Probiotici per alleviare la lesione epatica alcolica

4.2. I probiotici migliorano il metabolismo lipidico indotto dall’alcol

La via di segnalazione della protein chinasi attivata da AMP (AMPK) è un’importante via metabolica energetica caratterizzata da una serie di reazioni a cascata che attivano il catabolismo e disattivano l’anabolismo . AMPK regola il metabolismo lipidico attraverso la manipolazione di diversi fattori di trascrizione, tra cui il recettore-α attivato dal proliferatore del perossisoma (PPARa) e la proteina legante l’elemento regolatore dello sterolo 1 (SREBP-1), che svolgono un ruolo importante nella lipogenesi e nell’ossidazione degli acidi grassi . PPARa domina l’espressione dei geni di ossidazione lipidica, tra cui carnitina palmitoiltransferasi-1 (CPT-1), acil-CoA ossidasi (ACO), acil-COA sintetasi a catena lunga 1 (ACSL-1) e altri. SREBP-1 regola la sintesi lipidica mediando i suoi geni a valle, tra cui acetil-CoA carbossilasi α (ACCa), acido grasso sintasi (FAS) e stearoil CoA desaturasi 1 (SCD-1). Gli studi hanno dimostrato che l’aumento della fosforilazione di AMPK è efficace nel trattamento del fegato grasso alcolico .

Il consumo cronico o acuto di alcol ha ridotto la fosforilazione di AMPK e acetil-CoA carbossilasi (ACC) e ha aumentato la produzione di malonil-Co-A (MCA), portando a un metabolismo lipidico anormale nel fegato . Uno studio ha dimostrato che LGG-s ha attivato AMPK e soppresso l’accumulo lipidico indotto dall’alcol attraverso una ridotta espressione di SREBP-1 e livelli sovraregolati di CPT-1 e PPARa (Figura 2). Zhang et al. osservato che LGG-s ha stimolato la secrezione di adiponectina e migliorato la sensibilità all’insulina. La supplementazione di LGG-s ha aumentato significativamente l’espressione di Bcl-2 e inibito l’espressione di Bax, suggerendo che LGG-s ha avuto un effetto importante sulla protezione contro l’apoptosi degli epatociti indotta da alcol . In breve, LGG-s aumenta l’ossidazione degli acidi grassi per prevenire la steatosi epatica cronica indotta da alcol e lesioni e diminuisce la lipogenesi e l’apoptosi degli epatociti.

4.3. I probiotici riducono l’espressione infiammatoria delle citochine nel fegato e nell’intestino

La disfunzione della barriera indotta dall’alcol deriva dalla produzione locale e sistemica di citochine proinfiammatorie come TNF-α e IL-1β (Figura 1). Una volta compromessa la funzione di barriera intestinale, vi è traslocazione di batteri e prodotti batterici rilasciati nel sangue; successivamente, un gran numero di cellule di Kupffer si accumulano e recettori toll-like (TLR) sulla superficie delle cellule di Kupffer del fegato si combinano con l’endotossina per attivare la chinasi proteica attivata dal mitogeno (MAPK) e il fattore nucleare kB (NF-kB), producendo citochine infiammatorie, tra cui TNF-α e interleuchina (IL-6, IL-1β) . Il nostro gruppo ha dimostrato che il trattamento con LGG-s ha ridotto la produzione di citochine infiammatorie indotte dall’alcol (TNF-a) attraverso l’inibizione dell’attivazione dell’endotossina mediata da TLR4 e TLR5 (Figura 2). Bajaj et al. ha dimostrato che la somministrazione di probiotici ha ridotto significativamente la quantità di endotossina e TNF-α nei pazienti con encefalopatia epatica lieve .

NF-kB si attiva anche nei TLR intestinali, importanti promotori dell’immunità intestinale; i probiotici agiscono sul sistema immunitario attraverso i TLR. Nel 2009, Miyauchi et al. ha dimostrato che LGG ha ridotto i livelli di secrezione di TNF-α dalla mucosa intestinale e ripristinato l’integrità e la funzione barriera delle cellule epiteliali . L’integrazione probiotica ha ridotto l’espressione di TNF-a e TLR (TLR4, TLR5) nell’intestino e ha ridotto la fosforilazione della chinasi p38 MAP nei topi con ALD . Il latte fermentato LGG contiene due proteine solubili, p40 e p75, entrambe le quali sono state segnalate per promuovere la sopravvivenza e la crescita delle cellule epiteliali intestinali attraverso l’attivazione del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR). L’attivazione di EGFR e Akt ha impedito l’infiammazione indotta da citochine e l’apoptosi delle cellule epiteliali intestinali (Figura 2).

