Frédéric Thomas

1 CREEC/MIVEGEC, UMR IRD/CNRS/UM 5290, Montpellier Cedex 5, Franța,

modificări

Sophie Rome

2 CarMen (UMR INSERM 1060, INRA 1397, INSA), Facultatea de Medicină Lyon-Sud, Universitatea din Lyon, Oullins, Franța,

Frédéric Mery

3 Evolution, Génomes, Comportement and Ecologie, CNRS, IRD, Université Paris - Sud, Université Paris - Saclay, Gif - sur - Yvette, France,

Erika Dawson

3 Evolution, Génomes, Comportement and Ecologie, CNRS, IRD, Université Paris - Sud, Université Paris - Saclay, Gif - sur - Yvette, France,

Jacques Montagne

4 Institutul de biologie integrativă a celulei (I2BC), CNRS, Université Paris - Sud, CEA, UMR 9198, Gif - sur - Yvette, Franța,

Peter A. Bureau

5 Center for Integrative Ecology, School of Life and Environment Sciences, Universitatea Deakin, Waurn Ponds, VIC, Australia,

Christa Beckmann

5 Center for Integrative Ecology, School of Life and Environment Sciences, Universitatea Deakin, Waurn Ponds, VIC, Australia,

François Renaud

1 CREEC/MIVEGEC, UMR IRD/CNRS/UM 5290, Montpellier Cedex 5, Franța,

Robert Poulin

6 Departamentul de Zoologie, Universitatea din Otago, Dunedin, Noua Zeelandă,

Michel Raymond

7 Institutul de Științe Evolutive, Universitatea din Montpellier, Montpellier, Franța,

Beata Ujvari

5 Center for Integrative Ecology, School of Life and Environment Sciences, Universitatea Deakin, Waurn Ponds, VIC, Australia,

Abstract

1. INTRODUCERE

Înțelegerea rolurilor dietei și nutriției în dezvoltarea și progresia tumorii maligne (adică cancerul) este esențială pentru mai multe motive (Mayne, Playdon și Rock, 2016). De exemplu, Institutul American pentru Cercetarea Cancerului și Fondul Mondial de Cercetare a Cancerului au estimat că 30% - 40% din toate cazurile de cancer ar putea fi prevenite prin adoptarea unei diete adecvate, împreună cu activitatea fizică și menținerea greutății corporale adecvate (adică, sub 22,5 kg/m 2; Glade, 1999). În mod similar, există dovezi în creștere că unele diete sunt mai favorabile decât altele la probabilitatea de recuperare pentru pacienții cu cancer (Donaldson, 2004). În plus față de manipulările deliberate ale dietei menite să atenueze riscul de cancer, s-a demonstrat că cancerul poate induce modificări ale consumului de alimente umane și/sau ale preferințelor dietetice. De exemplu, anorexia (apetitul redus) este un simptom general la pacienții cu cancer avansat, care contribuie, de asemenea, în mod semnificativ la cașexia cancerului, un proces de pierdere care are ca rezultat o pierdere dramatică a masei musculare și a țesutului adipos (Davis, Dreicer, Walsh, Lagman, & LeGrand, 2004; DeWys, 1979; Tisdale, 2001). Deși mai puțin frecvente, anumite tipuri de cancer, cum ar fi grelomul gastric malign, pot induce invers apetitul crescut (Tsolakis și colab., 2004). Modificările preferinței dietetice care apar cu cancerul și motivele proximale care stau la baza acestora au fost studiate intens (Caseta 1), dar posibilitatea ca modificările dietetice să îndeplinească o funcție a fost considerată în mod serios abia recent (Tissot și colab., 2016).

Caseta 1

De ce apar modificări ale dietei la pacienții cu cancer?

