versión On-line ISSN 1561-3011
Rev Cubana Invest Bioméd v.26 n.1 Ciudad de la Habana ene.-mar. 2007
Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón"
Esteatohepatitis no alcohólica. Fisiopatogenia y modelos experimentales
Dra. Zulema Adorna Carmenate
Resumen
Se hizo una revisión sobre la esteatohepatitis no alcohólica, la cual durante años fue considerada una enfermedad poco común y de buen pronóstico. Sin embargo, el conocimiento de que entre 15 y 50 % de los pacientes presentan fibrosis y hasta cirrosis en sus biopsias, hizo que cambiara esa percepción, y en estos momentos es una de las entidades a las que más atención se le está prestando dentro del campo de la Hepatología. A pesar de que la fisiopatogenia de esta entidad es compleja y no bien elucidada aún, la teoría de los 2 "hits", propuesta en 1998, explica los principales mecanismos fisiopatogénicos implicados en su desarrollo. Existen varios modelos experimentales para el estudio de la esteatohepatitis no alcohólica. No obstante, el modelo animal que reproduce con mayor fidelidad la fisiopatogenia de la esteatohepatitis no alcohólica es el logrado por Lieber y otros a partir del empleo en ratas de una dieta líquida rica en grasas.
Palabras clave: Esteatohepatitis no alcohólica, fisiopatogenia, modelos experimentales.
Hace ya 26 años, Ludwing y otros describieron pacientes que sin una historia de consumo sustancial de alcohol, tenían hallazgos en sus biopsias hepáticas que no podían distinguirse de aquellos de pacientes con hepatitis alcohólica. Surgió entonces el término de esteatohepatitis no alcohólica (EHNA), conocida internacionalmente por sus siglas en inglés NASH. La esteatohepatitis no alcohólica fue definida por 2 criterios diagnósticos: evidencia de cambios grasos con hepatitis lobular y ausencia de alcoholismo.1 Aunque otros términos han sido usados para identificarla (hepatitis pseudoalcohólica, hepatitis del hígado graso, esteatonecrosis, hepatitis diabética) EHNA sigue siendo el más empleado.2
Durante casi 15 años, estos hallazgos fueron tomados con escepticismo y se consideraba una condición poco común, que ocurría casi exclusivamente en mujeres obesas, con frecuencia asociada con diabetes mellitus no insulinodependiente y con un relativo buen pronóstico. No es sorprendente entonces que se le prestara muy poca atención tanto en términos de investigaciones básicas como clínicas.3
Sin embargo, a partir de 1994, esa percepción cambió con la publicación de un estudio el cual arrojó como resultado que, después de la hepatitis por virus C, EHNA era el diagnóstico más común en pacientes con pruebas funcionales hepáticas persistentemente alteradas.4 Comenzó a quedar claro entonces que EHNA tenía igual distribución por sexo y que no todos los pacientes eran obesos ni diabéticos.
La mayor preocupación surgió cuando en 1998 James y Day revisaron los reportes sobre EHNA hasta esa fecha y llamaron la atención sobre el hecho de que entre 15 y 50 % de los pacientes presentaban fibrosis y hasta cirrosis en sus biopsias, sugiriendo que al menos algunos individuos con EHNA desarrollaban una enfermedad hepática progresiva.5
En los últimos 6 años ha habido una explosión de reportes en la literatura sobre este tema y aún quedan muchos puntos por esclarecer, por lo que en estos momentos es una de las entidades a las que más atención se le está prestando dentro del campo de la Hepatología.
La EHNA está comprendida dentro del amplio espectro que abarca la enfermedad del hígado graso no alcohólico, la cual se extiende desde una generalmente benigna y apacible esteatosis, hasta una esteatosis con evidencia de inflamación hepatocelular, que puede, de manera progresiva, complicarse con fibrosis y cirrosis.6
En 2003, la Asociación Americana para el Estudio de Enfermedades del Hígado, efectuó una conferencia monotemática en EHNA, y fueron definidos los criterios para su diagnóstico: esteatosis macrovesicular predominante en la zona 3 en combinación con hepatocitos balonados e infiltrado inflamatorio mixto, a menudo acompañada de fibrosis perisinusoidal y pericelular.7
A causa de que su diagnóstico requiere evaluación histológica, se plantea que la prevalencia de EHNA está probablemente subestimada. Se ha reportado que EHNA está presente en 18,5 % de los sujetos obesos (en comparación con 2,7 % de sujetos magros) y en 50 % de personas diabéticas y severamente obesas.6
Entre las personas no obesas ni diabéticas, se plantea que los factores de riesgo para EHNA son: niveles de glicemia en ayunas elevados, hipertrigliceridemia, hiperuricemia, obesidad central, hipertensión, y bajos niveles de HDL.6
Existen 2 tipos de EHNA:
Primaria: está asociada con condiciones relacionadas con síndrome metabólico, como son obesidad, diabetes tipo II e hiperlipidemia.
