Krooninen sairaus

tiivistelmä

Johdanto

Epänormaali syöpä aineenvaihduntaa luo glykolyyttistä-riippuvuus, jota voidaan hyödyntää alentamalla glukoosia saatavuus kasvaimeen. Ketogeenistä ruokavalio (KD) on vähän hiilihydraatteja, runsasrasvainen ruokavalio, joka vähentää veren glukoosi ja nostaa veren ketoneja ja sen on osoitettu hidastavan syövän etenemistä eläimillä ja ihmisillä. Epänormaali verisuonien luo hypoksinen taskut, jotka edistävät syövän etenemiseen ja lisätä glykolyyttisen riippuvuus syöpiä. Ylipainehappihoito (HBO

2T) kyllästää kasvaimet hapen kanssa, käännetään syöpää edistävät vaikutukset kasvaimen hypoksia. Koska nämä myrkyttömiä hoitoja hyödyntävät päällekkäisiä metabolisen puutteita syövän testasimme niiden yhteisvaikutukseen syövän etenemiseen luonnollinen malli etäpesäkkeitä.

Methods

Käytimme tulikärpäsen lusiferaasi-tagged VM -M3 hiirimallissa metastaattinen vertailla taudin etenemiseen ja eloonjäämiseen hiirillä ruokittu standardin tai KD

mieltymyksen

tai ilman HBO

2T (2.5 ATM absoluuttinen, 90 min, 3x /viikko). Kasvaimen kasvu seurattiin

in vivo

bioluminesoiviin kuvantamiseen.

Tulokset

KD yksin merkittävästi vähentynyt verensokeri, hidasti kasvaimen kasvua, ja lisääntynyt keskimääräinen eloonjäämisaika 56,7% hiirissä systeemisiä metastaattinen syöpä. Vaikka HBO

2T yksinään ei vaikuttanut syövän etenemisessä yhdistyvät KD HBO

2T herättänyt merkittävä lasku verensokerin, kasvaimen kasvu, ja 77,9%: n nousu keskimääräinen eloonjääminen kontrolleihin verrattuna.

Johtopäätökset

KD ja HBO

2T huomattavia syöpälääkkeen vaikutuksia, kun yhdistetään luonnollinen malli systeemisiä metastaattinen. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että näitä hoitoja tulisi tutkia tarkemmin mahdollisina myrkyttömiä hoitoja tai apuaineen hoitojen standardihoitoon potilaille, joilla on systeeminen etäpesäkkeitä.

Citation: Poff AM, Ari C, Seyfried TN, D’Agostino DP (2013) Ketogeenisiä Diet ja Ylipainehappihoito pidentää elinaikaa hiirillä, joilla on systeeminen Metastasoitunut syöpä. PLoS ONE 8 (6): e65522. doi: 10,1371 /journal.pone.0065522

Editor: Chih-Xin Tang, Kiina Medical University, Taiwan

vastaanotettu: 20 joulukuu 2012; Hyväksytty: 02 toukokuu 2013; Julkaistu: 05 kesäkuu 2013

Copyright: © 2013 Poff et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä työ tukivat Office of Naval Research, ONR myöntää N000140610105 ja ONR-DURIP laitteet apurahan N000140210643 (https://www.onr.navy.mil/). Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

etäpesäke on monimutkainen ilmiö, jossa syöpäsolut levinnyt primaarikasvain perustaa pesäkkeitä distaalinen kudosten ja vastaa 90 prosenttia syöpään liittyvien kuolemien [1]. Erityiset muutokset, jotka välittävät etäpesäkkeitä jää epäselväksi; kuitenkin, prosessi kuuluu yleensä paikallista kasvaimen kasvua, invaasio tyvikalvon läpi ja ympäröivään kudokseen, intravasation osaksi lymphatics tai verisuonia, levitys ja selviytymistä liikkeessä, ekstravasaatio alkaen verisuoniston ja uudelleen perustamista kasvaimia distaalisessa kudoksiin. Vaikka monet ensisijainen kasvaimia voidaan ohjata hoitomuotojen kuten leikkaus, kemoterapia, ja säteily, nämä hoidot ovat usein tehottomia etäpesäkkeitä ja joissakin tapauksissa voi edistää syövän etenemisen ja etäpesäkkeiden [2], [3], [4]. On huomattava tarve uusille hoitoja tehokas vastaan ​​metastaattinen.

