Nealkoholna masna bolest jetre (engl. non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD) najčešća je kronična bolest jetre u zapadnim zemljama, s prevalencijom koja u zapadnim zemljama iznosi i do 40%. (1) Osim dobro opisane povezanosti s metaboličkim sindromom, NAFLD se danas povezuje i s razvojem kardiovaskularne bolesti, kroničnom bubrežnom bolesti i razvojem karcinoma. (2) Translacijska istraživanja otkrila su niz sustavnih promjena u imunosnom i upalnom odgovoru koji su ključni za progresiju bolesti u nealkoholni steatohepatitis (NASH) i cirozu, a isti mehanizmi imaju važnu ulogu i u obrani od bakterijskih infekcija. (2) Postoji sve više podataka o povezanosti NAFLD-a s rizikom od razvoja bakterijskih infekcija, sepse i njezinih komplikacija. U ovom preglednom radu opisat ćemo trenutačne spoznaje o imunosnoj disfunkciji u bolesnika s NAFLD-om i njihov utjecaj na razvoj, komplikacije i ishod bakterijskih infekcija.
Uloga jetre u bakterijskim infekcijama
Smatra se da je jetra odgovorna za 500 različitih fizioloških funkcija, uključujući detoksikaciju, proizvodnju energije, preradu nutrijenata, hormonsku ravnotežu, imunosni odgovor i koagulaciju, što je čini ključnim organom za preživljavanje u sepsi (Figure 1). Jetra je ključna u procesu odstranjenja bakterija i toksina iz krvotoka. U životinjskim modelima sepse više od 60% bakterija bude eliminirano u jetri unutar prvih 10 minuta, a 80% unutar 6 sati od bakterijske inokulacije. (3) Lipopolisaharid (LPS), jedan od ključnih aktivatora upalne reakcije u bakterijskoj infekciji, također se razgrađuje u jetri. Jetra proizvodi proteine akutne faze upalne reakcije koji doprinose sistemskoj aktivaciji imunosnog odgovora, djelujući kao opsonini, aktivirajući neutrofile i/ili makrofage i aktivacijom antimikrobnih funkcija sustava komplementa (Table 1). (4) Isto je pokazano na mišjim modelima bez odgovora akutne faze, a u kojih je mortalitet uzrokovan sepsom značajno viši u usporedbi s divljim miševima. (5,6) Osim što stvara upalne citokine, jetra također stvara protuupalne medijatore kao npr. interleukin-10, transformirajući čimbenik rasta β i glukokortikoide. Uravnoteženi upalni i protuupalni odgovor rezultira eliminacijom bakterija i razrješenjem upale, dovodeći do oporavka od sepse. (7,8)
Kratice / Abbreviations:
IFNγ = interferon γ; IL = interleukin; KC = Kupfferove stanice / Kupffer cells; LPS = lipopolisaharid / lipopolysaccharide; TGFβ = transformirajući čimbenik rasta β / transforming growth factor β; Th1 = limfociti Th1 / T helper 1 lymphocytes; Th2 = limfociti Th2 / T helper 2 lymphocytes; Th17 = limfociti Th17 / T helper 17 lymphocytes; Th22 = limfociti Th22 / T helper 22 lymphocytes; TNFα = tumor-nekrotizirajući čimbenik α 7 tumor necrosis factor α; Treg = regulatorni limfociti T / regulatory T lymphocytes.
Istraživanja su pokazala kako je disfunkcija jetre tijekom sepse u bolesnika bez prethodne jetrene bolesti nezavisni prediktor mortaliteta (54–65%), koji je viši nego mortalitet kod sepse komplicirane akutnom bubrežnom ili respiratornom insuficijencijom. (8) Nadalje, bolesnici s cirozom jetre su pod povećanim rizikom razvoja bakterijskih infekcija i imaju deset puta češće bakterijemije s četverostruko višim mortalitetom u usporedbi s bolesnicima bez ciroze jetre. Progresija u septički šok u ovih bolesnika je povezana s mortalitetom i do 70%. (7) Ova klinička zapažanja ističu važnost jetre kao imunomodulatornog organa. Stoga bi moduliranje funkcije jetre i njezina imunološkog odgovora tijekom sepse moglo biti nova strategija za regulaciju sustavnoga imunosnog odgovora i zaštite organa od oštećenja.
