Exercise has a wide range of systemic effects. In animal models, repeated exertion reduces malignant tumor progression, and clinically, exercise can improve outcome for cancer patients. The etiology of the effects of exercise on tumor progression are unclear, as are the cellular actors involved. We show here that in mice, exercise-induced reduction in tumor growth is dependent on CD8+ T cells, and that metabolites produced in skeletal muscle and excreted into plasma at high levels during exertion in both mice and humans enhance the effector profile of CD8+ T-cells. We found that activated murine CD8+ T cells alter their central carbon metabolism in response to exertion in vivo, and that immune cells from trained mice are more potent antitumor effector cells when transferred into tumor-bearing untrained animals. These data demonstrate that CD8+ T cells are metabolically altered by exercise in a manner that acts to improve their antitumoral efficacy.

Abstract Background Patients diagnosed with pancreatic, biliary tract, and liver cancer often suffer from a progressive loss of muscle mass. Given the considerable functional impairments in these patients, high musculoskeletal weight loads may not be well tolerated by all individuals. The use of blood-flow restricted resistance training (BFR-T) which only requires low training loads may allow for a faster recovery of muscle due to avoidance of high levels of mechanical muscle stress associated with high-load resistance exercise. This study aims to investigate whether BFR-T can prevent or slow down the loss of skeletal muscle mass and enhance the functional capacity and mental health of patients with pancreatic, biliary tract, and liver cancer. Methods The PREV-Ex exercise trial is a multicenter two-armed randomized controlled trial. Patients will be randomized to an exercise program consisting of home-based low-load BFR-T during a combined pre- and postoperative period for a total of 6–10 weeks (prehabilitation and rehabilitation), or to a control group. Protein supplementation will be given to both groups to ensure adequate protein intake. The primary outcomes, skeletal muscle thickness and muscle cross-sectional area, will be assessed by ultrasound. Secondary outcomes include the following: (i) muscle catabolism-related and inflammatory bio-markers (molecular characteristics will be assessed from a vastus lateralis biopsy and blood samples will be obtained from a sub-sample of patients); (ii) patient-reported outcome measures (self-reported fatigue, health-related quality of life, and nutritional status will be assessed through validated questionnaires); (iii) physical fitness/performance/activity (validated tests will be used to evaluate physical function, cardiorespiratory fitness and maximal isometric muscle strength. Physical activity and sedentary behavior (assessed using an activity monitor); (iv) clinical outcomes: hospitalization rates and blood status will be recorded from the patients’ medical records; (v) explorative outcomes of patients’ experience of the exercise program which will be evaluated using focus group/individual interviews. Discussion It is worthwhile to investigate new strategies that have the potential to counteract the deterioration of skeletal muscle mass, muscle function, strength, and physical function, all of which have debilitating consequences for patients with pancreatic, biliary tract, and liver cancer. The expected findings could improve prognosis, help patients stay independent for longer, and possibly reduce treatment-related costs. Trial registration ClinicalTrials.gov NCT05044065. Registered on September 14, 2021.

Exercise has a range of effects on metabolism. In animal models, repeated exertion reduces malignant tumour progression, and clinically, exercise can improve outcome for cancer patients. The etiology of the effect of exercise on tumour progression is unclear, as are the cellular actors involved. We show here that exercise-induced reduction in tumour growth is dependent on CD8+ T cells and that lactate, which is produced at high levels during exertion, increases proliferative capacity and cytotoxicity of CD8+ T cells. We found that at elevated levels lactate is used as a fuel during T cell activation. We further found that injection of lactate into animals can reduce malignant tumour growth in a dose- and CD8+ T cell-dependent manner. These data demonstrate that lactate can act to increase the antitumour activity of cytotoxic T cells, and in so doing, reduce cancer progression.