Ehkä tärkein rajoittava tekijä uusien hoitojen metastaattinen on puute eläinmalleissa, jotka kuvaavat tarkasti todellista luonnetta etäpesäkkeitä. Ksenograftimalleja ihmisen syövissä immuunivajaissa hiiret ovat riittämättömiä, koska immuunijärjestelmä on erittäin osallisina syövän kehittymisessä ja etenemisessä. Useimmat kasvainmalleissa kasvanut ksenograftien immuunikatopotilaiden hiiret jäävät etäpesäkkeitä [5], [6]. Häntälaskimoinjektio malleja metastaattinen poistaa tärkeitä askelia paikallisten kudosinvaasio ja intravasation osaksi verisuonistoon, jälleen ei ole edustaa todellista sairausfenotyyppi. VM-M3 malli metastaattinen on uusi hiiren malli, joka läheisesti jäljittelee luonnollista etenemistä ja metastaasit [7], [8]. VM-M3 kasvain syntyi spontaanisti aivoissa hiiren VM /Dk sisäsiittoista ja ilmentää useita kasvuominaisuudet ihmisen glioblastooma kanssa makrofagi /mikrogliaviljelmissä ominaisuuksia [7], [9]. Kun subkutaanisesti, VM-M3 solut nopeasti etäpesäkkeitä kaikkiin merkittäviin elinjärjestelmien, erityisesti maksa, keuhkot, munuaiset, perna, aivot, ja luuytimessä. Systeeminen etäpesäke on myös toistuvasti dokumentoitu ihmisen glioblastoma multiforme (GBM), joka on liitetty makrofagi /mikrogliasolujen ominaisuudet kasvain [9]. Kasvain mukautettu soluviljelmissä ja transfektoitu tulikärpäsen lusiferaasi-geeni mahdollistaa helpon seurannan kasvaimen kasvua

in vivo

[10]. VM-M3 malli metastaattinen on selvä etu muihin metastaattinen mallia, koska se leviää luonnostaan ​​käytettäessä immunokompetenteilla isäntä, matkien luonnollista syöpä microenvironment. Sisplatiini ja metotreksaatti, kaksi yleisesti käytetty kemoterapeuttisten aineiden, estävät metastaaseja in VM-M3 malli metastaattinen samalla niiden vaikutuksista ihmisiin, jotka edelleen tukevat mallin esitys todellisesta tautitilan [8],. Näistä syistä, VM-M3-malli metastaattinen käytettiin tässä tutkimuksessa.

Epänormaali energia-aineenvaihdunta on yhdenmukainen ominaisuus useimmissa kasvainsoluissa kaikissa kudostyypeissä [14]. 1930 s, Otto Warburg totesi, että kaikki syövät ilmaistuna korkeat käymisen hapen läsnäollessa [15]. Tämä ominaisuus, joka tunnetaan nimellä Warburgin Effect, liittyy mitokondrioiden ja geneettisiä mutaatioita syöpäsolun [14], [16], [17]. Nämä viat aiheuttavat syöpää hyvin riippuvainen glukoosista energiaa, jonka laatu on taustalla käyttö fluorodeoksiglukoosia-PET skannaa tärkeänä diagnostinen väline onkologit [18]. Ketoainepitoista ruokavaliot ovat runsaasti rasvaa, vähän hiilihydraatteja ruokavalion, joita on käytetty vuosikymmeniä potilaiden hoitoon Refraktorista epilepsia [19]. Ketogeeninen ruokavalio myös tukahduttaa ruokahalua luonnollisesti tuottaen siten jotkut elin laihtuminen [19], [20], [21], [22]. Ruokavalion energianvähennystavoitteet (DER) alentaa verensokeria, rajoittamalla energiahuoltoa syöpäsoluja, kun taas ylentävä kiertävän veren ketoni tasolla [6]. Ketoaineita voi toimia vaihtoehtoisena energialähteenä niille solujen normaalin mitokondrioiden toimintaa [23], [24], mutta ei syöpäsoluja [25]. DER on osoitettu olevan anti-kasvain vaikutuksia erilaisia ​​syöpiä, mukaan lukien aivot, eturauhasen, rintarauhasen, haiman, keuhkon, mahalaukun ja paksusuolen [14], [26], [27], [28], [29] , [30], [31], [32], [33], [34]. DER tuottaa syövän vaikutukset useiden metaboliareittien, mukaan lukien inhibointi IGF-1 /PI3K /Akt /HIF-1α reitti, jota käytetään syöpäsolujen edistämään proliferaatiota ja angiogeneesiä ja estää apoptoosin [35], [36], [ ,,,0],37], [38], [39], [40], [41], [42]. Lisäksi, DER indusoi apoptoosia astrosytoomasoluihin, ja samalla suojella aivojen normaalille solujen kuoleman aktivaation kautta adenosiinimonofosfaatin (AMPK) [43].

Kasvaimet hallussaan epänormaali verisuoniston, joka estää riittävän kudosperfuusio, mikä läsnäolo hypoksinen alueille, jotka edistävät kemoterapian ja säteilyn kestävyys [44], [45], [46], [47]. Itse asiassa, hypoksisia syöpäsolut ovat kolme kertaa enemmän resistenttejä sädehoidolle kuin ovat hyvin happipitoista soluihin [48]. Lisäksi vähentämällä tehoa tavanomaisen hoidon, kasvaimen hypoksia aktivoi useita onkogeenin polkuja, pitkälti HIF-1 transkriptiotekijän, jotka edistävät kasvaimen kasvua, etäpesäke, angiogeneesi, ja estää apoptoosin [49], [50].

