimentelor medicale. După consumarea alimentelor medicale, îmbogățirea în plasmă a scăzut și WbRaPHE a crescut ușor în raport cu aportul de fenilalanină, provenind din proteinele din alimentele medicale. Îmbogățirea intracelulară în mușchi măsurată cu 2 ore înainte și chiar înainte de administrarea alimentelor medicale a crescut în ambele grupuri. La 5 ore după administrarea alimentelor medicale, îmbogățirea intracelulară a fost comparabilă cu îmbogățirea, chiar înainte de consum.

Un fișier extern care deține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este nihms561113f3.jpg

Deschideți într-o fereastră separată

Figura 3

Îmbogățirea probelor de L- [ciclu-13C6] fenilalanină în plasmă (panoul superior) și în mușchi (panoul de mijloc). Rata întregului organism de apariție a fenilalaninei în panoul inferior.

5.4. Rata de sinteza fracționată a proteinelor musculare (FSR)

Proteina musculară FSR a fost măsurată în decurs de 3 ore înainte de administrarea alimentelor medicale, reprezentând linia de bază, FSR postabsorbtivă și timp de 5 ore după administrarea alimentelor medicale, reprezentând FSR alimentat. Tabelul 4 prezintă FSR-ul muscular al fiecărui pacient individual în timpul perioadei bazale și după consumarea alimentelor medicale. Grupurile au fost similare în ceea ce privește FSR muscular bazal ( P = 0,43). După hrănire, totuși, FSR-ul mediu în grupul experimental sa dovedit a fi semnificativ mai mare decât grupul de control (ANCOVA P = 0,023). FSR muscular în grupul de control care a primit o cantitate de alimente medicale, utilizat în mod obișnuit pentru suplimentele de pacienți, nu sa schimbat după consumarea alimentelor medicale ( Figura 4 ). Cu toate acestea, FSR musculare a crescut cu 40% în grupul EXP (ANCOVA, P = 0,027).

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este nihms561113f4.jpg

Figura 4

Frecvența sintezei fracționate a proteinei musculare (FSR) la pacienții cu cancer în starea postabsorbtivă și după administrarea unei alimente medicale, calculată din EPE intracelulare de fenilalanină M + 6. Mijloacele FSR postabsorbative ale grupurilor nu au fost găsite a fi semnificativ diferite ( P = 0,43); totuși, FSR-ul mediu al lotului experimental ( N = 12) a fost semnificativ mai mare decât cel al grupului martor ( N = 12) (ANCOVA P = 0,023).

Tabelul 4

Îmbogățirea musculară (MPE) a fenilalaninei L- [ciclu-13C6].

ID-ul subiectului	FSR-bazal în% / oră	FSR după administrarea alimentelor medicale în% / oră	Delta FSR în% / oră
Control: Alimente medicale convenționale n = 12
818	0.08102	0.11459	0.03356
853	0.12259	0.01175	-0.11084
857	0.09541	0.02266	-0.07276
860	0.08965	0.07114	-0.01851
862	0.05432	0.07005	0.01573
864	0.06601	0.07002	0.00402
865	0.06226	0.09367	0,03141
868	0.07175	0.06589	-0.00586
869	0.05597	0.06336	0,00739
871	0.04967	0.08169	0.03202
873	0.04924	0.05376	0.00453
951	0.07879	0.05747	-0.02132
Însemna	0.07306	0.06467	-0.00839
SD	0.02185	0.02773	0.04374
EXP: Alimente medicale special formulate n = 12
851	0.04008	0.10064	0.06057
854	0.07729	0.10252	0.02523
856	0.07703	0.11804	0.04100
858	0.10664	0.17977	0.07313
859	0.06021	0.09729	0.03708
861	0.11810	0.010873	-0.00937
863	0.04303	0.08437	0.04134
866	0.07158	0.05899	-0.01259
867	0.06647	0.09336	0.02689
870	0.06303	0.06440	0,00137
872	0.08754	0.05786	-0.02969
952	0.07010	0.09254	0.02244
Însemna	0.07343	0.09654	0.02312
SD	0.02278	0.03262	0.03069

Deschideți într-o fereastră separată

Când FSR a fost calculată din îmbogățirea medie în plasmă, FSR delta a fost 0,00146% (SD: 0,04189%) în grupul martor și 0,02553% (SD: 0,02851%) în grupul EXP. În plus, FSR poate fi calculat între prima biopsie și ultima biopsie, indicând diferența generală în FSR. Atunci când se utilizează îmbogățirea intracelulară ca precursor; 0.07065 (SD: 0.01438%) și 0.09086 (SD: 0.02807) și când se folosește îmbogățirea medie a plasmei ca precursor; 0.07085 (SD: 0.02932) și 0.08863 (SD: 0.03654). Aceste date confirmă diferența dintre grupurile de control și cele experimentale.

5.5. glucoză și insulină plasmatice

După consumul alimentelor medicale, nu a existat nici o diferență între grupurile din glicemia de plasmă și profilurile de insulină (interacțiunea grupată în timp P > 0,10, figura 5 ); totuși, grupurile s-au dovedit a fi semnificativ diferite în ceea ce privește nivelul global al glucozei plasmatice (Effect Group, P = 0,044).

Un fișier extern care conține o imagine, o ilustrație etc. Numele obiectului este nihms561113f5.jpg

Deschideți într-o fereastră separată

Figura 5

Nivelurile plasmatice de glucoză și insulină după administrarea alimentelor medicale în grupurile experimentale și de control. Nu a existat o interacțiune semnificativă în funcție de timp pentru nivelurile de glucoză și insulină ( P > 0,10). Nu a existat un efect semnificativ al grupului pentru glucoză ( p = 0,044), dar nu și pentru insulină ( P = 0,553). Atât pentru glucoză, cât și pentru insulină, a fost observat un efect temporal semnificativ ( P <0,001).

5.6. Evenimente adverse

Nu am observat nici un eveniment advers timp de o săptămână după ce am efectuat experimentele care ar putea fi legate de consumul de alimente medicale.

6. Discuții

Rezultatele noastre demonstrează că este posibil să se stimuleze sinteza proteinelor musculare la pacienții cu cancer catabolic, cu pierderea involuntară în greutate, cu o hrană medicală special formulată, bogată în leucină și proteine(si ulei de peste). Cachexia este definită ca o stare în care masa musculară este pierdută cu o rată mai mare decât cea anticipată de la consumul redus de alimente. ¹Un corolar al acestei definiții este că ar fi de așteptat o reducere a reacției la efectul anabolic normal al unei mese. În concordanță cu așteptările privind scăderea capacității de reacție în casexia, rezultatele noastre arată că un produs alimentar cu o compoziție în aceeași gamă ca alimentele medicale disponibile în comerț nu a stimulat sinteza proteinelor musculare. Termenul de scădere a capacității de reacție la nutriție, rezistență anabolică fără scăderea în greutate majoră ca pre-cașexie, ³⁷deoarece dacă este susținută într-o perioadă de timp, această condiție va duce la pierderea progresivă a masei musculare. Când alimentele medicale au fost optimizate in compoziție(cu leucina si ulei de peste), a fost stimulată rata de sinteză a proteinelor fracționate .

Rezultatele studiului nostru arată că absența îmbunătățirii sintezei proteinelor musculare la pacienții cu cancer catabolic cu pierderea involuntară în greutate este legată de compoziția alimentelor medicale și nu de lipsa de răspuns a mușchilor la acești pacienți cu cancer, per se. Mai mult, studiul nostru arată, de asemenea, că adevărata cașexie este precedată de o stare de pre-cașexie, în timpul căreia nu a avut loc încă o pierdere semnificativă în greutate, dar reacția normală la nutriție este blocată.

Suportul nutrițional special formulat este necesar și adecvat la pacienții cu pre-cașexie pentru a evita dezvoltarea cașexiei și răspunsurile adverse rezultate.

6.1. Selectarea designului experimental

Au existat două opțiuni posibile pentru selectarea pacienților. Am fi putut studia un grup foarte omogen de pacienți. Această abordare ar fi presupus minimizarea variabilității, dar ar fi limitat concluziile la acel grup specific de pacienți. Mai degrabă, am efectuat studiul la pacienți cu cancer de orice tip confirmat radiologic. Celulele celulare cele mai comune au fost cancerul pulmonar fără celule mici, dar au fost incluse și alte forme ( tabelul 1)). Faptul că toți pacienții au reacționat în mod similar în cadrul fiecărui grup de tratament ne permite să generalizăm rezultatele noastre pentru majoritatea pacienților cu cancer, în loc să fie limitați de criterii de intrare foarte restrictive. Majoritatea pacienților au pierdut în greutate în luna anterioară studiului, dar pierderea în greutate nu a condus la un IMC mai mic decât cel normal. Acest lucru sugerează că pacienții nu au fost încadrați încă. La pacienții cu cancer postabsorptiv, atât WbRaPHE observat a fost mai mare (80 pmol / kg ffm / h față de 40 pmol / kg ffm / h) ^38 , 39^, iar FSR în mușchi ^{26 ,40 a} fost mai mare (0,073% 0,055% / h), comparativ cu subiecții sănătoși comparabili din aceeași grupă de vârstă. Studiile anterioare au observat o reducere de ⁷ ori neschimbată ^4, FSR musculare ⁴¹ la pacienții cu cancer. Desi cresterea mica a FSR musculare ar putea fi in variatia masurarii FSR, observatiile noastre au definit probabil pacientii de cancer pre-cachectic studiat.

6.2. Cum se îmbunătățeste un supliment nutrițional pentru stimularea maximă a sintezei proteinelor musculare

Alimentele medicale utilizate în mod obișnuit au un conținut de proteine cuprins în intervalul 15-18% din energia totală, în timp ce versiunile cu niveluri mari de proteine conțin de obicei între 20-22% proteină energetică%. Alimentele noastre de control medicale au fost, prin urmare, comparabile cu cele mai frecvent utilizate suplimente nutriționale care sunt recomandate pacienților cu cancer. Alimentele noastre experimentale medicale au fost formulate pentru a crea un amestec optim care am emis ipoteza că suntem mai eficienți pentru a stimula sinteza proteinelor musculare decât un suport nutrițional frecvent utilizat.

6.3. De ce nu am văzut o creștere a FSR cu controlul cu alimente medicale convenționale?

Alimentele medicale de control conțin 24 g de proteine. Am arătat anterior că 40 g dintr-un amestec echilibrat de aminoacizi au crescut semnificativ sinteza proteinelor musculare la voluntarii sănătoși vârstnici. ⁴² De asemenea, am observat că 15 g de proteine din zer sau 7 g de aminoacizi esențiali stimulează sinteza proteinelor musculare la vârstnici sănătoși. ²⁰Un factor cheie în aceste studii este faptul că aminoacizii sau proteinele sunt administrate fără carbohidrați sau grăsimi. Dimpotrivă, alimentele noastre medicale de control care conțineau 24 g de proteine, 84 g de carbohidrați și 23 g de grăsimi nu au stimulat sinteza proteinelor musculare. Această observație este în concordanță cu lucrarea noastră anterioară, care a arătat că adăugarea de carbohidrați la o masă de aminoacizi nu a dus la creșterea sintezei proteinelor musculare la persoanele în vârstă sănătoase, spre deosebire de răspunsul la aminoacizii fără carbohidrați. ⁴³Acest fenomen este în mod specific legat de vârstă, deoarece voluntarii sănătoși tineri au avut o stimulare a sintezei proteinelor musculare după o masă cu aminoacizi și carbohidrați. De asemenea, este clar că schimbarea compoziției alimentelor experimentale medicale a depășit efectele carbohidraților asupra atenuării sintezei proteinelor musculare. Sa sugerat că aceasta este legată de rezistența la insulină la vârstnici, dar mecanismul exact nu a fost delimitat. Pacienții noștri nu au fost rezistenți la insulină, în conformitate cu QUICKI măsurat. ⁴⁴ O explicație alternativă ar putea fi aceea că indicele glicemic scăzut (GI = 40) din produsul alimentar experimental ( Tabelul 2 ; ⁴⁵) au dus la o creștere mai mică a concentrației de glucoză și insulină. Acest lucru a contribuit la sinteza proteinelor musculare. Cu toate acestea, trebuie realizate mai multe studii, deoarece nu se știe dacă există o cantitate maximă de carbohidrați care poate fi adăugată la alimentele medicale fără a afecta răspunsul de sinteză a proteinei musculare.

6.4. Nivel crescut de proteine în alimentele experimentale medicale

Cantitatea de proteine care a fost administrată prin alimentele experimentale medicale a crescut de la 24 g la 40 g prin adăugarea de proteine din zer proteinei din cazeină, crescând conținutul de aminoacizi esențiali. Consumul recomandat de proteine pentru pacienții cu cancer este cuprins între 1,2 și 2 g / kg corp / zi. ⁹ În ceea ce privește greutatea corporală a pacienților studiați, se recomandă între 96 și 160 g proteină / zi. Prin urmare, credem că creșterea consumului de proteine cu 40 g prin consumul alimentelor experimentale medicale este compatibilă cu aportul de proteine recomandat al pacienților cu cancer.

Concentrațiile crescute de aminoacizi esențiali după ingestia unei mese se referă la cantitatea de proteine luate. În general, cu cât este mai mare cantitatea de proteine ingerate, cu atât este mai mare concentrația plasmatică. Am observat anterior că concentrația de fenilalanină plasmatică crescută aproximativ 10-20 pM răspuns la 20 g de cazeină sau 20 g de proteine din zer la adulții tineri sănătoși, ⁴⁶ comparabilă cu creșterea am observat în concentrația plasmatică fenilalanină după hrana de control medical ( Fig 2 ). Prin urmare, ne-am așteptat, dar nu am observat că adăugarea a 12 grame suplimentare de proteine din zer ar crește concentrația peste nivelurile de control. Acest lucru a fost observat și în concentrațiile de izoleucină și valină ( Fig.2). Este posibil ca rata maximă de absorbție a proteinelor să fi fost deja atinsă cu alimentele de control și că cantitatea suplimentară de proteine nu a contribuit la creșterea nivelului de aminoacizi și, prin urmare, la o mai mare stimulare a sintezei proteinelor musculare. ¹⁶ Prin urmare, se pare mai probabil că compoziția alterată(imbunatatita cu LEUCINA si ULEI PESTE) a alimentului medical experimental a fost mai importantă decât cantitatea de proteine din produsele alimentare medicale.

Aminoacizii cu catenă ramificată BCAA valină și izoleucină nu au scăzut la suplimentarea cu cantități mari de leucină. Aceasta arată că cantitățile mari de valină și izoleucină din alimentele experimentale medicale au fost suficiente pentru a preveni absorbția compromisă a valinei și a izoleucinei din cauza antagonismului BCAA.

