Introduzione
La steatosi epatica non alcolica (NAFLD) è
la patologia cronica del fegato più diffusa. La
NAFLD è caratterizzata dall’accumulo di
grasso nel fegato e definita dalla presenza di
steatosi in più del 5% degli epatociti all’esame
istologico, in assenza di storia di consumo
significativo di alcol o epatite virale. La NAFLD
spesso si associa a patologie metaboliche
quali obesità, diabete, ipertrigliceridemia,
ipercolesterolemia e aterosclerosi; per tale
motivo recentemente è stato proposto di
ridefinire la NAFLD in MAFLD (Metabolic
associated fatty liver disease).
Il termine NAFLD include differenti
fenotipi clinico epatologici che vanno dalla
steatosi alla steatoepatite con fibrosi. Il
decorso della steatosi è generalmente
benigno, tuttavia nei casi in cui si riscontrino
infiammazione, degenerazione balloniforme e
fibrosi sulla biopsia si definisce la
steatoepatite analcolica (NASH) che, a
differenza della steatosi semplice, può
progredire verso forme più severe fino alla
cirrosi ed all’epatocarcinoma (HCC).
La patogenesi della progressione del
danno epatico risulta pertanto di interesse dal
momento che influenza la differente
espressione fenotipica clinica del danno.
Tra i principali fattori che costituiscono la
patogenesi dell’evoluzione dalla NAFLD alla
NASH vi è la disbiosi intestinale, ovvero
l’alterazione del microbiota intestinale. Il
microbiota intestinale è composto da batteri,
virus e funghi. I batteri appartengono a
specifici gruppi tassonomici, che
comprendono phyla, classi, ordini, famiglie,
generi e specie. Più del 90% del batterioma
intestinale appartiene a due phyla, Firmicutes
e Bacteroidetes. La diversità microbica inizia
nelle prime ore dopo la nascita e viene
modellata durante l’infanzia e l’adolescenza
quando la dieta diventa più diversificata e il
sistema immunitario matura. Al contrario,
nell’età adulta la composizione del microbiota
nell’intestino rimane relativamente stabile ma
viene condizionata da fattori ambientali come
alterazioni nello stile di vita, farmaci e dieta.
Microbiota e patogenesi della NAFLD
Studi su modelli animali hanno
dimostrato un ruolo diretto per il microbiota
intestinale nello sviluppo della NAFLD.
Inoculazione di ceppi di B. thetaiotaiomicron e
M. smithii nei topi adulti germ-free (GF)
C57BL/6 ha aumentato l’adiposità dell’ospite
indipendentemente dal quantitativo di cibo
assunto con la dieta. Tali ceppi microbici
promuovono l’assorbimento di monosaccaridi
dal lume intestinale, che si traduce in
un’induzione di lipogenesi. La maggior parte
dei topi wild-type alimentati con dieta con alto
contenuto di grassi (HFD-High Fat Diet) ha
sviluppato resistenza all’insulina e
infiammazione sistemica; tuttavia, alcuni topi
sono rimasti sensibili all’insulina e hanno
sviluppato livelli più bassi di infiammazione
sistemica (non responder). I topi GF sono stati
quindi inoculati con microbiota intestinale da
responder e non responder e poi alimentati
con HFD. È interessante notare che i topi che
ricevevano il microbiota da un non responder
sviluppavano meno steatosi e resistenza
all’insulina rispetto ai topi che ricevevano il
microbiota responder.
Su tale linea sono stati svolti anche studi
traslazionali. In uno studio il microbiota
intestinale raccolto da donatori obesi prima
dopo la perdita di peso è stato trapiantato in
topi GF, i topi che hanno ricevuto microbiota
intestinale prima della perdita di peso
avevano livelli più elevati di trigliceridi e
colesterolo epatici rispetto ai topi che hanno
ricevuto microbiota intestinale post-perdita di
peso.
Diversi studi hanno infine analizzato la
composizione del microbiota intestinale nei
pazienti NAFLD rispetto ai soggetti di
controllo. Nei pazienti con NAFLD è stato
riscontrato un aumento dei proteobatteri a
livello di phylum e più nel dettaglio un
aumento delle Enterobacteriaceae,
Escherichia e Dorea e una diminuzione delle
Rikenellaceae, Rumminoccaceae,
Anaerosporobacter, Coprococcus,
Eubacterium, Faecalibacterium e Prevotella.