Ylipainehappihoito (HBO

2T) käsittää annon 100% happea korotetussa paineessa (yli merenpinnan, tai 1 ATA). HBO

2T lisää plasman happisaturaation joka helpottaa hapen kuljettaminen kudoksiin riippumaton hemoglobiinin O

2 kylläisyyttä [51]. Mahdollinen hyöty käyttämällä HBO

2T torjua syöpää edistävät vaikutukset kasvaimen hypoksia on selvä. HBO

2T yksinään on osoitettu estävän tuumorin kasvua, alentaa kasvaimen verisuonten tiheyden ja indusoivat etuoikeutetut ilmentymistä syövän geenien rottamalleissa nisäkasvaimia [52]. Lisäksi säteilyn ja monet kemoterapia huumeiden työtä tuottamalla vapaita radikaaleja sisällä kasvaimia, mikä johtaa solun kuolemaan. HBO

2T parantaa kasvain solun reaktiivisten happiradikaalien joka edistää synergiavaikutuksen HBO

2T adjuvanttina hoitoa tavanomaisen hoidon. Todellakin, HBO

2T parantaa tehoa sekä säteilyn ja kemoterapian eläinmalleissa [53], [54], [55], [56], [57].

normaaleissa kudoksissa, vähentynyt hapen saatavuus estää mitokondrioiden tuotantoa ATP, stimuloimiseen säätely ylöspäin glykolyyttisten entsyymien vastaamaan energiantarpeesta vuoteen alustan tason fosforylaation tuotantoa ATP. Siten soluvasteen kasvaimen hypoksia välittää useita samoja reittejä, jotka ovat liian aktiivisia syöpäsoluja mitokondriovaurioita ja korkea aerobinen Glykolyysivaiheen. Tämä viittaa siihen, että ketogeeninen ruokavalio ja HBO

2T voitaisiin kohdistaa useita päällekkäisiä reittejä ja tuumorigeenisia käyttäytymistä syöpäsolujen. Oletimme, että nämä hoidot toimisi synergistisesti estämään kasvaimen etenemistä. Ehdotamme, että lisäys näiden myrkyttömiä adjuvantti hoitomuotoja nykyinen standardi hoitoa voidaan parantaa ilman taudin etenemistä potilailla, joilla on pitkälle edennyt metastaattinen sairaus.

Materiaalit ja menetelmät

Hiiret

kolme jalostukseen paria VM /Dk hiirikanta käytettiin luomaan ja levittämään VM /Dk hiiri siirtomaa University of South Florida (USF) Morsani College of Medicine Vivarium standardin kotieläintuotannon protokollaa. Neljäkymmentä aikuinen mies hiiriä (10-18 viikko ikäisiä) käytettiin tässä tutkimuksessa. Kaikki eläin menettelyt suoritettiin sisällä tiukka pitäytyminen NIH Guide for Care ja käyttö laboratorion ja Eläimet ja hyväksyi USF Institutional Animal Care ja Käytä komitean (IACUC; Protocol Number R4137).

Cell Culture

VM-M3 /Fluc solut saatiin lahjana TN Seyfried, Boston College, jossa ne luotiin spontaanista kasvaimen VM /Dk hiiri ja sovitettu soluviljelmissä [7]. VM-M3 /Fluc solut transdusoitiin lentiviruksesta vektori, joka sisältää tulikärpäsen lusiferaasi-geenin säätelyn alaisena sytomegaloviruksen promoottorin (VM-M3 /Fluc) kuten aiemmin on kuvattu [7]. VM-M3 /Fluc soluja viljeltiin Eaglen Minimum Essential Medium, jossa on 2 mM L-glutamiinia (ATCC, Manassas, VA), 10% naudan sikiön seerumia (Invitrogen, Grand Island, NY), 1% penisilliini-streptomysiiniä (Gibco, Invitrogen) ja korkea glukoosi (25 mM D-glukoosia, Fisher Scientific, Waltham, MA). Soluja viljeltiin CO

2-inkubaattorissa 37 ° C: ssa 95% ilmaa ja 5% CO

2.

ihonalainen kasvaimen istutuksen

Päivänä 0, VM-M3 /Fluc soluja (1 miljoonaa solua 300 ui PBS) istutettiin, sc, vatsaan VM /Dk hiiriä käyttäen 27 gage neula. Siirrostus aikaan nopean ja systeeminen etäpesäke useimpia elimet, nimittäin maksa, munuaiset, perna, keuhkot, ja aivot kuten aikaisemmin on kuvattu [7].

