Abstract

Introdução

metabolismo do câncer anormal cria um glycolytic-dependência que pode ser explorada por redução da glicose disponibilidade para o tumor. A dieta cetogénica (KD) é um hidrato de carbono de baixo, dieta de elevado teor de gordura o que diminui a glicose no sangue e eleva as cetonas no sangue e tem sido demonstrado para retardar a progressão do cancro em animais e seres humanos. vasculatura tumoral anormal cria bolsões de hipóxia que promovem a progressão do câncer e aumentar ainda mais a glycolytic-dependência de cânceres. A oxigenoterapia hiperbárica (HBO

2T) satura tumores com oxigênio, revertendo o câncer promovendo efeitos da hipoxia tumor. Uma vez que estas terapias não-tóxicos exploit sobreposição deficiências metabólicas de câncer, testamos seus efeitos combinados sobre a progressão do câncer em um modelo natural da doença metastática.

Métodos

Foi utilizado o vaga-lume VM marcado-luciferase modelo do rato-M3 de câncer metastático para comparar a progressão do tumor e sobrevivência em camundongos alimentados com padrão ou KD

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com ou sem HBO

2T (2,5 ATM absoluta, 90 min, 3x /semana). O crescimento do tumor foi monitorado por

in vivo

bioluminescente de imagem.

Resultados

KD sozinho diminuiu significativamente de glicose no sangue, retardou o crescimento do tumor, e aumentou o tempo médio de sobrevivência de 56,7% em ratos com câncer metastático sistêmico. Enquanto HBO

2T sozinho não influenciou a progressão do câncer, combinando o KD com HBO

2T provocou uma diminuição significativa da glicose no sangue, taxa de crescimento do tumor e um aumento de 77,9% no tempo médio de sobrevida em comparação aos controles.

Conclusões

KD e HBO

2T produzir efeitos significativos anti-câncer quando combinado em um modelo natural de câncer metastático sistêmico. Nossa evidência sugere que estas terapias deve ser investigado como potenciais tratamentos não-tóxicos ou terapias adjuvantes para o tratamento padrão para pacientes com doença metastática sistêmica

Citation:. Poff AM, Ari C, Seyfried TN, D’Agostino DP (2013) A dieta cetogênica e oxigenoterapia hiperbárica prolongar a sobrevivência em camundongos com câncer metastático sistêmico. PLoS ONE 8 (6): e65522. doi: 10.1371 /journal.pone.0065522

editor: Chih-Hsin Tang, China Medical University, Taiwan

Recebido: 20 de dezembro de 2012; Aceito: 02 de maio de 2013; Publicação: 05 de junho de 2013

Direitos de autor: © 2013 Poff et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Financiamento:. Este trabalho foi apoiado pelo Office of Naval Research, ONR conceder N000140610105 e ONR-DURIP N000140210643 equipamentos de subvenção (https://www.onr.navy.mil/). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

a metástase é um fenómeno complexo no qual as células cancerígenas se espalham a partir de um tumor primário para estabelecer focos em um tecido distal e é responsável por 90 por cento das mortes relacionadas com o cancro [1]. As mudanças específicas que medeiam a metástase ainda não estão claros; No entanto, o processo geralmente envolve o crescimento local do tumor, invasão através da membrana basal e tecido circundante, intravasation para os vasos linfáticos ou vasos sanguíneos, disseminação e sobrevivência em circulação, extravasamento da vasculatura, e re-estabelecimento de tumores em tecidos distais. Embora muitos tumores primários pode ser controlada com terapias convencionais, como cirurgia, quimioterapia e radiação, estes tratamentos são muitas vezes ineficaz contra a doença metastática e, em alguns casos, pode promover a progressão e metástase de câncer [2], [3], [4]. Há uma necessidade substancial de novas terapias eficazes contra o cancro metastático.