Endotossina e permeabilità intestinale
I pazienti affetti da NAFLD hanno una
maggiore prevalenza di sovracrescita
batterica del tenue. Il paziente affetto da
NAFLD presenta un incremento della
permeabilità intestinale e un incremento dei
livelli circolanti di endotossina. La
concentrazione di endotossina circolante è
stata dimostrato essere ancor più elevata nel
paziente con NASH. Tale incremento della
permeabilità intestinale è talvolta correlato
anche a una predisposizione genetica che
determina una minor efficienza delle tight
junctions enterocitarie. L’aumento dei livelli di
endotossine circolanti innesca una risposta
infiammatoria e fibrotica epatica. Oltre alle
endotossine, anche altri metaboliti bioattivi
intestinali, tra cui DNA batterico e
peptidoglicani, possono contribuire alla
progressione della NAFLD tramite pathway
molecolari che coinvolgono rispettivamente
TLR9 e NF-κB.
La disbiosi associata alla NASH e
l’aumento della permeabilità intestinale
causano il rilascio di PAMPs, metaboliti
derivati dal microbioma intestinale, che
rappresentano uno stimolo per
l’infiammazione epatica e lipogenesi. A livello
molecolare, infatti, le PAMPs attivano la
produzione di citochine e chemochine che
incrementano l’infiltrazione delle cellule
immunitarie nel fegato con conseguente
incremento dello stress ossidativo anche a
livello del DNA che contribuisce alla
carcinogenesi dell’HCC.
Metabolismo degli acidi biliari
Gli acidi biliari sono sintetizzati nel fegato
nelle loro specie primarie (acido colico e acido
chenodeossicolico). Nell’intestino le specie
primarie di acidi biliari sono deconiugate e
deidrossilate dal microbiota intestinale a acidi
biliari secondari più idrofobici, vale a dire
l’acido deossicolico e litocolico, che vengono
riassorbiti passivamente nell’ileo distale e
restituiti al fegato attraverso la vena porta.
Alcune specie batteriche nel colon, tra cui
Clostridium ed Escherichia, possono
intervenire nel metabolismo degli acidi biliari
causando cambiamenti nella composizione
degli acidi biliari circolanti. Diversi studi hanno
rivelato che i pazienti affetti da NASH hanno
livelli sierici più elevati di acidi biliari, compresi
gli acidi biliari secondari, rispetto ai soggetti
sani.
Gli acidi biliari hanno anche il ruolo di
mediatori del segnale agendo su specifici
recettori tra cui il Farnesoid Receptor X (FRX).
FXR è altamente espresso nell’intestino e nel
fegato e può essere attivato da acidi biliari
primari liberi e coniugati. Nell’intestino tenue,
l’attivazione FXR induce il fattore di crescita
dei fibroblasti FGF19 nell’uomo o FGF15 nel
topo, che si lega al recettore FGF4 (FGFR4) nel
fegato per reprimere la sintesi degli acidi
biliari stessi. L’attivazione dell’FXR epatico
regola anche la lipogenesi de novo, la
secrezione di VLDL e la gluconeogenesi nel
fegato. Su tale meccanismo biologico sono
stati sviluppati agonisti del recettore FXR nel
trattamento della NASH.
Anche il metabolismo degli acidi biliari
gioca un ruolo importante nello sviluppo di
HCC su NASH. La disbiosi nella NASH,
caratterizzata da una maggiore abbondanza di
Gram-positivi, promuove l’HCC aumentando
la produzione di acidi biliari secondari come
l’acido deossicolico, inibendo l’attivazione
della cellula endoteliale sinusoidale epatica e
portando alla soppressione del ligando della
chemochina 6 (CXCL6) che determina
un’inibizione del reclutamento di cellule T
natural killer e un conseguente aumentato
rischio di carcinogenesi. Inoltre, gli acidi biliari
secondari contribuiscono direttamente allo
sviluppo di HCC tramite il signaling di mTOR.
Acidi grassi a catena corta
Gli acidi grassi a catena corta (SCFA)
(acetato, propionato e butirrato) sono
prodotti di fermentazione anaerobica
generati dal microbiota intestinale da
carboidrati non digeribili. Gli SCFA vengono
trasferiti al fegato attraverso la circolazione
portale e fungono da precursori per la
lipogenesi o la gluconeogenesi epatica.
