Az elhízás az akut promyelocytás leukémia kockázati tényezője: populációs és keresztmetszeti vizsgálatokból származó bizonyítékok és összefüggés az FLT3 mutációkkal és a többszörösen telítetlen zsírsav anyagcserével

Absztrakt

Bevezetés

Az akut myeloid leukémia (AML) etiológiája továbbra sem ismert. A genetikai hajlam vagy a környezeti mutagén szereknek való egyértelmű kitettség (dohányzás, benzol, sugárzás, előzetes kemoterápia) csak az esetek egy részében mutatható ki.1 Az életkor független rizikófaktor, valószínűleg a pro gresszív mutáció felhalmozódásához és a klonális őssejt-terjeszkedéshez kapcsolódik. ami az öregedéssel jár.2 Bár az utóbbi időben az elhízás kiemelkedő rizikófaktorként jelent meg a különféle szolid tumorok esetében, 3 a hematológiai neoplazmákra gyakorolt hatása kevesebb figyelmet kapott. A testtömeg-index (BMI) és a leukémiák előfordulása között mérsékelt, de következetesen pozitív korrelációt azonosítottak megfigyelési tanulmányokban, 64 az összegyűjtött bizonyítékok közül azonban egyiket sem tartották elég erősnek ahhoz, hogy az elhízást jóhiszemű kockázati tényezőként kezeljék az AML szempontjából. A vizsgálatok nem tettek különbséget a mieloid/limfoid és az akut/krónikus formák között, valamint az egyes formák genetikai altípusai között. Az AML-t rendkívül heterogén betegségként ismerik el, genetikailag különböző altípusokkal.8 Az altípusok gyökeresen eltérő eredménnyel járnak, és hasonlóan kockázatukat különböző módon befolyásolhatják a környezeti tényezők. Az altípus-specifikus kockázati társulások azonosítását azonban ritkaságuk nehezíti.

Az AML genetikai részhalmazát, az akut promyelocytás leukémiát (APL) specifikus kromoszóma transzlokáció (t15; 17), homogén biológia és az all-transz retinsav (ATRA) és arzén-trioxid klinikai szerekre adott válasz jellemzi, amelyek a Az AML eddigi leggyógyíthatóbb formája. 9 Korábban kimutattuk, hogy az ATRA/idarubicin után a relapszus kockázata szignifikánsan megnő a túlsúlyos/elhízott APL-es betegeknél.10 Jelen jelentésben a túlsúly/elhízás összefüggését vizsgáltuk a kialakulás kockázatával. APL és más leukémiák. Leírjuk több vizsgálat eredményét négy nyugati populációban, szignifikánsan eltérő táplálkozási renddel és elhízás prevalenciával. Valamennyi tanulmány kimutatta az APL kialakulásának fokozott kockázatát túlsúlyos/elhízott személyeknél. Annak érdekében, hogy mechanisztikus hipotéziseket hozzunk létre ennek a kapcsolatnak a magyarázatára, elemeztük az AML projekt transzkripciós és mutációs adatait a The Cancer Genome Atlas (TCGA) 11-ben, és azonosítottuk az elhízáshoz és/vagy az APL-hez kapcsolódó szelektív változásokat, amelyek szerepet játszhatnak az elhízáshoz kapcsolódó leukemogenezis.

Mód

Az Egyesült Királyság népességalapú tanulmánya: adatgyűjtés és statisztikai módszerek

Az Egyesült Királyság népesedési vizsgálatának módszereiről korábban részletesen leírtak.6 A tanulmányt a London School of Hygiene and Tropical Medicine Etikai Bizottság hagyta jóvá. A specifikus leukémia altípusok kimenetelének azonosítása érdekében a Clinical Practice Research Datalink (CPRD) klinikai nyilvántartásokat a specifikus leukémia alcsoportokra vonatkozó kódokra kerestük. A BMI nyilvántartás (ok) idején több ko-variánst kontrolláltunk: életkor, dohányzási állapot, alkoholfogyasztás, korábbi cukorbetegség-diagnózis, többszörös nélkülözés indexe, naptári időszak és nemek szerint rétegezve. Kizártuk azokat az embereket, akik hiányolták a dohányzást [49,206/5,24 millió (0,9%)] és az alkohol [394 196/5,24 millió (7,5%)] státuszt. Az 1. ábra konfidencia intervallumait (CI) 99% -os szinten mutatjuk be; az összes többi CI-t 95% -os szinten mutatják be.