Talvez o factor limitante mais importante no desenvolvimento de novos tratamentos para o cancro metastático é a falta de modelos animais que reflectem com precisão a verdadeira natureza da doença metastática. modelos de xenotransplante de cancro humano em ratinhos imunodeficientes são inadequados como o sistema imunitário, está muito envolvida no desenvolvimento e progressão do cancro. Na verdade, a maioria dos modelos de tumores cultivados como xenoenxertos em ratinhos imunocomprometidos não metastatizam [5], [6]. modelos de injeção na veia da cauda de câncer metastático eliminar as etapas importantes da invasão do tecido local e intravasation na vasculatura, mais uma vez deixando de representar o verdadeiro fenótipo da doença. O modelo VM-M3 de câncer metastático é um romance modelo murino que imita de perto a progressão natural da invasão e metástase [7], [8]. O tumor VM-M3 surgiu espontaneamente no cérebro de um rato da estirpe consanguínea VM /Dk e expressa múltiplas características de crescimento do glioblastoma multiforme humano com macrófagos /microglia propriedades [7], [9]. Quando implantado por via subcutânea, células MV-M3 metástase rapidamente para todos os principais sistemas de órgãos, nomeadamente o fígado, pulmão, rim, baço, cérebro e medula óssea. metástase sistémica também foi documentada em repetidamente humana glioblastoma multiforme (GBM), que tem sido associada com as características de macrófagos /microglia do tumor [9]. O tumor foi adaptado a cultura de células e transfectadas com o gene de luciferase de pirilampo para permitir uma fácil monitorização do crescimento do tumor

In vivo

[10]. O modelo VM-M3 de câncer metastático tem uma vantagem distinta sobre outros modelos metastáticos porque se espalha naturalmente em um hospedeiro imunocompetente, imitando o microambiente do câncer natural. Cisplatina e metotrexato, dois agentes quimioterápicos comumente utilizados, inibir a propagação metastática no modelo VM-M3 de câncer metastático de forma semelhante aos seus efeitos nos seres humanos, apoiando ainda mais a representação do modelo do verdadeiro estado de doença [8],. Por estas razões, utilizou-se o modelo de VM-M3 do cancro metastático para este estudo.

metabolismo anormal de energia é uma característica consistente da maior parte das células de tumor em todos os tipos de tecidos [14]. Na década de 1930, Otto Warburg observou-se que todos os cancros expressa altas taxas de fermentação na presença de oxigénio [15]. Esta característica, conhecido como o efeito de Warburg, está associada à disfunção mitocondrial e mutações genéticas dentro da célula do cancro [14], [16], [17]. Estes defeitos causar câncer dependem fortemente de glicose para a energia, uma qualidade que está subjacente ao uso de fluorodeoxyglucose-PET como uma importante ferramenta de diagnóstico para oncologistas [18]. dieta cetogênica são ricos em gordura, as dietas de baixo carboidrato que têm sido utilizados há décadas para tratar pacientes com epilepsia refratária [19]. As dietas Cetogénicas também suprimir o apetite naturalmente assim produzindo alguma perda de peso do corpo [19], [20], [21], [22]. redução de energia da dieta (DER) reduz os níveis de glicose no sangue, o que limita o fornecimento de energia para as células cancerosas, enquanto a elevar os níveis circulantes de corpos cetônicos no sangue [6]. Os corpos cetónicos podem servir como uma fonte alternativa de energia para as células com função normal mitocondrial [23], [24], mas não para as células cancerosas [25]. DER tem sido demonstrado ter efeitos anti-tumor numa variedade de cancros, incluindo o cérebro, próstata, mama, pâncreas, pulmão, gástrico e do cólon [14], [26], [27], [28], [29] [30], [31], [32], [33], [34]. DER produz efeitos anti-cancro por meio de várias vias metabólicas, incluindo a inibição da via de IGF-1 /PI3K /Akt /HIF-1α que é utilizado pelas células cancerosas para promover a proliferação e a angiogénese e inibir a apoptose [35], [36], [ ,,,0],37], [38], [39], [40], [41], [42]. Além disso, DER induz a apoptose em células de astrocitoma, protegendo ao mesmo tempo as células normais do cérebro de morte através da activação de monofosfato de adenosina-quinase (AMPK) [43].

