Fat loss in cancer cachexia -exploration of lipolytic factors as potential targets for prevention and effective therapeutic treatment
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 46056702
- Ansvarlig person
- Caroline Hild Håkvåg Pettersen
- Institusjon
- NTNU, LBK
- Prosjektkategori
- Postdoc-stipend 2013
- Helsekategori
- Cancer
- Forskningsaktivitet
- 4. Detection and Diagnosis
Rapporter
Ufrivillig vekttap (kakeksi) forekommer hos mange kreftpasienter. Kakeksi er assosiert med avmagring, kraftløshet, nedsatt allmenntilstand og dårlig ernæringsstatus. Tilstanden resulterer i redusert livskvalitet, dårlig respons på behandling og høy dødelighet. Kakeksi er hyppig forekommende, men de molekylære mekanismene er dårlig forstått og det fins per i dag ingen klinisk relevante biomarkører eller målrettet behandling. Forstyrrelser i lipidmetabolismen har blitt vist å være en tidlig hendelse i utviklingen av kakeksi og kan bidra til både fett- og muskeltap.
Pre-MENAC studien er en randomisert studie hvor man studerte gjennomføringen av en multimodal intervensjon hos kreftpasienter bestående av ernæringsråd, næringsdrikker med omega-3 fettsyrer, treningsprogram og anti-inflammatorisk behandling. Inkluderte pasienter hadde ikke-kurativ lunge- eller pancreaskreft og skulle starte kjemoterapi.
Formålet med prosjektet er å øke forståelsen av de molekylære mekanismene som er involvert i kreft-indusert kakeksi og indentifisere mål for forebygging og effektiv terapeutisk behandling.
Vi har gjennomført omfattende genekspresjonsanalyser av blodserum-stimulerte adipocytter med prøver fra pre-MENAC studien (n=46) og friske personer (n=4). Sammenligning av endring i genekspresjonsmønsteret mellom pasienter med og uten kakeksi, vil potensielt kunne indikere hvilke biologiske spor som er involvert i metabolske endringer ved kakeksi. Innledende dataanalyser tyder på at serumprøvene har ulik evne til å endre geneuttrykket til adipocyttene, men det for tidlig å si noe om mekanismene bak. Kreftpasienter med kakesi har høyere hvilestoffskifte enn friske. Dette kan knyttes til økt bruning av hvitt fettvev, noe som gir høyere termogenese og kroppen «sløser» da bort energi på varme, som igjen fører til økt tap av fettvev. Nyere forskning viser at parathyroidea hormon related protein (PTHrP) og interleukin 6 (IL-6) er viktige faktorer i bruning av fettvev ved å øke uttrykket av gener (bl.a. uncoupling protein 1 (UCP1)) involvert i termogenese i adipøst vev. Resultatene skal samholdes med resultatene fra ELISA-målinger av IL-6 og PTHrP, samt målinger av vitamin D og kalsium, som kan påvirke uttrykket av PTHrP.
Det har blitt foretatt ELISA-målinger av potensielle biomarkører for pågående lipolyse og inflammasjon (Zn-alpha 2-glycoprotein (ZAG), tumor nekrose faktor a (TNFa), IL-1ß, IL-6 og adiponectin) i blodplasma fra pasienter fra Midt-Norsk Lungekreftbiobank (n=59) og pre-MENAC studien. Analysene viser variasjon i nivå av markørene mellom pasienter. Analyse av PTHrP er under optimalisering og vil bli ferdigstilt våren 2016. Resultatene skal samholdes med relevante kliniske data.
Fettsyreprofilering (23 ulike fettsyrer) har blitt gjennomført i blodplasma fra pre-MENAC pasientene. Resultatene viser at mengde eicosapentaen syre (EPA, målt som % av totale fettsyrer) i blodet var likt blant pasientene ved inklusjon, mens det etter 6 uker var et signifikant høyere nivå av EPA i blodet til paisentene i behandlingsgruppen. Nivået av EPA og docosapentaen syre (DPA) i blodet korrelerte med egenrapportert inntak av næringsdrikk, noe som tyder på at disse fungere som biomarkører for inntak av næringsdrikken. Resultatene ble presentert som poster på ESPEN konferansen 2015, og er inkludert i hovedartikkelen for studien som nå er sendt inn for publisering. Andre funn fra fettsyreanalysene vil inngå i en artikkel rettet mot kosthold og ernæring hos kreftpasienter som er under utarbeidelse.
Resultater fra måling av lipolyseinduserende aktivitet i blodserum fra pasienter fra Midt-Norsk Lungekreftbiobank og pre-MENAC studien vil bli sammenstilt med informasjon om vekttap, nivå av potensielle biomarkører og forholdet mellom muskel- og fettvev målt ved CT-scan. Pasienter med bare et av to mulige måletidspunkt har også blitt inkludert.
Prosjektet vil bli videreført innen forskningsgruppen som er en del av «European Palliative Care Research Centre».