1. ábra: A testtömeg-index (BMI) és a log-veszély arány (HR) közötti összefüggés a leukémiák esetében az Egyesült Királyságban. (A) akut promielocita leukémia (APL); (B) egyéb akut myeloid leukémia (AML); (C) limfoid leukémia; (D) minden leukémia. A diagramok átlagos (sötét vonal) ± 95% -os konfidencia intervallumokat mutatnak (árnyékos terület).

Keresztmetszeti vizsgálatok: adatgyűjtés és statisztikai módszerek

A spanyolországi akut promyelocytás leukémia eseteket kivonták a PETHEMA adatbázisból, hogy 414 1998 és 2012 között diagnosztizált esetet tartalmazzanak. Az APL-esetek Olaszországból, ahol 134 felnőtt beteget kezeltek AIDA protokoll szerint, bekerültek a korábban leírt kohorszba. az USA magában foglalta a közzétett AML The Cancer Genome Atlas (TCGA) projekt11 (n = 20) teljes kohorszát, valamint további 22 APL esetet, minden klinikai változóra nem választva, a Washingtoni Egyetemen, St. Louis, MO, USA (kibővített) TCGA kohorsz). Minden esetcsoport esetében a BMI-t a diagnózis idején mértük.

Az adatgyűjtést az egyes résztvevő intézmények Kutatási Etikai Tanácsa jóváhagyta, hivatkozással. 1411 A helyi lakosság várható BMI-jének adatforrásait az Online Kiegészítő Függelék ismerteti.

Összehasonlítottuk a három APL esetcsoportban megfigyelt BMI megoszlást az ugyanazon országok általános népességében várható BMI megoszlással. Pontosabban, a BMI várható megoszlásának kiszámításához Olaszországban az Olasz Nemzeti Statisztikai Intézet adatait használtuk fel 14, és kiválasztottuk Lazio területét, ahol az APL eseteket diagnosztizálták, a 2000-2010. Spanyolország esetében az Eurostat adatait használtuk fel, 15 és kiválasztottuk Spanyolország teljes népességét a 2008-as évben, amely az egyetlen rendelkezésre álló év. Olaszország és Spanyolország esetében a várható BMI-eloszlást az általános, három kategóriába sorolt populáció rendelkezésre álló életkor- és nemspecifikus BMI-eloszlásának felhasználásával számították ki (az adatkészletben 1 mutációt vettek figyelembe, az fdsm csomagot R.

A retrospektív kohorsz elemzéséhez az FLT3 belső tandem duplikáció (ITD) mutációs adatait szolgáltatták a referáló központok. Logisztikai regressziót használtunk az OR kiszámításához 95% -os CI mellett.

Az alkalmazott módszerek további részleteit az online kiegészítő függelék tartalmazza.

Eredmények

Népesség-alapú kohorszvizsgálat az Egyesült Királyságban

Az ebben a vizsgálatban szereplő 5,24 millió brit felnőtt általános jellemzőit korábban már leírtuk.6 A jelen elemzésbe összesen 5833 alany került bevonásra, akiknél a megfigyelési idő alatt diagnosztizálták a „leukémiát”. Ezeket az eseményeket a következő csoportokba sorolták: „APL” (n = 26), „nem APL-AML” (n = 1,012), limfoid leukémia („LL”; n = 2823) és „egyéb” (n = 1,972). A BMI mérése és a diagnózis közötti medián időintervallum hasonló volt az alcsoportok között (APL: 1810 nap; AML: 2280 nap; LL: 1928 nap; egyéb: 1894 nap).

