Impacte de la microbiota en les malalties del fetge · Ascites-Síndrome hepatorenal Hemorragia digestiva Encefalopatia hepàtica . Ravenel, J Med Res 1911 . Wiest, J Hepatol 2014

German Soriano

Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, Barcelona

CIBERehd, Instituto de Salud Carlos III, Madrid

Impacte de la microbiota

en les malalties del fetge

Societat Catalana de Malalties Infeccioses i Microbiologia Clínica

Acadèmia de Ciències Mèdiques de Catalunya i Balears

Barcelona, 20 de març de 2014

Eix intestí – fetge

Sistema venós portal

Chassaing, Hepatology 2013

Microbiota intestinal

Nutrients



Sistema venós portal

Bacteris i

productes bacterians

Nutrients

Alcohol

Inflamació,

esteatosi, fibrosi


Alteracions en la flora i/o

permeabilitat intestinals

Excés nutrients

Alcohol


Hui, Exp Rev Mol Med 2003

Normal Lesió hepàtica

LPS

IL-1

IL-6

TNF-α

IFN-γ

Citocines

proinflamatòries

Inflamació i fibrosi hepàtica



LPS

IL-1

IL-6

TNF-α

IFN-γ

Citocines

proinflamatòries




LPS

IL-1

IL-6

TNF-α

IFN-γ

Citocines

proinflamatòries


Resposta inflamatòria

IL-1

IL-6

TNF-α

IFN-γ

Inflamació,

esteatosi, fibrosi



Insuficiència hepàtica

Hipertensió portal

↓ trànsit intestinal

↓ barrera intestinal


Inflamació,

esteatosi, fibrosi




Hipertensió portal


Bacteris i

productes bacterians

↓ trànsit intestinal

↓ barrera intestinal

Esteatohepatitis

no alcohòlica/alcohòlica

Hepatitis crònica B/C

Hepatocarcinoma

Asimptomàtics/símptomes lleus

Descompensacions:

ascites, infeccions, encefalopatia,

hemorragia digestiva

Cirrosi

compensada

Cirrosi

descompensada

Fisiopatologia de la cirrosi

Alteracions inmunològiques

• dèficits: fagocitosi, complement

• resposta inflamatòria inadequada:

TNFα, IL-6, NO

Lesió cel·lular

hepàtica

Alteracions

hemodinàmiques

Wiest, J Hepatol 2014

Bellot, Liver Int 2013

Guarner, EJGH 2005

Alteracions

microbiota

Hipertensió portal


Alteracions

barrera intestinal

Translocació

bacteriana





TNFα, IL-6, NO

Lesió cel·lular

hepàtica

Translocació

bacteriana

Alteracions

hemodinàmiques



Guarner, EJGH 2005

Alteracions

microbiota Alteracions

barrera intestinal

Infeccions

E. coli

34%

Bacteris causants de PBE i bacterièmia

espontània en pacients amb cirrosi

K. pneumoniae

18%

Altres BGN

9%

Enterococcus

7%

S. viridans

16%

S. aureus

6%

Altres CGP

8%

Fernández, Hepatology 2012

Peritonitis bacteriana espontània

Profilaxis secundària

Ginès, Hepatology 1990

Probabilitat de recurrència de PBE





TNFα, IL-6, NO

Lesió cel·lular

hepàtica

Alteracions

hemodinàmiques



Guarner, EJGH 2005

Alteracions


barrera intestinal

Infeccions

Translocació

bacteriana





TNFα, IL-6, NO

Lesió cel·lular

hepàtica

Translocació

bacteriana

Alteracions

hemodinàmiques



Guarner, EJGH 2005

Alteracions


barrera intestinal

Infeccions Ascites-Síndrome hepatorenal

Hemorràgia digestiva Encefalopatia hepàtica

Profilaxi síndrome hepatorenal

Fernández, Gastroenterology 2007

Profilaxi antibiòtica en pacients amb cirrosi

i hemorràgia digestiva

Chávez-Tapia, Aliment Pharmacol Ther 2011

Metaanàlisi – Mortalitat global

Rifaximina en la profilaxi secundària de

l’encefalopatia hepàtica

Bass, NEJM 2010

Agrawal, Am J Gastroenterol 2012

VSL#3 i lactulosa en la profilaxi secundària de

l’encefalopatia hepàtica

no treatment

VSL#3

lactulose





TNFα, IL-6, NO

Lesió cel·lular

hepàtica

Translocació

bacteriana

Alteracions

hemodinàmiques



Guarner, EJGH 2005

Alteracions


barrera intestinal


Hemorragia digestiva Encefalopatia hepàtica





TNFα, IL-6, NO

Lesió cel·lular

hepàtica

Translocació

bacteriana

Alteracions

hemodinàmiques



Guarner, EJGH 2005

Alteracions


barrera intestinal


Hemorragia digestiva Encefalopatia hepàtica

Ravenel, J Med Res 1911




Mètodes per avaluar la

translocació bacteriana

• Cultiu ganglis limfàtics mesentèrics

• Cultiu ascites, líquid pleural, sang,

fetge, melsa

• ADN ganglis limfàtics mesentèrics

• ADN en sang

• Endotoxèmia

• Lipopolysaccharide binding protein

Mètodes per avaluar la

translocació bacteriana



fetge, melsa


• ADN en sang

• Endotoxèmia




fetge, melsa


• ADN en sang

• Endotoxèmia


Detecció d’ADN bacterià per PCR en sang

com a índex de translocació bacteriana

en rates cirròtiques per CCl4

Guarner, Hepatology 2006

Rata Grup Ganglis limfàtics

mesentèrics

Sèrum

1 Cirrosi Neg. Neg.

2 Cirrosi E. coli E. coli


4 Cirrosi S. aureus S. aureus

5 Cirrosi S. aureus S. aureus

6 Cirrosi spp. spp.

7 Cirrosi Neg. Neg.

8 Cirrosi Neg. Neg.



11 Cirrosi Neg. Neg.


Rata Grup Ganglis limfàtics

mesentèrics

Sèrum





17 Cirrosi Pseudomonas Pseudomonas

18 Cirrosi Enterobacteria Enterobacteria

19 Cirrosi E. coli Neg.

1 Control Neg. Neg.

2 Control Neg. Neg.

3 Control Neg. Neg.

4 Control Neg. Neg.

5 Control Clostridium spp. Clostridium spp.

• La detecció d’ADN bacterià en sang es relaciona amb una

major resposta inflamatòria i un pitjor pronòstic en pacients

amb cirrosi

Detecció d’ADN bacterià en sang com a índex de

translocació bacteriana en pacients amb cirrosi

Francés, Hepatology 2008

Zapater, Hepatology 2008

Nivell ordre

Nivell espècie

ADN polibacterià en ganglis limfàtics mesentèrics en

rates control i rates cirròtiques mitjançant

piroseqüenciació

Cuenca, J Innate Immun 2013




Mètodes clàssics • cultiu femta

• cultiu aspirat jejunal

• test alè glucosa


Mètodes clàssics • cultiu femta

• cultiu aspirat jejunal

• test alè glucosa

Mètodes “moderns”

(biologia molecular) • qPCR, RT-PCR, Rep-PCR

• DGGE, PFGE, DHPLC

• seqüenciació massiva

(piroseqüenciació, Illumina)

Causes de les alteracions en la

microbiota en les malalties hepàtiques

• Disminució del peristaltisme intestinal

• Alteracions en la barrera intestinal

• Disminució de les secrecions digestives

• Malnutrició

• Dieta excessiva

• Alcohol

• Antibiòtics

• Inhibidors de la bomba de protons

Quigley, Expert Rev Gastroenterol Hepatol 2013

Hildebrandt, Gastroenterology 2009

Canvis en la microbiota intestinal

amb dieta greixosa en ratolins

(lean) (lean) (lean) (obese)

Turnbaugh, Nature 2006

Relació de la microbiota amb la capacitat

d’emmagatzement energètic en ratolins

Donor:

p<0.05 p<0.001

Energia

fecal residual Augment de pes després

de transplantament fecal

Microbiota fecal i NASH en adolescents US

Zhu, Hepatology 2013





0

2

4

6

8

10

12

0

2

4

6

8

10

12

Guarner, J Hepatol 1997

Cirrrosi + TB *

p<0.001

Cirrrosi – TB * Controls

log

10 u

fc/g

fe

mta

ce

ca

l

* TB: translocació bacteriana

Aerobis totals E. coli

p<0.001 p<0.001

Alteracions en la microbiota cecal en rates

amb cirrosi induïda per CCl4

Controls Controls Cirrosi Cirrosi

log

10 u

fc/g

fe

mta

ce

ca

l

(to

tal a

ero

bis

)

0

2

4

6

8

10

12

Contro ls Cirrosi

Liu, Hepatology 2004

Alteracions en la microbiota fecal en pacients

amb cirrosi i encefalopatia hepàtica mínima

Lactobacillus Bifidobacterium E. coli Staphylococcus Fusobacterium Pseudomonas

p<0.001

p<0.01

log10 ufc/g femta

Alteracions en la microbiota en

ratolins amb cirrosi induïda per CCl4

Cultiu convencional

Bacteris aerobis Bacteris anaerobis

Fouts, J Hepatol 2012

Fouts, J Hepatol 2012 OTUs: operational taxon units


ratolins amb cirrosi induïda per CCl4

Firmicutes

Actinobacteria

Other bacteria

Piroseqüenciació

Diferents alteracions en la microbiota en

diversos models experimentals en ratolins


OTUs: operational taxon units (reads)