Tumores possuem vasculatura anormal que bloqueia a perfusão tecidual adequada, levando à presença de regiões de hipoxia que promovem a quimioterapia e resistência à radiação [44], [45], [46], [47]. Na verdade, as células cancerígenas hipóxicas são três vezes mais resistentes à terapia com radiação que são células bem oxigenadas [48]. Além de diminuir a eficácia do tratamento padrão, hipoxia tumoral activa a um número de percursos de oncogenes, em grande parte através do factor de HIF-1 de transcrição, que promovem o crescimento tumoral, metástases, angiogénese, e inibir a apoptose [49], [50].

a oxigenoterapia hiperbárica (HBO

2T) envolve a administração de oxigênio a 100% a uma pressão elevada (superior a nível do mar, ou 1 ATA). HBO

2T aumenta a saturação de oxigénio no plasma que facilita o fornecimento de oxigênio para o tecido independente da hemoglobina O

2 saturação [51]. O benefício potencial da utilização HBO

2T para combater os efeitos de promoção de câncer de hipoxia tumor é clara. HBO

2T sozinho foi mostrado para inibir o crescimento tumoral, tumor reduzir a densidade dos vasos sanguíneos, e induzir a expressão preferencial de genes anti-cancro em modelos de rato de tumores mamários [52]. Além disso, a radiação e quimioterapia muitas drogas funcionam através da produção de radicais livres dentro dos tumores, conduzindo à morte celular. HBO

2T aumenta a produção de células de tumor de espécies reativas de oxigênio que contribui para os efeitos sinérgicos da HBO

2T como tratamento adjuvante ao tratamento padrão. Com efeito, HBO

2T aumenta a eficácia de ambos radiação e quimioterapia em modelos animais [53], [54], [55], [56], [57].

Em tecidos normais, redução de oxigénio disponibilidade inibe a produção mitocondrial de ATP, estimulando um aumento da regulação das enzimas glicolíticas para satisfazer as necessidades energéticas de produção fosforilação nível do substrato de ATP. Assim, a resposta celular à hipoxia do tumor é mediada por várias das mesmas vias que são excessivamente activa em células cancerosas com o dano mitocondrial e altas taxas de glicólise aeróbica. Isto sugere que a dieta cetogênica e HBO

2T poderia ter como alvo várias vias sobrepostas e comportamentos tumorigênicos de células cancerosas. Nossa hipótese é que estes tratamentos que trabalham sinergicamente para inibir a progressão do tumor. Nós sugerimos que a adição dessas terapias adjuvantes não tóxicos para o padrão atual de tratamento pode melhorar a sobrevida livre de progressão em pacientes com doença metastática avançada.

Materiais e Métodos

Ratos

Três pares de melhoramento da estirpe VM /Dk de ratos foram utilizados para estabelecer e propagar uma colônia VM /Dk do mouse na University of South Florida (USF) Morsani College of Medicine Biotério acordo com o protocolo criação padrão. Quarenta ratinhos macho adultos (10-18 semanas de idade) foram utilizados para este estudo. Todos os procedimentos com animais foram realizados dentro de adesão estrita ao Guia NIH para o Cuidado e Uso de laboratório e animais e foram aprovados pela Comissão de USF Institutional Animal Care e Uso (IACUC; Protocolo Número R4137).

Cultura de Células

células VM-M3 /FLUC foram recebidos como um presente do TN Seyfried, Boston College, onde foram criadas a partir de um tumor espontâneo em um /Dk do mouse VM e adaptado à cultura de células [7]. As células MV-M3 /Fluc foram transduzidas com um vector de lentivírus que contêm o gene da luciferase de pirilampo sob o controlo do promotor de citomegalovírus (VM-M3 /Fluc) como anteriormente descrito [7]. As células MV-M3 /Fluc foram cultivadas em Meio Essencial Mínimo de Eagle com 2 mM de L-glutamina (ATCC, Manassas, VA), soro fetal de bovino 10% (Invitrogen, Grand Island, NY), 1% de penicilina-estreptomicina (Gibco, Invitrogen) e elevado teor de glucose (mM de D-glicose a 25, Fisher Scientific, Waltham, MA). As células foram cultivadas em CO

2 incubadora a 37 ° C em 95% de ar e 5% de CO

2.

tumor subcutâneo Implantação

No dia 0, VM-M3 células FLUC /(1 milhão de células em 300 mL PBS) foram implantados, sc, no abdómen dos ratos VM /DK usando uma agulha de 27 calibre. Inoculação resultado em metástase rápida e sistêmica para a maioria dos principais órgãos, ou seja, fígado, rins, baço, pulmões e cérebro, como descrito anteriormente [7].