A BMI-t háromcsomós köbös spline-ként és lineáris kifejezésként illesztjük. Nem volt bizonyíték a nem-linearitásra (P = 0,94), ami arra utal, hogy a kapcsolatot legjobban a lineáris modell írja le. A ko-variánsok korrekciója után minden 5 kg/m növekedésre 1,44-es veszélyarányt (HR) kaptunk APL esetén (95% CI: 1,0-2,08), 1,17 nem APL-AML esetén (95% CI: 1,10-1,26), 1,04 LL esetén (95% CI: 1,0-1,09), és 1,10 egyéb leukémia esetén (95% CI: 1,04-1,15) (1. táblázat és 1. ábra). A nemek szerinti rétegzés erősebb hatást mutatott a férfi nemre az APL-ben (HR 1,82, 95% CI: 1,10-3,00 vs. női HR 1,19, 95% CI: 0,67-1,98), bár a minta nagysága nagyon kicsi (n = 13 mindegyik) ). Ezek az eredmények együtt azt sugallják, hogy a magasabb BMI a leukémia valamennyi altípusának, különösen az APL-nek a fokozott kockázatával jár.

1. táblázat: Az Egyesült Királyság populációs vizsgálatából származó kockázati arányok.

Keresztmetszeti vizsgálatok olasz, spanyol és amerikai kísérleti kohorszokban

Noha az APL a legmagasabb BMI-vel a legszorosabb összefüggést mutatta a fent leírt kohorsz-elemzésben, az eredmények nem voltak meggyőzőek az azonosított esetek kis száma (n = 26) és az ebből következően nagy konfidencia intervallumok miatt. A bizonyítékok megerősítése érdekében retrospektív esetkontroll vizsgálatokat végeztünk a spanyolországi (PETHEMA) és az olaszországi (GIMEMA) klinikai vizsgálatok nemzeti nyilvántartásából származó APL betegek kohorszainak és az USA-beli AML genom szekvenálási vizsgálatból (AML TCGA) származó betegek felhasználásával. 22 további eset jellemzi a Washingtoni Egyetemen, St Louis, MO). Mindhárom csoportban az APL diagnózist arany standard diagnosztikai eljárásokkal hozták létre.

A három esetcsoport (Olaszország n = 134, Spanyolország n = 414 és USA n = 42) demográfiai jellemzőit a 2. táblázat ismerteti. Nem (nő 53,0%, 55,2%, 50%) és életkor (medián 45, 45, 47 év) hasonlóan képviseltették magukat. Az etnikumra vonatkozó információk nem álltak rendelkezésre a spanyol és az olasz kohorszban, míg az amerikai kohorszban fehér, fekete és spanyol etnikumok képviseltették magukat.

2. táblázat: A keresztmetszeti kohorszok leírása.

A kontrollcsoportok összehasonlítás céljából történő generálásához antropometrikus adatokat kaptunk a különböző országok lakosságának epidemiológiai felméréseiből. Mivel az elhízás prevalenciája az elmúlt évtizedekben a legtöbb országban drámai módon megnőtt (különösen az USA-ban), olyan adatokat kaptunk, amelyek a lehető legközelebb álltak a diagnózis medián évéhez (2002 Olaszország esetében, 2003 Spanyolországnál, 2007 az USA esetében) ) (3. táblázat; lásd még a Módszerek részt).

3. táblázat: Megfigyelt testtömeg-index (BMI) megoszlás akut promyelocytás leukémia (APL) esetekben és várható BMI-megoszlás az általános populációban (zárójelben megadott százalékok).

Mindhárom kohorszban erős bizonyíték volt arra, hogy az Egészségügyi Világszervezet (WHO) BMI osztályaiban az eseteknél megfigyelt BMI-megoszlás különbözött attól, amit a társulás nélküli hipotézis alapján vártak (Olaszország: P

4. táblázat: Jelentősen felfelé szabályozott Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) utak akut promyelocytás leukémiában, szemben akut mieloid leukémiával a The Cancer Genome Atlas (TCGA).

