Nutritional and body composition changes affecting head and neck cancer patients during oncological treatment

Abstract

The use of imaging techniques routinely used for diagnosis and the assessment for treatment response in oncology allow us to analyze the changes in body composition that occur during treatment and how these changes impact on oncologic outcomes such as survival or toxicity. In addition, we can observe the efficacy of nutritional support through these images.

My main objective for this thesis was to evaluate the nutritional and body composition changes affecting patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) during cancer treatment.

Initially we designed a prospective study to analyze the body composition and nutritional changes that occur during conservative treatment in patients with locally advanced HNSCC at different time points. All patients were closely monitored throughout the treatment implementing nutritional support according to clinical practice guidelines. We observed that 30% of patients were malnourished at diagnosis. However, after the induction chemotherapy, there was an increase in weight and muscle mass with a significant improvement in nutrition impact symptoms such as dysphagia and odynophagia. Nevertheless, a significant nutritional deterioration occurred by the end of concomitant treatment with bio-radiotherapy or chemo- radiotherapy with 95% of patients becoming severely/moderately malnourished. Our findings suggest that induction chemotherapy may help improve nutritional status by ameliorating nutrition impact symptoms. This improvement could contribute to minimize the significant deterioration that occurs despite an intensive nutritional support along the oncological treatment.

An additional aimed was to describe the changes in muscle and fat mass during the chemo- radiation in locally advanced HNSCC patients and evaluate the clinical predictors implicated in this loss. A longitudinal retrospective study was carried out focusing in the analysis of CT images pre-treatment and at the evaluation of tumor response at 3 months after finishing radiotherapy, to quantify muscle and adipose tissue. Nutritional support was provided according to ESPEN guidelines and adjusted body weight (ABW) was used in overweight/obese patients to define their nutritional targets. Patients lost a significant amount of weight, muscle and fat mass during the concomitant treatment. Patients with higher body mass index tended to lose more fat mass but also more muscle. In multivariate regression, only ABW independently predicted muscle and fat loss suggesting that the use of ABW to set nutrition targets in overweight/obese patients may be insufficient. It should be highlighted the urgent need for the development of nutritional guidelines to treat obese cancer patients in order to improve oncological outcomes.

We used the repeated images at baseline and after treatment in same cohort of patients to describe the changes in skeletal muscle and fat over time at different anatomical levels to determine whether those changes are systemic or localized. Precision testing was performed calculating the % coefficient of variation, the root-mean-square standard deviation and the corresponding 95% least significant change values for four anatomical levels: upper arm, thigh, chest and abdomen. The median time between scans was 224 (SD 31 days). The least significant change values for muscle varied from 0.7 to 2.4% depending on anatomic level; with the lowest precision error to detect change in the thigh. Muscle wasting appears to be systemic and while present in limbs and trunk is significant higher in the thigh that in the chest abdomen and upper arm.

As reduced muscle mass has been associated with increased treatment complications worsening survival in several tumor types, we evaluated the impact of reduced skeletal muscle on prognosis and immune-related adverse events (IrAEs) in patients of recurrent/metastatic HNSCC treated with immune checkpoints inhibitors (ICI). Skeletal muscle was quantified using a CT scan at diagnosis. We observed that low skeletal muscle mass was an independent factor for overall survival in the univariate and multivariate analysis. There was no association between low skeletal muscle and IrAEs of any grade.

El uso de técnicas de imagen utilizadas habitualmente para el diagnóstico y la valoración de respuesta al tratamiento oncológico permite analizar los cambios en la composición corporal (CoC) que se producen durante el tratamiento y cómo estos cambios repercuten en los resultados oncológicos, como la supervivencia o la toxicidad. Además, podemos observar la eficacia del soporte nutricional a través de estas imágenes.

El principal objetivo de esta tesis ha sido evaluar los cambios nutricionales y de CoC que afectan a los pacientes con carcinoma escamoso de cabeza y cuello (CECC) durante el tratamiento oncológico.

Inicialmente diseñamos un estudio prospectivo para analizar la CoC y los cambios nutricionales que se producen durante el tratamiento conservador en pacientes con CECC localmente avanzado. Todos los pacientes tuvieron seguimiento nutricional implementando el soporte nutricional de acuerdo con las guías de práctica clínica. Hemos observado que el 30% de los pacientes estaban desnutridos en el momento del diagnóstico. Sin embargo, tras la quimioterapia de inducción, aumentó el peso y la masa muscular con una mejora significativa de los síntomas de que limitaban la ingesta (disfagia y odinofagia). No obstante, se produjo un deterioro nutricional significativo al final del tratamiento concomitante (bio-radioterapia o quimio- radioterapia), con un 95% de desnutrición grave/moderada. Nuestros hallazgos sugieren que la quimioterapia de inducción puede ayudar a mejorar el estado nutricional mejorando aquellos síntomas que limitan la ingesta. Esta mejora podría contribuir a minimizar el importante deterioro que se produce a pesar del soporte nutricional intensivo a lo largo del tratamiento oncológico.

Un objetivo adicional ha sido describir los cambios en la masa muscular y la grasa durante la quimio-radioterapia concomitante en pacientes con CECC localmente avanzado y evaluar los predictores clínicos implicados en esta pérdida. Se realizó un estudio longitudinal retrospectivo centrado en el análisis de las imágenes de TC previas al tratamiento y en la valoración de respuesta a los 3 meses tras finalizar el tratamiento, para cuantificar músculo y grasa. Se proporcionó soporte nutricional según las guías ESPEN utilizando el peso ajustado (PA) en los pacientes con sobrepeso/obesidad para definir sus objetivos nutricionales. Los pacientes perdieron una cantidad significativa de peso, masa muscular y grasa durante el tratamiento concomitante. Aquellos pacientes con un mayor índice de masa corporal (IMC) tendían a perder más grasa, pero también más músculo. En el análisis multivariado, sólo el IMC predijo de forma independiente la pérdida muscular y grasa, lo que sugiere que el uso del PA para establecer objetivos nutricionales en pacientes con sobrepeso/obesidad puede ser insuficiente. Cabe destacar la necesidad urgente de desarrollar guías nutricionales para el tratamiento nutricional de pacientes obesos con cáncer con el fin de mejorar los resultados oncológicos.

Además, hemos utilizado las imágenes del diagnóstico y tras el tratamiento concomitante de esta misma cohorte de pacientes para describir los cambios de CoC a lo largo del tiempo en diferentes niveles anatómicos para determinar si estos cambios son sistémicos o localizados. Se realizaron pruebas de precisión calculando el % de coeficiente de variación y los correspondientes valores del mínimo cambio significativo al 95% para cuatro niveles anatómicos: brazo, muslo, tórax y abdomen. La mediana del tiempo transcurrido entre las exploraciones fue de 224 (DE 31 días). Los valores del mínimo cambio significativo para el músculo variaron entre el 0,7 y el 2,4% según el nivel anatómico; el error de precisión más bajo para detectar el cambio se produjo en el muslo. El deterioro muscular parece ser sistémico y, aunque está presente en las extremidades y el tronco, es significativamente mayor en el muslo que en el tórax, el abdomen y el brazo.

Por otro lado, se ha evaluado el impacto de la reducción del músculo esquelético en el pronóstico y los efectos adversos inmuno-relacionados (EAI) en pacientes con CECC recurrente/metastásico tratados con inmunoterapia. El músculo esquelético se cuantificó mediante TC al diagnóstico. Hemos observado que la baja masa muscular era un factor independiente de supervivencia global en el análisis univariante y multivariante. No hubo asociación entre la baja masa muscular y los EAI.