Что такое полный метаболический ответ в онкологии

Полный метаболический ответ в онкологии представляет собой состояние, когда рак реагирует на лечение, что приводит к значительному улучшению метаболических процессов организма. Это включает в себя снижение уровня онкомаркеров, уменьшение размеров опухоли и улучшение общего состояния пациента. Такой ответ свидетельствует о том, что настало время пересмотра стратегии лечения и дальнейшего наблюдения за пациентом.

Изучение полного метаболического ответа имеет важное значение для оценки эффективности антираковых терапий и прогноза заболевания. В клинической практике метаболический ответ может оцениваться с помощью различных методов, включая визуализирующие технологии, которые позволяют наглядно следить за изменениями в метаболизме и состоянии опухолевой ткани.

Метаболизм клеток как индикатор

ПЭТ “отслеживает” препарат, который вводят пациенту перед исследованием, и фиксирует, где тот накапливается. Остается понять, каким образом врач отличает больные клетки от здоровых.

Для ПЭТ/КТ в качестве радиофармпрепаратов в основном используются глюкоза и аминокислоты, которые активно участвуют в метаболических процессах организма. Эти вещества помечают радиоактивными изотопами, и таким образом, на снимках активно усваиваемый клетками радиофармпрепарат отображается в местах его накопления.

Суть заключается в том, что как здоровые, так и злокачественные клетки усваивают глюкозу и аминокислоты в различных объемах: злокачественные — в большем, нормальные — в меньшем. Для деления «плохим» клеткам необходимо больше органических веществ и энергии. В некоторых ситуациях клетки могут не усваивать препарат вовсе, что свидетельствует о замедлении обменных процессов и гибели клеток, что может указывать на патологию.

Интересно то, что повышенный метаболизм клеток на ПЭТ не всегда становится индикатором патологии. Существует такое понятие, как физиологическая гиперфиксация РФП, и пациентов часто волнует, что это такое.

Некоторые ткани организма в норме поглощают глюкозу в больших количествах. К таким относятся мозг, скелетные мышцы, миокард, желудочно-кишечный тракт и почки. Также гиперфиксация часто наблюдается в местах скопления жировой ткани, особенно бурого жира.

Таким образом, физиологическую гиперфиксацию радиофармпрепарата можно считать нормой.

Естественное распределение препарата отличается от патологического: оно отличается мягкой, диффузной природой. В норме снимки не содержат ярких участков и угасаний; радиофармпрепарат распределяется равномерно.

Что показывает метод

Первое, что показывает ПЭТ КТ, — это онкология. Метод бесценный в вопросе диагностики и лечения рака. Выявляет опухоли на ранних стадиях, помогает в выборе терапии, позволяет прогнозировать эффективность лечения. Патологический признак ПЭТ КТ при онкологии — накопление радиофармпрепарата.

Существует множество других патологий, при которых ПЭТ/КТ является информативным методом. Что же показывает этот метод кроме случаев онкологии?

Метод позволяет выявить патологический очаг при эпилепсии даже в межприступный период, что дает возможность выбрать последующую тактику лечения до начала самого приступа. Клетки локализации имеют усиленный обмен веществ, и, следовательно, признак патологии при эпилепсии — это гиперфиксация радиофармпрепарата.

Существуют патологии, при которых на снимках ПЭТ КТ локально фиксируется малое накопление препарата, то есть, снижение обмена веществ. К таким относится, например, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и разные формы паркинсонизма, другие дегенеративные заболевания нервной системы.

При диагностике болезни Альцгеймера важное внимание уделяется состоянию больших полушарий, включая кору головного мозга.

Рис 2: Снижение накопления препарата у пациентов с болезнью Альцгеймера

На изображении ПЭТ КТ Рис. 2 явно просматривается снижение накопления РФП в височных долях, что в сочетании с клинической картиной позволяет поставить диагноз — болезнь Альцгеймера.

При болезни Паркинсона наблюдается снижение обмена веществ в подкорковых двигательных ядрах, особенно в черной субстанции.

ПЭТ/КТ вносит значительный вклад в диагностику миокарда. С помощью метода можно эффективно выявить гибернацию на ранних стадиях, что в противном случае может привести к сердечной недостаточности. Эта форма нарушений кровообращения в миокарде иногда не определяется другими методами визуализации и функциональной диагностики. Участки гибернации также характеризуются уменьшением накопления радиофармпрепарата, как показано на Рис. 3.