Diet Therapy

Päivänä kasvaimensiirrostuspäivänä , hiiret jaettiin satunnaisesti yhteen neljästä ryhmästä: SD (valvonta); SD + HBO

2T; KD; tai KD + HBO

2T. Hiiret SD ryhmässä ruokittiin standardin jyrsijämuonaa (2018 Teklad Global 18% Protein jyrsijä Diet, Harlan)

halun mukaan.

Hiiret KD ryhmä sai KD-Solace ketogeeninen ruokavalio

ad libitum

. KD-Solace on kaupallisesti saatavilla ketogeeninen ruokavalio jauhetta (KetoGen, Solace Nutrition) ja sekoitettiin 01:01 H

2O, jolloin muodostuu kiinteä tahna. Makroravinteen tietoa SD- ja KD-Solace on esitetty taulukossa 1. Ruokavalion olivat jatkuvasti vaihdettava joka toinen päivä säilyttää tuoreuden ja anna hiiriä ruokkia

halun mukaan.

Ylipainehappihoito (HBO

2T) B

Hiiret, joille tehdään HBO

2T sai 100% O

2 90 minuuttia 1,5 ATM mittari (2,5 ATM absoluuttinen) kolme kertaa viikossa (M, W, F ) on painekammio (malli 1300B, Sechrist Industries, Anaheim, CA).

glukoosi, ketoni, ja punnituksia

7 päivän välein, verta kerättiin hännän käyttämällä hyväksyttyjä menetelmiä. Glukoosi mitattiin käyttäen Nova Max® Plus ™ glukoosi ja β-Ketoni Monitoring System (Nova Biomedical, Waltham, MA), ja β-hydroksibutyraatti mitattiin käyttäen Precision Xtra ™ Verensokerin Ketoni Monitoring System (Abbott Laboratories, Abbott Park, IL).

Hiiret punnittiin välillä 1 ja viisitoista kahdesti viikossa tutkimuksen keston ajan käyttäen AWS-1KG Portable Digital Scale (AWS, Charleston, SC ).

bioluminescent Imaging and Tumor Growth Analysis

Kasvaimen kasvua seurattiin mittana bioluminesoivista signalointi käyttäen Xenogen IVIS Lumina järjestelmä (Caliper LS, Hopkinton, MA). Tietojen hankinta ja analyysi suoritettiin käyttäen Living Image® ohjelmisto (Caliper LS). Noin 15 minuuttia ennen

in vivo

kuvantamisen, hiiret saivat i.p. injektio D-lusiferiini (50 mg /kg) (Etu LS). Bioluminescent signaali saatiin käyttäen IVIS Lumina jäähdytettiin CCD-kamera, jossa on 1 sekunnin valotusaikaa. Koska ainoastaan ​​syöpäsoluja sisälsi lusiferaasi-geeni, bioluminesoivat signaali (fotonien /s) koko eläimessä mitattiin ja seurataan ajan indikaattorina metastaattisen kasvaimen koon ja leviäminen.

Survival Analysis

koko tutkimuksen, terveyteen ja käyttäytymiseen hiirillä arvioitiin päivittäin. Hiiret inhimillisesti lopetettiin CO

2 tukehtumisen mukaan IACUC ohjeiden esitettäessä kriteerit (kasvaimeen liittyvät Askites, vähentynyt vaste ärsykkeisiin, uneliaisuus, ja epäonnistumisen kukoistaa) ja elinaika tallennettiin.

tilastot

Survival analysoitiin Kaplan-Meier ja logrank Testit hengissä jakeluun. Keskimääräinen eloonjäämisaika kertaa analysoitiin kaksisuuntaisella Studentin t-testejä. Bioluminescent signaalin mittana kasvaimen koon analysoitiin kaksisuuntaisella Studentin t-testejä. Veren mittaukset analysoitiin One Way ANOVA Kruskal Wallis Test ja Dunnin monivertailutestillä post hoc. Erot prosentin painon muutos analysoitiin yksisuuntainen ANOVA Tukeyn monivertailutestillä post hoc. Korrelaatio veren glukoosin, kehon painon muutos, ja elossaoloaika analysoitiin lineaarisella regressioanalyysillä. Tulokset pidettiin merkittävinä, kun p 0,05.

Tulokset

Yhdistämällä KD HBO

2T Pitkäaikainen Survival in Hiiret metastasoitunutta

KD ja KD + HBO

2T käsitellyillä hiirillä oli tilastollisesti erilainen selviytymisen käyrän logrank Testaa kasvu elinaika verrattuna kontrollieläimiin (p = 0,0194 ja p = 0,0035, vastaavasti, kuvio 1A). KD ruokitaan ja KD + HBO

2T eläimet osoitti myös merkittävää kasvua keskimääräinen eloonjääminen verrattuna kontrollieläimiin, joita kaksisuuntaisella Studentin t-testiä (p = 0,0044 ja p = 0,0050, vastaavasti, kuvio 1 B). Vaikka aikaisemmat tutkimukset ovat raportoineet, että HBO

