Резюме

Въведение

Етиологията на острата миелоидна левкемия (ОМЛ) остава слабо разбрана. Генетично предразположение или ясно излагане на мутагенни агенти от околната среда (тютюнопушене, бензен, радиация, предшестваща химиотерапия) могат да бъдат демонстрирани само в по-малка част от случаите.1 Възрастта е независим рисков фактор, вероятно свързан с прогресивното натрупване на мутация и разширяването на клоновите стволови клетки което съпътства стареенето.2 Въпреки че наскоро затлъстяването напоследък се очертава като виден рисков фактор за различни солидни тумори, 3 въздействието му върху хематологичните новообразувания получава по-малко внимание. В наблюдателни проучвания е установена умерена, но последователно положителна корелация между индекса на телесна маса (ИТМ) и честотата на левкемии 64, но нито едно от събраните доказателства не се счита за достатъчно силно, за да се разглежда затлъстяването като добросъвестен рисков фактор за ОМЛ.73 проучванията не правят разлика между миелоидна/лимфоидна и остра/хронична форма, нито между генетични подтипове във всяка форма. ОМЛ се признава като силно хетерогенна болест с генетично разнообразни подтипове.8 Подвидовете имат коренно различни резултати и по подобен начин рискът им може да бъде повлиян различно от факторите на околната среда. Идентифицирането на специфични за подтип асоциации на риска обаче е трудно поради тяхната рядкост.

затлъстяването

Генетична подгрупа на AML, остра промиелоцитна левкемия (APL), се характеризира със специфична хромозомна транслокация (t15; 17), хомогенна биология и отговор на клинични агенти изцяло транс-ретиноева киселина (ATRA) и арсенов триоксид, които са го превърнали в най-лечимата форма на ОМЛ досега.9 По-рано демонстрирахме, че рискът от рецидив след ATRA/идарубицин е значително повишен при пациенти с наднормено тегло/затлъстяване APL.10 В настоящия доклад изследвахме връзката на наднорменото тегло/затлъстяването с риска от развитие APL и други левкемии. Ние описваме резултатите от множество проучвания в четири западни популации със значително различни диетични режими и разпространение на затлъстяването. Всички проучвания показват повишен риск от развитие на APL при пациенти с наднормено тегло/затлъстяване. В опит да генерираме механистични хипотези, които да обяснят тази връзка, ние анализирахме транскриптомични и мутационни данни от проекта AML в Атласа на генома на рака (TCGA) 11 и идентифицирахме промени, селективно свързани със затлъстяването и/или APL, които могат да участват в свързаното със затлъстяването левкемогенеза.

Методи

Обединено проучване във Великобритания: събиране на данни и статистически методи

Пълните подробности за методите за проучване на населението в Обединеното кралство са описани по-рано.6 Проучването е одобрено от Лондонското училище по хигиена и комисия по етика на тропическата медицина. За да се идентифицират резултатите от специфични подтипове на левкемия, клиничните досиета на Clinical Practice Research Datalink (CPRD) бяха търсени за кодове, свързани със специфични подгрупи на левкемия. Контролирахме множество ко-променливи по време на записа (ите) на ИТМ: възраст, статус на тютюнопушене, употреба на алкохол, предишна диагноза на диабета, индекс на множествена депривация, календарен период и стратифициран по пол. Изключихме хората с липсващо тютюнопушене [49 206 от 5,24 милиона (0,9%)] и алкохол [394 196 от 5,24 милиона (7,5%)]. Доверителните интервали (CI) на фигура 1 са представени на ниво 99%; всички други CI са представени на ниво 95%.

Фигура 1. Връзка между индекса на телесна маса (ИТМ) и коефициента на логаритмичен риск (HR) за левкемии в популацията във Великобритания. (А) остра промиелоцитна левкемия (APL); (Б) друга остра миелоидна левкемия (ОМЛ); (С) лимфоидни левкемии; (Г) всички левкемии. Графиките показват средна стойност (тъмна линия) ± 95% доверителни интервали (сенчеста зона).