Рис 3: Гибернация миокарда на ПЭТ/КТ (участки выделены синим)

Опухоли нервной системы визуализируются на ПЭТ КТ по принципу других опухолей, то есть, в форме повышенного накопления препарата.

Кроме гибернации миокарда, с помощью ПЭТ/КТ можно диагностировать формы ишемической болезни сердца, которые не требуют экстренного вмешательства. Это позволяет выявить заболевание на ранней стадии, минимально опасной для пациента.

Метаболический ответ, выявленный при помощи ПЭТ/КТ, после индукционной химиотерапии и (повторной) химиолучевой терапии оказался связан с более высокой частотой отрицательного края резекции у пациентов с местным рецидивом раком прямой кишки

Цель

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)/КТ может быть использована для мониторинга метаболических изменений, возникающих после индукционной химиотерапии и химиолучевой терапии при местном рецидиве рака прямой кишки (МРРПК). Это исследование было направлено на анализ корреляции между картиной опухолевого ответа на терапию на ПЭТ / КТ и окончательными патоморфологоическими результатами.

Методы

В исследование были включены все пациенты с местно-рецидивирующей раком прямой кишки (МРРПК), прошедшие индукционную химиотерапию до операции в период с января 2010 года по июль 2020 года, и прошедшие мониторинг с помощью ПЭТ/КТ до и после лечения. Проведен визуальный качественный анализ, участники были разделены на группы: достигшие полного метаболического ответа (CMR), частичного метаболического ответа (PMR) и без ответа (NR). Патоморфологический ответ оценивался по шкале регрессии опухоли Мандарда (TRG) и классифицировался как полный (TRG 1-2), частичный (TRG 3) или отсутствие ответа (TRG 4-5). Были произведены сравнения результатов ПЭТ/КТ и TRG, а также проанализированы возможные факторы вмешательства.

Результаты

В общее количество исследования вошло 106 пациентов; 24 (23%) имели CMR, 54 (51%) — PMR и 28 (26%) — NR. Результаты ПЭТ/КТ оказались значимым предиктором частоты отрицательных краев резекции, достигая 96% для CMR, 69% для PMR и 50% для NR. Общая точность соответствия между данными ПЭТ/КТ и TRG составила 45%, а положительная прогностическая ценность для CMR составила 63%. Длительный промежуток между ПЭТ/КТ после лечения и хирургическим вмешательством оказал отрицательное влияние на прогностическую ценность.

Оценка метаболического ответа опухоли по результатам ПЭТ/КТ после неоадъювантного лечения представляет собой дополнительный диагностический инструмент, который может быть использован вместе с стандартной МРТ для оценки ответа опухоли и может оказать влияние на планирование лечения у пациентов с МРРПК.

Источник: van Zoggel DMGI, Voogt ELK, van Lijnschoten IG, Cnossen JS, Creemers GJ, Nederend J, Bloemen JG, Nieuwenhuijzen GAP, Burger PJWA, Lardenoije SGGF, Rutten HJT, Roef MJ. Метаболическая позитронно-эмиссионная томография/КТ после индукционной химиотерапии и химио(ре)радиации ассоциируется с высокой частотой отрицательного края резекции у пациентов с местно рецидивировавшим раком прямой кишки.

Недостатки

Основным недостатком данной методики является необходимость использования радиоактивных препаратов. Однако полученные данные исследования в полной мере перекрывают возможные побочные эффекты.

Необходимо придерживаться трех главных правил:

1. Обоснованность проведенного исследования;
2. Оптимизация радиационной нагрузки;
3. Соблюдение норм и правил радиационной безопасности.

Виды используемых препаратов

Эффективность исследования напрямую зависит от перечня радиофармпрепаратов, используемых в процессе. Эти препараты маркированы нестабильными изотопами, что делает их радиоактивными.

В настоящее время в практике активно используются изотопы таких элементов, как:

• Азот-13;
• Кислород-15;
• Углерод-11;
• Фтор-18.

В онкологии наиболее распространен фтор, так как у него наибольший период полураспада и при этом наименьшая энергия излучения.

Преимущества фтора обеспечивают получение качественных изображений с высоким spatial разрешением. Достаточно длительный полураспад позволяет транспортировать радиофармацевтики от места их производства до медицинского учреждения.