2. ábra: Az M3 és az inzulin/leptin receptorok Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) útvonalainak és inzulin/leptin receptorainak differenciális aktivitása a nem M3 quSage összehasonlításban a The Cancer Genome Atlas (TCGA). (A) Aktivitási pontszám 186 KEGG génkészlet 95% -os megbízhatósági intervallummal (CI); a jelentős génkészletek színkóddal pirosak (ha felfelé vannak szabályozva) vagy zöldek (ha le vannak szabályozva). (B) Inzulin/IGF1 receptor út és leptin receptorok. Átlagos ± 95% -os konfidencia intervallumot ábrázolunk.

Az elhízott és a nem elhízott betegeknél nem volt szignifikánsan gazdagabb az útvonal a nem M3 esetek között.

A mutációs adatok és a testtömeg-index összefüggése

Ezután megkérdeztük, hogy az elhízás összefügg-e az AML specifikus driver-mutációival a TCGA kohorszban. A kohortban legalább kétszer mutálódott 23 megállapított vezetőgén közül az FLT3 mutációi pozitívan társultak az elhízáshoz (88 elhízottból 33 vs. 110 nem elhízottból 22; OR = 2,4, FDR = 0,16, P = 0,007) (ábra És az online S3 kiegészítő táblázat). A korreláció statisztikailag szignifikáns maradt mind a nem APL-es AML-ben (49 elhízott 27-ből vs. 102 nem elhízottból 22-ben; OR = 2, P = 0,04,), mind az APL-ben (12-ből 6 elhízott, 0-ból 8 nem elhízott 0-ból); P = 0,04). Amikor az FLT3 mutációk két fő osztályát külön megvizsgáltuk [tirozin-kináz domén (TKD) és belső tandem duplikáció (ITD)], az asszociáció statisztikailag szignifikánsnak tartotta az ITD-t (88 elhízott közül 24/110 nem elhízott közül 14; OR = 2,6, P = 0,01), de TKD esetén nem (88 elhízottból 9 vs. 110 nem elhízottból 8; P = 0,6). APL-ben, ahol az összes FLT3 mutáció ITD volt, a korreláció statisztikailag szignifikáns maradt (12 elhízott közül 6 vs. 8 nem elhízott közül 0; P = 0,04). Nem APL-es AML-ben, 32 ITD-vel és 17 TKD-vel, az FLT3 mutációk továbbra is szignifikánsan gazdagodtak elhízott betegeknél ((49 elhízottból 27 vs. 102 nem elhízottból 22; OR = 2, P = 0,04), de elemzéskor nem külön (P = 0,11 ITD és 0,44 TKD esetén).

3. ábra Az elhízás és az FLT3 mutációk közötti összefüggés. (A) Buborékdiagram, amely reprezentálja az Odds Ratio és a logP érték (mlogPval) függvényében bármely mutáció 23 vezető génjében a The Cancer Genome Atlas (TCGA) akut myeloid leukémia kohortban. Az FLT3 (piros színnel) az egyetlen gén, amelynek hamis felfedezési aránya (FDR)

Ezt követően megkíséreltük érvényesíteni ezt a megállapítást az APL kohorszokban, amelyekhez a legreprezentatívabb FLT3ITD mutációra (ITD) vonatkozó adatok álltak rendelkezésre (5. táblázat). Az összesített elemzésben (163 mutált beteg, összesen 569) az FLT3 ITD-vel járó OR 1,22 (95% CI: 1,05-1,43) volt minden 5 kg/m-es növekedésenként. Az egyes kohorszokban az eredmények szignifikánsak voltak az olasz (114 mutánsból 30, OR = 2,35, 95% CI: 1,25-4,42) és az USA-ban (14 mutált 41-ből, OR = 1,44, 95% CI: 0,93-2,24), de nem spanyolul (414-ből 119 mutálódott, OR = 1,09, 95% CI: 0,89-1,33).