Studi preclinici dimostrano che gli SCFA
attivano i recettori accoppiati con proteine G
(GPCR) delle cellule L entero-endocrine
intestinali. L’attivazione dei GPCR stimola il
rilascio di peptide YY (PYY), che rallenta lo
svuotamento gastrico e quindi migliora
l’assorbimento dei nutrienti, e di GLP1, un
ormone peptidico che inibisce lo svuotamento
gastrico e l’assunzione di cibo. GLP-1
promuove anche la beta ossidazione lipidica
epatica e riduce la steatosi epatica.
Oltre a funzionare come substrati
metabolici che alimentano il metabolismo
epatico del glucosio o dei lipidi, gli SCFA
possono anche influenzare il metabolismo
epatico fungendo da molecole di
segnalazione. Propionato e butirrato
attivarono la proteinchinasi attivata da AMP
(AMPK) per stimolare l’autofagia epatica, un
processo catabolico che facilita l’idrolisi dei
trigliceridi e rilascia acidi grassi liberi per la β-
ossidazione mitocondriale.
Studi clinici hanno valutato i livelli di SCFA
nel sangue e nei campioni fecali di pazienti con
NAFLD. È stato evidenziato che i pazienti con
fibrosi avanzata avevano un aumento dei
livelli di acetato fecale, mentre i pazienti con
fibrosi lieve o moderata avevano un aumento
dei livelli di butirrato e propionato.
L’integrazione degli SCFA nei modelli preclinici
della NAFLD ha dimostrato effetti benefici
sulla NAFLD. Nei topi alimentati con HFD,
l’integrazione del butirrato ha diminuito
l’infiammazione nel fegato e nel tessuto
adiposo. Inoltre, il butirrato ha anche
modificato la popolazione batterica del
microbiota intestinale aumentando i batteri
produttori di SCFA e diminuendo i batteri che
secernono endotossine.
Etanolo
Basse quantità di etanolo endogeno
possono essere generate dal microbiota
intestinale contribuendo allo sviluppo della
NASH. Questa ipotesi è supportata da prove
sperimentali che mostrano che i topi ob/ob
che hanno sviluppato NAFLD avevano un
contenuto alcolico più elevato nel respiro
mattutino rispetto ai loro corrispettivi magri e,
inoltre, tale effetto è annullato dal
trattamento antibiotico. La produzione
intestinale di etanolo può essere dovuta alla
disbiosi. Enterobacteriaceae e alcune specie
come Escherichia coli risultano aumentate nel
microbiota dei pazienti con NASH ed è stato
dimostrato che possono produrre quantità
significative di etanolo soprattutto in
condizioni di anaerobiosi. Oltre agli effetti
potenzialmente tossici sul fegato, l’etanolo
prodotto dai batteri può aumentare la
permeabilità intestinale e i livelli di LPS portale
che attivano la cascata infiammatoria e
contribuiscono al danno epatico.
Modulazione del microbiota, ruolo
terapeutico nella NASH
L’attuale trattamento raccomandato per i
pazienti NAFLD è la modifica dello stile di vita,
che include, esercizio fisico, dieta e perdita di
peso per correggere i fattori di rischio
sottostanti come obesità e diabete. Di recente
sono emerse prove che suggeriscono un
potenziale ruolo dell’intervento sul
microbiota intestinale nel trattamento dei
pazienti con NAFLD e NASH. Gli approcci che
sono stati esplorati nella modulazione del
microbiota sono molteplici:
Antibiotici. In modelli animali di NAFLD la
somministrazione di antibiotici quali
bacitracina, neomicina e streptomicina ha
determinato un miglioramento dei parametri
istologici della NAFLD. Ulteriori evidenze
hanno mostrato che il trattamento con
rifaximina è in grado di ridurre
significativamente le citochine
proinflammatorie, l’ALT e il grado istologico di
steatosi nella NAFLD. Nonostante questi
potenziali effetti benefici, gli antibiotici
devono essere usati con giudizio e potrebbero
non essere una terapia appropriata per la
maggior parte dei pazienti poiché alterano la
normale flora batterica e aumentano il rischio
di crescita di batteri patogeni come il
Clostridium difficile.