Det primære endepunktet i pre-MENAC studien var gjennomførbarheten av kombinasjonsbehandlingen. Når man så på «complience» for inntak av næringsdrikken med omega-3 fettsyrer var den noe lav, men blodnivået av EPA og DPA ble funnet å korrelere med det egenrapporterte inntaket av næringsdrikk. Dette viser at måling av nivå av fettsyrene EPA og DPA i blod ser ut til å kunne brukes som en biomarkør på inntaket av næringsdrikker med omega-3 fettsyrer i kliniske studier. Basert på resultatene mener vi at man i tillegg til EPA og DPA også bør måle docosahexaen syre (DHA) for å gi det totale bildet på fettsyre "complience" og dynamikk hos kreftpasienter. Basert på positive resultater fra pre-MENAC studien som tyder på at en multimodkal kakeksiintervensjon er trygg og gjennomførbar, er det nå igangsatt en fase III studie (St. Olavs hospital) for å undersøke effekten av intervensjonen.
Etter videre analyser av ELISA-målinger av de potensielle biomarkørene og samhold av disse med kliniske data, håper man at noen av disse faktorene kan fungere som potensielle biomarkører for kakeksi. Dette vil i så tilfelle kunne bistå diagnostiseringen av kakektiske kreftpasienter. Dersom noen av de potensielle biomarkørene viser seg å være innvolvert i utviklingen av kakeksi, eller at genekspresjonsresultatene tyder på innvolvering av spesifike molekylære spor i denne utviklingen, vil resultatene potensielt kunne bidra til en mer målrettet behandling av kreftkakeksi.
Kakeksi påvirker pasienter med kreftsykdom og er assosiert med alvorlige tap av muskel- og fettmasse, dårlig livskvalitet og respons på behandling og redusert overlevelse. I dag finnes ingen behandling. Prosjektet skal bidra til å øke forståelsen av de molekylære mekanismene involvert og identifisere mål for forebygging og effektiv behandling.Bakgrunn - Kreftkakeksi er hyppig forekommende, ingen robuste og klinisk relevante biomarkører er tilgjengelige og de molekylære prosessene er dårlig forstått. Nyere studier indikerer at forstyrrelse i lipidmetabolismen er en tidlig hendelse i kakeksi som kan bidra til både fett - og muskeltap.
Mål - Formålet med prosjektet er 1) å øke forståelsen av de molekylære mekanismene som er involvert i kreftindusert kakeksi og 2) å identifisere mål for forebygging og effektiv terapeutisk behandling.
Metoder - Prosjektet vil klarlegge relevansen av glyserol, frie fettsyrer og Zn-alpha 2-glycoprotein (ZAG) samt TNFalpha, IL-6, IL-1beta, adiponectin, PTHrp i blod som potensielle biomarkører for lipolyse i tidlig kakeksi. Vi vil korrelere disse funn med evnen til å indusere lipolyse i humane adipocytter in vitro (adipocytter i cellkultur eksponert for pasientsera). Nivåene av lipolytisk aktivitet målt in vitro vil bli sammenstilt med informasjon om vekttap samt forholdet mellom muskel- og fettvev målt ved CT-scan i kakektiske (vekt-tapende) og ikke-kakektiske (vekt-stabile) kreftpasienter. Prosjektet vil videre undersøke endring i genekspresjonsmønster i humane adipocytter etter eksponering for serum fra pasienter med og uten kakeksi. Dette vil kunne indikere hvilke biologiske spor som er involvert i/induserer lipolyse og evt. andre relevante metabolske endringer (f.eks. "browning" av hvitt fett) ved kakeksi. "Browning" kan være svært relevant i kakeksi siden prosessen medfører energitap ved termogenese.
Resultat - Rekruttering av pasienter til pre-MENAC studien ble avlsuttet i juni 2014 (n=46) og vi har mottatt serum/plasma fra alle pasientene ved inklusjon og etter 6 uker. Lipolytisk aktivitet i serum i kakektiske pasienter (n=59) fra Midt-Norsk Lungekreftbiobank og Pre-MENAC studien er målt vha. et assay som måler frigjøring av fire fettsyrer og gycerol i adipocytter i kultur etter stimulering med serum fra pasientene. Vi har også påbegynt ELISA-analyser for deteksjon av potensielle biomarkører for pågående lipolyse og inflammasjon (TNFalpha, ZAG, IL-6, IL-1beta, adiponectin, PTHrp) i et utvalg av pasienter fra lungekreftbiobanken og pre-MENAC studien (fullføres våren 2015). Det er også gjennomført målinger av vitamin D og IGF-1 for pre-MENAC pasientene.
Fettsyreprofilering av EDTA-plasma fra pre-MENAC studien er gjennomført (23 ulike fettsyrer). Verdiene fra disse målingene vil bli korrelert med kliniske data, herunder vekttap, muskel- og fettmasse (CT), CRP samt evnen til å indusere lipolyse; dette arbeidet er påbegynt. Genekspresjonsprofilering av adipocytter stimulert med humant serum vil bli gjennomført våren 2015.
Resultatene viser at det er stor variasjon mellom pasientene både når det gjelder lipolytisk aktivitet, og nivå av proinflammatoriske cytokiner og fettsyrer i plasma/serum.