6.5. Efectele benefice ale leucinei suplimentare

Ingestia soluțiilor de aminoacizi îmbogățite cu leucină activează rapid și puternic țintă de mamifere a căii de semnalizare a rapamicinei și a sintezei proteinelor în mușchiul scheletic uman. ⁴⁷ Acest cel mai probabil explica sinteza sporita proteinelor musculare care se observă atunci când creșterea procentului de leucina într – o masă. ⁴⁸ în particular, când leucina este adăugată la o masă de proteine la vârstnici, capacitatea mesei de a stimula sinteza proteinelor este îmbunătățită. ²⁶

Recent, am observat la pacienții cu cancer ovarian cu parametrii inflamatorii crescuți în mușchi că 40 g dintr-un amestec echilibrat de aminoacizi au stimulat încă sinteza proteinelor musculare, dar într-o măsură mai mică decât în cazul controalelor corespunzătoare vârstei. ⁴¹ Nu s-au observat diferențe în defalcarea proteinelor musculare ca răspuns la masă. Am concluzionat că, în acest studiu, probabil că nu am folosit compoziția optimă de aminoacizi a mesei pentru a stimula sinteza proteinelor musculare la pacienții cu cancer la o rată comparabilă ca la persoanele de sănătate. Adăugarea unei cantități suplimentare de leucină la o compoziție echilibrată de aminoacizi a îmbunătățit răspunsul deasupra nivelului alimentelor medicale de control așa cum s-a observat în studiul prezent.

6.6. Sunt eficiente PUFA-ul adăugat?

O cantitate substanțială de EPA (2,2 g) și DHA (1,1 g) a fost adăugată la alimentele experimentale medicale pentru a se conforma cu dozele zilnice optime sugerate. ^49 , 50 Este cunoscut faptul că acizii grași polinesaturați (PUFA) pot reduce inflamația. În plus, studiile la șoareci cu tumori implantabile cauzatoare de cașexie au arătat că aportul acut al unui amestec EPA / DHA poate reduce defalcarea proteinelor ^51 , 52și poate modula funcția imună. ^53 , 54 De asemenea, recent am raportat într-un model de șoarece cancero-cachectic că a fost necesară o combinație de EPA / DHA, proteină înaltă, leucină și oligozaharide pentru a obține un efect sinergie, conducând la o stare inflamatorie redusă și îmbunătățirea competenței imunitare.⁵⁵Prin urmare, ingerarea unui amestec EPA / DHA potential este o noua abordare pentru imbunatatirea sintezei proteinelor musculare.

Un studiu recent a confirmat o îmbunătățire a sintezei proteinelor musculare cu tratament de 8 săptămâni cu EPA / DHA.⁵⁶ Cu toate acestea, studii umane nu sunt disponibile care au studiat efectele acute ale EPA / DHA asupra sintezei proteinelor musculare.

Prin urmare, trebuie să speculam despre posibilele efecte acute ale EPA / DHA asupra FSR ale mușchilor în studiul prezent. Credem că EPA / DHA adăugat nu a avut niciun rol din cauza naturii acute a studiului nostru. Se știe că absorbția de vârf a EPA este la t = 4-6 ore după o masă ⁵⁷ și că este nevoie de câteva ore înainte de obținerea nivelurilor maxime de EPA plasmatice. Folosind aceste informații, s-ar părea că nivelele maxime de EPA și DHA în plasmă nu ar coincide cu creșterea maximă a aminoacizilor plasmatici, cum ar fi izoleucina, valina și fenilalanina ( Figura 2), reprezentând modificările în concentrația aminoacizilor care derivă din proteinele dietetice. Astfel, deși este puțin probabil ca EPA / DHA să joace un rol semnificativ în afectarea răspunsului acut al sintezei proteinelor musculare în studiul actual, acest punct ar putea fi abordat cu certitudine doar printr-un studiu în care numai conținutul EPA / DHA a fost modificat.

6.7. Rolul celorlalte ingrediente din alimentele experimentale medicale

Produsul alimentar experimental conține o proteină din zer suplimentară, mai multă leucină adăugată ca aminoacid liber și PUFA. În plus, alimentele experimentale medicale conțin fibre, taurină, creatină, diferite tipuri de carbohidrați și câteva niveluri diferite de oligoelemente și vitamine. Acești factori adiționali ar fi anticipați să aibă efecte asupra diferitelor funcții după mai multe doze, dar nu ar fi de așteptat să afecteze acut răspunsul la sinteza proteinelor musculare.

7. Concluzii

Rezultatele noastre au demonstrat că atunci când un produs alimentar este optimizat pentru proteine, leucină, componente de ulei de pește, carbohidrați și fibre, rata de sinteză a proteinelor fracționate poate fi stimulată. Prin urmare, rezultatele studiului nostru acut demonstrează în mod clar că absența îmbunătățirii sintezei proteice musculare la pacienții cu cancer catabolic, cu pierderea involuntară în greutate, este legată de compoziția alimentelor medicale și nu de lipsa de reacție a mușchilor la acești pacienți cu cancer, per se. La pacienții cu cancer, un produs alimentar special formulat(cu leucina si ulei peste) poate depăși rezistența anabolică la un supliment nutrițional convențional.

Recunoasteri

Autorii doresc să le mulțumească dr. Lulu Xu, dr. Și dlui John Thaden, dr. Pentru analiza probelor.

Proiectarea și planificarea studiului au fost realizate în colaborare cu sponsorul studiului, Nutricia Advanced Medical Nutrition, Danone Research – Centrul de Nutriție Specializată. Sponsorul a furnizat produsele de studiu și finanțarea. Colectarea datelor și analiza de către statistician (domnul Spencer) au fost efectuate la UAMS. Toți autori au avut acces complet la datele studiului. Autorul corespunzător și investigatorul principal Dr. Wolfe are responsabilitatea finală pentru decizia de a prezenta publicația.

Dr. Deutz și Dr. Wolfe au fost implicați în analiza și scrierea de manuscrise. Dr. Wolfe, Dr. Safar, dl Memelink, Dr. Ferrando și Dr. van Helvoort și Dl. Schutzler au fost implicați în proiectarea studiului și colectarea datelor. Dl. Spencer a fost responsabil pentru analiza statistică. Toți autori au examinat și aprobat manuscrisul. Proiectul descris a fost susținut de numărul 1UL1RR029884 de la Centrul Național pentru Resurse de Cercetare.

Note de subsol

^☆ Suportat de un grant de la Nutricia Advanced Medical Nutrition.

Conflictul de interese

Dr. Wolfe este membru al Consiliului consultativ Danone Research și a primit despăgubiri. Domnul Memelink și Dr. van Helvoort sunt angajați de Nutricia Advanced Medical Nutrition, Danone Research – Centrul de Nutriție Specializată. Dr. Ferrando, dr. Deutz, dl Schutzler și dl Spencer nu au nici un conflict de interese de a declara.

Referințe

1. Evans WJ, Morley JE, Argiles J, Bales C, Baracos V, Guttridge D, și colab. Cachexia: o nouă definiție.Clin Nutr. 2008; 27 (6): 793-9. [ PubMed ]

2. Tisdale MJ. Mecanismele cașexiei de cancer. Physiol Rev. 2009; 89 (2): 381-410. [ PubMed ]

3. Biolo G, Antonione R, Barazzoni R, Zanetti M, Guarnieri G. Mecanismele modificării proteinelor în bolile cronice: o analiză a studiilor cinetice umane. Curr Opin Clin Nutr Metab Îngrijire. 2003; 6 (1): 55-63. [ PubMed ]

4. Shaw JH, Humberstone DA, Douglas RG, kinetica Koea J. Leucina la pacientii cu boala benigna, cancerul care nu pierde in greutate si cachexia cancerului: studii la nivelul intregului corp si tesut si raspunsul la suportul nutritional. Interventie chirurgicala. 1991; 109 (1): 37-50. [ PubMed ]

5. De Blaauw I, Deutz NE, Von Meyenfeldt MF. Schimbări metabolice în cazexia de cancer – prima dintre cele două părți. Clin Nutr. 1997; 16 (4): 169-76. [ PubMed ]

6. Fearon KC. Meditația lui Sir David Cuthbertson 1991. Mecanismele și tratamentul pierderii în greutate în cancer. Proc Nutr Soc. 1992; 51 (2): 251-65. [ PubMed ]

7. Emery PW, Edwards RH, Rennie MJ, Souhami RL, Halliday D. Sinteza proteinei în mușchi măsurată in vivo la pacienții cu cancer cachectic. Br Med J (Clin Res. Ed.) 1984; 289 (6445): 584-6.[ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

8. Kadar L, Albertsson M, Areberg J, Landberg T, Mattsson S. Valoarea prognostică a proteinei corporale la pacienții cu cancer pulmonar. Ann New York Acad Sci. 2000; 904 : 584-91. [ PubMed ]

9. Arends J, Bodoky G, Bozzetti F, Fearon K, Muscaritoli M, Selga G, și colab. Ghidul ESPEN privind nutriția enterală: oncologia non-chirurgicală. Clin Nutr. 2006; 25 (2): 245-59. [ PubMed ]

10. de Blaauw I, Heeneman S, Deutz NE, von Meyenfeldt MF. Creșterea numărului de proteine din întregul corp și a cantității de glutamină în cazul cancerului avansat nu este compensată de creșterea proteinelor musculare și a fluctuației glutaminei. J Surg Res. 1997; 68 (1): 44-55. [ PubMed ]

11. de Blaauw I, Deutz NE, von Meyenfeldt MF. Cancerul reduce răspunsul metabolic al mușchilor la stresul chirurgical la șobolan. J Surg Res. 1998; 80 (1): 94-101. [ PubMed ]

12. de Blaauw I, Deutz NE, Hulsewe KW, von Meyenfeldt MF. Răspunsul metabolic atenuat la intervenția chirurgicală la șobolanii care poartă tumori. J Surg Res. 2003; 110 (2): 371-7. [ PubMed ]

13. Vissers YL, von Meyenfeldt MF, Argiles JM, Luwing YC, Dejong CH, Deutz NE. Distrugerea proteinelor la nivelul întregului corp și la nivelul organelor la șoarecii care nu suferă de cachectică și care suferă o intervenție chirurgicală. Clin Nutr. 2007; 26 (4): 483-90. [ PubMed ]

14. Vissers YL, von Meyenfeldt MF, Luking YC, Dejong CH, Buurman WA, Deutz NE. Prezența tumorii inhibă răspunsul postoperator normal în arginină și producția de NO la șoareci non-cachectic. Clinica Sci (Londra) 2007; 112 (10): 527-32. [ PubMed ]

15. Vissers YL, von Meyenfeldt MF, Luking YC, Dejong CH, Deutz NE. Sinteza interorganică a argininei este stabilită în jos în cazul șoarecilor supuși traumelor chirurgicale care poartă tumori. Metabolism. 2008;57 (7): 896-902. [ PubMed ]

16. Wolfe RR. Reglarea proteinei musculare de aminoacizi. J Nutr. 2002; 132 (10): 3219S-24S. [ PubMed ]

17. Raze PJ, Fjeld CR, Jahoor F. Diferențele dintre compozițiile de aminoacizi ale fazei acute și ale proteinelor musculare au o influență asupra pierderii azotului în stări traumatice? J Nutr. 1994; 124 (6): 906-10. [ PubMed ]

18. Volpi E, Ferrando AA, Yeckel CW, Tipton KD, Wolfe RR. Aminoacizii exogeni stimulează sinteza proteinei musculare nete la vârstnici. J Clin Invest. 1998; 101 (9): 2000-7. [ Articol gratuit PMC ][ PubMed ]

19. Paddon-Jones D, Sheffield-Moore M, Zhang XJ, Volpi E, Wolf SE, Aarsland A, și colab. Ingestia de aminoacizi îmbunătățește sinteza proteinelor musculare la tineri și vârstnici. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2004; 286 (3): E321-8. [ PubMed ]

20. Katsanos CS, Chinkes DL, Paddon-Jones D, Zhang XJ, Aarsland A, Wolfe RR. Ingerarea proteinei din zer în cazul persoanelor în vârstă are ca rezultat creșterea acumulării de proteine musculare decât ingerarea conținutului său esențial de aminoacizi. Nutr Res. 2008; 28 (10): 651-8. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

21. Katsanos CS, Kobayashi H, Sheffield-Moore M, Aarsland A, Wolfe RR. Îmbătrânirea este asociată cu scăderea acumulării de proteine musculare după ingestia unui bolus mic de aminoacizi esențiali. Am J Clin Nutr. 2005; 82 (5): 1065-73. [ PubMed ]

22. Garlick PJ, Grant I. Infuzia de aminoacizi mărește sensibilitatea sintezei proteinelor musculare in vivo la insulină. Efectul aminoacizilor cu catenă ramificată. Biochem J. 1988; 254 (2): 579-84.[ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

23. Buse MG, Reid SS. Leucină. Un posibil autor de reglementare a metabolismului proteinelor în mușchi.J Clin Invest. 1975; 56 (5): 1250-61. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

24. Hong SO, Layman DK. Efectele leucinei asupra sintezei proteinelor in vitro și a degradării în mușchii scheletici ai șobolanilor. J Nutr. 1984; 114 (7): 1204-12. [ PubMed ]

25. Dardevet D, Sornet C, Balage M, Grizard J. Stimularea sintezei proteinei musculare in vitro a șobolanilor de către leucină scade odată cu vârsta. J Nutr. 2000; 130 (11): 2630-5. [ PubMed ]

26. Katsanos CS, Kobayashi H, Sheffield-Moore M, Aarsland A, Wolfe RR. O proporție mare de leucină este necesară pentru stimularea optimă a ratei sintezei proteinelor musculare de către aminoacizii esențiali la vârstnici. Am J Physiol. 2006; 291 (2): E381-7. [ PubMed ]

27. Koopman R, Verdijk L, Manders RJ, Gijsen AP, Gorselink M, Pijpers E, și colab. Co-ingestia proteinelor și a leucinei stimulează ratele de sinteză a proteinelor musculare în aceeași măsură la bărbații tineri și bătrâni. Am J Clin Nutr. 2006; 84 (3): 623-32. [ PubMed ]

28. Rieu I, Balage M, Sornet C, Giraudet C, Pujos E, Grizard J, și colab. Suplimentarea cu leucină îmbunătățește sinteza proteinelor musculare la bărbații în vârstă, independent de hiperaminoacidemie. J Fiziologie. 2006; 575 (Pt1): 305-15. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

29. van Norren K, Kegler D, Argiles JM, Luiking Y, Gorselink M, Laviano A, și colab. Suplimentarea dietei cu o combinație specifică de proteină mare, leucină și ulei de pește îmbunătățește funcția musculară și activitatea zilnică în șoarecii cachectici care poartă tumori. Br J Cancer. 2009; 100 (5): 713-22.[ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

30. Ferrando AA, Paddon-Jones D, Hays NP, Kortebein P, Ronsen O, Williams RH, și colab. Suplimentarea cu EAA pentru a crește aportul de azot îmbunătățește funcția musculară în timpul perioadei de odihnă a patului la vârstnici. Clin Nutr. 2009 [ PubMed ]