Наиболее широко используется фтордезоксиглюкоза – это аналог глюкозы. Атипичные клетки быстрее поглощают этот препарат, что способствует его накоплению, делая его идеальным для сканирования.

Однако фтордезоксиглюкоза имеет определенные недостатки – она может накапливаться в мозговых тканях и нефронах, что может приводить к их нежелательному подсвечиванию даже в случае отсутствия патологий.

Данный недостаток стимулировал поиск иных, более совершенных препаратов, и сейчас таковые созданы.

Примером современного радиофармпрепарата является 18F-FET, предназначенный для обследования головного мозга и содержащий аминокислоту тирозин, маркированную изотопом фтора-18. У тирозина весьма высокая селективность в накоплении в мозговых тканях, что жизненно важно для визуализации нейроопухолей.

Данный препарат применяется для диагностики заболеваний ротоглотки, поиска метастазов и определения поражений шейных лимфатических узлов.

Рак — скорее метаболическое расстройство, чем генетическое заболевание

В определенный год международная группа ученых представила результаты своего исследования. В работе принимали участие 35 специалистов из 17 организаций из Соединенных Штатов, Бразилии и Европы, а исследуемая выборка включала 1200 пациентов.

Важнейшие выводы заключаются в том, что клетки раковой опухоли вырабатывают и используют энергию иначе, нежели нормальные клетки. Показано, что рак по сути является метаболическим, обменным расстройством, и это идет вразрез с традиционным приоритетом генетических исследований, предпринимаемых в течение многих десятилетий. «Рак не является генетической болезнью, проистекающей, как всех нас учили, исключительно из клеточных мутаций; это патология метаболизма, развивающаяся в силу депривации клеточного питания, – утверждает доктор медицины Роберт Нагурни, старший автор публикации. – Клетки, которые не могут генерировать достаточное количество энергии из-за дефицита кислорода, сахаров или протеинов (что типично для многих видов рака), в целях выживания начинают использовать модифицированные способы метаболизма.

К сожалению, ”выживание раковых клеток зависит от хозйственного механизма организма”, как добавляет Нагурни. Используя масс-спектрометрию для анализа микроскопических уровней сахаров, аминокислот и липидов, ученые выявили специфические метаболические сигнатуры, которые с достоверностью выше 95% позволили определить пациентов с раком молочной железы. У этих пациентов первично были зафиксированы метаболические изменения, способствующие развитию онкозаболевания.

Полученные результаты подтверждают новую концепцию канцерогенеза, согласно которой рак формируется не благодаря мутациям, а за счет заимствования мутировавших (или условно нормальных) метаболических процессов для компенсации нехватки питательных веществ. На фоне растущей связи рака с ожирением, особенно интересно это исследование, поскольку оно обосновывает, что питание и образ жизни могут выступать триггерами, приводящими к малигнизации у предрасположенных людей, что в итоге может стать причиной летального исхода.

Уже более ста лет известно, что метаболизм раковой опухоли отличается от нормального обмена веществ, однако лишь современная количественная масс-спектрометрия смогла предоставить врачам и ученым точные измерения и квантификацию указанных различий. Изучая циркуляцию около 200 биохимических соединений в кровотоке и сравнивая выборку онкопациентов с контрольной группой, коллектив исследователей обнаружил поразительные отличия, четко дифференцирующие здоровых лиц от онкологических больных.

Данные результаты имеют важное значение, так как создают новую платформу для разработки методов ранней диагностики, предоставляют прогностическую информацию, критически важную для ответа на терапию и выживаемости пациентов, а также открывают путь к внедрению инновационных стратегий профилактики онкологии. В настоящий момент проводятся дополнительные исследования, целью которых является проверка состоятельности этих выводов по отношению к другим формам рака.

Отметим, что масс-спектрометрия представляет собой метод точного анализа состава биологических жидкостей, таких как кровь и моча. Метод «ионного испарения» позволяет точно и надежно измерять очень малые объемы метаболитов – достаточно 10 микролитров (объем одной капли). Рак молочной железы — это наиболее распространенная форма онкологии среди женщин как в США, так и в России; в 2017 году было зарегистрировано свыше 250 тысяч новых случаев и 40 тысяч летальных исходов (обратите внимание, что официальные данные в России значительно ниже, что вызывает сомнения в их точности). Применение методов скрининга на ранних стадиях SARS увеличивает выживаемость, однако маммография и ультразвуковое исследование не позволяют выявить онкологические процессы на наиболее излечимых стадиях.