2T yksin voi lisätä eloonjäämisaika eläimillä eri syöpiä [52], [54], [58], [59], emme nähneet vaikutusta eloonjäämiseen hiirillä, jotka saivat SD + HBO

2T. Ohjaus (SD) hiirillä oli keskimääräinen eloonjäämisaika 31,2 päivää taas SD + HBO

2T hiirillä oli ei-tilastollisesti erilainen keskimääräinen eloonjääminen 38,8 päivää (kuvio 1 B). KD yksin lisääntynyt keskimääräinen elinaika noin 17 päivää (56,7%), ja yhdistettynä HBO

2T, hiiret osoittivat kasvua keskimääräinen eloonjääminen noin 24 päivää (77,9%) (kuvio 1 B). Tämä havainto tukee voimakkaasti tehoa KD ja HBO

2T niin hoitoja estämään kasvaimen etenemistä ja pidentää elinaikaa eläimillä metastasoitunutta syöpää.

(A) Kaplan-Meier selviytymisen tontti tutkimusryhmissä. Eläimet, jotka saivat KD ja KD + HBO

2T osoitti merkittävästi pidempi eloonjäämisen verrattuna kontrollieläimiin (p = 0,0194 ja p = 0,0035, vastaavasti, Kaplan-Meier ja logrank testit selviytymisen jakelu). (B) Hoito ryhmä kohortti koko ja keskimääräinen eloonjääminen näytetyt ajat. KD hiirillä osoitti 56,7%: n nousu keskimääräinen eloonjääminen verrattuna kontrolleihin (p = 0,0044, kaksisuuntainen opiskelijan t-testi); KD + HBO

2T hiirillä osoitti 77,9%: n nousu keskimääräinen eloonjääminen verrattuna kontrolleihin (p = 0,0050, kaksisuuntainen opiskelijan t-testi). Tulokset pidettiin merkittävinä, kun p 0,05.

KD ja HBO

2T Vähentynyt Kasvain Bioluminescence

Bioluminescent signaali seurataan mittana kasvaimen koon koko tutkimuksen ajan. Eläimet vastaanottamisesta KD yksin tai yhdessä HBO

2T osoitti huomattava suuntaus hitaampi kasvaimen kasvua ajan myötä. Tämä suuntaus oli selvempi KD + HBO

2T hiiret ja heijastuu kasvun elinaika nähdään näillä eläimillä (kuviot 1, 2). Ero keskimääräisessä kasvaimen koon välillä KD + HBO

2T ja valvonta eläinten viikko 3 oli tilastollisesti merkitsevä (p = 0,0062; kuvio 2B). Päivä 21 e

x vivo

elin bioluminenssi KD + HBO

2T hiiret osoittivat vähenemistä, etäispesäkekasval- eläimillä verrattuna SD ryhmään (kuva 2). Perna bioluminesenssi oli merkittävästi vähentynyt KD + HBO

2T hiirillä (p = 0,0266).

Kasvaimen kasvu oli hitaampaa hiirillä ruokittu KD kuin hiirillä ruokittu SD. (A) edustaja eläintä kustakin hoitoryhmässä, jotka osoittavat kasvaimen bioluminesenssi 21. päivänä tuumorisolujen inokulaation jälkeen. Hoidetuista eläimistä osoitti vähemmän bioluminenssina kuin säätimet KD + HBO2T hiirien syvällinen väheneminen kasvaimen bioluminenssina verrattuna kaikkiin ryhmiin. (B) Koko vartalon bioluminenssi mitattiin viikoittain mittana kasvaimen koon; virhepalkit edustavat ± SEM. KD + HBO2T hiirillä osoittivat merkittävästi vähemmän kasvain bioluminenssina kuin verrokkieläimet viikolla 3 (p = 0,0062, kaksisuuntainen opiskelija ,s t-testi) ja yleinen suuntaus selvästi hitaampaa kasvaimen kasvua kuin valvontaa ja muita hoidettujen eläinten koko tutkimuksen ajan. (C, D) Päivä 21 ex vivo elin bioluminenssi SD ja KD + HBO2T eläimet (N = 8) osoitti vähenemistä, etäpesäkekasvainten rasitusta eläimillä, jotka saivat yhdistettyä hoitoa. Perna bioluminesenssi oli merkittävästi vähentynyt KD + HBO2T hiirillä (* p = 0,0266, kaksisuuntainen opiskelija ,s t-testi). Tulokset pidettiin merkittävinä, kun p 0,05.

