Kanker Cachexie: Orgaan-specifieke eiwit synthese 2

Alvleesklier kanker is een ernstige ziekte met hoge mortaliteit. Het is de
achtste meest voorkomende oorzaak van kanker doden bij mannen en de negende bij
vrouwen met respectievelijk 138.100 en 127.900 doden per jaar wereldwijd. In
Nederland is het de tiende meest voorkomende voor van kanker in mannen (1024
per jaar) en achtste bij vrouwen (1052 per jaar) met een 1- en 5-jaars
overleving van 18% respectievelijk 4%. Kanker cachexie is een groot probleem in
patiënten met alvleesklierkanker en zorgt voor een grote reductie in overleving
en kwaliteit van leven. Het is verantwoordelijk voor meer dan 80% van de
mortaliteit van alvleesklier kanker. Kanker cachexie is een complex syndroom
dat gekarakteriseerd wordt door gewichts- en spierverlies door een negatieve
energie en spiereiwit balans veroorzaakt door anorexie en katabole stimuli
zoals systemische inflammatie. Het syndroom wordt gedefinieerd als
gewichtsverlies van >= 5% of >= 2% gecombineerd met een body mass index (BMI) van
<= 19 of sarcopenie (spierverlies) in kanker patiënten.

Er zijn veel theorieën over het ontstaan van het gewichtsverlies en ernstig
spierverlies in cachexie. Spier eiwit metabolisme is een dynamisch proces
gekarakteriseerd door een balans tussen synthese en afbraak van spiereiwitten.
Een verstoring van deze balans kan leiden tot het verlies van spierweefsel bij
cachexie. Sommige theorieën focussen op een verhoogd niveau van katabole
mediatoren terwijl andere focussen op anabole resistentie. Hoewel beide
theorieën kunnen koppen zijn er (nog) geen duidelijke bewijzen voor deze
mechanismen in mensen. De beschikbaarheid van aminozuren gelabeld met stabiele
isotopen schepte de mogelijkheid om aminozuren te volgen in verschillende fases
van hun metabolisme door gebruik te maken van massa spectometrie. Echter,
eerdere studies met deze aminozuren gaven conflicterende data over eiwit
metabolisme in cachexie. Sommige studies lieten een verhoogde spiereiwit
afbraak zien terwijl andere studies in mensen en dieren juist een kleine
reductie in spiereiwit synthese lieten zien.

Naast spier eiwit metabolisme zou orgaaneiwit metabolisme een belangrijke
factor kunnen zijn in cachexie. Een recente studie in koeien liet zien dat
eiwit synthese in viscerale organen veel hoger is dan in spierweefsel.
Spierweefsel wordt vaak onderzocht omdat het makkelijk te bereiken is. Echter,
orgaaneiwit synthese is vele malen hoger dan spiereiwit synthese en zou daarom
meer aangedaan kunnen zijn door de negatieve eiwit balans in cachexie. Veel
voorkomende symptomen van kanker cachexie zijn misselijkheid, anorexie en
insuline resistentie welke wijzen op dysfunctie van meerdere organen. Verder is
het eiwit metabolisme van de alvleesklier tumor nog nooit goed onderzocht. Een
extreem hoge tumoreiwit metabolisme zou kunnen betekenen dat de tumor
eiwitconsumptie een belangrijke oorzaak is van de negatieve eiwit balans in
cachexie. Sommige studies over tumor metabolisme vonden inderdaad een hoge
eiwit synthese in colon tumoren maar gebruikte de *flooding dose* techniek
welke veel beperkingen heeft. In onze recent uitgevoerde studie (METC 13-3-068)
onderzochten we de eiwit synthese van verschillende organen tijdens de operatie
in cachectische patiënten met alvleesklier kanker. Onze eerste analyses laten
inderdaad een hoog eiwitmetabolisme zien. Echter, aangezien we alleen
cachectische patiënten hebben geïncludeerd en de infusie tijd relatief kort was
(ongeveer 6 uur) zullen we niet in staat zijn om de tumor specifieke en orgaan
specifieke eiwitsynthese te relateren aan de cachectische status van de patiënt.