31. Borsheim E, Bui QU, Tissier S, Kobayashi H, Ferrando AA, Wolfe RR. Efectul suplimentelor de aminoacizi asupra masei musculare, a forței și a funcției fizice la vârstnici. Clin Nutr. 2008; 27 (2): 189-95.[ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

32. Meesters RJ, Wolfe RR, Deutz NE. Aplicarea spectrometriei de masă cromatografie lichidă-tandem (LC-MS / MS) pentru analiza îmbogățirii izotopice stabile a fenilalaninei și tirozinei. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2009; 877 (1-2): 43-9. [ PubMed ]

33. Wolfe RR, Chinkes DL. Traseele izotopilor în metabolic. Res Principii Analiza cinetică. 2004: 274.

34. Bohe J, Low A, Wolfe RR, Rennie MJ. Sinteza proteinelor musculare umane este modulată prin disponibilitatea extracelulară, nu intramusculară a aminoacidului: un studiu de răspuns la doză. J Fiziologie. 2003; 552 (Pt1): 315-24. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

35. Brunner E, Domhof S, Langer F. Non- parametrizali Anal longitudinal Factorial Exp. 2001: 288.

36. Schutz Y, Kyle UU, Pichard C. Indicele de masa fara grasimi si percentile indicele maselor de grasime la caucazieni in varsta de 18-98 y. Int J Obes Relat Metab Disord. 2002; 26 (7): 953-60. [ PubMed ]

37. Muscaritoli M, Anker SD, Argilés J, Aversa Z, Bauer JM, Biolo G și colab. Definirea consensului a sarcopeniei, cașexiei și pre-cașexiei: document comun elaborat de grupurile de interese speciale (SIG) „cachexia-anorexia în bolile cronice de risipă” și „nutriția în geriatrie” Clin Nutr. 2010; 29 (2): 154-9.[ PubMed ]

38. Lucian YC, Poeze M, Ramsay G, Deutz NE. Producția redusă de citrulină în sepsis este legată de scăderea producției de arginină și oxid de azot de novo. Am J Clin Nutr. 2009; 89 (1): 142-52. [ PubMed ]

39. Engelen MP, Rutten EP, De Castro CL, Wouters EF, Schols AM, Deutz NE. Răspunsul interorganic aliat la alimentație la pacienții cu boală pulmonară obstructivă cronică. Am J Clin Nutr. 2005; 82 (2): 366-72. [ PubMed ]

40. Paddon-Jones D, Sheffield-Moore M, Katsanos CS, Zhang XJ, Wolfe RR. Stimularea diferențială a sintezei proteinelor musculare la persoanele în vârstă după ingestia isocalorică a aminoacizilor sau a proteinei din zer. Exp Gerontologie. 2006; 41 (2): 215-9. [ PubMed ]

41. Dillon EL, Volpi E, Wolfe RR, Sinha S, Sanford AP, Arrastia CD, și colab. Metabolismul aminoacid și sarcina inflamatorie la pacienții cu cancer ovarian supuși unei terapii oncologice intense. Clin Nutr. 2007;26 (6): 736-43. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

42. Volpi E, Kobayashi H, Sheffield-Moore M, Mittendorfer B, Wolfe RR. Aminoacizii esențiali sunt responsabili în primul rând pentru stimularea aminoacizilor de anabolism al proteinelor musculare la adulții vârstnici sănătoși. Am J Clin Nutr. 2003; 78 (2): 250-8. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

43. Volpi E, Mittendorfer B, Rasmussen BB, Wolfe RR. Răspunsul anabolismului de proteine musculare la hiperaminoacidemia combinată și hiperinsulinemia indusă de glucoză este afectată la vârstnici. J Clin Endocrinol Metab. 2000; 85 (12): 4481-90. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

44. Katz A, Nambi SS, Mather K, Baron AD, Follmann DA, Sullivan G, și colab. Indicele cantitativ al sensibilității la insulină: o metodă simplă și precisă pentru evaluarea sensibilității la insulină la om. J Clin Endocrinol Metab. 2000; 85 (7): 2402-10. [ PubMed ]

45. van Norren K, van Helvoort A, Frost GS, Lansink M. P123 O compoziție nutrițională specifică pentru pacienții cu cancer cu un indice glicemic scăzut. Suplimente pentru Nutriție Clinică. 2009; 4 (2): 77.

46. Tipton KD, Elliott TA, Cree MG, Wolf SE, Sanford AP, Wolfe RR. Ingestia proteinelor de cazeină și zer rezultă în anabolismul muscular după exercițiul de rezistență. Med Sci Sports Exerc. 2004; 36 (12): 2073-81. [ PubMed ]

47. Drummond MJ, Rasmussen BB. Substanțele nutritive îmbogățite cu leucină și reglarea țintă a mamiferelor de semnalizare rapamicină și sinteza proteinei musculare scheletice umane. Curr Opin Clin Nutr Metab Îngrijire. 2008; 11 (3): 222-6. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

48. Paddon-Jones D, Rasmussen BB. Recomandări privind proteinele dietetice și prevenirea sarcopeniei. Curr Opin Clin Nutr Metab Îngrijire. 2009; 12 (1): 86-90. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

49. Sijben JW, Calder PC. Imunomodulare diferențiată cu PUFA cu lanț lung cu n-3 în sănătate și boli cronice. Proc Nutr Soc. 2007; 66 (2): 237-59. [ PubMed ]

50. Calder PC. Discursul ESPEN 2008, Sir David Cuthbertson: acizi grași și inflamații – de la membrana până la nucleu și de la banca de laborator la clinică. Clin Nutr. 2010; 29 (1): 5-12. [ PubMed ]

51. Smith HJ, Khal J, Tisdale MJ. Downregularea degradării proteinei dependente de ubiquitin în miotuburile murine în timpul hipertermiei prin acid eicosapentaenoic. Biochem Biophys Res Commun.2005; 332 (1): 83-8. [ PubMed ]

52. Smith HJ, Greenberg NA, Tisdale MJ. Efectul acidului eicosapentaenoic, proteinei și aminoacizilor asupra sintezei proteinelor și degradării în mușchii scheletici a șoarecilor cachectici. Br J Cancer. 2004; 91(2): 408-12. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

53. Barber MD, Fearon KC, Ross JA. Acidul eicosapentaenoic modulează răspunsul imun, dar nu are nici un efect asupra unui mimic al răspunsurilor specifice antigenului. Nutriție. 2005; 21 (5): 588-93.[ PubMed ]

54. Mickleborough TD, Tecklenburg SL, Montgomery GS, Lindley MR. Acidul eicosa-pentaenoic este mai eficient decât acidul docosahexaenoic în inhibarea producției de mediator proinflamator și a transcripției din celulele macrofage alveolare astmatice umane induse de LPS. Clin Nutr. 2009; 28 (1): 71-7.[ PubMed ]

55. Faber J, Vos P, Kegler D, van Norren K, Argiles JM, Laviano A, și colab. Efectele benefice modulative imune ale unei combinații nutriționale specifice într-un model murin pentru cașexia cancerului. Br J Cancer. 2008; 99 (12): 2029-36. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

56. Smith GI, Atherton P, Reeds DN, Mohammed BS, Rankin D, Rennie MJ și colab. Suplimentarea cu acid gras omega-3 creste rata de sinteza a proteinelor musculare la adultii in varsta: un studiu controlat randomizat. Am J Clin Nutr. 2010 [ articol gratuit PMC ] [ PubMed ]

57. Nordoy A, Barstad L, Connor WE, Hatcher L. Absorbția acizilor n-3 eicosapentaenoici și docosahexaenoici ca esteri etilici și trigliceride de către oameni. Am J Clin Nutr. 1991; 53 (5): 1185-90.[ PubMed ]

Răspuns normal al proteinelor anabolice la hiperaminoacidemie la pacienții cu insulină rezistenți la casexia de cancer pulmonar.

aug.6

Abstract

OBIECTIV ȘI OBIECTIVE:

Rezistența la insulină a anabolizării proteinelor a fost speculată pentru a sta in spatele pierderii musculare scheletice caracteristică casexiei de cancer. Am testat dacă rezistența la insulină este prezentă la pacienții cu cancer pulmonar casectic și dacă o creștere susținută, fiziologică a aminoacizilor cu hiperinsulinemie ar compensa acest lucru.

METODE:

[[13] C] leucină și [(3) H] glucoză din intreg corpul au fost evaluate la 10 pacienți cu cancer pulmonar fără celule mici (NSCLC) și 10 martori sănătoși în timpul unei cleme euglicemice, hiperinsulinemice în condiții de izoaminoacidemie urmate de hiperaminoacidemie.

REZULTATE:

Gama de glucoză și proteine postabsorptive au fost comparabile între grupuri. Absorbția glucozei a fost semnificativ mai scăzută la pacienții cu NSCLC în timpul hiperinsulinemiei.

În timpul izoaminoacidemiei concomitente, distrugerea proteinelor a fost suprimată în ambele cazuri, dar a fost crescuta în NSCLC; ratele de sinteză nu s-au schimbat, ceea ce a dus la scăderea echilibrului net de proteine (sinteză – defalcare) ca răspuns la insulina la NSCLC. Cu hiperaminoacidemia ulterioară, sinteza a crescut semnificativ fără alte modificări în defalcare, ceea ce a dus la o creștere similară a soldului net între grupuri.

CONCLUZII:

Pacienții cu NSCLC cu cașexie moderată au prezentat o rezistență considerabilă la insulină a glucozei și a anabolizării proteinelor din corp. Răspunsul lor la anabolismul proteic a fost stimulat în mod normal prin hiperaminoacidemie. Astfel, furnizarea amplă a aminoacizilor este o strategie fezabilă de a depăși eșecul anabolic al proteinelor in cașexia de cancer.

PMID:: 22647419
DOI:: 10.1016 / j.clnu.2012.05.003

Dieta bogată în leucină – aminoacid cetonic modifică profilul metabolicic pe bază de 1H-RMN, previne casexia fără a creste masa tumorii Walker-256 la șobolani

aug.4

Abstract

fundal

Cachexia este una dintre cele mai importante cauze ale decesului cauzat de cancer. Suplimentarea cu aminoacizi cu catenă ramificată BCAA , în special LEUCINA , a fost utilizată pentru a minimiza pierderea de țesut muscular, deși puține studii au examinat efectul acestui tip de suplimente nutriționale asupra metabolismului gazdei care poartă tumora. Prin urmare, studiul prezent a evaluat dacă o dietă bogată în leucină afectează deranjamentele metabolomice în țesuturile serice și tumorale la șobolanii cu Walker-256-tumori (furnizând un model experimental de cașexie).

metode

După 21 de zile de hrănire a șobolanilor femele Wistar cu o dietă bogată în LEUCINA, distribuită în loturile cu tumori L-leucină și LW-leucină Walker-256, am examinat profilul metabolomic al probelor de ser și de țesut tumoral și le-am comparat cu eșantioane provenite din tumorile purtătoare sobolani hrăniți cu o dietă normală de proteine (C – control, W – grupuri care poartă tumori). Am utilizat 1H-RMN ca mijloc de studiere a profilului metabolic al tumorii și tumorii, a proliferării tumorale și a căii de sinteză a proteinei tumorale.

Rezultate

Dintre cei 58 de metaboliți serici examinați, am constatat că 12 au fost modificați în grupul care purta tumori, reflectând o creștere a activității unor căi metabolice legate de producerea de energie, care au deturnat multe substanțe nutritive spre creșterea tumorii. În ciuda faptului că au crescut activitatea celulelor tumorale (de exemplu, expresia Ki-67 și mTOR mai ridicată), nu au existat diferențe în masa tumorală asociată cu schimbările în 23 metaboliți (care rezultă din sinteza și degradarea valinei, leucinei și izoleucinei și din sinteza și degradarea cetone) în grupul de leucină-tumoare. Acest rezultat sugerează că majoritatea nutrienților au fost folosiți pentru întreținerea gazdei.

Concluzie

O dietă bogată în leucină, utilizată în mare măsură pentru a preveni pierderea mușchilor scheletici, nu a afectat creșterea tumorii Walker 256 și a dus la modificări metabolomice care pot explica parțial efectele pozitive ale leucinei asupra întregii gazde purtătoare de tumori.

fundal

Cancerul este o problemă de sănătate la nivel mondial asociată cu un număr tot mai mare de decese în fiecare an. Cachexia este una dintre principalele cauze de deces la pacienții cu cancer, reprezentând aproape 30% din astfel de cazuri [ 1 – 3] și este un sindrom complex metabolic și nutrițional caracterizat prin pierderea involuntară de greutate care se datorează în principal pierderii musculaturii scheletice țesut. Această pierdere a mușchilor este, de asemenea, însoțită de pierderea țesutului adipos, slăbiciune care afectează statutul funcțional al pacientului și afectarea sistemului imunitar, ceea ce conduce, în cele din urmă, la o calitate foarte scăzută a vieții și la răspunsul terapeutic afectat la tratament [ 2 , 4 , 5 ].

Cachexia cailor determină, de asemenea, tulburări metabolice și se dezvoltă un număr tot mai mare de studii care examinează profilurile modificate ale metabolitului asociate cu diferite boli, în special pentru casexia asociată cancerului [ 6 ]. Având în vedere că metaboliții sunt biomarkeri excelenți, prezența și cantitatea de metaboliți specifici pot oferi o mai bună înțelegere a biologiei celulelor canceroase [ 7 , 8 ]. De exemplu, Der-Torossian și colegii [ 7 ] au descris schimbările dintre țesutul muscular gastrocnemius cachectic și non-cachectic de la șoareci purtători de tumori C26 și au descoperit că calea glicolitică a fost semnificativ modificată de cea a șoarecilor sănătoși. În plus, Shen și colegii [ 8 ] au raportat biomarkeri potențiali în urina șobolanilor care purtau tumori Walker-256 în timpul progresiei cancerului, ipotezând că această modificare ar putea fi rezultatul proliferării celulare crescute, unei reduceri a β-oxidării acizilor grași și a săracei reabsorbții renale tubulare. Utilizarea științei metabolomice permite o înțelegere globală a proceselor biochimice și a stărilor celulare, reflectând schimbările în fenotip și, de asemenea, în funcția celulară sau tisulară [ 6 , 9 , 10 ]. Identitățile, concentrațiile și fluxurile de metaboliți sunt produsul final al interacțiunilor dintre expresia genelor, expresia proteică și mediul celular [ 11 ] și, prin urmare, pot servi ca indicatori ai stării fiziologice globale a pacienților [ 12].