Prosjektet er noe forsinket i forholdt til oppsatt plan da ikke alt prøvemateriale fra pre-MENAC studien har vært tilgjengelig fra samarbeidspartner i Scotland før våren 2014. Analyser av fett- og muskelvev utgår pga ending av fokus mot browning av hvitt fett basert på nylig publiserte forskningsdata.
Kakeksi påvirker en stor andel av pasienter med kreftsykdom og er assosiert med alvorlige tap av muskel- og fettmasse, dårlig livskvalitet og respons på behandling og redusert overlevelse. I dag finnes ingen behandling og en stor andel av pasientene dør av syndromet. Prosjektet skal bidra til 1) å øke forståelsen av de molekylære mekanismene involvert og 2) identifisere mål for forebygging og effektiv behandling.Bakgrunn - Kreftkakeksi er en svært alvorlig tilstand med stort vekttap. Dette påvirker en stor andel av pasienter med kreftsykdom (opptil 80 %) og er assosiert med alvorlige tap av muskel- og fettmasse, dårlig livskvalitet, dårlig respons på behandlingen og forkortet overlevelse. Per i dag finnes ingen tilgjengelig behandling, og en stor andel av pasientene dør som en direkte følge av syndromet. Kreftkakeksi er hyppig, ingen robuste og klinisk relevante biomarkører er tilgjengelige og de molekylære prosessene er dårlig forstått. Nyere studier indikerer at forstyrrelse i lipidmetabolismen (lipolyse) er en tidlig hendelse i kakeksi som kan bidra til både fett - og muskeltap.
Mål - Formålet med prosjektet er 1) å øke forståelsen av de molekylære mekanismene som er involvert i kreftindusert kakeksi og 2) å identifisere mål for forebygging og effektiv terapeutisk behandling.
Metoder - Den enzymatiske aktiviteten av fettvev- og skjelettmuskeltriglyserid lipase (ATGL, HSL) vil bli målt i hvitt fettvev og skjelettmuskulatur. Prosjektet vil klarlegge relevansen av glyserol, frie fettsyrer og S- sink a2 -glykoprotein (ZAG) i blod som potensielle biomarkører for pågående lipolyse i tidlig kakeksi. Vi vil korrelere disse funn med nivåene av lipolytisk aktivitet (triglyserid lipase og hormonsensitiv lipase) i fettvev og skjelettmuskulatur i kakektiske (vekt-tapende) og ikke-kakektiske (vekt-stabile) kreftpasienter. Kreft kakeksi mediert av økt lipolyse kan skyldes betennelse- og/eller endokrin signalering fra svulsten. Prosjektet vil undersøke om slik signalisering vil bli reflektert som et distinkt genutrykksmønster i hvite blodceller for predikering av tidlig kakeksi.
Resultat - Vi har etablert og optimalisert assay for måling av lipolytisk aktivitet i plasma/serum i kakektiske pasienter (n=59) fra Midt-Norske Lungekreftbiobank, ved å måle frigjøring av fire fettsyrer og gycerol i adipocytter i kultur etter stimulering med plasma/serum fra pasientene. Vi har også etablert ELISA-assay for deteksjon av potensielle biomarkører for pågående lipolyse (TNFa, ZAG, IL-6, adiponectin). Pre-MENAC studien er i sluttfasen og prøvemateriale er oversendt ifra samarbeidspartnere i Edinburgh. Plasmaprøver fra pre-MENAC vil bli analysert for TNFa, ZAG, IL-6, adiponectin og andre potensielle markører (cytokiner) og serumprøver vil bli analysert for lipolyse-induserende aktivitet. Genekspresjonsanalyse vil bli utført ved å isolere total RNA fra venøse blodprøver innsamlet i pre-MENAC.
Fettsyreprofilering av EDTA-plasma fra pre-MENAC studien er analysert for 23 ulike fettsyrer (mettede, umettede og flerumettede). Verdiene fra disse målingene vil bli korrelert med kliniske data, herunder vekttap, muskel- og fettmasse, CRP samt evnen til å indusere lipolyse.
Resultatene viser så langt at det er stor variasjon mellom pasientene både når det gjelder lipolytisk aktivitet, proinflammatoriske cytokiner og fettsyrenivå i plasma. Sammenstilling av biokjemiske målinger med kliniske data vil gjøres når pre-MENAC og Lungekreftbiobanken har avsluttet datainnsamling og kvalitetssikret alle data før sommeren 2014.
Deltagere
- Bjørn Henning Grønberg Prosjektdeltaker
- Trude Rakel Balstad Prosjektdeltaker
- Tora Skeidsvoll Solheim Prosjektdeltaker
- Stein Kaasa Prosjektdeltaker
- Grete Klippenvåg Pettersen Prosjektdeltaker
- Frank Skorpen Forskningsgruppeleder
- Svanhild Schønberg Forskningsgruppeleder
- Caroline Hild Pettersen Postdoktorstipendiat
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til Helse Midt-Norge RHF - Samarbeidsorganet og FFU