Дови́ль шкала (5 бальная шкала Deauville)

Система легко в использовании. Оценка осуществляется по двум контрольным пунктам, которые характеризуются постоянным поглощением в сериях изображений. В качестве эталонных органов используются средостение (кровяной пул) и печень. Оценка осуществляется по шкале от 1 до 5 баллов, где каждый участок поглощения анализируется отдельно.

• 1 балл — отсутствие поглощения или его минимальное наличие (в случае промежуточного анализа);
• 2 балла — легкое поглощение ниже уровня средостения (кровяного пула);
• 3 балла — поглощение выше уровня кровяного пула, но ниже или равное поглощению печени;
• 4 балла — поглощение немного или умеренно выше, чем в печени;
• 5 баллов — значительно повышенное поглощение или появление нового участка поглощения.

Некоторые авторы также используют:

X для оздоровления всех типов, которые не связаны с лимфомами

Оценка эффективности лечения

• полный ответ: 1, 2 или 3 балла, а также отсутствие активного поглощения фтордезоксиглюкозы в костном мозге трактуются как полный метаболический ответ, независимо от размеров опухоли по данным КТ;
• частичный ответ: 4 или 5 баллов, при условии, что поглощение фтордезоксиглюкозы снизилось по сравнению с предыдущим анализом и при отсутствии увеличения размеров опухоли по данным компьютерной томографии;
• стабилизация: 4 или 5 баллов, метаболическая активность не изменилась или изменилась незначительно по сравнению с базовым исследованием;
• прогрессирование: 4 или 5 баллов и повышение метаболической активности по сравнению с предыдущими данными или появление нового очага поглощения фтордезоксиглюкозы.

— Для исследования каких органов используют ПЭТ/КТ?

— ПЭТ/КТ (PET/CT) полностью исследует организм человека. В основном используется в онкологии, хотя в последние годы зарегистрировано много новых изотопов, благодаря которым происходит более детальное и функциональное исследование сердца и нервной системы. В случае сердца, можно определить степень ишемии, в неврологии — диагностировать деменции, болезнь Паркинсона, различные формы припадков, опухоли головного мозга.

— ПЭТ/КТ является функциональным методом обследования. Он позволяет увидеть метаболические изменения в организме. Поскольку метаболические изменения всегда предшествуют морфологическим, данный метод предоставляет возможность выявлять онкологические заболевания на начальных стадиях.

Благодаря этому важному исследованию мы определяем стадию онкологического недуга, создаем точную анатомическую и функциональную картину распространения опухолевого процесса. ПЭТ/КТ также используется для анализа результатов химиотерапии и лучевой терапии. В результате этого исследования тактика лечения меняется почти на 36 процентов.

Вопросы по теме

Какова роль метаболизма в прогрессировании раковых заболеваний?

Метаболизм играет ключевую роль в прогрессировании раковых заболеваний, поскольку раковые клетки имеют измененные метаболические пути, позволяющие им ускоренно делиться и выживать в неблагоприятных условиях. Они часто используют анаэробное гликолиз для получения энергии, даже в присутствии кислорода (эффект Варбурга), что способствует их росту и развитию. Кроме того, изменения в метаболизме могут влиять на ответы организма на лечение и развитие резистентности к химиотерапии.

Может ли изменение диеты повлиять на метаболический ответ при онкологии?

Да, изменение диеты может оказать значительное влияние на метаболический ответ при онкологии. Исследования показывают, что определенные диеты, такие как кетогенная диета, могут угнетать рост опухолей за счет снижения уровня глюкозы и изменения метаболических путей раковых клеток. Тем не менее, важно учитывать, что каждая диета должна быть индивидуально подобрана в зависимости от конкретного типа рака и состояния пациента, поэтому консультация с врачом или диетологом очень важна.

Как влияние стрессов и эмоционального состояния на метаболизм может помочь в лечении рака?

Стрессы и эмоциональное состояние могут оказывать значительное влияние на метаболизм и общее состояние здоровья пациента с раком. Хронический стресс может ухудшать иммунный ответ и способствовать воспалению, что, в свою очередь, может ускорять прогрессирование болезни. Психоэмоциональная поддержка, такая как психотерапия, медитация или занятия спортом, может помочь снизить уровень стресса и улучшить общий метаболический ответ, способствуя улучшению качества жизни и возможно увеличению эффективности лечения.