Dietoterapia

No dia da inoculação do tumor , os ratinhos foram distribuídos aleatoriamente para um de quatro grupos: SD (Controlo); SD + HBO

2T; KD; ou KD + HBO

2T. Os ratos no grupo SD foram alimentados com ração padrão para roedores (2018 Teklad global de 18% de proteína Rodent Diet, Harlan)

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Ratos no grupo KD recebeu KD-Solace dieta cetogênica

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. KD-consolo é, dieta cetogénica pó disponível comercialmente (KetoGen, Solace Nutrição) e foi misturado com 1:01 H

2O para formar uma pasta sólida. informações de macronutrientes para SD e KD-Solace são apresentados na Tabela 1. As dietas foram continuamente substituídos todos os dias para manter a frescura e permitir que os ratos para alimentar

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Oxigenoterapia Hiperbárica (HBO

2T)

Ratos submetidos a HBO

2T recebeu 100% O

2 para 90 minutos a 1,5 medidor de ATM (2,5 ATM absoluto) três vezes por semana (M, W, F ) em uma câmara hiperbárica (modelo 1300B, Sechrist Industries, Anaheim, CA).

Medidas

glicose, cetona, e peso

a cada 7 dias, foi colhido sangue da cauda usando métodos aprovados. A glicose foi medido utilizando o ™ glicose Nova Max® Plus e Sistema de Monitoramento de β-cetona (Nova Biomedical, Waltham, MA), e β-hidroxibutirato foi medido utilizando o Precision Xtra ™ Blood Glucose Cetona de Monitorização do Sistema (Abbott Laboratories, Abbott Park, IL).

Os ratinhos foram pesados ​​entre 1 e 3:00 duas vezes por semana durante a duração do estudo utilizando a Escala de 1 kg AWS-digital portátil (AWS, Charleston, SC ).

imagem de bioluminescência e Análise

crescimento do Tumor

o crescimento do tumor foi monitorado como uma medida de sinalização bioluminescente utilizando o sistema Xenogen IVIS Lumina (Caliper LS, Hopkinton, MA). aquisição e análise de dados foi realizada utilizando o software de estar Image® (Caliper LS). Cerca de 15 minutos antes da

in vivo

de imagem, os ratos receberam uma injecção i.p. injecção de D-luciferina (50 mg /kg) (Caliper LS). sinal bioluminescente foi obtido utilizando o IVIS Lumina arrefecida sistema de câmara CCD com um tempo de exposição de 1 seg. Como apenas as células cancerosas continham o gene luciferase, sinal bioluminescente (fotões /sec) de todo o animal foi medido e monitorado ao longo do tempo como um indicador do tamanho do tumor metastático e se espalhar.

Análise de Sobrevivência

ao longo do estudo, a saúde e o comportamento dos ratos foram avaliados diariamente. Os ratos foram humanamente eutanasiados por CO

2 asfixia acordo com as diretrizes IACUC mediante a apresentação de critérios definidos (ascite associada ao tumor, diminuição da resposta a estímulos, letargia e falta de prosperar), e o tempo de sobrevivência foi registrada.

Estatísticas

Survival foi analisada pelos testes de Kaplan-Meier e logrank para a distribuição de sobrevivência. A média de tempo de sobrevivência foram analisados ​​pelo teste t de Student bilateral. sinal bioluminescente como uma medida do tamanho do tumor foi analisado por teste t de Student bilateral. medições de sangue foram analisadas por One Way ANOVA com Kruskal Wallis e teste de comparação múltipla de Dunn post hoc. As diferenças na alteração de peso por cento foram analisados ​​por One Way ANOVA com teste de comparação múltipla de Tukey post hoc. A correlação entre a glucose do sangue, a mudança de peso do corpo, e os tempos de sobrevivência foram analisados ​​por análise de regressão linear. Os resultados foram considerados significativos quando p . 0,05

Resultados

Combinando o KD com HBO

2T prolongada de sobrevivência em camundongos com câncer metastático

KD e KD + HBO

2T ratinhos tratados demonstrou uma curva de sobrevivência estatisticamente diferentes pelo teste de Logrank com um aumento no tempo de sobrevivência em comparação com os animais de controlo (p = 0,0194 e p = 0,0035, respectivamente; Figura 1A). KD KD alimentados e HBO +

2T animais também apresentaram um aumento significativo no tempo médio de sobrevivência em comparação com os animais de controlo pelo teste t de Student bicaudal (p = 0,0044 e p = 0,0050, respectivamente; A Figura 1B). Embora estudos anteriores têm relatado que a HBO