Atât cancerul, cât și tratamentele pentru cancer pot provoca modificări ale dietei printr-o varietate de procese, afectând, de exemplu, gustul, mirosul, pofta de mâncare, sațietatea și/sau capacitatea de a absorbi nutrienții din alimente (von Meyenfeldt, 2005; Van Cutsem & Arends, 2005). . De exemplu, pacienții cu cancer pot suferi de prezența unei senzații anormale de gust (chiar înainte de tratamentul cu chimioterapie), care include dorința crescută de alimente dulci (Elkort, Baker, Vitale și Cordano, 1981), aversiune generală la aromele dulci (disgeuzie) ( Nakazato, Imai, Abe, Tamura și Shimazu, 2006), a crescut sensibilitatea la amărăciune și aversiunea față de carne (DeWys & Walters, 1975). Interesant este faptul că pacienții tratați cu chimioterapie sunt mai puțin susceptibili să prezinte o preferință distinctă pentru dieta cu conținut ridicat sau scăzut de glucoză, comparativ cu cei care nu urmează chimioterapie (Trant, Serin și Douglass, 1982). Tumorile, în funcție de dimensiunea și localizarea lor, pot, de asemenea, să blocheze parțial sistemul digestiv (de exemplu, cancer esofagian, cancer de stomac sau cancer de intestin) sau să facă înghițirea dificilă și dureroasă (cancer de gât sau de gură). Unele tipuri de cancer pot determina splina să crească și să exercite presiune asupra stomacului, creând astfel o senzație de plenitudine. Se știe că alți factori, cum ar fi durerea cronică, tratamentele analgezice, oboseala sau depresia asociată cancerului, frica și anxietatea duc la scăderea apetitului.

Dintr-o perspectivă evolutivă, deciziile de hrănire ale unui organism rezultă din diferiți stimuli interni și externi care sunt integrați în răspunsuri comportamentale care permit indivizilor să navigheze în spectrul de compromisuri între cererile concurente de longevitate, reproducere și funcție imunitară (Wong și colab., 2015). Biologia modernă recunoaște, de asemenea, că corpul organismelor multicelulare este compus, pe lângă celulele gazdă, dintr-o diversitate de entități vii (de exemplu, microbi, paraziți) care concurează pentru resursele nutriționale (Consortium 2012; McFall - Ngai și colab., 2013). Conflictul evolutiv dintre gazdă și aceste entități vii poate duce la pofte și conflicte cognitive cu privire la comportamentele alimentare (Alcock, Maley și Aktipis, 2014). De exemplu, ceea ce mănâncă o gazdă modifică compoziția microbiomului și, în consecință, afectează și semnalele derivate din microbiomi, care la rândul lor duc la modificări ale funcțiilor imune și metabolice (Wong și colab., 2015). Aceste semnale de feedback de la microbiom pot influența ulterior comportamentul alimentar al gazdei, împreună cu procesele directe de către microbi, cum ar fi aprovizionarea cu substanțe nutritive, precum și concurența pentru substanțele nutritive ingerate de gazdă (Douglas, 2009, 2011; Kostic, Howitt și Garrett, 2013; Nicholson și colab., 2012; Wong și colab., 2015). Modificările dietei sunt, de asemenea, raportate frecvent la animalele parazitate, fiind adaptări ale gazdei împotriva paraziților sau invers, manipulări parazitare favorizând transmiterea sau exploatarea gazdei (Hughes, Brodeur și Thomas, 2012; Poulin, 2007).

În ciuda diferențelor importante între paraziți și celulele maligne, se poate face o comparație strânsă între cancer și bolile infecțioase datorită similitudinilor din istoria vieții lor și a impactului lor asupra corpului gazdei. Celulele maligne proliferează în interiorul corpului lor gazdă și le exploatează pentru resurse. Cu toate acestea, în ciuda acestei dependențe, celulele canceroase afectează vigoarea și sănătatea corpului gazdă. Pe această bază, este de așteptat ca mai multe dintre răspunsurile fenotipice observate în contextul interacțiunilor gazdă - parazit să fie relevante și în contextul cancerului (Ujvari, Beckmann și colab., 2016; Vittecoq și colab., 2015). Prin urmare, propunem să aplicăm cadrul conceptual utilizat în parazitologie pentru a înțelege modificările dietetice induse de cancer. Acest cadru sugerează că modificările dietetice sunt (i) rezultatul neadaptativ și/sau produsul secundar al infecției, (ii) rezultatul manipulării parazitului (aici tumoră) sau (iii) indicativ al adaptării gazdei (Poulin, 1995).

