Explorative Untersuchungen zum Stoffwechsel bei Tumorpatienten: Substratbilanzen nicht befallener Organe

Zusammenfassung

Maligne Tumoren können in tumorfreien Organen metabolische Veränderungen induzieren. Um solche Veränderungen zu kennzeichnen, wurden bei Tumorpatienten die periphere und splanchnische Nettoaufnahme bzw. Nettoabgabe energieliefernder Substrate und der Aminosäuren untersucht. Die Austauschraten von Substraten sind deren arteriovenöse Konzentrationsdifferenzen, multipliziert mit der Durchblutungsgröße.

An der Studie nahmen 14 Patienten mit operablen gastrointestinalen Karzinomen und 16 metabolisch gesunde Kontrollpersonen teil. In die rechte Lebervene wurde ein Katheter geschoben; die splanchnische Durchblutung wurde mithilfe von Indozyaningrün gemessen. Ein zweiter Katheter wurde in einer Femoralvene platziert; die Beindurchblutung wurde durch Venenverschlussplethysmografie bestimmt.

Die peripheren Gewebe der Tumorpatienten nahmen weniger Glukose auf und setzten weniger Glutamin frei als die der Kontrollen. Die übrigen femoralen und alle splanchnischen Substratbilanzen lagen in den Referenzbereichen.

Die Befunde zeigen, dass bei Tumorpatienten Störungen des peripheren Glukose- und Glutaminstoffwechsels schon in einem frühen Krankheitsstadium eintreten. In diesem Stadium ist die hepatische Glukoneogenese noch nicht gesteigert.

Abstract

Malignant tumors may induce metabolic alterations in tumor-free organs. To identify such alterations, the peripheral and splanchnic net uptake and net release, respectively, of both energy yielding substrates and amino acids were investigated in tumor patients. The exchange rates of substrates are calculated as arteriovenous concentration differences × blood flow.

14 patients with resectable gastrointestinal carcinomas and 16 metabolically healthy control persons were included in the study. A catheter was inserted into the right hepatic vein; splanchnic blood flow was measured using the indo-cyanine green method. A second catheter was placed in a femoral vein; femoral blood flow was determined by venous occlusion plethysmography.

In the peripheral tissues of the tumor patients glucose uptake and glutamine release were reduced. All the other femoral and splanchnic substrate balances did not deviate from normal.

These findings demonstrate that, in tumor patients, the peripheral metabolism of both glucose and glutamine is deranged already in an early stage of the disease. In this period, hepatic gluconeogenesis is not yet increased.

Schlüsselwörter

Tumorerkrankung - Energiestoffwechsel - Aminosäurenstoffwechsel - peripherer Substrataustausch - splanchnischer Substrataustausch

Keywords

tumor disease - energy metabolism - amino acid metabolism - peripheral substrate exchange - splanchnic substrate exchange