2T sozinho pode aumentar o tempo de sobrevivência de animais com vários cancros [52], [54], [58], [59], não vimos um efeito sobre a sobrevivência em camundongos que receberam SD + HBO

2T. Control (SD) ratos tiveram um tempo médio de sobrevivência de 31,2 dias, enquanto que SD + HBO

2T ratos tiveram uma sobrevivência média não estatisticamente diferente de 38,8 dias (Figura 1B). O KD por si só aumentou o tempo médio de sobrevivência de aproximadamente 17 dias (56,7%), e quando combinado com a HBO

2T, os ratinhos exibiram um aumento no tempo de sobrevivência médio de cerca de 24 dias (77,9%) (Figura 1B). Esta constatação apoia fortemente a eficácia da KD e HBO

2T como terapias para inibir a progressão do tumor e prolongar a sobrevivência em animais com câncer metastático.

(A) lote de sobrevida de Kaplan-Meier de grupos de estudo. Os animais que receberam KD e KD + HBO

2T mostraram significativamente maior sobrevida em comparação aos animais controle (p = 0,0194 e p = 0,0035, respectivamente; Kaplan-Meier e testes Logrank para distribuição de sobrevivência). (B) Grupo de Tratamento tamanho da coorte e tempos médios de sobrevivência mostrados. KD ratinhos exibiram um aumento de 56,7% no tempo médio de sobrevivência em comparação com os controlos (p = 0,0044; teste t de estudante de duas caudas); KD + HBO

2T ratos apresentaram um aumento de 77,9% no tempo médio de sobrevivência em relação aos controles (p = 0,0050; t de Student bicaudal). Os resultados foram considerados significativos quando p . 0,05

O KD e HBO

2T Diminuição Tumor Bioluminescência

sinal de Bioluminescent foi rastreado como uma medida do tamanho do tumor ao longo do estudo. Os animais que receberam o KD sozinho ou em combinação com HBO

2T demonstraram uma notável tendência de crescimento tumoral mais lenta ao longo do tempo. Esta tendência foi mais pronunciada em KD +

2T ratinhos e reflectido no aumento do tempo de sobrevivência observado nestes animais (Figuras 1, 2). A diferença no tamanho do tumor médio entre HBO KD +

2T e os animais de controlo em 3 semanas foi estatisticamente significativa (p = 0,0062; Figura 2B). Dia 21 e

X vivo

órgão de bioluminescência KD + HBO

2T ratos demonstraram uma tendência de tumores metastáticos reduzida nos animais comparados ao grupo SD (Figura 2). Baço bioluminescência foi significativamente diminuído em KD + HBO

2T ratos (p = 0,0266).

O crescimento do tumor foi mais lento em ratinhos alimentados com a KD do que em ratos alimentados com o SD. (A) Os animais representativos de cada grupo de tratamento demonstrando bioluminescência do tumor no dia 21 após a inoculação das células tumorais. Os animais tratados apresentaram menos bioluminescência do que os controles com camundongos KD + HBO2T exibindo uma diminuição profunda na bioluminescência tumor em comparação com todos os grupos. (B) total bioluminescência corporal foram medidos semanalmente como uma medida do tamanho do tumor; barras de erro representam ± SEM. ratinhos KD + HBO2T exibiram significativamente menos bioluminescência do tumor do que os animais de controlo na semana 3 (p = 0,0062; bicaudal estudante ,s t-teste) e uma tendência geral do crescimento do tumor significativamente mais lenta do que os controlos e outros animais tratados ao longo do estudo. (C, D) Dia 21 bioluminescência ex vivo de órgãos de animais SD e KD + HBO2T (N = 8) demonstraram uma tendência de a carga de tumor metastático reduzido em animais que receberam a terapia combinada. bioluminescência do baço foi significativamente diminuída em ratinhos KD + HBO2T (* p = 0,0266; bicaudal estudante ,s t-teste). Os resultados foram considerados significativos quando p . 0,05

O KD rebaixado Glicose no Sangue de Cima cetonas no sangue, e diminuiu o peso corporal

Antes do estudo, glicemia inicial, cetona, e os pesos corporais foram semelhantes entre os grupos (dados não apresentados). os níveis de glucose no sangue eram mais baixos nos murganhos tratados com o KD do que em ratinhos tratados com DP por dia 7 (p 0,001; Figura 3). Enquanto todos os ratos KD-fed demonstrou uma tendência de níveis de corpos cetônicos no sangue elevados durante toda a duração do estudo, apenas o KD + HBO