NAFLD i imunosna disfunkcija
Premda patogeneza NAFLD-a još uvijek nije posve razjašnjena, dosadašnja saznanja najviše podupiru tzv. „teoriju višestrukih udaraca”, što podrazumijeva djelovanje više čimbenika (inzulinska rezistencija, abnormalno otpuštanje adipokina, lipotoksičnost, imunosni odgovor i brojni epigenetski čimbenici) kod genetski predisponiranih osoba. (9) Inzulinska rezistencija (IR) uzrokuje poremećaje metabolizma masti (ubrzana lipoliza u masnim stanicama uz povećanu lipogenezu u jetri), što dovodi do povećane koncentracije slobodnih masnih kiselina u jetri koje se nakupljaju u obliku triglicerida (TG). (9) Također, IR dovodi do disfunkcije masnog tkiva i posljedičnoga abnormalnog otpuštanja adipokina i citokina. (9) Novije studije naglašavaju ulogu imunološkog odgovora kao glavnog pokretača u patogenezi NAFLD-a i razvoju hepatitisa i fibroze, što čini NAFLD multisistemskom bolesti.
Promjene imunološkog odgovora odvijaju se na razini stanične imunosti (leukocita te određenih subpopulacija limfocita) i citokina. Bolesnici s NAFLD-om imaju više serumske koncentracije upalnih biomarkera, kao što su C-reaktivni protein (CRP) i interleukini (IL) (specifično IL-6, IL-17, leptin, tumor-nekrotizirajući čimbenik α (TNF-α) i transformirajući čimbenik rasta β (TGF-β), čije koncentracije koreliraju s pojavom i prognozom NAFLD-a. (10) Omjer apsolutnog broja neutrofila i limfocita (engl. neutrophil-to-lymphocyte ratio, NLR) smatra se biomarkerom težine NAFLD-a te je pokazano da bolesnici s uznapredovalom upalom i fibrozom jetre imaju povećan broj neutrofila u odnosu na limfocite. (11) Neravnoteža broja neutrofila i limfocita ima za posljedicu neravnotežu u produkciji citokina, što posljedično dovodi do viših razina IL-6 koji potiče upalu i važnije, diferencijaciju subpopulacije limfocita Th-17. (12) Naime, dvije subpopulacije CD4+ limfocita T nastaju iz pomoćničkih limfocita T: regulacijski limfociti T (Treg) i Th17, čiji odnos pomaže održavati ravnotežu između borbe protiv mikroorganizama i imunološke supresije, a s ciljem sprječavanja oštećenja tkiva pretjeranom upalnom reakcijom. (13) Pritom limfociti Th17 imaju snažno proupalno djelovanje, luče interleukine IL-17, IL-21 i IL22 koji sudjeluju u imunosnoj obrani od mikroorganizama, kao i u patogenezi brojnih kroničnih bolesti. IL-17 je proupalni citokin koji potiče razvoj hepatitisa i fibroze jetrenih stanica, aktivaciju neutrofila i produkciju drugih medijatora upale kao što su TNF-α, IL-1 i IL-6. (14,15) Pojačano lučenje proupalnih citokina potiče dodatnu diferencijaciju Th17 u odnosu na regulatorne limfocite (Treg), što dovodi do hiperaktivacije sustava Th17/IL-17, čime se podržava upalna aktivnost i fibrinogeneza u jetri. (16) Također, istraživanja su pokazala da bolesnici s NAFLD-om imaju sniženu koncentraciju protuupalnih i antifibrotskih citokina poput IL-10, IL-4, IL-22 i interferona gama (IFN-γ) koji suprimiraju sazrijevanje Th17, što olakšava razvoj upale i fibroze. Pojednostavljeni patogenetski mehanizam razvoja imunosne disfunkcije prikazan je na slici 2. Upravo je neravnoteža Treg/Th17 prepoznata kao čimbenik povezan s razvojem multiorganskog zatajenja i ishoda sepse. (13,17)
Postavlja se pitanje jesu li bolesnici s NAFLD-om podložniji bakterijskim infekcijama te kakve su posljedice perzistentne upale na sistemski odgovor organizma na infekciju, tijek sepse i njezin ishod. Postoji nekoliko studija koje sugeriraju povezanost poremećaja imunosnog odgovora u bolesnika s NAFLD-om i rizika od razvoja bakterijskih infekcija: (1) pokazano je da zamjenski biomarkeri endotoksemije, serumski protein koji veže lipopolisaharid i protutijela na endotoksin koreliraju s prisutnošću NAFLD-a, fibrozom i progresijom u NASH; (18) (2) promjene u razini adiponektina pokazale su se kao mogući prognostički marker ishoda teške sepse/šoka nakon kirurških zahvata; (19) (3) prema genomskom profiliranju, regulacijski molekularni putevi, mikroRNK i dugačke nekodirajuće molekule RNK povezuju sepsu s metaboličkim sindromom. (20) Međutim, utjecaj ovih promjena na tijek i klinički ishod bakterijskih infekcija nije posve jasan (Figure 2).
Ishod bakterijskih infekcija u bolesnika s NAFLD-om
Premda su komponente metaboličkog sindroma, šećerna bolest i pretilost, povezane s višim rizikom i mortalitetom kod teških bakterijskih infekcija, postoji samo nekoliko manjih studija koje su analizirale ulogu NAFLD-a u bakterijskim infekcijama.