Secundaria: ocurre después de cirugía intestinal relacionada con obesidad, rápida pérdida de peso en los obesos, nutrición parenteral total, tratamiento con drogas como amiodarone, lipodistrofia, enfermedad de Wilson.8
Aunque muchos aspectos de la enfermedad son comunes para ambos tipos, se hará referencia, fundamentalmente, a la fisiopatogenia de la EHNA primaria y a los modelos experimentales desarrollados hasta el momento para el estudio de esta entidad.
Fisiopatogenia
En 1998 fue propuesta la teoría de los "2 hits" o 2 pasos. Según esta hipótesis, en el primer "hit" o paso, el hígado sano se convierte en esteatótico. Esto es fundamentalmente como consecuencia de la existencia de resistencia a la insulina, incrementándose el transporte de ácidos grasos desde el tejido adiposo hacia el hígado. El hígado esteatótico es entonces vulnerable a insultos secundarios. En el segundo "hit" o paso, desempeñan un papel fundamental el estrés oxidativo y las citoquinas. Estos factores llevan a una exacerbación de la resistencia a la insulina, incremento del estrés oxidativo y disfunción de organelos celulares, resultando en un proceso inflamatorio, degeneración hepatocelular y fibrosis.9
Primer "hit": resistencia a la insulina y desarrollo de esteatosis
Una combinación de factores genéticos y adquiridos contribuye al primer "hit", originando un hígado esteatótico a través del incremento de la lipólisis y la llegada de ácidos grasos libres al hígado.
Para el desarrollo de este primer estadio de la enfermedad, los factores genéticos son probablemente aquellos que influyen en el desarrollo de resistencia a la insulina, incluidos los genes, que desempeñan un papel importante en determinar la grasa corporal y su distribución.10,11
Puede ser importante también el polimorfismo en genes que codifican proteínas involucradas en el metabolismo hepático de los lípidos y su almacenamiento, hallándose una disminución en la síntesis de apolipoproteína B y una reducción de la incorporación de triglicéridos con apoB por la proteína microsomal de transferencia de triglicéridos (MTTP).3
Se considera un gran descubrimiento el hecho de conocer que en esta condición existe una activación crónica de la proteína quinasa IkB. Ella es activada fundamentalmente por 2 tipos de estímulos:
- Un incremento del estrés oxidativo hepático; que a su vez puede estar causado entre otros factores por una oxidación de ácidos grasos, incrementada al nivel mitocondrial, peroxisomal o microsomal, o ambos, como resultado de una dieta rica en grasas, sobrecrecimiento bacteriano intestinal o por defectos en la beta-oxidación de los ácidos grasos.
Citoquinas proinflamatorias, particularmente factor de necrosis tumoral alfa (TNFα). Esto permite la perpetuación del ciclo, porque IkB promueve la activación del factor nuclear kB (NFkB), el cual es un factor de transcripción involucrado en la producción de citoquinas proinflamatorias.12Además, el TNFα estimula la producción de otras proteínas quinasas como son la proteína quinasa C y la JNK. Todos estos factores están involucrados en que se produzca una fosforilación de la serina (en vez de en la tirosina) del sustrato 1 del receptor de insulina, esto lleva a que se interrumpan las señales intracelulares que se inician con la unión de la insulina a su receptor, llevando a que exista resistencia a la insulina.12
En un hígado con esteatosis, el aclaramiento de la insulina estará disminuido. Esto crea un medio hiperinsulinémico que a su vez incrementa la resistencia a la insulina.