Deoarece cașexia cancerului promovează modificări metabolice care duc la o calitate slabă a vieții, este imperativ să se mărească numărul de studii și tratamente pentru cașexia pentru îmbunătățirea îngrijirii pacienților. Un domeniu promițător de cercetare este legat de utilizarea suplimentelor nutriționale pentru a contracara schimbările fizice care însoțesc boala [ 13 ]. De exemplu, s-a demonstrat că suplimentarea cu aminoacizi cu catenă ramificată BCAA contribuie la îmbunătățirea masei musculare scheletice care este diminuată odată cu îmbătrânirea sau datorită bolilor precum SIDA și diabetul [ 14 ]. Într-adevăr, este cunoscut că LEUCINA joacă un rol important în metabolismul mușchilor scheletici și reglează sinteza proteinelor în urma administrării de alimente, stimulând calea mTOR și inhibând calea ubiquitin-proteazomului [ 15 , 16 ].Leucina singură, precum și un amestec complet de aminoacizi cu catenă ramificată BCAA, pot stimula în continuare sinteza proteică și proteoliza proteinei [ 17 ].În plus, studiile anterioare din partea grupului nostru au arătat că o dietă bogată în leucină poate îmbunătăți echilibrul de azot și masa corporală slabă [ 14 , 18-20], în special țesuturile musculare scheletice [ 18 , 21-30 ], placentă și inimă [ 31 ] în șobolani cu Walker 256 – tumori. Astfel, suplimentarea cu leucină poate fi, de asemenea, promițătoare pentru tratamentul și chiar prevenirea cașexiei cancerului. Chiar și în continuare, în timp ce rolul leucinei în stimularea sintezei proteinelor musculare scheletice este bine stabilit în literatură [ 15 , 17 , 21 , 32 , 33 ], până în prezent nici un studiu nu a evaluat modularea indusă de leucină pe profilul metabolomic în tumorile purtătoare gazde. În studiul de față, am dezvoltat un profil metabolic ¹ H-RMN (ser și țesut tumoral) pentru a evalua efectul terapeutic al unei diete bogate în leucină la șobolanii cu tumori Walker 256, care oferă un model experimental de cașexie [ 34 ]. În acest fel, suntem capabili să evaluăm deranjamentele metabolice cauzate de creșterea tumorală și astfel de cunoștințe pot optimiza capacitatea de a trata modificările în căile moleculare și biochimice care rezultă din condiții cum ar fi cașexia.

metode

Animale și dietă

Șobolani femele Wistar (aproximativ 90 ± 10 zile vechi, obținuți la Facultatea de Animale de la Universitatea de Stat din Campinas, UNICAMP, Brazilia) cântărind aproximativ 265 ± 10 g au fost adăpostiți în cuști colective în condiții controlate de mediu (lumină și întuneric 12/12 h , temperatura 22 ± 2 ° C și umiditate 50-60%).Animalele au fost monitorizate zilnic, au fost cântărite de 3 ori pe săptămână și au primit alimente și apă ad libitum . În conformitate cu Institutul American de Nutriție (AIN-93; 35 ), dieta semi-purificată a fost construită, în timp ce dieta suplimentată cu leucină a fost îmbogățită cu L-leucină 3% ca în lucrările noastre anterioare [ 14 , 21 , 24 ]. Ambele diete (control, C și leucină, L) conțin cantități similare de azot (aproximativ 2,84 g dietă N2 / 100 g) pentru un conținut de proteine de aproximativ 18%. Toate componentele dietelor sunt prezentate în tabelul 1 .

tabelul 1

Componente dieta

	diete
	Control	leucină
Componente	(%)	(%)
Amidon de porumb ^a	39.7	38,7
Cazeină	20.0	20.0
Dextrină	13.2	12.2
Zahăr	10.0	9
Fibră (micro fibră de celuloză)	5	5
Sare amestec	3.5	3.5
Amestec de vitamine	1.0	1.0
cisteina	0.3	0.3
colină	0,25	0,25
Grăsime (ulei de soia)	7	7
L-leucină ^b	0.0	3.0

^a Oferit de către Ingredion Products Brazil, ^b Furnizat de Ajinomoto Interamericana Ind. & Com.Ltda. Dietele conțin cantități similare de azot (aproximativ 13,2 mg N2 / 100 g alimente). Ajustarea calorică a dietei bogate în aminoacizi a fost realizată prin reducerea cantității echivalente de carbohidrați care corespunde dietelor isocalorice. Celelalte componente au conținut aceeași cantitate de grăsimi, fibre, sare și amestec de vitamine și cisteină și colină ca dietă normo-proteică

Walker 256 inoculare tumorală

Acest studiu a utilizat tumora Walker 256, care este utilizat pe scară largă ca model experimental al sindromului de cașexie de cancer. Celulele carcinomului Walker 256 (2,5 x 106 celule viabile) au fost injectate subcutanat în flanșa dreaptă a șobolanilor experimentali în prima zi a experimentului. S-au urmărit orientările generale ale Comitetului de coordonare britanică pentru cercetare în domeniul cancerului (1998) [ 36 ] privind bunăstarea animalelor, iar protocoalele experimentale au fost aprobate de Comitetul instituțional pentru etică în cercetarea pe animale (CEEA / IB / UNICAMP, protocol 2677-1).

Protocolul experimental

Treizeci și cinci de animale au fost repartizate aleatoriu în patru grupe experimentale în funcție de starea implantului tumoral și suplimentarea cu leucină nutritivă: două grupuri au fost hrănite cu o dietă de control (proteină 18%): C, grupul de control ( n = 9) și W, Walker 256 tumor- ( n = 9), în timp ce celelalte două grupuri au fost hrănite cu o dietă bogată în leucină (proteină 18% + 3% leucină): L, grupul de control al leucinei ( n = 8) și LW, leucin Walker 256 grupului ( n = 9). Toți șobolanii au fost monitorizați și cântăriți de 3 ori pe săptămână. La sfârșitul perioadei de suplimente nutritive, adică la 21 de zile după evoluția tumorii, animalele au fost sacrificate fără un post peste noapte, sângele lor a fost colectat și tumorile au fost rezecate și cântărite. Probele de sânge au fost centrifugate la 1000 x g la 4 ° C timp de 10 min și serul a fost păstrat la -20 ° C pentru analizele metabolomice. Probele de țesut tumoral au fost congelate direct în azot lichid și depozitate la -80 ° C pentru testele metabolomice, Western blotting și imunochimie.

Analiza metabolică

Pregătirea probei pentru analiza RMN

Probele de plasmă s-au filtrat printr-o coloană Microcon YM-3 (Amicon Ultra 0,5 ml, Sigma-Aldrich) cu un filtru de centrifugare cu membrană 3-kDa pentru recuperarea serului (la 4 ° C). S-a diluat 0,2 ml diluant într-o soluție apoasă (0,6 ml) conținând 10% (v / v) oxid de deuteriu (D20, 99,9%; Cambridge Isotope Laboratories Inc., Massachusetts, pH 7,4) și 0,5 mM TMSP-d4 (acid 3- (trimetilsilil) -2,2 ‘, 3,3’-tetradeuteropropionic de la Sigma-Aldrich), apoi transferate într-un tub RMN de 5 mm (Norell Standard Series 5 mm, Sigma-Aldrich) pentru achiziție imediată.

Eșantioanele tumorale au fost prelucrate în urma protocolului Le Belle și al colegilor [ 37 ]. Pe scurt, fragmentele de țesut tumoral au fost cântărite, adăugate la o soluție rece metanol / cloroform (2: 1 v / v, total 2,5 ml) și sonicate (VCX 500, Vibra-Cell, Sonics & Material Inc., cu un interval de pauză de 10 secunde între fiecare minut. O soluție rece de cloroform / apă distilată (1: 1 v / v, total de 2,5 ml) a fost apoi adăugată la probe. Probele au fost vortexte scurt (pentru a forma o emulsie) și s-au centrifugat la 3,1 x 103 g timp de 20 de minute la 4 ° C. Faza superioară (care conține metaboliți metanol, apă și polari) a fost colectată și uscată într-un concentrator de vid (miVac Duo Concentrator, GeneVac, UK). Faza solidă rămasă a fost rehidratată în 0,6 ml de tampon fosfat care conține D20 (0,1 M, pH 7,4) și 0,5 mM TMSP-d4. Probele au fost adăugate la un tub RMN de 5 mm pentru achiziție imediată.

Obținerea de date RMN și identificarea metabolitului

Spectrul 1H RMN al probelor a fost obținut utilizând un spectrometru RMN Varian Inova (Agilent Technologies Inc., Santa Clara, USA) echipat cu o sondă de rezonanță triplă și funcționând la o frecvență de rezonanță 1H de 500 MHz și o temperatură constantă de 298 K (25 ° C). Un total de 256 de descompuneri de inducție libere au fost colectate cu puncte de date de 32 k pe o lățime spectrală de 16 ppm. O întârziere de relaxare de 1,5 s a fost încorporată între scanări, în timpul cărora a fost aplicat un câmp de frecvență radio continuă cu presiune de apă (RF). Faza spectrală și corecțiile de bază, precum și identificarea și cuantificarea metaboliților prezenți în probe au fost efectuate utilizând software-ul Chenomx NMR Suite 7.6 (Chenomx Inc., Edmonton, Canada).

Imunohistochimia tumorii pentru tumora Ki-67 și numărul vasului

Fragmentele de țesut tumoral au fost fixate timp de 24 de ore în soluție de paraformaldehidă 4% înainte de a fi înglobate în parafină. Din fiecare probă de țesut s-au selectat secțiuni de 5 pm pentru reacția de imunoperoxidază Ki-67.Pentru analiza imunohistochimică, parafina a fost îndepărtată. Pentru recuperarea antigenului, secțiunile au fost incubate cu tampon citrat de sodiu 10 mM (pH 6) timp de 1 oră la 80 ° C, spălate cu soluție salină tamponată Tris 0,05 M (TBS, pH 7,4) și incubate cu TBS conținând 0,3% H20 ₂ pentru blocarea activității peroxidazei endogene. Secțiunile au fost apoi permeabilizate timp de 1 oră cu 0,1% Tween® 20 și 5% lapte fără grăsimi în TBS. Secțiunile au fost apoi incubate cu un anticorp monoclonal anti-Ki67 (1:50; Spring Bioscience, Pleasanton, CA) la 4 ° C peste noapte și, după această perioadă, incubate cu anti-iepure pentru țesuturile de șobolan (Simples Stain Rat Max Po , N-Histofine®, Nichirei Biosciences inc., Tokyo, Japonia) timp de 1,5 ore. Celulele proliferative pozitive au fost detectate cu soluție de 3,3′-diaminobenzidină (DAB; Sigma-Aldrich Chemicals, St Louis, MO, SUA) (10% DAB și 0,2% H202 în TBS). În cele din urmă, secțiunile au fost colorate cu hematoxilină Ehrlich și montate pentru microscopie. Celulele Ki67 pozitive au fost numărate folosind software-ul Image-Pro Plus după captarea imaginii pe un microscop Leica folosind o mărire de 100 ×. Pentru martorii negativi, secțiunile tumorale din fiecare grup au fost incubate în PBS fără primul anticorp și apoi incubate cu anticorpul secundar biotinilat anti-caprină urmat de reacția cu DAB, așa cum s-a descris mai sus. Numărul celulelor pozitive și numărul vaselor au fost determinate prin numărarea a 5 câmpuri (câte 500 pm ²fiecare) într-un singur diapozitiv din fiecare dintre cel puțin șase șobolani per grup.

Tumor Western blotting

Probele de țesut tumoral au fost omogenizate în tampon de extracție proteică (20 mM acid N-2-hidroxietilpiperazin-N-2-etansulfonic, 100 mM KCI, 0,2 mM EDTA, 2 mM EGTA, 1 mM ditiotreitol, 50 mM NaF, , Ortovanadat 0,5 mM și glicină 50 mM, pH 7,4), urmată de centrifugare la 10 000 x g timp de 15 minute la 4 ° C și apoi au fost separați prin electroforeză SDS-PAGE 10% în condiții reducătoare. După electroforeza pe gel și transferul de proteine pe o membrană de nitroceluloză, proteinele au fost blocate la temperatura camerei timp de 1 oră în lapte uscat fără grăsime de 5%. Membranele au fost apoi incubate peste noapte la 4 ° C cu anticorpi împotriva mTOR (semnal celular diluat 1: 1000). Imunoreactivitatea a fost detectată prin incubarea secvențială a membranelor cu anticorp secundar anti-șoarece timp de 1 oră la temperatura camerei, care a fost vizualizată utilizând un sistem de detectare a chemiluminescenței. Nivelul mTOR a fost estimat față de nivelul constant al a-tubulinei de 50 kDa (semnal celular diluat 1: 1000).

analize statistice

Rezultatele sunt prezentate ca medie ± deviație standard, după analiza tuturor datelor de către Graph Pad Prism 6.0 (Graph-Pad Software, Inc). Pentru comparații între grupuri multiple (de exemplu, C, W, L și LW), datele au fost evaluate cu analiza varianței (ANOVA cu două căi), urmată de o comparație post-hoc utilizând testul lui Bonferroni [ 38 ]. Pentru compararea directă între cele două grupuri (de exemplu, analiza țesutului tumoral în grupurile W și LW), datele au fost analizate utilizând t-testul Student. O diferență semnificativă a fost indicată pentru P ≤ 0,05. Analiza de îmbogățire a setului de metaboliți (MSEA) a fost efectuată pentru a determina căile metabolice afectate cu metaboliții modificați în grupurile experimentale. MSEA a fost realizat utilizând instrumentul MetaboAnalyst 3.0, și o diferență semnificativă a fost indicată pentru P ≤ 0,05 [ 39 ].

Rezultate

Walker 256 carachexie indusă de tumori în ambele grupuri care poartă tumori

Ambele grupuri care poartă tumori (W și LW) au prezentat o scădere a greutății carcasei de șobolan, un raport al greutății corporale la greutatea corporală mai mare de 10% și o reducere a concentrației serice a albuminei (Tabelul 2 ).Suplimentarea cu leucină conduce la un indice de cașexie mai scăzut în grupul LW în comparație cu grupul W. În condițiile experimentale, această reducere a avut tendința de a ajunge la semnificație cu P = 0,0561 (Tabelul 2 ).

masa 2

Parametrii morfometrici și indicatorii de cașexie ^(a)

	C ( n = 9)	W ( n = 9)	L ( n = 8)	LW ( n = 9)
Parametrii morfometrici
Greutatea inițială a corpului (g)	253,4 ± 23,5	264,9 ± 14,6	249,4 ± 24,7	257,0 ± 16,5
Greutatea carcasei (g)	247,5 ± 29,8	184,5 ± 33,7 ^{, *}	243,8 ± 24,7	188,6 ± 21,8 ^{, *}
Indicele de cachexie ^(a)	–	63,9 ± 2,6	–	54,8 ± 2,9 ^***
Tumora de greutate (g)	–	36,04 ± 10,2	–	36,82 ± 9,0
Greutatea relativă a tumorii (%) ^(b)	–	14,79 ± 4,7	–	15,20 ± 4,8
Albuminul seric (g / dl)	2,6 ± 0,2	1,5 ± 0,1 ^*	2,7 ± 0,3	1,6 ± 0,2 ^{, *}

Datele sunt exprimate ca media ± SD. Legendă: Control C; W, purtând tumori (hrănite cu dietă controlată, proteină 18%); L, control; LW, purtând tumori (alimentat cu dietă bogată în leucină, proteină 18% + leucină 3%). Greutatea carcasei reprezintă greutatea corporală fără greutatea tractului gastro-intestinal, a ficatului, a mușchilor și a tumorii. ⁽ masa corporală inițială – masa carcasei + greutatea tumorii + creșterea corporală a masei corporale) / (masa corporală inițială + creșterea corporală a masei corporale)] × 100%. [ 1 ]. ^(b) Greutatea relativă a tumorii corespunde raportului dintre greutatea tumorii și corp, exprimat ca procent. ^* P ≤ 0,05 în comparație cu grupul C; ^** P ≤ 0,05 în comparație cu grupa L; ^*** P = 0,0561 în comparație cu grupul W.