U jednoj od prvih studija koja je ciljano istraživala povezanost NAFLD-a s rekurirajućim bakterijskim infekcijama (rBI), NAFLD je prepoznat kao rizični čimbenik za njih. (21) U prospektivnoj opservacijskoj studiji praćeno je 247 bolesnika s NAFLD-om i 100 bolesnika bez NAFLD-a u periodu od tri godine. (21) Najčešći tip rBI bile su infekcije urinarnog trakta, infekcije gornjih i donjih dišnih putova. Bolesnici s NAFLD-om imali su značajno više epizoda rekurirajućih bakterijskih infekcija od bolesnika bez NAFLD-a (22% naspram 8%; 2,9 naspram 2,2 epizode godišnje). (21) U skupini bolesnika s NAFLD-om metabolički sindrom nije bio povezan s razvojem rBI, za razliku od stupnja steatoze, niske razine serumskog 25-hidroksi vitamina D i pretilosti (BMI >30 kg/m2). (21) Razine 25-hidroksi vitamina D u serumu bolesnika s NAFLD-om bile su značajnije niže, bez obzira na dob, spol, BMI i prisutnost metaboličkog sindroma, što je još izraženije u podskupini s rBI. (21)
Ista grupa autora istraživala je u retrospektivnoj studiji povezanost NAFLD-a s rekurirajućim uroinfekcijama u premenopauzalih žena. (22) Žene s rekurirajućim uroinfekcijama većinom su pripadale pretiloj kategoriji te su također ustanovljene niže razine vitamina 25(OH)D3 u serumu od kontrola. Multivarijantnom analizom je pokazano da je NAFLD povezan s razvojem rekurirajućih uroinfekcija, neovisno o komponentama metaboličkog sindroma. (22)
Teška pneumonija stečena u općoj populaciji (engl. community-acquired pneumonia) i dalje je česti razlog hospitalizacije i najčešći uzrok septičkog šoka koji zahtijeva eskalaciju terapije u jedinicama intenzivnog liječenja s mortalitetom između 25% i 30%, a koji se nije značajno smanjio s vremenom. U nekim je opservacijskim studijama zamijećen je tzv. „paradoks pretilost – preživljenje” (engl. obesity survival paradox) – pretili bolesnici imaju viši rizik za stjecanje pneumonije, ali s nižom smrtnošću. (23) Međutim, prema retrospektivnoj studiji koja je uključila 200 bolesnika s NAFLD-om i 361 ispitanika u kontrolnoj skupini, bolesnici s NAFLD-om su imali značajno viši mortalitet. (24) Prosječni BMI preminulih u NAFLD grupi bio je značajno viši od kontrola, kao i težina bolesti mjerena bodovnim sustavima CURB-65 i PSI. (24) Istraživanje je pokazalo da je prisutnost NAFLD-a u bolesnika s domicilnom pneumonijom povezana s 30-dnevnom smrtnošću, što je koreliralo i sa stadijem fibroze jetre. (24) Mogući patogenetski mehanizam ovih kliničkih opažanja dijelom objašnjava nedavno opisan mehanizam tzv. „osovina pluća – jetra” (engl. lung-liver axis) koji sugerira ključnu ulogu proteina akutne faze sintetiziranih u jetri u modulaciji obrane domaćina i upale plućnog parenhima. (25)
Iako postoji obilje podataka o „osovini jetra – crijevo” (engl. gut-liver axis) i promjenama u crijevnom mikrobiomu za koje je dokazano da su povezane s NAFLD-om i progresijom u NASH, objavljena je samo jedna studija koja je u kohorti bolesnika s primarnom bakterijemijom gastrointestinalnog ishodišta pokazala povezanost NAFLD-a s ovim kliničkim sindromom (OR = 4.82, 95% CI 4.2–5.4). (26) Dvije su studije analizirale povezanost NAFLD-a s razvojem infekcije Clostridiodes difficile (CDI). U recentno objavljenoj studiji naše grupe CDI je bio značajno češći u hospitaliziranih bolesnika liječenih parenteralnom antimikrobnom terapijom koji su imali NAFLD u odnosu na bolesnike bez NAFLD-a (16,87% u odnosu na 7,36%), a to je bilo neovisno o pretilosti i šećernoj bolesti. (27) U drugom istraživanju, NAFLD je ustanovljen u 66% bolesnika s CDI u odnosu na 30,4% u kontrolnoj skupini hospitaliziranoj radi proljeva non-CDI, što ponovno ukazuje prema značajnoj povezanosti NAFLD-a i rizika od razvoja CDI. (28) Moguće objašnjenje povećanog rizika od CDI u bolesnika s NAFLD-om uključuje izmjene u mikrobiomu crijeva i poremećaj regulacije biosintetskih putova žučnih kiselina, za koje se pokazalo da igraju važnu ulogu u mehanizmu rezistencije na kolonizaciju i klijanje Cl. difficile. (29,30)
Nadalje, važnost NAFLD-a za ishod sepse naglašena je u našoj kohorti bolesnika sa sepsom uzrokovanom streptokokom grupe B (BHS-B). 43% bolesnika imalo je ultrazvučno dijagnosticiranu steatozu jetre, koja je bila neovisno povezana s mortalitetom za vrijeme hospitalizacije (OR 6.64; 95%CI 1.23-47.88). Bolesnici s NAFLD-om nadalje su imali i učestalije komplikacije, poput nozokomijalnih infekcija i akutne bubrežne insuficijencije.