Label technieken zijn intussen verbeterd in de laatste jaren en studies die
gebruik maken van deuterium gelabeld water (2H2O) stijgen in populariteit. Het
endogeen labelen van de eiwit voorraad van de patiënt is een elegante methode
omdat dit over een langere periode gedaan kan worden (dagen i.p.v. uren) en het
veel minder invasief voor de patiënt is omdat er geen lange tracer infusie dag
meer nodig is. Verder laat een recente studie zien dat de fractionele
eiwitsynthese (FSR) van plasma eiwitten afkomstig uit spierweefsel (bijv.
creatine kinase M) goed correleren met de FSR van spierweefsel. Hoewel dit nog
niet is onderzocht voor organen zouden plasma eiwitten van bijvoorbeeld de
lever of darm gebruikt kunnen worden om de FSR van deze organen te meten zodat
er in toekomstige studies geen biopten meer genomen hoeven te worden.

In de voorgestelde studie zullen we de weefsel eiwit synthese van cachectische
met niet-cachectische patiënten met alvleesklier kanker vergelijken door de
fractionele eiwit synthese snelheid te meten middels deuterium gelabeld water
over een periode van 2 weken. Verder zullen we de correlatie van plasma eiwit
FSRs en orgaan/weefsel FSR onderzoeken.

Primaire doel:
1. Om de eiwit synthese snelheid van de tumor en normale alvleesklier te
vergelijken tussen cachectische en niet-cachectische patiënten met alvleesklier
kanker.
Secundaire doelen:
1. Om de eiwit synthese snelheid van de lever, darmen, vetweefsel, spierweefsel
en leukocyten te vergelijken tussen cachectische en niet-cachectische patiënten
met alvleesklier kanker en niet oncologische controle patiënten.
2. Om de orgaan specifieke plasma eiwit FSRs te correleren met orgaan FSRs
3. Om de regionale tumor eiwit synthese te meten met massa spectrometrie
imaging.

Deze studie is een cross-sectionele studie uitgevoerd in het Maastricht
Universitair Medisch Centrum (MUMC, Maastricht, Nederland).
In deze studie zal de eiwit synthese en eiwit incorporatie in verschillende
organen en weefsels van patiënten met alvleesklier kanker gepland voor operatie
worden geanalyseerd middels orale ingestie van 2H2O. Daarnaast zullen
niet-oncologische patiënten die een cholecystectomie zullen ondergaan worden
geïncludeerd in deze studie. Na het tekenen van informed consent zal de eerste
data collectie plaatsvinden. De volgende patiënt karakteristieken zullen worden
verzameld uit het medisch dossier van de patiënt:
- Leeftijd
- Geslacht
- American Association of Anesthesiologists (ASA) classification
- BMI
- Gewichtsverlies in de laatste zes maanden
- Nutritionele status
- Abdominale computer tomografie scan (CT-scan)
- Intoxicaties (roken, alcohol, drugs)
- Systemisch sferoïden of non-steroïde anti-inflammatoire medicatie (NSAID)
gebruik in de afgelopen vier weken
- Wereld gezondheid organisatie (WHO) performance status
- Aanwezigheid van diabetes mellitus
- Aanwezigheid van cardiale comorbiditeit
- Aanwezigheid van pulmonale comorbiditeit
- Neoadjuvante therapie
De totale studieperiode zal twee weken duren. Veertien dagen voor operatie (dag
0) zal de patiënt naar het ziekenhuis komen voor het afnemen van 20ml veneus
bloed middels standaard venapunctie en een speeksel monster (met een
wattenstokje). De patiënt ontvangt een bewegingsmeter, voedingsdagboek en zeven
porties 2H2O. In het ziekenhuis wordt de patiënt geïnstrueerd om 1) elke dag
een speeksel monster af te nemen en 60ml 2H2O in te nemen per dag. Na een week
(dag 7) zal de patiënt de onderzoeker opnieuw ontmoeten. Dit kan in het
ziekenhuis of bij de patiënt thuis, afhankelijk van de voorkeur van de patiënt.
Tijdens dit bezoek 1) zal 20ml bloed worden afgenomen via venapunctie, 2)
zullen de lege water flesjes verzameld door de onderzoeker, 3) zal de patiënt
zeven nieuwe 2H2O flesje krijgen voor de komende week en 4) zullen de speeksel
monster, 5) een bewegingsmeter en een voedingsdagboek zal aan de patiënt worden
gegeven. 3) De bewegingsmeter wordt gedragen gedurende de rest van de studie
periode en in het voedingsdagboek noteert de patiënt elke maaltijd, snack of
drankje dat hij/zij consumeert gedurende de week. Bij elkaar duurt dit bezoek
minder dan 1 uur. De patiënt zal doorgaan met het nemen van speeksel monsters
en dagelijkse inname van 60ml 2H2O, tot de dag van operatie. De dag voor de
operatie (dag 13) zal de patiënt opgenomen worden in het ziekenhuis (dit is een
standard procedure). De onderzoeker zal de patiënt bezoeken op de afdeling en
de laatste speeksel monsters, het voedingsdagboek, de bewegingsmeter en lege
water flesjes verzamelen. De volgende ochtend zal de onderzoeker een bloed
monster afnemen (20ml) uit veneuze katheter die geplaatst is als onderdeel van
de standaard peroperatieve zorg. Een uur na start van de operatie zal er
adequate toegang zijn tot alle abdominale organen. Een spierbiopt van de vastus
lateralis spier, rectus abdominis spier, lever, dunne darm, subcutaan vet en
visceraal vet zal worden afgenomen. Nadat de chirurg de cholecystectomie heeft
verricht (wat onderdeel is van de operatie) zal een biopt worden genomen van de
galblaas. Als de tumor en omliggende alvleesklier weefsel zijn verwijderd zal
een pancreas en tumor biopt worden genomen. Bij niet-oncologische patiënten
zullen all biopten direct aan het begin van de operatie worden afgenomen. Het
gablaas biopt wordt afgenomen na verwijdering uit het lichaam. Er zal geen
pancreas, tumor en darmbiopt worden afgenomen bij niet-oncologische patiënten.
In totaal zullen patiënten 2x extra naar het ziekenhuis moeten komen of zal de
patiënt 2x thuis worden bezocht door de onderzoeker (1 uur per bezoek). Het
disconfort van de patiënt is gereduceerd tot het minimum aangezien alle biopten
worden genomen onder narcose. Slechts 2 extra venapuncties worden verricht. Na
diagnose door de patholoog (ong. een week na de operatie) zal weefsel dat
normalerwijs wordt vernietigd worden verzameld en opgeslagen voor toekomstige
analyses.

