Mecanismos de lesión en la hepatopatía por depósito de grasa Prof. Manuel Romero Gómez. Digestive Diseases. HUVRocío, SeLiver Group IBIS, Universidad de Sevilla, Sevilla. ASPECTOS DIAGNÓSTICOS Y PATOGÉNICOS EN HEPATOLOGÍA XVII JORNADAS DE A VANCES EN HEPATOLOGÍA
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Mecanismos de lesión en la hepatopatía por depósito de grasa
Prof. Manuel Romero Gómez. Digestive Diseases. HUVRocío, SeLiver
Group IBIS, Universidad de Sevilla, Sevilla.
ASPECTOS DIAGNÓSTICOS Y PATOGÉNICOS EN HEPATOLOGÍA
XVII JORNADAS DE AVANCES EN HEPATOLOGÍA
NASH is currently the second leading cause of liver transplant worldwide, and the number of receptors has tripled since 2004.
NAFLD patients have an increased risk of mortality, related to both liver and cardiovascular diseases, with hepatic fibrosis being the best predictor of mortality.
Simple esteatosis NASH Cirrhosis
NASH
Hepatocellular carcinoma
Descompensations
Transplant 15-20% 10-20%
NAFLD overview
Zezos et al, World J Gastroenterol 2014; Ekstedt et al, Hepatology 2015; Wong et al, Gastroenterology 2015
SE SABE QUE EL MICROBIOMA EJERCE UN GRAN EFECTO EN LA DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE NUTRIENTES, YA QUE TRANSPLANTES EXPERIMENTALES EN RATONES SUGIEREN QUE EL MICROBIOMA ES CAPAZ DE INDUCIR OBESIDAD DE MANERA INDEPENDIENTE A OTROS FACTORES MEDIOAMBIENTALES. ADEMÁS, PARTICIPA EN EL DESARROLLO Y LA HOMEOSTASIS DEL HOSPEDADOR . ADEMÁS, EL MICROBIOMA INTESTINAL PODRÍA INFLUENCIAR LA PRODUCCIÓN DE HORMONAS INTESTINALES, COMO EL GLUCAGÓN Y COMO CONSECUENCIA, TENER EFECTOS SOBRE EL METABOLISMO GENERAL DEL HOSPEDADOR. SE HA DETECTADO QUE CIERTOS MICROORGANISMOS PUEDEN INFLUENCIAR EL DESARROLLO DE INFLAMACIÓN HEPÁTICA.
Conexión entre microbioma y producción endógena de alcohol en NASH
La concentración de alcohol en sangre periférica se midió con un kit colorimétrico de etanol BioVision (Milpitas, CA) que determina qué cantidad de alcohol ha sido oxidado por la enzima alcohol oxidasa.
Bacterias Gram- promueven resistencia a la insulina, incrementan la producción endógena de alcohol e inducen deficiencia en colina, por efecto de la cubierta polisacárida de estas bacterias.
Moderador
Notas de la presentación
LA HIPÓTESIS DE ESTE ESTUDIO SE BASA EN QUE DEBIDO A QUE LOS PACIENTES CON NASH SON GENERALMENTE OBESOS Y SU HISTOLOGÍA ES MUY SIMILAR A LA DE LOS DAÑOS HEPÁTICOS PRODUCIDOS POR EL ALCOHOL, LOS PACIENTES NASH DEBÍAN TENER UNAS CANTIDADES MÁS ELEVADAS DE ALCOHOL EN SANGRE. Se recogió una muestra de heces de cada paciente y se aisló el DNA genómico utilizando el kit Dneasy Blood and Tissue (Qiagen) y lisis mecánica. Fueron pirosecuenciadas y estas secuencias fueron analizadas y agrupadas taxonómicamente con un nivel de similaridad del 97%. Los enterotipos fueron determinados basando en los criterios de Arumugam en los cuales se describieron tres: Enterotipos 1 (abundantes Bacteroides y muy poca Prevotella), enterotipos 2 (abundantes Prevotella y menos bacteroides) y Enterotipos 3 (poca abundancia de ambos géneros).
Liver biopsy: Histological diagnosis of steatohepatitis
SAF Score Steatosis Ballooning Lobular Inflammation
0 <5% No No
1 5%-33% Yes 1 foci
2 33%-66% prominent >2 foci
3 >66%
Fat droplets
• VLDL synthesis
• Surface lipoproteins
• Fatty acid disposal
• Interaction with cytoskeleton
Welte MA, Curr Biol 2005;15:1266-75
Gorden et al. J Lipid Res 2015; 56:722
Biomarkers of NAFLD progression: a lipidomic approach to an epidemic.