Tabelul 2 și Fig.1a și e ), chiar dacă țesutul tumoral al lotului LW a prezentat o creștere a expresiei proteinei mTOR și Ki-67 în comparație cu grupul W ( Fig.1b, c și d ).

Figura 1

Parametrii tumorii. a : Imunohistochimia imaginii pentru proteina Ki-67 (200 x mărire), d : Expresia K i-67 și e : Numărul de nave. Pentru detalii, consultați Metode . Grafica exprimă rezultatele ca medie ± SD. * P ≤ 0,05 pentru compararea cu grupul W.

Alterări metabolomice ale serului

În sistemul nostru de analiză a metabolismului 1H RMN, care viza în principal metaboliții solubili în apă / polari, am detectat 58 de metaboliți în probele serice pentru toate cele patru grupe experimentale. Dintre acești metaboliți, numai 3 au fost exclusiv la șobolanii care purtau tumori: 3-metil-2-oxovalerat, 4-hidroxifenil lactat și 3-metilhistidină (Tabelul 3 ).

Tabelul 3

Concentrația metabolică a serului (pM)

metaboliţi	C (media ± SD)	W (media ± SD)	L (media ± SD)	LW (media ± SD)
a-aminobutiratului	5,8 ± 4,8	7,9 ± 1,8	4,5 ± 1,6	10,9 ± 7,2
2-hidroxibutirat	3,3 ± 2,8	24,7 ± 7,0	2,7 ± 0,8	32,5 ± 22,0 ^{, **}
2-Hydroxyisovalerate	0,9 ± 0,1	18,8 ± 5,7	1,0 ± 0,5	33,3 ± 25,1 ^{, **}
2-Oxoglutarate	5,4 ± 1,0	7,1 ± 1,1	5.1 ± 1.6	7,5 ± 2,5
2-Oxoisocaproate	0,6 ± 0,1	2,9 ± 0,9 ^*	0,9 ± 0,2	2,7 ± 0,5 ^{, **}
p-hidroxibutirat	14,5 ± 5,5	150,4 ± 70,3	22,9 ± 5,5	480,7 ± 278,3 ^{, , **}
3-hidroxiizobutirat	8,6 ± 2,2	21,1 ± 6,5	7,0 ± 2,0	32,5 ± 17,5 ^{, **}
3-metil-2-oxovalerat	0,0 ± 0,0	4,4 ± 1,4 ^*	0,0 ± 0,0	3,4 ± 1,1 ^{, **}
4-Hydroxyphenyllactate	0,0 ± 0,0	2,8 ± 0,6 ^*	0,0 ± 0,0	6,8 ± 4,6 ^{, , **}
Acetat	12,2 ± 2,1	33,3 ± 19,5	15,0 ± 4,5	35,0 ± 17,6
acetoacetat	0,9 ± 0,4	3,4 ± 1,6	1,1 ± 0,4	7,6 ± 3,9 ^{, , **}
Acetonă	5,0 ± 0,7	61,6 ± 19,2 ^*	4,3 ± 1,6	53,3 ± 2,9 ^{, **}
Alanină	250,6 ± 33,4	477,5 ± 182,1	220,2 ± 53,3	419,9 ± 236,4
Alantoina	25,0 ± 2,5	132,2 ± 43,3 ^*	18,8 ± 14,6	156,4 ± 68,4 ^{, **}
Arginina	60,4 ± 2,1	37,4 ± 7,9 ^*	53,0 ± 16,3	38,9 ± 16,4
asparagină	25,8 ± 1,7	18,7 ± 5,8	20,6 ± 5,4	19,4 ± 2,8
aspartat	14,2 ± 1,6	12,2 ± 2,9	13,4 ± 4,2	18,1 ± 5,9
betaină	34,9 ± 9,6	119,7 ± 61,0	30,9 ± 8,4	132,3 ± 86,1 ^{, **}
carnitină	12,2 ± 1,5	15,3 ± 4,3	9,8 ± 3,2	17,7 ± 8,1
colină	9,2 ± 2,0	16,2 ± 4,1	8,5 ± 2,5	20,4 ± 11,0
citrat	70,8 ± 7,7	105,1 ± 22,1	57,3 ± 12,1	190,9 ± 112,2 ^***
Creatina	87,1 ± 7,9	188,0 ± 43,0	73,4 ± 18,7	252,5 ± 138,1 ^{, **}
Creatinina	9,6 ± 0,8	12,7 ± 4,0	6,7 ± 2,6	21,7 ± 9,8
dimetilamină	0,5 ± 0,2	2,2 ± 0,6	0,6 ± 0,1	4,6 ± 2,7 ^{, **}
etanol	874,3 ± 858,2	2159,4 ± 1079,9	949,5 ± 816,4	1257,7 ± 109,2
formiat	13,3 ± 8,4	31,0 ± 13,4	12,5 ± 1,8	27,9 ± 17,1
fumarat	2,0 ± 0,3	1,3 ± 0,2	1,6 ± 0,3	1,4 ± 0,9
Glucoză	1502,8 ± 171,0	708,7 ± 407,2 ^*	1305,1 ± 531,3	679,0 ± 479,3 ^*
Glutamatul	68,7 ± 14,8	73,0 ± 15,8	71,1 ± 18,0	83,4 ± 34,6
glutamina	258,3 ± 18,1	110,5 ± 33,0 ^*	224,7 ± 65,1	105,7 ± 45,5 ^{, **}
glicerol	348,2 ± 61,1	266,4 ± 151,7	287,7 ± 53,5	193,9 ± 119,3
glicina	80,2 ± 7,5	120,2 ± 37,2	67,0 ± 17,9	117,6 ± 31,6
Histidină	23,7 ± 2,6	24,2 ± 5,5	17,8 ± 4,2	24,7 ± 7,1
izoleucină	31,7 ± 3,0	24,9 ± 4,9	21,9 ± 6,3	25,6 ± 10,7
lactatul	4201,1 ± 305,4	5007,8 ± 599,1	4133,7 ± 1165,8	4242,8 ± 684,4 ^**
leucină	52,4 ± 5,5	43,5 ± 5,5	77,1 ± 13,6 ^*	59,7 ± 20,0
lizina	236,6 ± 49,3	178,4 ± 55,7	204,9 ± 61,9	145,7 ± 59,3
Metionină	25,8 ± 5,2	22,3 ± 3,7	22,2 ± 6,0	19,3 ± 4,9
dimetilglicina	2,3 ± 0,6	5,8 ± 2,4	1,9 ± 0,6	14,6 ± 11,9
O-acetilcarnitina	4,7 ± 1,1	12,0 ± 2,8	3,7 ± 1,1	14,9 ± 6,7 ^{, **}
ornitina	9,2 ± 0,8	13,7 ± 5,3	8,3 ± 3,2	22,9 ± 16,2
pantotenat	1,8 ± 0,2	3,0 ± 1,0	1,9 ± 0,4	4,2 ± 2,9
fenilalanina	21,0 ± 2,9	34,3 ± 5,9	18,8 ± 5,3	32,5 ± 12,0
Proline	113,5 ± 33,3	155,7 ± 60,6	96,7 ± 35,7	123,3 ± 50,4
piruvat	68,9 ± 17,5	76,3 ± 31,9	63,1 ± 25,2	71,6 ± 20,0
sarcosină	0,7 ± 0,1	2,9 ± 0,4 ^*	0,8 ± 0,5	2,6 ± 1,2 ^{, **}
Serina	97,3 ± 3,8	46,6 ± 16,0 ^*	77,8 ± 30,4	43,4 ± 17,6 ^{, **}
succinat	37,8 ± 5,5	36,7 ± 14,3	42,4 ± 23,1	52,2 ± 44,5
Taurina	249,0 ± 32,7	227,2 ± 44,6	205,5 ± 71,3	261,8 ± 142,7
Treonină	178,3 ± 40,8	77,4 ± 29,3 ^*	166,6 ± 77,2	65,3 ± 27,3 ^{, **}
triptofanul	1,5 ± 0,3	10,9 ± 2,8 ^*	1,6 ± 0,7	6,0 ± 2,7 ^{, , **}
Tirozina	31,1 ± 6,0	47,2 ± 9,4	22,3 ± 6,1	38,6 ± 18,6
uracil	4.1 ± 1.1	10,0 ± 3,8	4,5 ± 0,9	9.1 ± 4.2
Uree	522,7 ± 92,1	1022 ± 400,3	492,2 ± 136,5	2701,1 ± 1817,3 ^{, , **}
valină	75,1 ± 6,8	51,5 ± 10,4	50,9 ± 13,6	52,8 ± 19,5
mioinozitolului	22,7 ± 1,7	98,0 ± 11,0	21,6 ± 6,4	153,6 ± 88,3 ^{, **}
sn-Glicerol-3-fosfocolina	3,3 ± 0,8	5,7 ± 1,4	3,4 ± 0,6	6.2 ± 4.3
3-metilhistidină	0,0 ± 0,0	12,3 ± 4,4 ^*	0,0 ± 0,0	17,9 ± 10,3 ^{, **}

Datele sunt exprimate ca media ± SD. Pentru detalii, consultați secțiunile Metode și rezultate ^* P ≤ 0,05 în comparație cu grupul C; ^** P ≤ 0,05 în comparație cu grupul W și ^*** P ≤ 0,05 în comparație cu grupul L

Leucina a fost singurul metabolit modificat în serul de animale sănătoase alimentat cu o dietă bogată în leucină

Pentru a analiza efectul modulativ al suplimentelor nutritive cu leucină, am analizat mai întâi ambele grupuri de control (C și L) și am constatat că leucina a fost singurul metabolit care a crescut în grupul L în comparație cu grupul C (Tabelul 3 ; 2a ).

Fig. 2

Cale metabolice afectate și metaboliții modificați la șobolanii care poartă tumori (grupurile W și LW), comparativ cu animalele care nu poartă tumori (grupuri C și L). un rezumat al căilor semnificativ afectate ( P ≤ 0,05) analizate de diferiții metaboliți găsiți în grupul de leucină în comparație cu grupul C. b Comparație între șobolanii care sufereau de tumori hrăniți cu alimentația normală și grupul C cu o listă serică a nivelurilor de metaboliți crescuți și scăzute în grupa W. Analiza de îmbogățire a setului de metaboliți a evidențiat căile afectate. c Comparația șobolanilor care poartă tumori (LW) și șobolanilor care nu poartă tumori (L) a alimentat o dietă bogată în leucină cu o listă de metaboliți serici, care au crescut și au scăzut în serul de lot LW. Analiza de îmbogățire a setului de metaboliți a evidențiat căile afectate. d Comparația dintre ambii șobolani purtători de tumori a alimentat o dietă normală și o dietă bogată în leucină (LW), cu o listă de metaboliți care au crescut și scăzut în serul LW comparativ cu serul W. Toate datele au fost procesate folosind instrumentul *Metaboanalyst* [ 39 ]. Pentru detalii, consultați Metode

cresterea tumorii induce o varietate de modificări în profilul metabolic al serului

O comparație a grupurilor care poartă tumora și a grupului de control (C) a prezentat schimbări în 12 metaboliți (21,8%), demonstrând că cachexia cancerului a afectat grav metabolismul în întregul organism (Tabelul 3 , Fig.2b ).Mai mult decât atât, nivelurile de metaboliți 2-oxoizocaproați, acetonă, alantoină, sarcozină, triptofan și 3-metilhistidină au crescut în grupul W relativ la grupul C, în timp ce nivelurile de arginină, glucoză, glutamină, threonină și serină au scăzut relativ la grupul C 2b ). Cu aceste modificări ale nivelurilor metabolitului seric, am constatat că patru căi metabolice au fost semnificativ afectate ( P ≤ 0,05) datorită evoluției tumorii Walker 256 ( fig.2b ), și anume biosinteza proteinei, metabolismul glicinei, serinei și treoninei, reciclarea amoniacului și ciclul de uree.

Dieta bogată în leucină a modificat modificările induse de tumori în profilul metabolomic al serului

Sobolanii care suferă de tumori alimentați cu o dietă bogată în leucină (LW) au prezentat modificări în 23 (39,6%) metaboliți serici în comparație cu lotul martor (L) (tabelul 3 și figura 2c ). Dintre acești metaboliți, nivelurile următoarelor 16 au crescut pentru LW în comparație cu grupul L: a-hidroxibutirat, 2-hidroxisovalerat, 2-oxoizocaproat, β-hidroxibutirat, 3hidroxizobutirat, acetoacetat, acetonă, alantoină, , creatină, dimetilamină, triptofan, o-acetilcarnitină, sarcozină, uree, 3-metilhistidină și mioinozitol. Doar trei metaboliți au scăzut în grupul LW: treonină, glutamină și serină. De asemenea, am observat că trei căi principale ( P ≤ 0,05) au fost influențate de evoluția tumorii Walker 256 sub o dietă bogată în leucină, și anume metabolismul glicinei, serinei și treoninei, metabolismul corpului cetonei și degradarea valinei, leucinei și izoleucinei (figura 2c ).

Dieta bogată în leucină a modulat calea afectată observată la șobolanii care poartă tumori, ceea ce a dus la o creștere a sintezei și a degradării organismelor cetone

Pentru a evalua efectul dietei bogate în leucină în șobolanii care poartă tumori, am comparat grupurile W și LW. În grupul LW, am găsit metaboliți crescuți, cum ar fi β-hidroxibutirat ( Fig.3a ), 4-hidroxifenililactat, acetoacetat (Figura 3b ) și uree, față de grupul W (Tabelul 3 ). Nivelurile de tricptofan și lactat au scăzut, de asemenea, în grupul LW comparativ cu grupul W (Tabelul 3 ; Fig.3c și d ).Analizând acești metaboliți modificați, am observat două căi principale afectate în grupurile LW, și anume metabolismul butiratului și metabolismul corpului cetonic (Figura 2d ).