Изследвания в напречно сечение: събиране на данни и статистически методи

От базата данни PETHEMA са извлечени случаи на остра промиелоцитна левкемия от Испания, за да бъдат включени 414 случая, диагностицирани между 1998 и 2012 г. Случаите на APL от Италия, където 134 възрастни пациенти са лекувани по протокола AIDA, са включени в описаната по-рано кохорта.10 APL случаи от САЩ включиха цялата кохорта от публикувания проект AML The Cancer Genome Atlas (TCGA) project11 (n = 20) плюс 22 допълнителни случая на APL, неизбрани за всяка клинична променлива, диагностицирани във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури, САЩ (Разширено Кохорта TCGA). За всички кохорти на случая, BMI е измерен по време на диагнозата.

Събирането на данни е одобрено от Изследователския етичен съвет на всяка участваща институция, както е посочено. 1411 Източниците на данни за очаквания ИТМ в местното население са описани в онлайн допълнителното приложение.

Сравнихме разпределението на ИТМ, наблюдавано в трите кохорти на случаите на APL, с разпределението на ИТМ, очаквано в общото население на същите страни. По-конкретно, за да изчислим очакваното разпределение на ИТМ в Италия, използвахме данни от Италианския национален статистически институт 14 и избрахме района на Лацио, където са диагностицирани случаите на APL, през годините 2000-2010. За Испания използвахме данни от Евростат 15 и избрахме общото население на Испания през 2008 г., единствената налична година. Както за Италия, така и за Испания, очакваното разпределение на ИТМ се изчислява, като се използва наличното разпределение на ИТМ за възрастта и пола на общата популация, класифицирано в три категории (1 мутация в набора от данни е била използвана, използвайки пакета fdsm в R.

За анализ на ретроспективната кохорта от референтните центрове бяха предоставени мутационни данни за вътрешно тандемно дублиране (ITD) на FLT3. Използвана е логистична регресия за изчисляване на ИЛИ с 95% CI.

Допълнителни подробности за използваните методи са предоставени в допълнителното онлайн приложение.

Резултати

Базирано на население кохортно проучване във Великобритания

Общите характеристики на 5,24 милиона възрастни в Обединеното кралство, включени в това проучване, са описани по-рано.6 В настоящия анализ са включени общо 5 833 пациенти с диагноза „левкемия“ по време на наблюдението. Тези събития бяха допълнително класифицирани в следните групи: „APL“ (n = 26), „non APL-AML“ (n = 1012), лимфоидни левкемии („LL“; n = 2 823) и „други“ (n = 1 972). Средният интервал от време между измерването на ИТМ и диагнозата е сходен при подгрупите (APL: 1810 дни; AML: 2280 дни; LL: 1928 дни; други: 1894 дни).

Ние подхождаме на ИТМ като кубичен сплайн с три възела и като линеен термин. Няма данни за нелинейност (P = 0,94), което предполага, че връзката е най-добре описана от линейния модел. След коригиране за ко-променливи, на всяко увеличение с 5 kg/m получихме коефициенти на риск (HR) от 1,44 за APL (95% CI: 1,0-2,08), 1,17 за non APL-AML (95% CI: 1,10-1,26), 1,04 за LL (95% CI: 1,0-1,09) и 1,10 за други левкемии (95% CI: 1,04-1,15) (Таблица 1 и Фигура 1). Стратификацията по пол предполага по-силен ефект за мъжкия пол при APL (HR 1,82, 95% CI: 1,10- 3,00 срещу женски HR 1,19, 95% CI: 0,67-1,98), въпреки че размерът на извадката става много малък (n = 13 всеки ). Заедно тези резултати предполагат, че по-високият ИТМ е свързан с повишен риск от всички подвидове левкемия, особено APL.

Таблица 1. Коефициенти на риск от проучване на населението в Обединеното кралство.

Проучвания в напречно сечение в италиански, испански и американски пробни кохорти

Въпреки че APL показа най-силната връзка с по-висок BMI в кохортния анализ, описан по-горе, резултатите не бяха убедителни поради малкия брой идентифицирани случаи (n = 26) и следователно широките интервали на доверие. За да укрепим доказателствата, проведохме ретроспективни проучвания за контрол на случаите, използвайки кохорти на пациенти с APL от национални регистри на клинични изпитвания от Испания (PETHEMA) и Италия (GIMEMA), както и пациенти от базираното в САЩ проучване на AML секвениране на генома (AML TCGA кохорта с 22 допълнителни случая, характеризирани във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури). И в трите групи диагнозата APL е установена с помощта на златни стандартни диагностични процедури.