2T animais apresentaram um aumento significativo de cetonas em relação aos controles no dia 7 (p 0,001; Figura 3). Ao dia 7, os ratinhos alimentados KD perdeu aproximadamente 10% do seu peso corporal inicial e manteve esse peso durante a duração do estudo (Figura 4). Dia de glicose no sangue 7 e alteração de peso por cento do corpo foram significativamente correlacionada com o tempo de sobrevida (p = 0,0189 e p = 0,0001, respectivamente; Figura 5).

(A) ratos KD-fed apresentaram menor de glicose no sangue do que os controles sobre dia 7 (*** p 0,001). Os animais do grupo de estudo KD tinham significativamente mais baixos níveis de glicose no sangue do que os controles no dia 14 (* p 0,05). (B) KD + HBO2T ratos tiveram cetonas no sangue significativamente mais elevados do que os controles no dia 7 (*** p 0,001). As barras de erro representam ± SEM. A análise do sangue foi realizada com One Way ANOVA com Kruksal Wallis e teste de comparação múltipla de Dunn ,s post hoc; resultados foram considerados significativos quando p . 0,05

O peso corporal foi medido duas vezes por semana. O gráfico indica a percentagem média dos animais iniciais de peso corporal nos dias 7 e 14. Os ratinhos de KD e KD + HBO2T perdeu aproximadamente 10% do seu peso corporal por dia 7 e exibiram uma diferença significativa na percentagem de alteração de peso corporal em comparação com os animais de controlo (* p 0,05; *** p 0,001). As barras de erro representam ± SEM.

A análise de regressão linear revelou uma correlação significativa entre o dia 7 de glicose no sangue e alteração de peso por cento do corpo com a sobrevivência (p = 0,0189 e p = 0,0001, respectivamente). Os resultados foram considerados significativos quando p . 0,05

Discussão

Quase um século depois de Otto Warburg relatou o metabolismo energético anormal de células cancerosas, o interesse renovado no campo elucidou uma infinidade de novos alvos terapêuticos. Dois tratamentos promissores envolvem o uso de HBO

2T para reverter os efeitos de promoção do cancro da hipoxia de tumor e a utilização de KD para limitar a disponibilidade de substratos glicolíticas células cancerosas para glucose-viciados. Ambas as terapias têm sido relatado anteriormente possuir efeitos anti-câncer [14], [54], [58], [60]. Uma vez que estes tratamentos são acreditados para trabalhar por segmentação vários mecanismos que se sobrepõem, a hipótese de que a combinação destes tratamentos não-tóxicos que proporcionam um poderoso, efeito anti-cancro sinérgico. Além disso, uma vez que a metástase é responsável pela grande maioria das mortes relacionadas com o cancro, foi testada a eficácia dessas terapias siameses no modelo do rato VM-M3 de câncer metastático [7], [10].

Encontramos que a KD Fed

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aumentou significativamente tempo médio de sobrevivência em ratos com cancro metastático (p = 0,0194; Figura 1). É importante notar que os animais alimentados KD-perdeu aproximadamente 10% do seu peso corporal ao longo do curso do estudo (Figura 4). Está bem estabelecido que a baixa de hidratos de carbono, dietas ricas em gordura Cetogénicas pode causar a perda de peso corporal em humanos obesos [21], [22], [61]. As dietas Cetogénicas também são conhecidos por terem um efeito de supressão do apetite, que pode contribuir para a perda de peso do corpo [20]. Junto com a supressão do apetite, um potencial fator que contribui para a perda de peso corporal observada é a possibilidade que os ratos encontraram o KD a ser menos palatável e foram ingestão calórica auto-restrição. Como a restrição calórica é conhecido por provocar profundos efeitos anti-câncer, a dieta cetogênica pode inibir a progressão do câncer, em parte, pela restrição energética dietética indirecta [6], [38]. Belas e seus colegas usaram recentemente um KD muito baixa em carboidratos para promover a estabilização da doença ou remissão parcial em pacientes com câncer metastático avançado [62]. O estudo de Belas demonstraram uma correlação entre as cetonas no sangue e resposta à terapia de dieta, sugerindo que a própria elevação cetona também contribui para a eficácia anti-câncer do KD.