La dieta puede ser responsable de esteatosis y estrés oxidativo. Existen evidencias que demuestran que la dieta de pacientes con EHNA es rica en grasas insaturadas y colesterol pero pobre en grasas poliinsaturadas, fibra, y vitaminas A y E, al compararla con la de sujetos sanos. Esos niveles de grasa insaturadas en la dieta se han correlacionado con una menor sensibilidad a la insulina, altos niveles de triglicéridos posprandriales y con otros aspectos del síndrome metabólico.13
Como consecuencia de la resistencia a la insulina, los efectos lipogénicos de esta hormona en el tejido adiposo están afectados, resultando en un incremento de la degradación de triglicéridos y aumento de los niveles sanguíneos de ácidos grasos libres (AGL).14
Un gran aumento de ácidos grasos libres puede ser perjudicial para el hígado a través de varios mecanismos:
- Síntesis de novo de ceramidas, las que pueden causar apoptosis.
- Resistencia a la insulina, por interferir en el proceso de fosforilación intracelular.
- Peroxidación lipídica.7
Bajo condiciones normales, el hígado tiene mecanismos que impiden los efectos tóxicos provocados por los ácidos grasos, a través de su esterificación y formación de triglicéridos, su oxidación, o mediante la síntesis y liberación de VLDL. El receptor activado por peroxisoma en proliferación (PPARα) desempeña un importante papel en estos procesos, detectando el exceso de AGL y activando el programa genético que permite disponer de ellos.15
Sin embargo, en condiciones de hiperinsulinemia, tienen lugar el esperado incremento en la esterificación de los AGL y formación de triglicéridos, pero además:
- Un incremento en la gliclólisis y síntesis de ácidos grasos.
- Una disminución de la liberación de triglicéridos en forma de VLDL.16
Segundo "hit". Desarrollo de EHNA a partir de un hígado graso
Aunque en la mayoría de los pacientes el proceso no progresa, otros evolucionan a un segundo estadio, caracterizado desde el punto de vista histológico por inflamación y degeneración hepatocelular.
La esteatosis hace al hepatocito vulnerable contra otros factores que lo agreden, y la apoptosis se convierte en un frecuente mecanismo de muerte celular.17
Las razones para la progresión de la enfermedad no están completamente comprendidas, aunque se plantea que el estrés oxidativo y las citoquinas son los efectores principales en este segundo "hit", actuando sobre el hígado vulnerable.8
Además, cierta predisposición genética ha sido sugerida que puede tener un papel en el desarrollo de EHNA. Pudieran estar involucrados genes que codifican proteínas relacionadas con la generación de especies reactivas del oxígeno, defensas antioxidantes, citoquinas y sus receptores, y factores de transcripción.3
La dieta y la falta de ejercicio físico parecen ser los más probables candidatos, dentro de lo factores ambientales, que pueden llevar a una susceptibilidad incrementada para desarrollar EHNA. Esto estaría dado por su influencia sobre la distribución de la grasa corporal, niveles de AGL y estrés oxidativo.11 Un incremento en la producción de especies reactivas del oxígeno (ERO) contribuye al desarrollo de EHNA como resultado del aumento de la oxidación intramitocondrial y extramitocondrial de AGL, proceso mediado por el PPAR, ya antes mencionado; una activación de la oxidasa microsomal CYP2E1 y una sobrecarga de hierro.
Este incremento en la producción de ERO a su vez induce la peroxidación lipídica, llevando a la inhibición de la cadena respiratoria mitocondrial y a la síntesis de TNFα mediada por factor nuclear kB. La síntesis de TNFα, estimulada además por endotoxinas bacterianas, también desacopla la respiración mitocondrial. Ambos, la peroxidación lipídica y el TNFα son factores claves para el desarrollo de EHNA.8
Aunque la oxidación de parte de los ácidos grasos es parcialmente extramitocondrial (en microsomas y peroxisomas) la producción de ERO ocurre sobre todo en la mitocondria.18 La formación de ERO en un medio rico en grasas induce la peroxidación lipídica. Todo ello provoca daño en las membranas plasmáticas, organelos intracelulares, DNA mitocondrial y proteínas relacionadas con la cadena respiratoria.19
Además, los productos finales del estrés oxidativo activan la síntesis de óxido nítrico mediada por NFkB, llevando a la formación de peroxinitritos.20
Los AGL también incrementan la expresión de las oxidasas mitocondriales CYP2E1 y CYP4A, responsables de la producción de radicales hidroxietilo.21 A causa de que CYP2E1 es normalmente inhibida por la insulina, sus niveles de expresión son mayores en caso de resistencia a esa hormona, tal y como ocurre en esta entidad.22
Además de los daños mitocondriales ya mencionados, se ha demostrado la presencia de inclusiones paracristalinas mitocondriales en pacientes con EHNA y no en esteatosis.23
Este hallazgo llevó a los investigadores a plantear la hipótesis de que una alteración mitocondrial primaria llevaba a un incremento de la producción de ERO, siendo la responsable de la progresión de esteatosis a EHNA. Sin embargo, parece más probable que esas lesiones sean un efecto, más que una causa, del estrés oxidativo.3
El papel de la sobrecarga de hierro en EHNA está aún en discusión,24 pero está relacionado con el hecho de que este cataliza la transformación de peróxido de hidrógeno en grupos hidroxilos, a través de la reacción de Fenton.