KD laskenut Verensokerin, kohonnut veren Ketonit ja Laskua Paino

Ennen tutkimuksen alustavat verensokeri, ketoni, ja ruumiinpainot olivat samankaltaisia ​​ryhmien kesken (tuloksia ei ole esitetty). Veren glukoositasot olivat alhaisempia KD-käsitellyissä hiirissä kuin SD-käsitellyissä hiirissä, 7. päivään mennessä (p 0,001; kuvio 3). Vaikka kaikki KD-syötetään hiiret osoittivat suuntaus kohonnut veren ketoni tasoilla koko tutkimuksen ajan, vain KD + HBO

2T eläimet osoittivat merkittävästi lisääntynyt ketonien kontrolleihin verrattuna päivänä 7 (p 0,001; Kuva 3). Päivällä 7, KD-syötetään hiiret menettivät noin 10% niiden alkupaino ja väitti, että painoa tutkimuksen keston ajan (kuva 4). Päivä 7 verensokeria ja prosenttia ruumiinpainon muutos merkittävästi korreloi elinaika (p = 0,0189 ja p = 0,0001, vastaavasti, kuvio 5).

(A) KD-fed hiiret osoittivat verensokerin alentamiseksi kuin valvonta päivä 7 (*** p 0,001). Animals in KD tutkimuksessa oli merkittävästi alentavat verensokeria kuin valvonta päivänä 14 (* p 0,05). (B) KD + HBO2T hiirillä oli merkitsevästi korkeampi veren ketonien kuin valvonta 7. päivänä (*** p 0,001). Virhe palkit kuvaavat ± SEM. Veren analyysi suoritettiin yksisuuntainen ANOVA Kruksal Wallis Test ja Dunn ,s monivertailukoetta post hoc; Tulokset pidettiin merkittävinä, kun p 0,05.

Paino mitattiin kahdesti viikossa. Kaavio osoittaa keskimäärin prosentin alkupaino eläimistä päivinä 7 ja 14. KD ja KD + HBO2T hiiret menettivät noin 10% painostaan, 7. päivään mennessä ja osoitti merkittävää eroa prosenttia ruumiinpainon muutos verrattuna kontrollieläimiin (* p 0,05; *** p 0,001). Virhe palkit kuvaavat ± SEM.

Lineaarinen regressioanalyysi paljasti merkittävä korrelaatio päivä 7 verensokeria ja prosenttia kehon painon muutos pelastautumiskoulutukseen (p = 0,0189 ja p = 0,0001, vastaavasti). Tulokset pidettiin merkittävinä, kun p 0,05.

Keskustelu

Lähes sata vuotta Otto Warburg raportoitu epänormaali energia-aineenvaihdunnan syöpäsolujen uutta kiinnostusta alalla on selvitetty lukuisia uudet terapeuttiset tavoitteet. Kaksi lupaavaa hoidot käytetä HBO

2T kääntää syöpää edistävää vaikutusta kasvaimen hypoksia ja käyttö KD rajoittaa saatavuutta glykolyyttisen substraattien glukoosi-riippuvainen syöpäsoluja. Molemmat hoitomuodot on aiemmin raportoitu omaavan anti-syöpä vaikutuksia [14], [54], [58], [60]. Koska nämä hoidot uskotaan toimivan kohdistamalla useita päällekkäisiä mekanismeja, me arveltu, että yhdistämällä nämä myrkyttömiä hoitoja olisivat tehokas, synergistinen syövän vaikutusta. Lisäksi koska etäpesäke on vastuussa valtaosa syöpään liittyvien kuolemien, testasimme tehokkuus näiden conjoined hoitomuotojen VM-M3 hiirimallissa metastaattinen [7], [10].

Löysimme että KD ruokitaan

halun

merkittävästi lisääntynyt keskimääräinen eloonjäämisaika hiirillä, joilla on metastaattinen syöpä (p = 0,0194; kuvio 1). On tärkeää huomata, että KD-ruokitaan kuolleista eläimistä noin 10% painostaan ​​aikana tutkimuksen (kuva 4). Se on vakiintunut, että vähän hiilihydraatteja, runsasrasvainen ketogeeninen ruokavalio voi aiheuttaa kehon painon ylipainoisilla ihmisillä [21], [22], [61]. Ketogeeninen ruokavalio tiedetään myös olla ruokahalu vaikutus, joka saattaa edistää kehon painon [20]. Yhdessä ruokahalun, mahdollinen vaikuttava tekijä havaittua laihtuminen on mahdollista, että hiiret löysi KD olevan vähemmän maittavaa ja olivat itse rajoittava kalorien saantia. Koska kalori rajoitus tiedetään tuovan esiin syvällinen syöpälääkkeen vaikutuksia, ketogeeninen ruokavalio voi estää syövän etenemisen osittain välillinen ravinnon energian rajoitus [6], [38]. Hieno ja kollegat äskettäin käytetty hyvin matala hiilihydraatti KD edistää vakaata sairauden tai osittainen remissio potilailla, joilla on edennyt metastaattinen syöpä [62]. Hieno tutkimus osoitti korrelaation veren ketoneja ja vastaus ruokavalion terapiassa, mikä viittaa siihen, että ketoni korkeus itse osallistuu myös syöpälääkkeen tehoon KD.