1. Glycerophospholipids 2. Cardiolipin, coenzyme Q, and
dolichol. 3. FAs and eicosanoids. 4. Sterols and oxysterols. 5. Neutral lipids: Cholesteryl esters
(CEs), TAGs, and DAGs 6. Sphingolipids.
LIVER 186 Lipid Species
with p under critical value
of false detection rate
PLASMA 132 Lipid Species with p under critical value
of false detection rate
48 Lipid
Species
Puri P et al. Hepatology 2009;50:1827-38.
INFLAMMATION
LIPOGENESIS
OXIDATIVE STRESS
Circulating Lipidome Model for NAFLD Pathophysiology
LOX activation
Oxidation of lipids
De novo lipogenesis
Peroxisomal dysfunction
Estrés oxidativo y esteatohepatitis
1. Estrés oxidativo es crucial en la patogenia de NASH
2. Metabolismo del alcohol y ácidos grasos vía CYP2E1
3. Activación CYP2E1 (x RI) progresión de NASH
Leung et al. J Hepatol 2013;58:395-398 Angulo P. N Eng J Med 2002;346:1221
RI - Esteatosis
Estrés oxidativo
Ballooning
Ballooned cells: lack normal keratin staining & correlates to fibrosis
H & E staining ‘Keratin empty’ on K 8/18 staining
Superoxide spark Sources of super oxide (free radical):
Peroxisomes
Mitochondria (electron transport chain)
Endoplasmic reticulum
Organelle permeability
Cytoskeletal injury
PAT / APO B / VLDL Fat droplet metabolism
Oxidative injury
‘Multi-organelle’ failure
Impaired Fat Droplet Metabolism
Impaired Fatty Acid Disposal: Lipotoxicity
Ballooning, Fibrosis and necro-apoptosis
Too sick to live Too weak to die Multiorganelle failure
Background & Aims: Ballooned hepatocytes in non-alcoholic steatohepatitis (NASH) generate sonic hedgehog (SHH). This observation is consistent with a cellular phenotype in which the cell death program has been initiated but cannot be executed. Our aim was to determine whether ballooned hepatocytes have potentially disabled the cell death execution machinery, and if so, can their functional biology be modeled in vitro. Methods: Immunohistochemistry was performed on human NASH specimens. In vitro studies were performed using HuH-7 cells with shRNA targeted knockdown of caspase 9 (shC9 cells) or primary hepatocytes from caspase 3/ mice. Results: Ballooned hepatocytes in NASH display diminished expression of caspase 9. This phenotype was modeled using shC9 cells; these cells were resistant to lipoapoptosis by palmitate (PA) or lysophosphatidylcholine (LPC) despite lipid droplet formation. During lipid loading by either PA or LPC, shC9 cells activate JNK which induces SHH expression via AP-1. An autocrine hedgehog survival signaling pathway was further delineated in both shC9 and caspase 3/ cells during lipotoxic stress. Conclusions: Ballooned hepatocytes in NASH downregulate caspase 9, a pivotal caspase executing the mitochondrial pathway of apoptosis. Hepatocytes engineered to reduce caspase 9 expression are resistant to lipoapoptosis, in part, due to a hedgehog autocrine survival signaling pathway.
Fibrosis depends on Stellate cell activation governed by macrophages
Activated stellate cell: alpha smooth muscle staining with extention into Space of Disse
Stellate cell activity governed by macrophages
Washington et al Hum Pathol 2000
NAFLD: inflammation and fibrosis
Genetics of NASH and NAFLD
• PNPLA3: adiponutrin/patatin-like phospholipase-3 – rs738409 C→G, encoding the I148M – CG and GG have increased steatosis and
fibrosis – Interaction with fat droplet metabolism – VLDL synthesis, stellate cell release of retinol
• TM6SF2: transmembrane 6 superfamily member 2
– Expressed in liver and intestines – Localizes to ER and Golgi – Alters lipid droplet and lipoprotein composition – Associated with disease severity
Valenti 2010, Pirazzi 2012 and 2014, Mahdessian 2014, Kozlitina 2014, Liu 2014
P=5.9 X 10-10 5.4 x 10-6
Vilar et al. Gastroenterology 2018 (In Press)
El bueno, el feo y el malo de Sergio Leone en NAFLD/NASH
ALCOHOL
FAT FIBROSIS
Adapted from Johnson et al. Exercise and Liver: Implications for therapy in fatty liver disorders, Semin Liv Dis 2012