Se plantea que otros mecanismos contribuyen a la fibrogénesis. Ha sido demostrada una correlación entre la marcada expresión de factor de crecimiento de tejido conectivo y fibrosis.25 La leptina derivada de las células estrelladas hepáticas pudiera estimular la fibrogénesis, mediante acción autocrina y por la inducción de factor de crecimiento transformante por las células endoteliales y de Kupffer.26 Sin embargo, niveles séricos de leptina no están asociados a estadios más avanzados de fibrosis.27
El sobrecrecimiento bacteriano ha sido detectado en pacientes con EHNA, mediante las pruebas respiratorias con lactulosa y D-xilosa,28 así como en formas secundarias de EHNA, como son las asociadas a cirugía intestinal relacionada con obesidad.29
Las bacterias intestinales pueden incrementar el estrés oxidativo hepático mediante 2 mecanismos:
- Incrementando la producción de etanol endógeno.
- Liberando lipopolisacárido.30
Ambos estimulan la producción de citoquinas inflamatorias a través del mecanismo mediado por IkB, con las células de Kupffer como la fuente principal de TNFα.31
A partir del conocimiento detallado de los factores hasta este momento implicados en la fisiopatogenia de EHNA, se están llevando a cabo investigaciones, con el objetivo de poder contar con una droga u otro tipo de intervención como tratamiento de esta patología.
En este sentido se han estado desarrollando modelos animales que permitan reproducir la enfermedad con la mayor similitud posible, en cuanto a los mecanismos patogénicos implicados.
Modelos animales de esteatosis hepática y esteatohepatitis han incrementado la comprensión de la patogénesis de la enfermedad del hígado graso no alcohólico. Tres modelos, ratones genéticamente obesos ob/ob, ratones lipoatróficos y ratas normales alimentadas con dieta deficiente en colina y metionina, han sido particularmente informativos.32
Sin embargo, el estudio de los factores patogénicos o terapéuticos involucrados en EHNA hasta hace poco había sido impedido, por la ausencia de un modelo experimental adecuado. Cada uno de los modelos disponibles carece de los factores patogénicos como son inducción del citocromo P4502E1 (CYP2E1), requiere ratas que sean tratadas por un largo tiempo, usa roedores con un defecto genético, o involucra ratas alimentadas con una dieta deficiente en colina y metionina; esto crea una deficiencia nutricional que no es común en los pacientes con EHNA, pero a la que los roedores son selectivamente sensibles.33
En 2004, Lieber y otros publicaron los resultados de un estudio en el que tuvieron como propósito producir un práctico y exacto modelo experimental de EHNA, por medio de una dieta que contuviese todos los nutrientes esenciales en adecuadas cantidades y que fuese lo suficientemente agradable al paladar para ser consumida por ratas, en cantidades suficientes para llevarlas a un incremento de peso corporal. Utilizaron ratas macho Sprague- Dawley, las cuales fueron alojadas en jaulas individuales y alimentadas mediante una dieta líquida estándar con 35 % de energía derivada de las grasas, 18 % de las proteínas y 47 % de los carbohidratos, o con una dieta líquida rica en grasas con 71 % de energía derivada de las grasas, 11 % de los carbohidratos y 18 % de las proteínas. La dieta estándar tenía el mismo contenido de grasa promedio "normal" de la dieta de EE. UU., y la cantidad recomendada como "saludable" por el Instituto de Medicina de ese país. Fueron alimentadas ad libitum 22 ratas en cada grupo de dieta y al menos 12 en cada grupo fueron alimentadas con una cantidad restringida a 2/3 de la cantidad espontáneamente consumida.33
En cuanto a las 2 dietas administradas ad libitum, estos investigadores no encontraron diferencias significativas en total de calorías consumidas y peso inicial y final. Las ratas de dieta estándar por 3 semanas desarrollaron modesta esteatosis, mientras que la esteatosis fue mucho más llamativa en las ratas alimentadas con dieta rica en grasa. La inflamación fue también más prominente con la dieta grasa que con la estándar. Esto fue acompañado de concentraciones significativamente mayores de TNFα hepático y de lípidos totales, mitocondrias anormales con cambios degenerativos y mayor concentración hepática de CYP2E1.