Kuten arveltu, syvällinen syöpälääkkeen vaikutuksia havaittiin meidän metastaattinen hiirimallissa yhdistämisen jälkeen KD HBO

2T. Yhdistämällä nämä hoitomuodot lähes kaksinkertaistui elinaika hiirillä, joilla oli metastaattinen syöpä, kasvava keskimääräinen elinaika, jonka 24 päivää kontrolliin verrattuna eläimiin (p = 0,0050; kuvio 1). KD + HBO

2T-hoidetut hiiret osoittivat merkittävästi vähentynyt bioluminenssina kontrolleihin verrattuna viikolla 3 (p = 0,0062) ja suuntaus vähentynyt kasvaimen kasvu koko tutkimuksen ajan (kuva 2). Päivällä 7, kaikki eläimet on ketogeeninen ruokavalio oli huomattavasti pienempi veren glukoosipitoisuutta kuin valvonta (kuva 3). Kuten on osoitettu, että kasvaimen kasvu on suoraan verrannollinen veren glukoosipitoisuutta [63], tämä pienentää veren glukoosipitoisuuden todennäköisesti osaltaan suuntaus laski kasvain bioluminenssin ja kasvaimen kasvunopeus nähdään KD-ruokitaan eläimiä (kuva 2). Nebeling et ai. osoittivat, että KD merkittävästi vähentynyt glukoosin sisäänottoa lapsipotilailla aivokasvain potilaita FDG-PET analyysi [64]. Tämä kliininen data ehdottaa vähentyneeseen glukoosin toimitus kasvain on kausaalinen mekanismi KD hoidossa. Kaikki KD-syötetään hiiret osoittivat suuntaus kohonnut veren ketonien koko tutkimuksen; kuitenkin vain KD + HBO

2T hiirillä oli merkittävästi korkeammat ketonit kuin valvonta päivänä 7 (kuvio 3). Koska ketonit metaboloituvat yksinomaan mitokondriot, syöpäsolut ovat vaurioituneet mitokondrioita eivät pysty riittävästi käyttää niitä energiaa. Monet syövät eivät ilmennä sukkinyyli-CoA: 3-annos ketohappoa CoA-transferaasi (SGOT), entsyymiä, joka tarvitaan ketonin kehon aineenvaihduntaa [65], [66]. Itse asiassa, βHB anto estää terveiden hippokampuksen neuronien mutta ei glioomasoluja glukoosin poistamista solukuolema [24]. Lisäksi ketoaineet on syöpälääkkeen vaikutuksia itse, mahdollisesti estämällä glykolyyttisten entsyymien [67]. Skinner ja kollegat osoittivat, että asetoasetaattia ja βHB hallinto estää aivojen syöpäsolujen elinkelpoisuuden

in vitro

[25]. Siten kohonnut ketoni tasot KD + HBO

2T hiiriä todennäköisesti parantaa tehokkuutta tämän yhdistetyn hoidon.

tuoreessa raportissa Listanti, et. al ehdotti, että kasvaimeen liittyvät fibroblastit tuottavat ketoniosia syöpäsolujen käyttää polttoaineena [68]. Kirjoittajat ovat aiemmin julkaistu useita papereita samanlaisia ​​havaintoja [69], [70], [71]. Näissä tutkimuksissa kirjoittajat luotu kuolemattomaksi fibroblasteja joka muutettiin yli-ilmentää nopeutta rajoittavaa entsyymien ketoaineiden tuotannossa, ja yhteistyö viljeltiin näiden solujen kanssa ihmisen rinta- syöpäsolujen muuttunut yli-ilmentää osallistuvien entsyymien ketoaine hyödyntämiseen. Vaikka tämä ilmiö voi esiintyä geneettisesti muutettu kulttuuri käyttämän kirjoittajien, ei ole näyttöä siitä, että tämä esiintyy luonnossa syöpäsoluissa

in vitro

tai kasvaimet

in vivo.

Päinvastoin , kirjallisuudessa kokonaisuutena viittaa vahvasti siihen, että syöpäsolut eivät voi tehokkaasti käyttää ketonit polttoaineena. Kuten on kuvattu, useimmat syövät eivät ilmaise SCOT entsyymiä, joka on välttämätön ketoaineiden käyttöä [65], [66]. Useat tutkimukset ovat raportoineet puutos syöpäsolujen aineenvaihdunta ketoaineita

in vitro

[24], [25]. Lisäksi on yleisesti hyväksytty, että ketoaineita tuotetaan lähes yksinomaan rasvahappojen β-hapettumisen maksassa. Ei ole tiedossa metaboliareitti jonka fibroblastit voi tuottaa ketoaineita glukoosista. Ilman ylimääräistä kiistatonta näyttöä väitteiden tueksi, olemme edelleen kannattajat ajatus, että syöpäsolut eivät voi käyttää ketoaineita tehokkaina energiasubstraatteja.