Демографските характеристики на трите кохорти (Италия n = 134, Испания n = 414 и САЩ n = 42) са описани в Таблица 2. Пол (жени съответно 53,0%, 55,2%, 50%) и възраст (медиана от 45, Съответно 45, 47 години). Информацията за етническата принадлежност не беше достъпна за испанската и италианската кохорти, докато белите, черните и испанците бяха представени в американската кохорта.

Таблица 2. Описание на кохортите с напречно сечение.

За да генерираме контролни групи за сравнение, получихме антропометрични данни от епидемиологични проучвания на общото население в различните страни. Тъй като разпространението на затлъстяването се е увеличило драстично в повечето страни през последните десетилетия (особено в САЩ), ние получихме данни, които бяха възможно най-близки до средната година на диагнозата (2002 за Италия, 2003 за Испания, 2007 за САЩ ) (Таблица 3; вижте също раздела Методи).

Таблица 3. Разпределение на наблюдавания индекс на телесна маса (ИТМ) при случаи на остра промиелоцитна левкемия (APL) и очаквано разпределение на ИТМ в общата популация (проценти в скоби).

И в трите кохорти имаше сериозни доказателства, че наблюдаваното разпределение на ИТМ за случаите в класовете на ИТМ на Световната здравна организация (СЗО) е различно от очакваното при нулевата хипотеза за липса на асоциация (Италия: P

Таблица 4. Значително регулирани пътища на Киото енциклопедия на гени и геноми (KEGG) при остра промиелоцитна левкемия спрямо остра миелоидна левкемия в Атласа на генома на рака (TCGA).

Фигура 2. Диференциални активности на пътищата на Киото енциклопедия на гени и геноми (KEGG) и инсулинови/лептинови рецептори в M3 спрямо сравнение не-M3 quSage в Atlas Genome Atlas (TCGA). (A) Резултат за активност с 95% доверителни интервали (CI) от 186 KEGG генни набора; значимите генни набори са кодирани с цвят в червено (ако е регулирано нагоре) или зелено (ако е регулирано надолу). (B) Инсулин/IGF1 рецепторен път и рецептори за лептин. Изчертават се средни стойности ± 95% доверителен интервал.

Нито един път не е значително обогатен при пациенти със затлъстяване спрямо пациенти със затлъстяване сред случаите, които не са М3.

Съотношение на мутационните данни с индекса на телесна маса

След това попитахме дали затлъстяването е свързано със специфични мутации на водача в AML в кохортата на TCGA. От 23 установени драйвера гени, мутирали най-малко два пъти в кохортата, мутациите в FLT3 са били положително свързани със затлъстяването (33 от 88 затлъстели срещу 22 от 110 не-затлъстели; OR = 2.4, FDR = 0.16, P = 0.007) (Фигура 3 и онлайн допълнителна таблица S3). Корелацията остава статистически значима както при не-APL AML (27 от 49 затлъстели срещу 22 от 102 не-затлъстели; OR = 2, P = 0,04,), така и при APL (6 от 12 затлъстели срещу 0 от 8 не-затлъстели); P = 0,04). Когато анализирахме двата основни класа на мутации FLT3 поотделно [домен на тирозин киназа (TKD) и вътрешно дублиране на тандем (ITD)], асоциацията се държеше статистически значима за ITD (24 от 88 затлъстели срещу 14 от 110 без затлъстяване; ИЛИ = 2.6, P = 0.01), но не и за TKD (9 от 88 затлъстели срещу 8 от 110 не-затлъстели; P = 0.6). В APL, където всички мутации на FLT3 са ITD, корелацията остава статистически значима (6 от 12 затлъстели срещу 0 от 8 затлъстели; P = 0,04). При AML без APL, с 32 ITD и 17 TKD, общите мутации на FLT3 все още са значително обогатени при пациенти със затлъстяване ((27 от 49 затлъстели срещу 22 от 102 не-затлъстели; OR = 2, P = 0,04), но не и при анализ отделно (P = 0,11 за ITD и 0,44 за TKD).