4.4. I probiotici migliorano la funzione di barriera intestinale e modulano il sistema immunitario della mucosa

Nel 2006, Ewaschuk e Dieleman hanno dimostrato che LGG ha colpito direttamente o indirettamente le cellule epiteliali intestinali, rafforzando la funzione di barriera della mucosa intestinale e regolando il sistema immunitario (Figura 2). I probiotici aumentano significativamente il contenuto di acidi grassi a catena corta (SCFA) che forniscono il substrato metabolico energetico nell’intestino e promuovono l’assorbimento degli ioni sodio, la proliferazione delle cellule del colon e la crescita mucosa intestinale . Uno studio recente ha trovato che l’Akkermansia muciniphila probiotic ha promosso l’integrità intestinale della barriera via il miglioramento dell’espressione delle proteine della giunzione stretta (TJ) claudin-3 e dell’occludina, quindi migliorando la lesione epatica dell’alcool .

Il consumo di alcol ha ridotto l’espressione del fattore inducibile dall’ipossia (HIF). HIF è un fattore di trascrizione principale coinvolto nel mantenimento della funzione di barriera. Aumenta l’espressione del fattore di trifoglio intestinale (ITF), la clearance xenobiotica da parte della P-glicoproteina (P-gp) e varie altre vie di segnalazione nucleotidica . Wang et al. utilizzato un modello murino C57BL / 6N per dimostrare che il trattamento con alcol cronico ha ridotto significativamente i livelli di espressione delle proteine ITF e TJ claudin-1, ZO-1 e occludina, mentre il trattamento LGG ha migliorato significativamente queste condizioni . HIF-1α ha regolato vari geni nell’intestino, compreso i peptidi antimicrobici, β-defensin 1 ed il CRAMPO . LGG e LGG-s hanno aumentato l’espressione di HIF nelle malattie epatiche croniche e acute dell’alcool nei topi; abbiamo anche dimostrato che l’abbattimento di HIF1/2α ha provocato un aumento della permeabilità e una diminuzione della resistenza elettrica transepiteliale nelle cellule Caco-2 . L’alcol (EtOh) ha compromesso l’integrità epiteliale e la funzione barriera preservata probiotica mantenendo l’attività HIF e le molecole di muco.

I probiotici prevengono e mitigano anche la rottura indotta dall’alcol delle giunzioni strette epiteliali del colon, dell’endotossemia e del danno epatico da un meccanismo dipendente dal recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR). La transattivazione del recettore EGF, l’apoptosi prevenuta e la funzione barriera preservata nelle cellule epiteliali intestinali .

Esistono molti meccanismi di probiotici che regolano le proteine a giunzione stretta. microRNA 122a (miR122a) è un obiettivo di occludina a giunzione stretta . L’alcol ha indotto la sovraespressione di miR122a nell’intestino, diminuendo l’espressione dell’occludina (Figura 1). Probiotic LGG-s ha soppresso l’espressione miR122a e ripristinato l’espressione della proteina occludina intestinale nei topi ALD (Figura 2).

4.5. I probiotici Regolano la flora intestinale

Esiste una stretta relazione tra microbiota intestinale e salute umana. Sono attori cruciali nella patogenesi della malattia del fegato . Molti di questi effetti sono mediati dai metaboliti che sono prodotti dai microbi. Il triptofano è un amminoacido che viene metabolizzato in leganti del recettore degli idrocarburi arilici (AhR) dal microbiota intestinale nei topi e negli esseri umani . Le cellule T intestinali mediate dall’attivazione AhR secernono IL-22 che modula il microbiota intestinale . Sia il consumo di alcol cronico che acuto porta alla disbiosi intestinale e alla crescita eccessiva batterica patogena e alla diminuzione della produzione di ligandi AhR . Il disturbo del microbiota intestinale ha aumentato la permeabilità intestinale e diminuito l’espressione della proteina TJ (Figura 1).

Uno dei principali meccanismi della funzione probiotica è l’alterazione del microbiota intestinale. Il microbiota intestinale svolge un ruolo chiave nel sistema immunitario; lo squilibrio del microbiota intestinale stimola il sistema immunitario, promuovendo l’infiammazione cronica del fegato . Bifidobatteri e Lattobacilli, sono predominanti generi quando vi è una differenza significativa tra l’host e le singole specie batteriche , che impedisce la crescita di anaerobi batteri Gram-positivi, inibisce la crescita di batteri Gram-negativi, migliora l’attività fagocitaria, e promuove la secrezione di IgA, migliorando la funzione immunitaria cellulare . L’integrazione con probiotici ha prodotto naturalmente ligandi AhR, promuovendo la produzione di IL-22; l’espressione 3 gamma (Reg3g) derivata dall’isolotto rigenerante intestinale è stata mediata da IL-22 che ha migliorato la lesione epatica indotta dall’alcol e ha impedito il disturbo del microbiota (Figura 2).