Prebiotici, probiotici e sinbiotici. I
prebiotici sono prodotti alimentari indigeribili
che non contengono organismi viventi ma
sono in grado di promuovere la crescita e il
metabolismo dei batteri. I probiotici sono
definiti come batteri vitali che, al momento
dell’ingestione, aiutano a migliorare l’integrità
della mucosa intestinale modulando il
microbiota intestinale. L’uso combinato di
approcci pre e probiotici è chiamato terapia
sinbiotica. I prebiotici potrebbero essere i
candidati ideali per il trattamento della NAFLD
grazie al loro basso costo e profilo di sicurezza;
tuttavia, la loro efficacia rimane incerta. In
modelli preclinici l’utilizzo del Lactobacillus
rhamnosus (LGG) ha determinato un aumento
di FGF21 e di FGF21 circolanti, nonché
l’aumento dell’espressione PPARα epatica e
della concentrazione di butirrato fecale.
Una recente metanalisi di pazienti NAFLD
ha dimostrato che l’uso di prebiotici ha
determinato una modesta riduzione di ALT e
AST ma nessun cambiamento nei marcatori
infiammatori sierici e nel colesterolo totale. I
sinbiotici sono stati utilizzati per trattare la
NAFLD negli studi sugli animali e nei pazienti
adulti. Nel modello preclinico i roditori con
HFD che assumevano sinbiotici avevano un
miglioramento dell’infiammazione e una
diminuzione delle quantità di
Enterobatteriacee ed Escherichia coli nella
mucosa colica. Studi su pazienti NASH hanno
dimostrato che l’uso di sinbiotici per 24
settimane determina una significativa
riduzione dei livelli di TNF-α e proteina C
reattiva. In uno studio controllato con placebo
(N = 80), i pazienti NAFLD che hanno ricevuto
sinbiotici per otto settimane hanno avuto
riduzioni significative del grado di steatosi
mentre i pazienti che hanno ricevuto placebo
non hanno mostrato alcun miglioramento.
Tuttavia, non sono state osservate differenze
significative nei livelli di ALT e AST tra i due
gruppi.
È bene notare che gli effetti benefici dei
pre-, pro- e sinbiotici possono variare tra gli
individui, a causa delle differenze nelle
abitudini alimentari, nella microflora
intestinale e nel background genetico
dell’ospite. Tuttavia, è possibile che
l’individualizzazione dei trattamenti in base
alla composizione del microbiota intestinale
possa in futuro migliorare l’efficacia di tale
terapia.
Trapianto di microbiota (FMT: fecal
microbiota transplant)
Il trapianto di microbiota fecale è un
nuovo approccio terapeutico volto a
ripopolare il microbiota intestinale di pazienti
con flora intestinale sana. L’FMT è stato
utilizzato con successo nel trattamento della
colite da Clostridium difficile refrattaria e
ricorrente e attualmente è in corso di
sperimentazione nel trattamento di altre
patologie caratterizzate da disbiosi, quali
anche la NAFLD/NASH. In modelli animali
l’FMT ha attenuato la NASH indotta da HFD nei
topi migliorando l’accumulo di lipidi
intraepatici, l’insulino resistenza e i livelli di
citochine proinfiammatorie. Un altro studio
ha dimostrato che gli animali con NAFLD che
sono stati sottoposti a trapianto fecale
andavano incontro ad una riduzione della
gluconeogenesi epatica e della permeabilità
intestinale. In trial clinici i pazienti con
sindrome metabolica che hanno ricevuto
microbiota intestinale da individui sani
andavano incontro ad un miglioramento della
sensibilità all’insulina e ad un ampliamento
della varietà microbica intestinale. Finora
questi primi studi suggeriscono che l’FMT
potrebbe avere effetti positivi sulla
NAFLD/NASH, ma tali risultati andranno
confermati in ulteriori studi ancora in corso.
Conclusioni
Lo sviluppo e la progressione della NAFLD
è un processo complesso e multifattoriale che
dipende da fattori genetici e ambientali.
Le evidenze precliniche e cliniche
suggeriscono che la disbiosi intestinale
contribuisce alla progressione della
NAFLD/NASH e al rischio di sviluppare HCC. Il
monitoraggio sierico e fecale di diversi
metaboliti batterici come biomarcatori non
invasivi di disbiosi intestinale potrebbe
rappresentare in un prossimo futuro un utile
strumento diagnostico e prognostico nella
gestione del paziente con NAFLD e NASH.
Tuttavia, ulteriori studi sono necessari nella
NAFLD per una migliore caratterizzazione del
microbiota intestinale e successivamente per
lo sviluppo di prebiotici e probiotici specifici.