Cultiu convencional

Bacteris aerobis Bacteris anaerobis


ratolins amb lligadura de via biliar

Fouts, J Hepatol 2012 OTUs: operational taxon units (reads)

Piroseqüenciació


ratolins amb lligadura de via biliar

Diferències en microbiota per piroseqüenciació entre

biòpsies de sigma i femta en pacients amb cirrosi

Bajaj, Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2012


Microbiota per piroseqüenciació en biòpsies

de sigma en pacients amb cirrosi

Diferències en la microbiota de biòpsies de

sigma en pacients amb i sense encefalopatia


Diferències en la microbiota de biòpsies de

sigma en pacients amb i sense encefalopatia


No diferències en microbiota fecal entre pacients amb i sense encefalopatia!

Caracterització de la microbiota fecal en pacients

cirròtics mitjançant piroseqüenciació

Chen, Hepatology 2011





* p<0.05


cirròtics mitjançant qPCR


Microbiota fecal: relació amb inflamació,

funció cognitiva i funció hepàtica

Pacients amb cirrosi

i encefalopatia

Pacients amb cirrosi

sense encefalopatia


Microbiota de biòpsies de sigma en pacients amb

encefalopatia: inflamació, funció hepàtica i cognició

Possibilitats de modificar la relació

microbiota-hoste

• Dieta

• Antibiòtics

• Prebiòtics

• Probiòtics

• Àcids biliars

• Immunomodulació

Conclusions

1) Les alteracions en la microbiota intestinal juguen un paper important

en la progressió de les malalties del fetge i en el desenvolupament

de les complicacions de la cirrosi.

2) Les noves tècniques de biologia molecular obren un camp il·limitat per

entendre millor la relació entre la microbiota i l’hoste en els pacients amb

malalties hepàtiques, i per trobar formes de modular aquesta relació

(antibiòtics, probiòtics, prebiòtics).

3) Cal tenir en compte, però, les múltiples limitacions que encara tenen

aquestes tècniques (dificultats tècniques i en l’anàlisi bioinformàtica,

contaminació, diferències en els tipus i localització de les mostres, entre

models experimentals i subgrups de pacients).

Patologia Digestiva:

Carlos Guarner

Eva Román

Cristina Gely

Microbiologia:

Beatriz Mirelis

Anatomia Patològica:

Francesc X. Sancho

Estabulari:

Elisabet Sánchez

Anna Boullosa

Inmunologia:

Silvia Vidal

Juan Camilo Nieto

Cándido Juárez




Sobrecreixement bacterià intestinal a la cirrosi

• Definició: presència a jejú proximal de >105 ufc/ml i/o bactèries

del còlon.

• Prevalença en pacients amb cirrosi: 48%-73%.

• Avaluat per cultiu contingut intestinal en animals d’experimentació

i per cultiu d’aspirat jejunal o test d’alè amb glucosa en pacients.

• Relació entre sobrecreixement bacterià i:

- translocació bacteriana

- endotoxèmia

- estat proinflamatori

- pitjor funció hepàtica

- peritonitis bacteriana espontània

- encefalopatia hepàtica


Chávez-Tapia, Aliment Pharmacol Ther 2011

Metaanàlisi – Incidència d’infeccions


Enterobacteriaceae més abundant en pacients amb encefalopatia que en controls,

però similar en pacients sense encefalopatia i controls.

Anàlisi multivariat: Veillonellaceae més abundant en pacients amb encefalopatia

que en pacients sense encefalopatia (14±12% vs 4±9%, p=0.04).

Microbiota fecal:

pacients amb cirrosi vs controls

Microbiota fecal i NASH en pacients xinesos

Wong, PLoS ONE 2013

NASH Controls

NASH menys Firmicutes [Faecalibacter i Anaesporobacter (Clostridiales)]

però més Parabacteroides i Alisonella (Aeromonadales).

Wong, PLoS ONE 2013


NASH Controls

NASH menys Firmicutes [Faecalibacter i Anaesporobacter (Clostridiales)]

però més Parabacteroides i Alisonella (Aeromonadales).

Wong, PLoS ONE 2013


Yatsunenko, Nature 2012

Diferències geogràfiques en la microbiota

Diversitat Diferències en les comunitats

microbianes

Diferències geogràfiques en la microbiota

Yatsunenko, Nature 2012

Perfil funcional


Microbiota fecal: piroseqüenciació en

pacients amb cirrosi vs controls

Impacte de la microbiota en les malalties del fetge · Ascites-Síndrome hepatorenal Hemorragia digestiva Encefalopatia hepàtica . Ravenel, J Med Res 1911 . Wiest, J Hepatol 2014

Documents