Publication History

Article published online:
16 November 2020

• Literatur

• 1 Bennegard K, Eden L, Schersten T. et al. Metabollic balance across the leg in weight-losing cancer patients compared to depleted patients without cancer. Cancer Res 1982; 42: 4293-4299
• 2 Burt ME, Aoki TT, Gorschboth CM. et al. Peripheral tissue metabolism in cancer-bearing man. Ann Surg 1983; 198: 685-691
• 3 Bennegard K, Eden E, Ekman L. et al. Metabolic response of whole body and peripheral tissues to enteral nutrition in weight-losing cancer and noncancer patients. Gastroenterology 1983; 85: 92-99
• 4 Bennegard K, Lindmark L, Eden E. et al. Flux of amino acids across the leg in weight-losing cancer patients. Cancer Res 1984; 44: 386-393
• 5 Capaldo B, Gastaldelli A, Antoniello S. et al. Splanchnic and leg substrate exchange after ingestion of a natural mixed meal in humans. Diabetes 1999; 48: 958-966
• 6 Wahren J, Felig P, Hagenfeldt L. Effect of protein ingestion on splanchnic and leg metabolism in normal man and in patients with diabetes mellitus. J Clin Invest 1976; 57: 987-999
• 7 Wahren J, Hagenfeldt L, Felig P. Splanchnic and leg exchange of glucose, amino acids, and free fatty acids during exercise in diabetes mellitus. J Clin Invest 1975; 55: 1303-1314
• 8 Holm E. Stoffwechsel und Ernährung bei Tumorkrankheiten. Stuttgart, New York: Thieme; 2007
• 9 Tayek JA, Manglik S, Abemayor E. Insulin secretion, glucose production and insulin sensitivity in underweight and normal-weight volunteers and in underweight and normal-weight cancer patients. A clinical research center study. Metabolism 1997; 46: 140-145
• 10 Rössle C, Pichard C, Roulet M. et al. Muscle carnitine pools in cancer patients. Clin Nutr 1989; 8: 341-346
• 11 Barbey K, Barbey P. Ein neuer Plethysmograph zur Messung der Extremitätendurchblutung. Z Kreislaufforsch 1963; 52: 1129-1134
• 12 Leweling H, Knauff HG, Kühnle H. et al. Veränderungen der Aminosäuren- und Ammoniakspiegel bei verschiedenen Neoplasien vor und während chemotherapeutischer Behandlung. In: Holm E. Hrsg. Aminosäuren- und Ammoniakstoffwechsel bei Leberinsuffizienz. Baden-Baden, Köln, New York: Witzstrock; 1982: 274-282
• 13 Zenz M, Hilfrich J. Plasmaaminosäuren bei gynäkologischen Karzinomerkrankungen. In: Holm E. Hrsg. Aminosäuren- und Ammoniakstoffwechsel bei Leberinsuffizienz. Baden-Baden, Köln, New York: Witzstrock; 1982: 269-273
• 14 Kohlhardt SR, Smith RC, Kee AJ. et al. Simultaneous human forearm and calf metabolic exchange. Nutrition 1994; 10: 514-520
• 15 Johansson U, Wahren J, Eriksson LS. Splanchnic and peripheral glucose metabolism in cirrhosis. J Hepatol 1994; 20: 760-767
• 16 Nosadini R, Avogaro A, Molio F. et al. Carbohydrate and lipid metabolism in cirrhosis. Evidence that hepatic uptake of gluconeogenic precursors and of free fatty acids depends on effective hepatic flow. J Clin Endocrinol Metab 1984; 58: 1125-1132
• 17 Marat D, Noguchi Y, Yoshikawa T. et al. Insulin resistance and tissue glycogen content in the tumor-bearing state. Hepato-Gastroenterology 1999; 46: 3159-3165
• 18 McCall JL, Tuckey JA, Parry BR. Serum tumour necrosis factor alpha and insulin resistance in gastrointestinal cancer. Br J Surg 1992; 79: 1361-1363
• 19 Yoshikawa T, Noguchi Y, Matsumoto A. Effects of tumor removal and body weight loss on insulin resistance in patients with cancer. Surgery 1994; 116: 62-66
• 20 Owen OE, Trapp VE, Reichard Jr GA. et al. Nature and quantity of fuels consumed in patients with alcoholic cirrhosis. J Clin Invest 1983; 72: 1821-1832
• 21 DeFronzo RA. Regulation of glucose, lipid, and amino acid metabolism in normal healthy subjects. In: Kleinberger G, Deutsch E. eds. New Aspects of Clinical Nutrition. Basel: Karger; 1983: 169-210
• 22 Munro HN. Basic concepts in the use of amino acid and protein hydrolysate for parenteral nutrition. Symposium on Total Parenteral Nutrition, Vanamee P, Shils ME. eds. Chicago: American Medical Association; 1972: 7-35
• 23 Felig P, Owen OE, Wahren J. et al. Amino acid metabolism during prolonged starvation. J Clin Invest 1969; 48: 584-594
• 24 Felig P, Wahren J. Amino acid metabolism in exercising man. J Clin Invest 1971; 50: 2703-2714
• 25 Pozefsky T, Felig P, Tobin JD. et al. Amino acid balance across tissues of the forearm in postabsorptive man. Effects of insulin at two dose levels. J Clin Invest 1969; 48: 2273-2282
• 26 Clowes Jr GH, Heideman M, Lindberg B. et al. Effects of parenteral alimentation on amino acid metabolism in septic patients. Surgery 1980; 88: 531-543
• 27 Goldberg AL, Chang TW. Regulation and significance of amino acid metabolism in skeletal muscle. Fed Proc 1978; 37: 2301-2307
• 28 Felig P, Wahren J, Hendler R. Influence of oral glucose ingestion on splanchnic glucose and gluconeogenic substrate metabolism in man. Diabetes 1975; 24: 468-475