5. táblázat: A testtömeg-index (BMI) és az FLT3 ITD-mutációk logisztikai regressziója.

Vita

Itt jelentős bizonyítékokkal szolgálunk az emelkedett BMI és az AML kialakulásának kockázata közötti összefüggésről. A kockázat különösen magas volt az APL altípussal, a becsült 44% -os HR növekedés minden 5 kg/m 3 -re számítva. Ezt kvalitatív módon megerősítette az elvárt és a megfigyelt BMI-eloszlások összehasonlítása az APL-kohorszokban három nyugati országban (az USA, Spanyolország és Olaszország), eltérő elhízási prevalenciával és táplálkozási szokásokkal. Ezenkívül hipotézist generáló bizonyítékokat szolgáltatunk az ilyen asszociáció mögött álló molekuláris mechanizmusokról, különös tekintettel a pro-gyulladásos zsírsav metabolizmus lehetséges érintettségére és az FLT3 tirozin-kináz mutációira.

A vizsgálat másik korlátja, hogy az eset-kontroll vizsgálatokban nem tudtunk azonos fokú földrajzi homogenitást biztosítani a kontroll alanyok számára. Ez különösen releváns lehet az Egyesült Államok esetében, amelyről ismert, hogy a BMI eloszlásában nagy az állam-specifikus különbségek. Ez a különbség azonban főként a demográfiai paramétereknek, 22 például az életkornak, a nemnek és a fajnak köszönhető, ezért többváltozós elemzésünkben legalább részben figyelembe veszik. Megjegyezzük azt is, hogy az amerikai APL kohorszunkba egyetlen spanyol etnikumú beteg tartozik. A spanyolokat az APL nagyobb előfordulási gyakoriságának tekintik, bár néhány, a Felügyeleti, Epidemiológiai és Végeredményi (SEER) adatokon alapuló nagy tanulmány vitatja ezt az általánosan elterjedt következtetést.

Végül az FLT3 mutációk és a magasabb BMI közötti összefüggés, bár a nagyobb spanyol kohorszban nem erősített meg, érdekes dolog, amely szerintünk további kutatásokat érdemel. Az FLT3 mutációk specifikus metabolikus függőségekkel társulnak, amelyeket a szisztémás táplálkozási állapot függvényében eltérő módon lehet befolyásolni. ) és FLT3 mutációk (null Spanyolországban). Ennek a rendkívül spekulatív nézetnek megfelelően egy közelmúltbeli EPIC-alvizsgálat feltárta a táplálkozási szokások jelentős különbségeit az európai nemzetek között. Annak ellenére, hogy elméleti hajlandósága van a „mediterrán” étrendre, Olaszország és Spanyolország erősen polarizált, különösen az átlagos többszörösen telítetlen zsírsavfogyasztás tekintetében (a legmagasabb kvintilisben résztvevők 3% -a, illetve 38% -a) .31 szükséges annak tisztázásához, hogy az FLT3 mutációkat előnyben részesítik-e a specifikus táplálkozási összetevők.

Összefoglalva, az itt bemutatott bizonyítékok alapján javasoljuk az elhízás bevonását a környezeti tényezők közé, amelyek növelik a myeloid neoplazmák és különösen az APL kockázatát. Kiegészítő vizsgálatok kísérleti modellekkel tisztázzák ennek a kapcsolatnak a molekuláris meghatározóit, és megvizsgálják, hogy a speciális táplálkozási összetevők, például a PUFA képesek-e meghatározni azokat a specifikus mutációs és transzkripciós változásokat, amelyek képesek befolyásolni a betegség természetes előzményeit.

Köszönetnyilvánítás

AIRC-Cariplo Alapítvány, Olasz Egészségügyi Minisztérium, Európai Hematológiai Szövetség, Wellcome Trust és Royal Society.