În ceea ce privește adaptările gazdei, gazdele folosesc o serie de strategii pentru a se apăra împotriva agenților infecțioși, și anume evitarea, rezistența și toleranța (Medzhitov, Schneider, & Soares, 2012; Råberg, Graham, & Read, 2009; Rausher, 2001 ). Pe scurt, comportamentul de evitare evită contactul cu agenții patogeni, în timp ce rezistența minimizează succesul unui parazit prin prevenirea stabilirii acestuia sau inhibarea creșterii acestuia (adică, sarcina paraziților). În schimb, o gazdă tolerantă, deși sensibilă, acționează pentru a minimiza efectele de fitness ale infecției, reparând daunele suferite, dar fără a afecta în mod direct capacitatea paraziților. Distingerea între rezistență și toleranță nu este o problemă semantică, ci mai degrabă o necesitate, deoarece consecințele lor ecologice și evolutive sunt diferite. Rezistența impune selectarea parazitului, ducând la o coevolutie antagonică între gazdă și parazit. În schimb, toleranța prin definiție nu are niciun efect negativ asupra performanței parazitului și, prin urmare, nu ar trebui să existe nicio selecție asupra parazitului pentru a depăși acest tip de apărare (Råberg și colab., 2009). Din câte știm, aceste concepte nu au fost încă aplicate în contextul înțelegerii interacțiunii dintre dieta gazdei și rezistența sau toleranța la cancer.

1.1. Când apar modificări ale dietei în timpul tumorigenezei?

În timp ce timpul care trece de la apariția primelor celule neoplazice până la apariția unui cancer metastatic poate varia de la luni la ani, chiar și decenii, majoritatea modificărilor dietetice la persoanele cu tumori sunt studiate numai odată ce un cancer este diagnosticat din tumori suficient de mari pentru poate fi detectat și/sau după începerea tratamentelor. Ca rezultat, știm foarte puțin despre apariția și calendarul modificărilor dietetice în timpul tumorigenezei. În mod similar, investigațiile epidemiologice actuale care demonstrează relațiile dintre factorii dietetici și cancer nu pot determina în mod concludent dacă modificările dietei sunt o cauză sau o consecință a progresiei cancerului (Mayne și colab., 2016). Prin urmare, este urgentă necesitatea extinderii investigației la o gamă largă de specii cu modele de cancer inductibil, pentru a ne permite să dobândim informații sistematice despre modificările dietei de la debutul precoce al tumorigenezei.

1.2. Posibili determinanți ai modificărilor dietei la pacienții cu cancer

1.2.1. Efecte secundare patologice

Cea mai parsimoniosă ipoteză pentru modificările fenotipice, cum ar fi diferențele de dietă între indivizii sănătoși și cei care au tumori, necesită doar efecte secundare ale patologiei, care pot fi sau nu pot fi benefice pentru gazdă sau tumoră. În cadrul listei lungi de mecanisme proximale responsabile de modificările dietei la indivizii cu tumori (Caseta 1), mai multe sunt susceptibile să corespundă unor astfel de subproduse nefuncționale. De exemplu, apetitul redus rezultat din tumorile care blochează fizic sistemul digestiv este probabil o consecință inevitabilă a creșterii maligne. Deoarece gazdele cu malnutriție au imunitate redusă, acest lucru poate favoriza și indirect creșterea malignă. În practică, probabil că nu există un mod experimental simplu de a distinge între un produs secundar avantajos și un produs avantajos direct al selecției oncogene (adică, selecția evolutivă pe celule în timpul oncogenezei).

1.2.2. Manipularea tumorii

Caseta 2

Cașexia este un exemplu de manipulare a gazdei tumorale care duce la tulburări metabolice complexe care implică pierderea masei musculare adipoase și scheletice pentru a produce energie și substrat pentru creșterea tumorii

TAG: triacilglicerol; PIF: factor de inducere a proteolizei; LMF: Factor de mobilizare a lipidelor; TNF-α: factor alfa de necroză tumorală; FFA: acizi grași liberi (a se vedea, de exemplu, Tisdale, 2001).