Mahdolliset huoli saattaa syntyä käyttöä koskevat ruokavalio hoito syöpäpotilaiden alttiita kuihtuminen . Vaikka kevytolut tai ketogeeninen ruokavalio edistää laihtuminen ylipainoisia henkilöitä, ne ovat myös tiedetään säästää lihasten kuihtumista aikana olosuhteet energian rajoitus ja nälkään [72], [73], [74], [75]. Eläinmallissa syövän kuihtuminen, anto matala hiilihydraatti, runsasrasvainen ruokavalio esti laihtuminen eläinten samalla pienentää kasvaimen kokoa [76]. Samanlaisia ​​vaikutuksia kuvattiin ihmissyöpäpotilaat [64], [77]. Anti-kuihtuminen vaikutukset KD eivät ole yllättäviä, kun otetaan huomioon metabolinen kytkin rasva-aineenvaihduntaa ja myöhemmät ketoosi kehittynyt menetelmänä säästävien proteiinin pidennetyn paastoamisen aikana tai nälkään [72], [78], [79]. On järkevää, että ruokavalion aiheuttama terapeuttinen ketoosi vuonna syöpäpotilaan estäisi lihassurkastumatilaan samalla tavoin kuin se tekee urheilijoiden käynnissä intensiivistä liikuntaa [80]. Lisäksi kun annettuna hoitona pitkälle syöpäpotilaita, KD parantaa elämänlaatua ja parantaa tehokkuutta kemoterapiaa klinikalla [81], [82]. Tämä ja muut nousevat todisteet kyseenalaiseksi yhteiseen lääkäriin rajoittaa rasvan kulutuksen ylipainoisia syöpäpotilailla [83].

Veech ja kollegoiden kuvattu mekanismeja, joilla ketoni aineenvaihduntaa suojaa soluja hapettumista [74], [ ,,,0],78], kun taas uudempi osoittavat, että ketonit toimivat HDAC-inhibiittorit [84]. βHB aineenvaihdunta johtaa kasvaneeseen vähentäminen NAD pari ja lisäsi hapettamalla koentsyymi Q sisällä mitokondrioissa. Lisääntynyt hapetus Q pienenee semikinonin tasoja, jotka pienenevät superoksidianionituotanto [74]. Lisääntynyt vähentäminen NADP pari lisää uudistumista pelkistetty glutationi, tärkeä endogeeninen antioksidantti [74]. Siten ketoni kehon aineenvaihduntaa suojaa soluja oksidatiivista vaurioita vähentämällä ROS tuotanto ja parantamalla endogeenisen antioksidantin ominaisuuksia. Kuten aiemmin on keskusteltu, syöpäsolut eivät pysty tehokkaasti metaboloida ketoaineet; Siksi emme odota, että ketonit antaisi saman suojaavia vaikutuksia päälle syöpäsolun. HBO

2T kasvattaa ROS tuotanto solun sisällä, mikä voi johtaa kalvon lipidiperoksidaatiossa ja solukuolemaa [85]. Syöpäsolut mitokondriovaurioita ja kaoottista perfuusio tuottavat luonnollisesti kroonisesti kohonneita ROS, mutta ovat alttiita hapettumista solukuolema vieläkin pientä nousua ROS [58], [86]. Ehdotamme mahdollinen mekanismi KD + HBO

2T teho: KD heikentää syöpäsolut glukoosi rajoitus ja luontainen syöpälääkkeen vaikutuksia ketoaineiden samalla annetaan suojaava etu tervettä kudosta, joka pystyy ketonia aineenvaihduntaa. Tämä metabolinen kohdentaminen herkistää syöpäsolut HBO

2T aiheuttamaa ROS tuotanto ja hapettumista, edistää tehoa yhdistämällä KD HBO

2T. Lisäksi ketoni aineenvaihduntaa terveiden kudosten todennäköisesti antaa suojan mahdollisia kielteisiä seurauksia HBO

2T (CNS happimyrkytyksen) [87], [88], [89]. Viimeaikaiset

in vivo

tutkimukset tukevat hermosoluja vaikutukset ketonia estereiden [90], [91]. Nämä hypoteettinen mekanismit voivat edistää turvallisuutta ja tehoa KD + HBO

2T yhdistelmähoidon.

Stuhr ja Moen julkaisi äskettäin kattava katsaus kirjallisuudesta käytöstä HBO

2T syöpään [59]. Tekijät päättelivät, että HBO

2T on pidettävä turvallinen hoito potilailla vaihtelevalla maligniteetteja ja että ei ole vakuuttavaa näyttöä sen käyttö edistää syövän etenemisen tai uusiutumisen. Kirjallisuudessa on olemassa merkittävä määrä tutkimuksia osoittaa, että HBO

2T voi aiheuttaa merkitä syöpälääkkeen vaikutuksia

in vitro

ja eläinten ja ihmisten tutkimusten kannalta [58], [59], [92 ]. Todisteet on sekoitettu, mutta kuten muissa tutkimuksissa raportoitu mitään vaikutusta HBO

2T [58], [59].