Figura 3

Metaboliții cei mai semnificativi s-au schimbat în ambele grupuri care poartă tumori. oregiune de 600 MHz spectru lichid cu spectru H NMR care arată metabolitul β-hidroxibutirat în ser din grupurile W și LW. b Regiunea spectrală spectrală RMN de 600 MHz care prezintă metabolitul acetoacetatului. c Regiunea de 600 MHz lichide Spectrul RMN al metaboliților acetona. d Regiune de 600 MHz lichide Spectrul RMN care arată metabolitul lactatului în serul de șobolani care poartă tumori. Grafica exprimă rezultatele obținute din zona sub curba regiunilor spectrale și este exprimată ca medie ± SD. * P ≤ 0,05 pentru compararea cu grupul W. Pentru detalii, consultați Metode

Profilul metabolic al țesutului tumoral Walker 256

Sistemul nostru de analiză metabolică de 1H-RMN viza în mare măsură metaboliții solubili în apă (faza metanolică) și 69 de metaboliți în total au fost detectați în probele de țesut tumoral (Tabelul 4 ). De asemenea, am evaluat metaboliții (lipidele) care nu sunt solubili în apă prezente în faza cloroformă (figura 4 ). Pentru a evalua efectul dietei bogate în leucină asupra metabolismului tumoral, am comparat metaboliții prezenți în țesutul tumoral din grupurile W și LW. Dintre cei 69 de metaboliți solubili în apă, numai glicerolul a fost diferit între cele două grupuri și sa constatat o scădere pentru LW în comparație cu W (Tabelul 4 ). Faza non-solubilă în apă a arătat că tumorile animalelor hrănite cu o dietă bogată în leucină au crescut depozitele de lipide, cu diferențe substanțiale între ambele grupuri. În special, grupul LW a prezentat valori crescute ( P ≤ 0,05) de colesterol și un lanț de acil gras comparativ cu grupul W (Figura 4 ).

Tabelul 4

Concentrația metabolică a țesutului tumorii (μM)

metaboliţi	W (media ± SD)	LW (media ± SD)
2-aminobutiratului	16,9 ± 7,3	13,0 ± 5,7
2-hidroxibutirat	12,3 ± 4,1	10,4 ± 5,1
2-Hydroxyisovalerate	6,6 ± 2,6	5,4 ± 3,1
3-hidroxibutirat	52,9 ± 47,0	49,7 ± 37,3
3-hidroxiizobutirat	6,1 ± 1,7	7,5 ± 2,8
4-Hydroxyphenyllactate	1,6 ± 0,5	2,0 ± 1,0
ADP	16,3 ± 4,3	17,8 ± 8,7
AMP	65,6 ± 39,9	77,3 ± 29,4
Acetat	62,5 ± 12,9	57,3 ± 22,3
Acetonă	1,5 ± 1,0	1,6 ± 0,6
Alanină	889,6 ± 477,7	813,7 ± 377,2
anserina	47,2 ± 29,1	28,2 ± 18,0
ascorbat	91,3 ± 42,9	87,8 ± 40,5
asparagină	78,9 ± 35,8	66,1 ± 22,9
aspartat	106,8 ± 54,5	84,4 ± 40,2
betaină	56,6 ± 33,8	50,2 ± 29,8
carnitină	24,8 ± 14,1	22,8 ± 8,1
colină	22,7 ± 6,2	20,5 ± 10,8
Creatina	118,7 ± 53,2	147,6 ± 82,4
citidin	13,0 ± 5,3	11,8 ± 5,7
dimetilamină	2,2 ± 1,0	1,7 ± 1,4
etanol	3,3 ± 1,5	5,3 ± 2,7
formiat	13,4 ± 4,6	10,4 ± 5,4
fumarat	7,2 ± 1,8	7,4 ± 2,5
Glucoză	26,3 ± 11,5	31,1 ± 11,8
Glutamatul	541,2 ± 210,0	536,0 ± 208,1
glutamina	67,8 ± 49,3	54,5 ± 31,7
glutation	17,8 ± 8,4	19,6 ± 11,3
glicerol	46,8 ± 10,6	35,0 ± 7,0 *
glicina	534,3 ± 302,2	466,5 ± 170,9
guanozină	2,3 ± 1,0	2,0 ± 0,8
Histidină	39,0 ± 15,1	36,2 ± 13,5
hipoxantină	31,6 ± 9,0	23,7 ± 8,5
Inosine	61,3 ± 26,2	55,4 ± 23,8
izoleucină	42,7 ± 16,7	35,0 ± 11,9
lactatul	3193,4 ± 1295,5	3390,1 ± 1713,1
leucină	86,8 ± 30,2	102,9 ± 56,4
lizina	168,6 ± 58,1	164,0 ± 76,5
malat	81,2 ± 24,6	71,5 ± 31,6
Metionină	35,1 ± 16,4	24,5 ± 9,6
N, N-dimetilglicină	1,6 ± 0,6	2,1 ± 0,8
Niacinamida	19,8 ± 6,2	16,8 ± 5,5
O-acetilcarnitina	8,8 ± 1,8	8,9 ± 4,7
O-fosfocolină	206,0 ± 86,2	219,2 ± 77,5
O-fosfoetanolamină	516,4 ± 206,1	447,2 ± 194,8
ornitina	9,5 ± 3,5	10,7 ± 3,0
Oxypurinol	669,6 ± 457,5	688,7 ± 433,6
fenilalanina	52,1 ± 24,6	40,9 ± 13,9
Proline	264,1 ± 101,0	254,6 ± 106,7
Propionatul	3,7 ± 1,4	4,2 ± 1,7
sarcosină	4,5 ± 2,5	4,0 ± 2,4
Serina	129,6 ± 50,2	121,6 ± 56,6
succinat	78,5 ± 42,3	84,9 ± 43,3
Taurina	750,7 ± 165,6	832,3 ± 297,0
Treonină	146,8 ± 60,3	190,9 ± 125,8
triptofanul	18,6 ± 7,0	14,8 ± 5,1
Tirozina	69,5 ± 35,5	50,4 ± 18,3
UDP-N-acetilglucozamină	17,4 ± 7,9	15,1 ± 6,1
UDP-galactoză	6,5 ± 2,2	6,7 ± 1,9
UDP-glucoză	11,4 ± 2,7	15,2 ± 5,2
uracil	25,5 ± 5,9	20,5 ± 6,5
uridină	14,1 ± 5,0	12,9 ± 5,3
valină	88,7 ± 33,4	75,9 ± 26,5
mioinozitolului	81,4 ± 31,4	79,1 ± 40,5
sn-glicero-3-fosfocolina	64,8 ± 33,8	80,4 ± 45,3
p-alanina	16,6 ± 6,3	19,5 ± 5,3
3-metilhistidină	16,6 ± 10,5	20,1 ± 16,6
τ-metilhistidină	3,9 ± 1,2	5,4 ± 3,5

Datele sunt exprimate ca media ± SD. Pentru detalii, consultați secțiunile Metodele și rezultatele

* P ≤ 0,05 în comparație cu grupul W.

Figura 4

un spectru RMN 1H din metaboliți de țesut tumoral apolar extrași cu cloroform din grupurile W și LW. b Tabelul care descrie metaboliții apolari găsiți în ambele grupuri care poartă tumori. Numerele identificate în spectru sunt descrise în tabelul atașat la figură.Legenda: W, purtând tumori ( *linii albastre* ); LW, grup de pacienți tratați cu leucină ( *linii roșii* ). Rezultatele sunt exprimate ca media ± SD. * P ≤ 0,05 pentru compararea cu grupul W.Pentru detalii, consultați Metode

Discuţie

Lucrarea de față a utilizat RMN1H pentru a dezvolta profile metabolomice pentru toate cele patru grupuri de șobolani pentru a înțelege mai bine efectul suplimentării cu leucină asupra creșterii tumorii. S-au observat modificări metabolice profunde în grupurile W și LW, în special legate de metabolizarea proteinelor și a aminoacizilor. Aceste modificări au fost probabil asociate cu o stare de cașexie indusă de o creștere a degradării proteinelor pentru a susține creșterea tumorală. Ambele grupuri care poartă tumori au prezentat, de asemenea, modificări în căile specifice legate de metabolismul glicinei, serinei, treoninei, argininei și prolinei.Aceste căi ar putea fi implicate în activitatea crescută a celulelor tumorale și a țesuturilor specifice ale gazdei (de exemplu, musculare). Mai mult, metaboliții modificați sunt cei care joacă un rol în sinteza aminoacizilor (biosinteza aminoacil t-ARN) [ 40 ] și aceștia pot furniza probabil aminoacizi nou sintetizați pentru o cale metabolică diferită, cum ar fi gluconeogeneza, sau acești aminoacizi ar putea să fie direct utilizat de țesutul tumoral ca sursă de energie. Cresterea volumului de proteine corporale este in mod normal legata de cresterea tumorii [ 1 , 5 , 41], în care sinteza proteinelor scăzută și degradarea proteinelor crescute apar ca răspuns la efectele tumorale care mobilizează proteinele musculare. Azotul din țesutul muscular este o sursă de blocuri pentru tumorile cu creștere rapidă, cum ar fi tumora Walker 256 [ 27 , 34 ]. Într-adevăr, nivelurile serice ridicate de 3-metilhistidină, un produs de sinteză a legăturii peptidice și metilarea actinei și a miozinei, au fost detectate în ambele grupuri care poartă tumori, iar cantitatea corespunzătoare de 3-metilhistidină furnizează un indice pentru viteza proteinei musculare defalcare [ 42 ]. Cercetătorii au arătat anterior o corelație pozitivă între creșterea creșterii 3-metilhistidinei și progresia cancerului, împreună cu cachexia cauzată de cancer, datorită defalcării proteinei musculare ridicate [ 43]. În concordanță cu acest rezultat, am observat că nivelurile serice ale creatinului și ale creatininei au fost ridicate în ambele grupuri care purtau tumori comparativ cu grupurile martor, iar metaboliții 3-metilhistidină și creatina au fost chiar mai mari în grupul LW comparativ cu grupul W (tabelul 3 ). Mai mult, în timp ce aceste subproduse de proteine au fost crescute în grupul LW, acest lucru nu sa reflectat în indicele de cașexie, care a fost mai scăzut în grupul LW decât în grupa W ( P = 0,0561). Aceste rezultate sugerează că suplimentarea cu leucină poate fi capabilă să stimuleze sinteza proteinelor și, în consecință, poate conduce la un echilibru net al proteinei pozitive chiar și în timpul unei rate ridicate de degradare a proteinelor, așa cum se arată în studiile noastre anterioare [ 44 , 45]. Căile metabolice afectate determinate aici sugerează de asemenea că grupul bogat în leucină poate să devieze metabolismul pentru a îmbunătăți sinteza proteinelor și a utilizat și alte substraturi ca surse de energie. Mai mult, o creștere semnificativă a nivelurilor serice de triptofan pentru grupul W în comparație cu grupul LW sugerează că consumul unei diete bogate în leucină poate fi asociat cu un conținut scăzut de ser de triptofan, în mod corespunzător cu niveluri scăzute ale serotoninei și astfel un efect anorexigenic scăzut [ 14 , 21 , 23 , 24 , 45 ] și starea de oboseală asociată cu cașexia [ 46 ].

Celulele tumorale necesită o creștere semnificativă a energiei și prezintă un mecanism special de absorbție a nutrienților, utilizând în mod preferențial glucoza și glutamina ca surse de energie [ 47 ]. Astfel, după cum se putea aștepta, datele noastre au arătat că nivelul seric al glucozei a scăzut atât în grupurile W, cât și în loturile LW și, prin urmare, concentrațiile serice ale corpului cetonei (beta-hidroxibutirat, acetonă și acetoacetat) au crescut de asemenea în aceste grupuri. În plus față de acest conținut scăzut de glucoză în ser, metaboliții cetogenici fenilalanină și tirozină [ 48 , 49 ] au contribuit probabil la creșterea serului de cetone cetone observate în ambele grupuri, deși creșterea a fost mai pronunțată în grupul LW (Tabelul 3). Această observație ar putea fi explicată prin faptul că pentru metabolismul într-un mediu slab de glucoză, excesul de leucină ar putea acționa și ca precursor de cetonă și ar promova niveluri ridicate ale sângelui [ 48 , 49 ]. Corpurile cetonei ar putea, prin urmare, să furnizeze o energie suplimentară pentru mușchii scheletici LW și pentru țesuturile gazdă care nu sunt disponibile grupului W. Pe lângă faptul că acționează ca sursă de combustibil pentru a furniza energie pentru activitatea celulară a diferitelor țesuturi, corpurile cetone, în special acetoacetatul (AA), pot, de asemenea, promova proliferarea celulelor musculare [ 50], probabil justificând beneficiile constatate în grupul LW. Recent, Zou și colegii (2016) au descoperit o funcție nouă pentru AA în promovarea proliferării celulelor musculare. AA accelerează regenerarea musculară și ameliorează distrofia musculară, acționând prin activarea căii MEK1-ERK1 / 2-ciclina D1, dezvăluind un mecanism nou în care AA servește ca metabolit de semnalizare în funcția celulei musculare [ 50 ]. Observăm că există o creștere inexplicabilă (deși nu semnificativă statistic) a nivelurilor de acetonă în grupul W, care ar putea acționa, de asemenea, ca o sursă de cetogeneză îmbunătățită [ 51 ]. În timp ce celulele sănătoase, cum ar fi celulele musculare scheletice, se adaptează ușor utilizării cetonelor ca substrat energetic eficient, unele celule de cancer nu prezintă această flexibilitate metabolică [ 52 –54 ]. De exemplu, unor celule neoplazice le lipsesc anumite enzime mitocondriale cheie și astfelau o capacitate scazuta de a metaboliza corpilor cetonici pentru producerea energiei [ 53 , 55 la – 57 la ]. Într-un studiu al celulelor tumorale Walker 256, Fearon și colaboratorii [ 58] a măsurat cele trei activități enzimatice majore responsabile pentru metabolismul corpurilor cetone în mitocondriile și nu a observat nicio activitate a enzimei 3-cetoacid-CoA transferază, în afară de cantități semnificative de 3-hidroxibutirat dehidrogenază și acetil-CoA acetiltransferază. Datele noastre au arătat că, chiar și datorită disponibilității înalte a beta-hidroxibutiratului și acetoacetatului în ser din lotul LW, mărimea tumorii a rămas aceeași între grupurile W și LW. Astfel, putem presupune că deficiența enzimatică mitocondrială sau unele daune mitocondriale structurale / funcționale au afectat probabil capacitatea celulelor tumorale Walker 256 de a metaboliza organismele cetone ca o sursă suplimentară de energie. Activitatea în curs de desfășurare în laboratorul nostru se străduiește să confirme și să elucideze această deficiență a celulelor tumorale propuse. Menționăm că, în sprijinul acestui argument,un studiu recent a arătat că, atunci când șobolanii care poartă gliom au fost hrăniți cu o dietă ketogenică, creșterea tumorilor nu a fost afectată nici măcar cu un metabolism normal al cetonei în celulele glioame RG2 și 9L și o reglare în sus a transportului de cetonă [59 ].