La inducción de CYP2E1 estuvo asociada con estrés oxidativo como indicó la significativamente mayor concentración hepática de 4-hidroxinonenal en la dieta grasa. También tuvieron mayores concentraciones de colágeno tipo 1 y mayores concentraciones plasmáticas de insulina, lo que refleja resistencia a la insulina.33
La dieta restringida llevó a menores ganancias de peso corporal. Solo modesta acumulación grasa e inflamación se encontró con dieta grasa restringida, mientras que se desarrollaron lesiones floridas en la dieta grasa ad libitum. Con la dieta estándar restringida la histología fue normal.33
La falta de un modelo experimental que reprodujera las principales características de la enfermedad ha sido suplida con este modelo. Alimentando a las ratas con una dieta líquida rica en grasas ad libitum, ellos reprodujeron las típicas lesiones hepáticas de EHNA (esteatosis, inflamación y fibrosis temprana) como fue indicado por un significativo incremento de colágeno tipo 1 y de RNAm de alfa I procolágeno.
Este estudio demuestra que la mayoría de los hechos fundamentales de la EHNA, producidos por una dieta rica en grasa, fueron significativamente disminuidos por la restricción dietética, pero la patología no fue totalmente abolida. Futuros estudios utilizando el modelo de EHNA de dieta líquida utilizado por Lieber y otros, no solo va a ser de interés para estudio de la patogénesis sino también para arrojar alguna luz en terapias dietéticas deseables.
Se necesitan ahora ensayos clínicos a largo plazo, que deben ser precedidos por estudios experimentales.
Para ese efecto, variantes de este modelo podrían ser útiles. Esta dieta líquida totalmente sintética posee la versatilidad necesaria para establecer una mezcla de grasas, proteínas y carbohidratos para alcanzar lo deseado, mientras se previene daño hepático y otros efectos.33
Conclusiones
A pesar de que la fisiopatogenia de la esteatohepatitis no alcohólica es compleja y no bien elucidada aún, la teoría de los 2 "hits" explica los principales mecanismos fisiopatogénicos implicados en el desarrollo de esta entidad.
Hasta el momento, el modelo animal que reproduce con mayor fidelidad la fisiopatogenia de la esteatohepatitis no alcohólica es el desarrollado por Lieber y otros, a partir del empleo en ratas de una dieta líquida rica en grasas.
Nonalcoholic esteatohepatitis. Physopathogeny and experimental models
Summary
A review of nonalcoholic esteatohepatitis, which was considered for many years a rare disease with good prognosis, was made. However, on knowing that between 15 and 50 % of these patients present fibrosis and even cirrhosis in their biopsies, that perception changed and nowadays it is one of the entities where the attention is focussed the most in the field of Hepatology. In spite of the fact that the pathogeny of this entity is complex and it has not been well elucidated yet, the theory of the 2 hits proposed in 1998 explains the main physiopathogenic mechanisms involved in its development. There are various experimental models for the study of nonalcoholic esteatohepatitis. Nevertheless, the animal model that reproduces the physiopathogeny of nonalcoholic esteatohepatitis with the highest fidelity is the one attained by Liber et al., starting from the use of a fat-rich liquid diet in rats.
Key words: Nonalcoholic esteatohepatitis, physiopathogeny, experimental models.
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Recibido: 25 de mayo de 2006. Aprobado: 5 de junio de 2006.
Dra. Zulema Adorna Carmenate. Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón". Ave. 146. No 3102 esquina a 31, reparto Cubanacán, municipio Playa. Ciudad de La Habana, Cuba. CP 11600. Teléf. 208 48 77. Correo electrónico: zadorna@giron.sld.cu
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