U bolesnika s cirozom jetre prisutnost steatoze mjerene kontroliranim parametrom atenuacije (CAP) ≥ 220 dB/m povezana je s povećanim rizikom od dekompenzacije i razvoja bakterijskih infekcija. (31) Pokazano je i da je posttransplantacijski rizik za infekciju značajno viši u bolesnika transplantiranih zbog ciroze NASH u usporedbi s ostalim indikacijama za transplantaciju jetre. (32) Polovica smrtnih ishoda u posttransplantacijskom praćenju bila je posljedica infekcije, što je znatno više od bolesnika transplantiranih radi drugih indikacija. (32)
Otvorena pitanja
NAFLD i sepsa su trenutačno u fokusu medicinske istraživačke zajednice. Sepsa je heterogeni sindrom čiji je ishod uvjetovan mikrobiološkim uzročnikom, sijelom infekcije te čimbenicima domaćina uključujući komorbiditete, genetske čimbenike, imunosupresiju te stupanj i tip imunosnog odgovora domaćina. Stoga, unatoč značajnom napretku u razumijevanju patofiziologije sepse, nijedan od istraživanih novih terapijskih pristupa liječenju sepse nije pokazao benefit u konačnom ishodu liječenja (poput antagonista TLR-4, monoklonalnih protutijela anti-TNF te antagonista TNF i receptora IL-1). Navedeno ukazuje na potrebu za fokusiranjem na specifične skupine bolesnika koji bi mogli imati koristi od specifičnih intervencija. Kao što je prethodno opisano, postoje značajne korelacije, ali i nepoznanice u našem poznavanju potencijalnih biomarkera težine sepse, odgovora na terapiju i prognoze kod bolesnika s NAFLD-om. Nadalje, nisu opisani profil i stupanj ekspresije upalnih i protuupalnih medijatora u prisutnosti steatoze jetre u bolesnika s teškim bakterijskim infekcijama. Ove godine započet je Uspostavni istraživački projekt Hrvatske zaklade za znanost „Uloga imunih semaforina u nealkoholnoj masnoj bolesti jetre i sepsi” (UIP-2019-04-7194) u kojem će novoosnovana istraživačka skupina pokušati odgovoriti na dio ovih pitanja. (33)
Semaforini su velika obitelj membranskih i solubilnih modifikatora bioloških odgovora, prisutni u brojnim organskim sustavima, a reguliraju razvoj organa, angiogenezu i onkogenu transformaciju. Recentna istraživanja opisuju ulogu semaforina u staničnoj imunosti i posljedičnoj jačini upalnog odgovora; dok neki suprimiraju aktivaciju i proliferaciju stanica imunosnog sustava i smanjuju produkciju upalnih citokina, drugi pak stimuliraju imunosni odgovor. Prethodno smo pokazali da semaforini imaju ulogu u patogenezi kroničnih virusnih hepatitisa i da serumske koncentracije više semaforina koreliraju sa stadijem fibroze u bolesnika s kroničnim hepatitisom C. (34,35) S obzirom na njihovu ključnu ulogu u regulaciji imunosnog odgovora i njihov terapijski potencijal koji je već opisan u malignim i autoimunosnim bolestima, istraživači pretpostavljaju kako bi imuni semaforini mogli biti novi marker za procjenu težine sepse kod bolesnika s NAFLD-om, što bi moglo dovesti do razvoja novih terapijskih mogućnosti.
Zaključak
NAFLD se danas smatra multisistemskom bolesti koja se sve češće povezuje s rizikom od razvoja i progresije bakterijskih infekcija u sepsu. Poremećaji imunosnog sustava u ovih bolesnika dijelom objašnjavaju ova klinička zapažanja. Težina i nepovoljan ishod bakterijskih infekcija u ovoj skupini bolesnika naglašava potrebu za ranim otkrivanjem i mjerama prevencije ovoga rastućeg javnozdravstvenog problema. Bolje razumijevanje mehanizama utjecaja razvijene bolesti masne jetre na imunosni sustav dovelo bi i do razvoja ciljanih terapijskih intervencija.