Como hipótese, foram observados efeitos anti-câncer profundas em nossa modelo do rato metastático depois de combinar o KD com HBO

2T. Combinando estas terapias quase duplicou o tempo de sobrevivência em ratos com o cancro metastático, aumentando tempo médio de sobrevivência de 24 dias em comparação com os animais de controlo (p = 0,0050, Figura 1). O KD + HBO

ratinhos tratados-2T exibiram significativamente diminuídos em comparação com os controlos bioluminescência na semana 3 (p = 0,0062) e uma tendência de diminuição da taxa de crescimento do tumor ao longo do estudo (Figura 2). Por dia 7, todos os animais com uma dieta cetogênica tinham significativamente mais baixos níveis de glicose no sangue do que os controles (Figura 3). Como tem sido mostrado que o crescimento tumoral é directamente correlacionada com os níveis de glicose no sangue [63], esta diminuição na concentração de glucose no sangue provavelmente contribuiu para a tendência de diminuição da bioluminescência do tumor e a taxa de crescimento do tumor observada em animais KD-alimentados (Figura 2). Nebeling et ai. demonstraram que a KD diminuiu significativamente a captação de glicose em pacientes com tumores cerebrais pediátricos por análise de FDG-PET [64]. Este dados clínicos sugerem diminuição de glicose de entrega para o tumor é um mecanismo causal no tratamento KD. Todos os camundongos KD-alimentados mostraram uma tendência de cetonas no sangue elevados ao longo do estudo; No entanto, apenas KD + HBO

2T cetonas ratinhos tinham significativamente mais elevados do que os controlos no dia 7 (Figura 3). Como cetonas são metabolizados exclusivamente dentro da mitocôndria, as células cancerosas com mitocôndrias danificadas são incapazes de usá-los de forma adequada para a energia. Muitos cancros não expressam a succinil-CoA: enzima 3-cetoácido CoA-transferase (SCOT) que é necessária para o metabolismo do corpo cetona [65], [66]. Na verdade, a administração βHB impede neurónios do hipocampo saudável, mas não as células de glioma de morte celular induzida por retirada de glucose [24]. Além disso, corpos de cetona têm eles próprios efeitos anti-cancro, possivelmente através da inibição de enzimas glicolíticas [67]. Skinner e seus colegas demonstraram que acetoacetato e administração βHB inibe a viabilidade das células do cancro cerebral

in vitro

[25]. Assim, os níveis de cetona elevados no KD + HBO

2T ratos propensos reforçada a eficácia desta terapia combinada.

Um relatório recente da Listanti, et. al propôs que os fibroblastos associados ao tumor produzir corpos cetônicos para células cancerosas para usar como combustível [68]. Os autores têm publicado anteriormente diversos trabalhos com resultados semelhantes [69], [70], [71]. Nestes estudos, os autores criaram fibroblastos que foram alterados para sobre-expressar enzimas limitantes da velocidade na produção de corpos cetona imortalizadas, e co-cultivados com células estas células de cancro da mama humano alterado para sobre-expressar as enzimas envolvidas na utilização de corpos cetona. Embora este fenômeno pode ocorrer no sistema de cultura geneticamente modificada utilizada pelos autores, não há nenhuma evidência de que isso ocorre naturalmente nas células cancerosas

in vitro

ou em tumores

in vivo.

Pelo contrário , a literatura como um todo sugere fortemente que as células cancerosas não pode usar eficazmente as cetonas para o combustível. Como descrito, a maioria dos tipos de cancro não expressam a enzima SCOT que é necessário para a utilização do corpo cetona [65], [66]. Vários estudos relataram uma deficiência de células cancerosas para metabolizar corpos cetônicos

in vitro

[24], [25]. Além disso, é largamente aceite que os corpos cetónicos são produzidos quase exclusivamente a partir de ácido gordo β-oxidação no fígado. Não existe via metabólica conhecida pelos fibroblastos que podem produzir corpos cetónicos a partir da glicose. Sem evidência convincente adicional para apoiar estas alegações, continuamos a ser os defensores da noção de que as células cancerosas não podem utilizar os corpos cetônicos como substratos energéticos eficientes.