Mutlu e colleghi hanno utilizzato un modello di ratto con ALD e hanno scoperto che la composizione del microbiota nel colon non è cambiata con il consumo di alcol di 4-6 settimane fino alla 10a settimana, e questo è stato impedito dal trattamento probiotico . Nel 1984, Bode è stato il primo a studiare i cambiamenti nel microbiota intestinale in pazienti con malattia epatica alcolica. Hanno scoperto che, rispetto al normale gruppo di controllo, il numero di batteri anaerobici Gram-negativi era significativamente maggiore e la stessa situazione è stata osservata per i batteri aerobici. Questa conclusione è stata utile nell’analisi della funzione dell’intestino tenue in pazienti con fegato alcolico . Il consumo di alcol ha ridotto il numero di Bacteroides e Firmicutes e ha aumentato il numero di proteobatteri e Actinobacteria nell’intestino . L’alcol ha indotto la più grande espansione di Corynebacterium e Alcaligenes; la proliferazione di Alcaligeni ha aumentato il pH intestinale e ha portato alla crescita eccessiva dei batteri patogeni. L’aggiunta di LGG soppresse la crescita eccessiva di batteri Gram-negativi Alcaligeni e batteri Gram-positivi Corynebacterium .

Akkermansia muciniphila costituisce l ‘ 1% al 4% del microbiota fecale in individui sani . A. muciniphila è un commensale anaerobico gram-negativo che utilizza mucine derivate dall’ospite come carbonio e azoto , producendo propionati di SCFA. I propionati di SCFA agiscono come inibitori dell’istone deacetilasi, suggerendo che possono influenzare epigeneticamente l’espressione genica dell’ospite . L’esposizione all’alcol ha diminuito l’abbondanza intestinale di A. muciniphila sia nei topi che negli esseri umani e la supplementazione di A. muciniphila ha invertito la lesione epatica mediata dall’alcol e la disbiosi del microbiota intestinale .

5. Prospettive future della terapia microbica associata a ALD

La malattia epatica indotta da alcol ha modificato significativamente la composizione microbica intestinale. Nei modelli preclinici, i ricercatori hanno scoperto che il trasferimento del microbiota fecale ha causato la trasmissibilità della malattia epatica correlata all’alcol . La modulazione della composizione microbica intestinale e il trapianto di microbiota fecale (FMT) da individui sani saranno due dei trattamenti logici in futuro. Philips et al. ha mostrato la FMT giornaliera da diversi donatori per 7 giorni ha migliorato la funzionalità epatica e ridotto le specie potenzialmente patogene . Gli studi clinici hanno rilevato che la FMT era utile nell’epatite alcolica grave, nell’encefalopatia epatica, nella malattia epatica grassa non alcolica, nella malattia epatica cronica correlata all’epatite B e nella colangite sclerosante primaria .

Il ripristino dei metaboliti microbici sarà un altro approccio logico di trattamento in futuro. L’integrazione con probiotici aumenta la produzione di ligando AhR, SCFA e LCFA modulando il microbiota intestinale; i batteri bioingegnerati possono fornire terapie al microbiota o all’ospite. In alternativa, i farmaci possono essere utilizzati per modificare e modulare enzimi o percorsi batterici .

Anche se abbiamo una certa comprensione delle interazioni tra il microbioma intestinale e l’ospite, ci manca una comprensione completa della funzione del microbioma intestinale nella malattia epatica alcolica. Sono necessari studi clinici più ampi e a lungo termine sulla modifica dei microrganismi intestinali.

6. Conclusione

Un gran numero di studi ha trovato e confermato che i probiotici hanno l’effetto di alleviare il danno epatico alcolico. I probiotici aumentano l’espressione della proteina TJ e prevengono i disturbi della funzione barriera intestinale nell’ALD. Intestinal flora is closely related to human health. Probiotics modulate the gut microbiota and immune responses, decreasing inflammatory cytokine and ROS expression in the intestine and liver. Probiotics also reduce fat accumulation in the liver by increasing fatty acid β-oxidation.

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Conflitti di Interesse

Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse (finanziari o di altro genere) relativi ai dati presentati in questo manoscritto.

Riconoscimenti

Questo lavoro è stato in parte supportato dal programma nazionale R&D della Cina (2017YFE0105400).