Фигура 3. Асоциация между затлъстяването и FLT3 мутациите. (A) График на мехурчета, представляващ съотношение на коефициентите спрямо стойността на -logP (mLogPval) на всяка мутация в 23 гена на водача в кохортата на остра миелоидна левкемия на The Cancer Genome Atlas (TCGA). FLT3 (в червено) е единственият ген с False Discovery Rate (FDR)

След това се опитахме да потвърдим това откритие в кохортите на APL, за които бяха налични данни за най-представителната мутация FLT3ITD (ITD) (Таблица 5). В сборния анализ (163 мутирали пациенти, от общо 569), ИЛИ на FLT3 ITD е 1,22 (95% CI: 1,05-1,43) на всеки 5 kg/m увеличение. В отделните кохорти резултатите са значителни в италианската (30 от 114 мутирали, OR = 2,35, 95% CI: 1,25-4,42) и САЩ (14 от 41 мутирали, OR = 1,44, 95% CI: 0,93-2,24) кохорти, но не и на испански (119 от 414 мутирали, ИЛИ = 1,09, 95% ДИ: 0,89-1,33).

Таблица 5. Логистична регресия на индекса на телесна маса (ИТМ) и мутации на FLT3 ITD.

Дискусия

Тук предоставяме съществени доказателства за връзка между повишения ИТМ и риска от развитие на ОМЛ. Рискът е бил особено висок при подтипа APL, с приблизително 44% увеличение на HR на всеки 5 kg/m. Това беше качествено потвърдено чрез сравняване на очакваното спрямо наблюдаваното разпределение на ИТМ в кохортите на APL в три западни страни (САЩ, Испания и Италия) с различно разпространение на затлъстяването и хранителни навици. В допълнение, ние предоставяме генериращи хипотези доказателства за молекулярни механизми, лежащи в основата на такава асоциация, по-специално възможното участие на метаболизма на възпалителните мастни киселини и мутациите на тирозин киназата FLT3.

Друго ограничение на проучването е, че не бихме могли да осигурим същата степен на географска хомогенност за контролните субекти в проучванията за контрол на случая. Това може да е особено важно за САЩ, за които е известно, че имат големи специфични за държавата разлики в разпределението на ИТМ. Тази вариация обаче се дължи главно на демографски параметри 22, като възраст, пол и раса, и следователно поне частично се отчита в нашия многовариатен анализ. Също така отбелязваме, че нашата американска кохорта APL включва един пациент с испанска етническа принадлежност. Испанците се считат за по-високи в случаите на APL, въпреки че някои големи проучвания, базирани на данни от наблюдение, епидемиология и крайни резултати (SEER), оспорват това общоприето заключение.

И накрая, връзката между мутациите на FLT3 и по-високия ИТМ, макар и непотвърдена в по-голямата испанска кохорта, е интригуващо откритие, което според нас заслужава допълнителни изследвания. Мутациите на FLT3 са свързани със специфични метаболитни зависимости, които могат да бъдат диференцирано засегнати в зависимост от системния хранителен статус.30 Не може да се изключи напълно, че географските различия в диетичния състав могат да обяснят несъответствията в връзката между ИТМ и риска от APL (най-слабият в Испания ) и FLT3 мутации (нула в Испания). В съответствие с тази силно спекулативна гледна точка, неотдавнашно проучване на EPIC разкри значителни разлики в хранителните модели между европейските нации. Въпреки споделянето на теоретична склонност към „средиземноморски“ диети, Италия и Испания бяха силно поляризирани, особено по отношение на средната консумация на полиненаситени мастни киселини (съответно 3% срещу 38% от участниците в най-високия квинтил) .31 Повече механистични изследвания са необходими, за да се изясни дали мутациите на FLT3 се благоприятстват от специфични хранителни компоненти.

В заключение, въз основа на предоставените тук доказателства, ние предлагаме включването на затлъстяването сред факторите на околната среда, увеличаващи риска от миелоидни новообразувания и по-специално APL. Допълнителни изследвания с експериментални модели ще изяснят молекулните детерминанти на тази връзка и ще проверят дали и как специфични хранителни компоненти като PUFA могат да определят специфични мутационни и транскрипционни промени, които могат да повлияят на естествената история на заболяването.

Благодарности

Фондация AIRC-Cariplo, италианско министерство на здравеопазването, Европейска хематологична асоциация, Wellcome Trust и Royal Society.