Potencial preocupação possa surgir em relação ao uso de uma dieta terapêutica para pacientes com câncer suscetíveis a caquexia . Enquanto baixa em carboidratos ou dietas cetogênica promover a perda de peso em indivíduos com excesso de peso, eles também são conhecidos para poupar perda de massa muscular em condições de restrição de energia e fome [72], [73], [74], [75]. Num modelo animal de caquexia do cancro, a administração de um hidrato de carbono de baixo, dieta de elevado teor de gordura preveniu a perda de peso dos animais, enquanto, simultaneamente, diminuição do tamanho do tumor [76]. Efeitos semelhantes foram descritos em pacientes com câncer humanos [64], [77]. Os efeitos anti-caquexia do KD não são surpreendentes quando se considera um interruptor metabólico para o metabolismo da gordura e cetose subsequente evoluiu como um método de poupadores de proteína durante o jejum prolongado ou inanição [72], [78], [79]. Faz sentido que cetose terapêutica induzida alimentar-in um paciente com câncer impediria perda de massa muscular de forma semelhante como acontece com os atletas submetidos a exercício intenso [80]. Além disso, quando administrado como um tratamento adjuvante de doentes com cancro avançado, o KD melhora a qualidade de vida e aumenta a eficácia do tratamento de quimioterapia na clínica [81], [82]. Esta e outras evidências emergentes põe em causa a orientação médica comum de limitar o consumo de gordura em pacientes com câncer com excesso de peso [83].

Veech e colegas descreveram os mecanismos pelos quais o metabolismo cetona protege as células dos danos oxidativos [74], [ ,,,0],78], enquanto que a evidência mais recente sugere que a função cetonas como inibidores de HDAC [84]. βHB metabolismo resulta em um aumento da redução de NAD a par e aumento da oxidação do co-enzima Q dentro das mitocôndrias. O aumento da oxidação de Q diminui os níveis de semiquinona, posteriormente, diminuindo a produção de ânion superóxido [74]. Aumento da redução do casal NADP aumenta a regeneração de glutationa reduzida, um importante antioxidante endógeno [74]. Assim, o metabolismo do corpo cetona protege as células dos danos oxidativos, diminuindo a produção de ROS e pelo reforço da capacidade antioxidante endógenos. Como discutido anteriormente, as células cancerosas são incapazes de metabolizar eficazmente corpos cetónicos; portanto, não esperamos que cetonas conferiria os mesmos efeitos de protecção na célula cancerosa. HBO

2T aumenta a produção de ROS dentro da célula o que pode levar a peroxidação de lípidos da membrana e morte de células [85]. As células cancerosas com o dano mitocondrial e perfusão caótico naturalmente produzem níveis cronicamente elevados de ROS mas são susceptíveis à morte celular induzida por danos oxidativos, mesmo com um aumento modesto da ROS [58], [86]. Propomos um mecanismo potencial de KD + HBO

eficácia 2T: o KD enfraquece as células cancerosas por restrição de glicose e os efeitos anti-câncer inerentes de corpos cetônicos, enquanto conferindo simultaneamente uma vantagem de proteção ao tecido saudável capaz de metabolismo cetona. Esta segmentação metabólica sensibiliza as células cancerosas a HBO

induzida por 2T produção de ROS e dano oxidativo, contribuindo para a eficácia da combinação KD com HBO

2T. Além disso, o metabolismo cetona pelos tecidos saudáveis ​​provável confere protecção contra as potenciais consequências negativas da HBO

2T (toxicidade CNS oxigênio) [87], [88], [89]. Recentes

in vivo

estudos suportam os efeitos neuroprotectores de ésteres de cetona [90], [91]. Estes mecanismos hipotéticos podem contribuir para a segurança e eficácia da KD + HBO

2T terapia combinada.

Stuhr e Moen publicou recentemente uma análise abrangente da literatura sobre o uso da HBO

2T para o câncer [59]. Os autores concluíram que a HBO

2T deve ser considerada um tratamento seguro para pacientes com doenças malignas diferentes e que não há provas convincentes de sua utilização promove a progressão do cancro ou de reincidência. Na literatura, há um número substancial de estudos que indicam que os efeitos anti-câncer HBO

2T pode induzir marcados

in vitro Comprar e em estudos em animais e humanos iguais [58], [59], [92 ]. Evidência é mista, no entanto, como outros estudos relataram nenhum efeito com a HBO

2T [58], [59].