În ciuda tumorilor lor, grupul LW a observat că menține un conținut de leucină serică, care a fost ușor crescut față de grupul W (Tabelul 3 ). Absența nivelurilor ridicate de leucină în LW, așa cum se observă în grupul L, poate fi parțial explicată prin faptul că leucina este un aminoacid cetogenic. Astfel, cea mai afectată cale la șobolanii care suferă de tumori pare să fie sinteza organismelor cetone, iar excesul de leucină consumat de grupul LW a fost rapid deviat la această cale (Figura 5 ).

Figura 5

Mecanismul propus de dietă bogată în leucină, care duce la cetoză. TCA: ciclu de acid tricarboxilic

Cele mai multe dintre celulele canceroase prezintă un fenotip metabolic dysregulat caracterizat prin fermentarea lactat în prezența oxigenului, un fenomen cunoscut sub numele de efect Warburg [ 60 la – 62 la ]. Conversia glucozei la piruvat în celulele neoplazice joacă un rol major în această creștere rapidă celulară, deoarece oferă mai mulți intermediari necesari pentru sinteza biomasei prin direcționarea fluxului de carbon prin calea fosfatului de pentoză [ 47 , 63 , 64 ]. În plus, conversia piruvatului în lactat conduce la acidoză în micro-mediile tumorale, ceea ce facilitează invazia și metastazarea acestor celule canceroase [ 65]. După cum sa observat anterior în literatură, am constatat creșterea concentrațiilor serice de lactat în grupul W în comparație cu grupul martor, C. Acest lactat produs de celulele tumorale poate fi, de asemenea, transformat în glucoză prin ciclul Cori (ciclu inutil) în ficat [ 64 , 66 ], un proces care contribuie la hipermetabolism și, în consecință, la pierderea țesutului gazdă. După cum s-a demonstrat printr-o scădere a nivelului seric al lactatului pentru grupul LW, probabil acest ciclu inutil a fost redus la șobolanii cărora li sa administrat o dietă bogată în leucină și, prin urmare, suplimentarea cu leucină poate îmbunătăți activitatea țesutului gazdă minimalizând efectele de risipire induse de tumori.

Șobolanii care poartă tumori au prezentat, de asemenea, în general, creșteri ale căilor metabolice care furnizează surse de nutrienți și energie pentru creșterea celulelor tumorale. Grupul LW a recrutat diverse căi metabolice (cum ar fi metabolismul corpului cetonean), care au potențialul de a crește activitatea celulelor tumorale (de exemplu, creșterea expresiei Ki-67 și mTOR); totuși, suplimentele nutriționale nu păreau de a beneficia de creșterea tumorii (Fig. 5 ). Pe baza ¹ profilurile metabolomic H RMN-derivate, am constatat ca tesutul tumoral din grupul LW a avut un conținut mai mare de depozite de lipide , în comparație cu țesutul tumoral din grupul W. Acest rezultat sugerează o reducere a β-oxidării acizilor grași în celulele Walker 256 tratate cu leucină. În acord cu aceste rezultate, Shen și colegii [ 8 ] au atribuit modificări ale profilului metabolomic în urina șobolanilor care purtau tumori Walker 256 la proliferarea crescută a celulelor și reducerea β-oxidării acizilor grași în timpul progresiei cancerului.

Rezultatele noastre au arătat, de asemenea, doi potențiali biomarkeri serici pentru creșterea tumorii Walker 256, și anume acidul 3-metil-2-oxovaleric și 4-hidroxifenililactatul care au fost detectați exclusiv în serul grupurilor care poartă tumori. Metabolitul acidului 3-metil-2-oxovaleric este analogul alfa-cetoacidic al izoleucinei, produs din izoleucină de aminotransferaza 1 cu catenă ramificată citosolică, care este un marker clinic al bolii urinare a siropului de arțar (MSUD) [ 42]. În mod special, până în prezent, nici o cercetare nu a demonstrat că acest metabolit este legat de evoluția cancerului. Celălalt biomarker potențial candidat este 4-hidroxifenililactatul (forma L), care este un metabolit tirozinic și poate fi utilizat pentru a reduce producția de ROS (specie reactivă de oxigen) atât în mitocondrii, cât și în neutrofile. Prin urmare, acest metabolit ar putea acționa ca un antioxidant natural [ 42] în special în grupul care poartă tumori sub efectul suplimentării cu leucină, cu toate că, până în prezent, până în prezent, niciun protocol de cercetare nu a avut legătură cu hidroxifenililactatul cu evoluția cancerului. Mai mult, nivelul ridicat de sarcozină găsit în ambele grupuri care poartă tumori ar putea indica potențialul metastatic al acestei tumori Walker 256, deoarece sarcozina este considerată a fi un oncometabolit datorită capacității sale de a induce invazia celulelor canceroase în alte țesuturi [ 67 ] .

Concluzie

În cele din urmă, o dietă bogată în leucină, implementată pentru a preveni pierderea mușchilor scheletici și pentru ameliorarea cașexiei în gazdele de șobolan Walker 256, nu a avut niciun efect asupra creșterii tumorii. Așa cum este determinat de faza de soluție ¹H RMN, suplimentarea a dus la modificări metabolomice care ar putea explica parțial efectele pozitive ale suplimentării cu leucină la șobolani. În special, datele noastre sugerează că o dietă bogată în leucină conduce la modificări metabolomice, cum ar fi nivelele mai scăzute de triptofan și lactat (așa cum se observă în grupul LW), pot fi asociate cu o stare hypermetabolică scăzută și, prin urmare, contribuie indirect la minimizarea cașexiei. De asemenea, disponibilitatea ridicată a beta-hidroxibutiratului și a acetoacetatului în grupul LW ar putea oferi o sursă eficientă de energie pentru mușchiul scheletic, care poate, de asemenea, să contribuie indirect la prevenirea cașexiei.

Deși unele studii au demonstrat că suplimentarea cu leucină poate crește, de fapt, semnalizarea celulară și proliferarea celulelor tumorale [ 68], am arătat că dieta bogată în leucină nu are niciun efect asupra evoluției tumorii.

Experimente și studii suplimentare sunt în desfășurare în laboratorul nostru pentru a înțelege mai bine efectul suplimentării cu leucină asupra țesutului tumoral și a metabolismului celulelor Walker 256.

declaraţii

Recunoasteri

Îi mulțumim doctorului Maurício Luís S Força pentru ajutorul său pentru achiziția de date RMN. Autorii multumesc cu multumire doctorului J. Marcondes pentru sprijinul statistic si computational si Dr. MAR Mello pentru discutii inspirate. Carbohidrații și dextrina au fost donați de Ingredion (Sao Paulo, Brazilia), iar aminoacizii au fost donați de Ajinomoto Brasil (Sao Paulo, Brazilia). Prezentul manuscris a fost editat de vorbitori nativi de la American Journal Experts, Editorial Certificate # BF6A-22B9-B2E2-DD03-0CFB.

Finanțarea

Autorii recunosc recunoașterea CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior), Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo # 2012 / 06955-0; 2010 / 00209-9; 2013 / 16115-1), CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico # 302863 / 2013-3) pentru susținerea financiară a acestei lucrări.

Disponibilitatea datelor și a materialelor

Articolul detaliind unde datele susțin rezultatele pot fi partajate după publicarea manuscrisului și pot fi găsite în https://osf.io/wpfza/ .

Contribuțiile autorilor

Toți autori au citit și au aprobat textul final al manuscrisului. LRV a contribuit la proiectarea experimentală, interpretarea și discutarea rezultatelor; efectuate experimentele in vivo și majoritatea testelor biochimice; și a contribuit la pregătirea și revizuirea manuscrisului. RRC a contribuit la analizele și analizele metabolomice. ACPL a contribuit la procedurile experimentale. RFS a efectuat testele și analizele imunohistochimice. CL a contribuit la testele imunohistochimice. ACMZ a contribuit la analizele și analizele metabolomice și la pregătirea manuscrisului. MCCGM a fost responsabilă pentru proiectarea, interpretarea și discutarea experimentală a rezultatelor, precum și pentru pregătirea și revizuirea finală a manuscrisului.

Concurenți interesați

Lais Rosa Viana, Rafael Canevarolo, Anna Caroline Perina Luiz, Raquel Frias Sorares, Camila Lubaczeuski, Ana Carolina de Mattos Zeri și Maria Cristina Cintra Gomes-Marcondes declară că nu au interese concurente.

Consimțământ pentru publicare

Nu se aplică.

Laís Rosa Viana ¹ ,
Rafael Canevarolo ² ,
Anna Caroline Perina Luiz ¹ ,
Raquel Frias Soares ¹ ,
Camila Lubaczeuski ¹ ,
Ana Carolina de Mattos Zeri ² și
Maria Cristina Cintra Gomes-Marcondes ¹ E-mail autor

BMC Cancer 2016 16 : 764

https://doi.org/10.1186/s12885-016-2811-2

Aprobarea eticii și consimțământul de a participa

Acest studiu a folosit animale și, prin urmare, au fost respectate liniile directoare generale ale UKCCCR privind bunăstarea animalelor, în timp ce protocoalele experimentale au fost aprobate de Comitetul instituțional pentru etică în cercetarea pe animale (CEEA / IB / UNICAMP, protocol nr. 2677-1).

Acces liber Acest articol este distribuit în termenii Creative Commons Attribution 4.0 International License ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ), care permite utilizarea, distribuirea și reproducerea fără restricții în orice mediu, cu condiția să dați un credit adecvat autorului original (originale) și sursei, să furnizeze o legătură cu licența Creative Commons și să indice dacă au fost făcute schimbări. Declarația de renunțare la Dedicarea domeniului public Creative Commons ( http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ ) se aplică datelor furnizate în acest articol, dacă nu se specifică altfel.