Er zijn een aantal kleine risico*s verbonden aan deelname aan deze studie. Een
venapunctie heeft een klein risico op een klein lokaal hematoom. Hetzelfde
geldt voor het vastus lateralis biopt. De incisie wordt verricht door een
ervaren arts en zal volledig genezen. In onze onderzoeksgroep hebben we veel
ervaring met het nemen van dit soort spierbiopten. De speeksel monsters die
door de patiënten zelf worden afgenomen gebeuren met een wattenstokje en vormen
geen enkel risico of discomfort. De biopten van de dunne darm, subcutaan vet,
visceraal vet, alvleesklier en tumor zullen worden genomen van delen die worden
weggehaald bij de operatie waardoor er geen risico is op permanente
complicaties. Mogelijke bloeding die kan ontstaan wordt direct
elektro-gecoaguleerd door de chirurg. Het leverbiopt heeft een kleine kans op
bloeding. Dit kan worden gestopt tijdens de operatie door de chirurg middels
elektrocoagulatie. Er zijn geen complicaties mogelijk voor het galblaas biopt
aangezien deze pas genomen wordt na verwijdering uit het lichaam. Alle
abdominale biopten worden afgenomen door een bekwaam hepatobiliairpancreas
chirurg.
Het gelabelde 2H2O dat gebruikt wordt in dit experiment is niet radioactief en
volkomen veilig. De productie voor orale administratie wordt verricht in een
steriele omgeving conform GMP richtlijnen.
De tijdsinvestering voor patiënten is laag aangezien slechts twee extra
bezoeken nodig zijn van ongeveer 1 uur, welke indien gewenst bij de patiënt
thuis kunnen plaatsvinden. Overige afnames gebeuren onder narcose tijdens de
operatie. Het aantal biopten en bloedmonsters is gereduceerd tot het minimum.
Alle biopten worden genomen onder narcose.