Referințe

Tisdale MJ. Cachexia de cancer. Curr Opin Gastroenterol. 2010; 26 (2): 146-51.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Tan BH, Fearon KC. Cahaxia: prevalența și impactul în medicină. Curr Opin Clin Nutr Metab Îngrijire. 2008; 11 (4): 400-7.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Zhou X, și colab. Inversarea canhexiei și a pierderii musculare de către antagoniștii ActRIIB duce la supraviețuirea prelungită. Cell. 2010; 142 (4): 531-43.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Tsoli M, Schweiger M, Vanniasinghe AS, Painter A, Zechner R. Depleția țesutului adipos alb în sindromul de cașexie a cancerului este asociată cu semnalizarea inflamatorie și cu reglarea circadiană perturbată. Plus unu. 2014; 9 (3): e92966.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Tisdale MJ. Mecanismele cașexiei de cancer. Physiol Rev. 2009; 89 (2): 381-410.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Gallagher IJ, și colab. Omics / sisteme de biologie și cancer cahexie. Semin Cell Dev Biol. 2016; 54: 92-103.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Der-Torossian H, și colab. Dezechilibrele metabolice în gastrocnemius și efectul terapiei compușilor A într-un model murin al cașexiei de cancer. J Cachexia Sarcopenie Muscle. 2013; 4 (2): 145-55.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Shen G, Chen Y, Sun J, Zhang R, Zhang Y, He J, Tian Y, Song Y, Chen X, Abliz Z. Schimbările de timp în biomarkeri potențiali detectați utilizând o abordare metabonomică la șobolanii Walker 256 cu șobolani. J Proteome Res. 2011; 10 (4): 1953-1961.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Hunter WG, și colab. Profilul metabolic identifică noi biomarkeri circulanți ai disfuncției mitocondriale, diferențiat în cazul insuficienței cardiace, cu o fracție de ejecție conservată și redusă: dovezi pentru tulburări metabolice comune în insuficiența cardiacă clinică. J Am Heart Assoc. 2016; 5 (8): e003190.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Ruiz-Rodado V, și colab. Analiza metabolitică legată de RMN-uri a ficatului de la un model de șoarece de boală NP-C1. J Proteome Res. 2016. doi: 10.1021 / acs.jproteome.6b00238 .
Bu Q și colab. Metabolomica: o revolutie pentru identificarea markerilor cancerului nou. Combinație chimică de mare capacitate ecran. 2012; 15 (3): 266-75.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Spratlin JL, Serkova NJ, Eckhardt SG. Aplicații clinice ale metabolomiei în oncologie: o revizuire. Clin Cancer Res. 2009; 15 (2): 431-40.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Maschke J, și colab. Grijă nutrițională a pacienților cu cancer: un studiu privind nevoile pacienților și îngrijirea medicală în realitate. Int J Clin Oncol. 2016. doi: 10.1007 / s10147-016-1025-6
Viana LR, Gomes-Marcondes MC. Dieta bogată în leucină îmbunătățește profilul seric de aminoacizi și compoziția corporală a fetusului de la șoarecii gravide purtătoare de tumori. Biol Reprod. 2013; 88 (5): 121.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Columbus DA, Fiorotto ML, Davis TA. Leucina este un regulator major al sintezei proteinelor musculare la nou-născuți. Aminoacizi. 2015; 47 (2): 259-70.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Moro T, și colab. Sensibilitatea aminoacizilor în musculatura scheletică. Tendințe Endocrinol Metab. 2016. doi: 10.1016 / j .
Garlick PJ. Rolul leucinei în reglarea metabolismului proteinelor. J Nutr. 2005; 135 (6 Suppl): 1553S-6S.PublGoogle Scholar
Salomao EM, Gomes-Marcondes MC. Exercițiul fizic aerobic ușor, în combinație cu dieta bogată în leucină și / sau glutamină, poate îmbunătăți compoziția corporală și metabolismul proteinelor musculare la șobolanii tineri care poartă tumori. J. Physiol Biochem. 2012; 68 (4): 493-501.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Ventrucci G, Mello MA, Gomes-Marcondes MC. Efectul unei dietă suplimentată cu leucină asupra modificărilor compoziției corporale la șobolanii gravidă care poartă tumora Walker 256. Braz J Med Biol Res. 2001; 34 (3): 333-8.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Ventrucci G, și colab. Efectele unei diete bogate în leucină asupra compoziției organismului în timpul recuperării nutriționale la șobolani. Nutriție. 2004; 20 (2): 213-7.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Cruz B, Gomes-Marcondes MC. Suplimentarea cu dietă bogată în leucină modulează metabolismul proteinelor musculare fetale afectate de tumora Walker-256. Reprod Biol Endocrinol. 2014; 12: 2.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Gomes-Marcondes MC, și colab. Efectul dezvoltării tumorii Walker 256 asupra absorbției intestinale a leucinei, metioninei și glucozei la șobolani nou-înțărcați și maturi. Braz J Med Biol Res. 1998; 31 (10): 1345-8.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Goncalves EM, Salomao EM, Gomes-Marcondes MC. Leucina modulează efectul factorului Walker, o proteină care provoacă factori de proteoliză din tumori Walker, asupra expresiei genice și activității celulare în miotubele C2C12. Citokine. 2013; 64 (1): 343-50.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Salomao EM, și colab. Exercițiul fizic și o dietă bogată în leucină modulează metabolismul proteic al mușchilor la șobolanii purtători de tumori Walker. Nutr Cancer. 2010; 62 (8): 1095-104.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Ventrucci G, Mello MA, Gomes-Marcondes MC. Dieta bogată în dietă leucină modifică expresia factorilor de inițiere a translației eucariote în mușchii scheletici ai șobolanilor care poartă tumori. BMC Cancer. 2007; 7: 42.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Gomes-Marcondes MC, și colab. Dezvoltarea unui sistem model in-vitro pentru investigarea mecanismului de catabolism al proteinei musculare indus de factorul de inducere a proteolizei. Br J Cancer. 2002; 86 (10): 1628-1633.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Gomes-Marcondes MC, Tisdale MJ. Inducerea catabolismului proteic și calea ubiquitin-proteazomică prin stresul oxidant ușor. Cancer Lett. 2002; 180 (1): 69-74.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Gomes-Marcondes MC, și colab. O dietă suplimentată cu leucină a îmbunătățit conținutul de proteine al mușchilor scheletici la șobolanii tineri care poartă tumori. Braz J Med Biol Res.2003; 36 (11): 1589-1594.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Goncalves EM, Gomes-Marcondes MC. Leucina afectează celulele fibrotice Vero care stimulează proliferarea celulelor și modulează procesul de proteoliză. Aminoacizi. 2010; 38 (1): 145-53.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Ventrucci G, Mello MA, Gomes-Marcondes MC. Activitatea proteazomului este modificată în țesutul muscular scheletic al șobolanilor care poartă tumori o dietă bogată în leucină. Endocr Relat Cancer. 2004; 11 (4): 887-95.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Toneto AT, și colab. Suplimentarea cu leucină nutritivă atenuează insuficiența cardiacă la animalele cachectice cu tumori. J Cachexia Sarcopenie Muscle. 2016. În presă. doi: 10.1002 / jcsm.1210 .
Columbus DA, și colab. Impactul suplimentării prelungite a leucinei asupra sintezei proteinelor și a creșterii slabe a porcilor neonatali. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2015; 309 (6): E601-10.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Cruz BL, și colab. Suplimentarea cu leucină dietetică minimizează afectarea indusă de tumori în țesuturile placentare ale șobolanilor însărcinați cu tumori. BMC Cancer. 2015; 16: 58.Vizualizați articolulGoogle Scholar
Emery PW. Cachexia în modele experimentale. Nutriție. 1999; 15 (7-8): 600-3.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Reeves PG, Nielsen FH, Fahey Jr GC. AIN-93 diete purificate pentru rozătoarele de laborator: raport final al Comitetului ad-hoc al American Institute of Nutrition privind reformularea dieta AIN-76A pentru rozătoare. J Nutr. 1993; 123 (11): 1939-1951.PublGoogle Scholar
Vale C, și colab. Tendinte in testele de cancer din Regatul Unit: rezultate de la Comitetul de Coordonare din Regatul Unit pentru Cancer Research National Registru de studii clinice de Cancer. Br J Cancer. 2005; 92 (5): 811-4.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Le Belle JE, Harris NG, Williams SR, Bhakoo KK. O comparație a tehnicilor de extracție a celulelor și țesuturilor utilizând spectroscopia 1H-RMN cu rezoluție înaltă. RMN Biomed. 2002; 5 (1): 37-44.Vizualizați articolulGoogle Scholar
Gad SC. Statistici pentru Toxicologi. În: Principii și metode de toxicologie. Ed. 4 New York: Raven; 2009. p. 221-74.Google Scholar
Xia J, și colab. Metabolomia MetaboAnalyst 3.0 este mai semnificativă. Nucleic Acids Res.2015; 43 (W1): W251-7.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Ibba M, Soll D. Sinteza aminoacil-tARN. Annu Rev Biochem. 2000; 69: 617-50.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Anthony JC, și colab. Căile de semnalizare implicate în controlul translațional al sintezei proteinelor în mușchii scheletici de către leucină. J Nutr. 2001; 131 (3): 856S-60S.PublGoogle Scholar
Wishart DS, și colab. HMDB: o bază de cunoștințe pentru metabolomul uman. Nucleic Acids Res. 2009; 37 (Probleme de bază de date): D603-10.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Sheffield-Moore M, și colab. Degradarea izotopică a 3-metilhistidinei urinare sau plasmei ca potențial biomarker al pierderii mușchilor scheletici patologi. J Cachexia Sarcopenie Muscle. 2014; 5 (1): 19-25.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Ventrucci G, de Mello MA, Gomes-Marcondes MC. Efectele dietă suplimentată cu leucină asupra absorbției intestinale la șobolanii care suferă de cancer. BMC Cancer. 2002; 2: 7.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Viana LR, Gomes-Marcondes MC. O dietă bogată în leucină modulează reglarea în jos a indusei tumorale a căilor de semnalizare MAPK / ERK și PI3K / Akt / mTOR și menține expresia căii ubiquitin-proteazom în țesutul placentar al șoarecilor NMRI. Biol Reprod. 2015; 92 (2): 49.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Blomstrand E. Un rol pentru aminoacizii cu catenă ramificată în reducerea oboselii centrale. J Nutr. 2006; 136 (2): 544S-7s.PublGoogle Scholar
Shukla SK, și colab. Reprogramarea metabolică indusă de corpurile cetone diminuează cașexia cancerului pancreatic. Cancer Metab. 2014; 2: 18.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Bixel MG, Hamprecht B. Generarea de corpuri cetone din leucină prin celule astrogliale cultivate. J Neurochem. 1995; 65 (6): 2450-61.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Da YY. Sinteza corpului de cetonă din leucină prin țesut adipos din diferite situsuri la șobolan. Arch Biochem Biophys. 1984; 233 (1): 10-8.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Zou X, și colab. Acetoacetat accelerează regenerarea musculară și ameliorează distrofia musculară la șoareci. J Biol Chem. 2016; 291 (5): 2181-95.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Fukao T, și colab. Metabolismul metabolismului cetonei și defectele sale. J Inherit Metab Dis. 2014; 37 (4): 541-51.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Magee BA, și colab. Inhibarea creșterii celulelor maligne de către corpurile cetone. Aust J Exp Biol Med Sci. 1979; 57 (5): 529-39.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Poff AM, și colab. Management metabolic netoxic al cancerului metastatic la șoarecii vm: o combinație nouă de dietă ketogenică, suplimente de cetonă și terapie cu oxigen hiperbaric.Plus unu. 2015; 10 (6): e0127407.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Seyfried TN, și colab. Managementul metabolic al cancerului cerebral. Biochim Biophys Acta. 2011; 1807 (6): 577-94.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Klement RJ, și colab. Efectele anti-tumorale ale dietelor cetogenice la șoareci: o meta-analiză.Plus unu. 2016; 11 (5): e0155050.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Poff AM, și colab. Dieta ketogenică și terapia cu oxigen hiperbaric prelungesc supraviețuirea la șoareci cu cancer metastatic sistemic. Plus unu. 2013; 8 (6): e65522.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Woolf EC, și colab. Dieta cetogenică modifică răspunsul hipoxic și afectează exprimarea proteinelor asociate cu angiogeneza, potențialul invaziv și permeabilitatea vasculară într-un model de gliom de șoarece. Plus unu. 2015; 10 (6): e0130357.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Fearon KC, și colab. Eșecul cetozei sistemice pentru controlul cașexiei și a ratei de creștere a carcinoasmaromului Walker 256 la șobolani. Br J Cancer. 1985; 52 (1): 87-92.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
De Feyter HM, și colab. O dietă ketogenică crește transportul și oxidarea organismelor cetone în glioamele RG2 și 9L fără a afecta creșterea tumorilor. Neuro Oncol. 2016; 18: 1079-1087.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Marchiq I, Pouyssegur J. Hypoxia, metabolismul cancerului și beneficiul terapeutic al țintirii sindicatelor lactate / H. J Mol Med (Berl). 2015; 94 (2): 155-71.Vizualizați articolulGoogle Scholar
Moreno C. Leucemia limfocitară cronică și efectul Warburg. Sânge. 2015; 125 (22): 3368-9.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Vaitheesvaran B, și colab. Efectul Warburg: un echilibru al analizei fluxului. Metabolomica. 2015; 11 (4): 787-96.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Hsu PP, Sabatini DM. Cancerul metabolismului celulelor: Warburg și dincolo. Cell. 2008; 134 (5): 703-7.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Lunt SY, Vander Heiden MG. Glicoliza aerobă: satisfacerea cerințelor metabolice ale proliferării celulare. Annu Rev Cell Dev Biol. 2011; 27: 441-64.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Walenta S, și colab. Nivelurile ridicate de lactat prezic probabilitatea apariției metastazelor, recurența tumorii și supraviețuirea limitată a pacienților în cazurile de cancer de col uterin uman. Cancer Res. 2000; 60 (4): 916-21.PublGoogle Scholar
Fearon KC, Glass DJ, Guttridge DC. Canceria cailor: mediatori, semnalizare și căi metabolice. Cell Metab. 2012; 16 (2): 153-66.Vizualizați articolulGoogle ScholarPubMed
Sreekumar A, și colab. Profilurile metabolice evidențiază rolul potențial al sarcosinei în progresia cancerului de prostată. Natură. 2009; 457 (7231): 910-4.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar
Liu KA, și colab. Suplimentarea cu leucină îmbunătățește diferențiat creșterea cancerului pancreatic la șoareci slabi și supraponderali. Cancer Metab. 2014; 2 (1): 6.Vizualizați articolulPubMedPubMed CentralGoogle Scholar

Efectul aminoacizilor cu catenă ramificată BCAA asupra atrofiei musculare în casexia de cancer

aug.4

Abstract

În studiul prezent, BCAA (leucină cu lanț ramificat) leucină și valină au determinat o suprimare semnificativă în pierderea greutății corporale la șoareci purtând o tumoare care provoacă casexia (MAC16), producând o creștere semnificativă a greutății umede a mușchilor scheletici prin o creștere a sintezei proteinelor și o scădere a degradării lor. Leucina a atenuat creșterea fosforilării PKR (protein kinazei dependente de ARN dublu catenar) și eIF2α (factorul de inițiere eucariotă 2α) în mușchii scheletici ai șoarecilor care suferă de tumora MAC16, datorită unei expresii crescute a PP1 (proteină fosfatază 1). Pierderea în greutate la șoareci purtând tumora MAC16 a fost asociată cu o cantitate crescută de eIF4E legată de proteina de legare 4E-BP1 (proteina de legare la eIF4E 1) și o scădere progresivă a complexului activ eIF4G-eIF4E datorită hipofosforilării lui 4E-BP1 . Acest lucru se poate datora unei reduceri a fosforilării mTOR (ținta de mamifere a rapamicinei), care poate fi, de asemenea, responsabilă pentru scăderea fosforilării p70 ^S6k ( ^{kinază ribonozomală} S6 de 70 kDa).A existat, de asemenea, o creștere de 5 ori a fosforilării eEF2 (factor de alungire eucariote 2), care ar scădea de asemenea sinteza proteinelor printr-o scădere a alungirii translației. Tratamentul cu leucină a crescut fosforilarea mTOR și p70 ^S6k , a determinat hiperfosforilarea 4E-BP1, a redus cantitatea de 4E-BP1 asociată cu eIF4E și a determinat o creștere a complexului eIF4G-eIF4E, împreună cu o reducere a fosforilării eEF2. Aceste modificări ar fi de așteptat să crească sinteza proteinelor, în timp ce o reducere a activării PKR ar fi de așteptat să atenueze degradarea crescută a proteinei.

Abrevieri: Ang II, angiotensina II; BCAA, aminoacizi cu catenă ramificată; DMEM, mediul Eagle modificat de Dulbecco; eEF, factor de alungire eucariot; eIF, factor de inițiere eucariot; 4E-BP1, proteină care leagă eIF4E; FCS, ser fetal de vițel; HS, ser de cal; mTOR, ținta de mamifere a rapamicinei; m7GTP, 7-metil-GTP; NF-κB, factor nuclear kB; p70S6k, kinază de proteină ribosomală S6 de 70 kDa; PIF, factor de inducere a proteolizei; PKR, proteină kinază dependentă de ARN dublu-catenar; PP1, proteină fosfatază 1

Abstract

OBIECTIV:

METODE:

REZULTATE:

CONCLUZIE:

Evaluează asta:

SPUNE SI ALTORA (click pe butoane):

Apreciază:

References

Evaluează asta:

SPUNE SI ALTORA (click pe butoane):

Apreciază:

Abstract

Evaluează asta:

SPUNE SI ALTORA (click pe butoane):

Apreciază:

Abstract

Pacienții și metodele

Rezultate

ClinicalTrails.gov

introducere

metode

populația de studiu

Tabelul 1.

protocol de studiu

metabolismul proteinelor și cinetica aminoacizilor

analize statistice

rezultate

tabel 2.

metabolism

Tabelul 3.

discuţie

finanțarea

dezvăluire

Material suplimentar

confirmările

referințe

Evaluează asta:

SPUNE SI ALTORA (click pe butoane):

Apreciază:

Obiectiv

Proiectare

Rezultate

concluzii

1. Introducere

2. Sunt pacienții cu cancer rezistenți la stimularea sintezei proteinelor?

3. Cum să îmbunătățiți răspunsul de sinteză a proteinelor musculare?

3.1. Creșterea aportului de proteine ​​și aminoacizi

3.2. Creșterea LEUCINEI

3.3. Îmbunătățirea FSR a mușchilor reprezintă funcția și masa musculara imbunatatite?

3.4. Scopul studiului

4. Pacienții și metodele

4.1. pacienţii

tabelul 1

4.2. Proiectare

4.3. Produse de studiu

masa 2

4.4. Protocolul de perfuzie izotopică

4.5. Procesarea probelor

4.6. Masuratori antropometrice si analize biochimice

4.7. calculele

4.8. analize statistice

5. Rezultatele

5.1. pacienţii

Tabelul 3

5.2. Plasma aminoacizi

5.3. Îmbogățiri ale fenilalaninei

5.4. Rata de sinteza fracționată a proteinelor musculare (FSR)

Tabelul 4

5.5. glucoză și insulină plasmatice

5.6. Evenimente adverse

6. Discuții

6.1. Selectarea designului experimental

6.2. Cum se îmbunătățeste un supliment nutrițional pentru stimularea maximă a sintezei proteinelor musculare

6.3. De ce nu am văzut o creștere a FSR cu controlul cu alimente medicale convenționale?

6.4. Nivel crescut de proteine ​​în alimentele experimentale medicale

6.5. Efectele benefice ale leucinei suplimentare

6.6. Sunt eficiente PUFA-ul adăugat?

6.7. Rolul celorlalte ingrediente din alimentele experimentale medicale

7. Concluzii

3.1. Creșterea aportului de proteine și aminoacizi

6.4. Nivel crescut de proteine în alimentele experimentale medicale