Mikrobiyota ve Non-Alkolik Yağlı Karaciğer

Dr. Mehmet İBİŞ

Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi

Gastroenteroloji BD.

10 Aralık 2016/ Ankara

İnsan = 1/10 (insan hücresi) + 9/10 (mikrobiyota)

İNSAN & BAKTERİ (MİKROBİYOTA) BİRLİKTELİĞİ

• Toplam hücre sayısı: İnsan = 1013 Bakteri = 1014

• İnsan vücudundaki bakterilerin yüzey alanı = 400 m2

• İnsandaki gen sayısı: 23 000• Bakteriyel genom: > 3 milyon gen• Bağırsakta 100 trilyon bakteri • Kolonda 500 üzerinde tür• Mikrobiyota nelerden oluşur

• Bakteriler• Viruslar• Protozoalar• Archea• Eucaryotes• Mantar • Parazit

MAJOR BAKTERİ GRUPLARININ TAKSONOMİK SINIFLAMASI

MİKROBİYOTAYI DEĞERLENDİRME & FARKLI FENOTİPLERİN AYRIMI

• Metagenomics: Tüm bakteri genomu

• Metatranscriptomics: Eksprese olan mRNA

• Metaproteomics: Mikroçevre/ proteinler üzerinden

• Metabolomics: Üretilen metabolitler

• Bioinformatic: fonksiyonel metagenomics için

YAŞAM SÜRECİNDE MİKROBİYOTA DEĞİŞİMİ

MOLECULAR METABOLISM 5 (2016) 782e794

MİKROBİYOTA BOZUKLUĞU İLE İLİŞKİLİ HASTALIKLAR

MİKROBİYOTA VE NON-ALKOLİK YAĞLI KARACİĞER

NON ALKOLİK YAĞLI KARACİĞER (NAYK)

• Kc enzim yüksekliğinin en sık nedeni

• Son 20 yılda belirgin artış

• NAYKH sıklığı %46• NASH ise %12• Pediatrik yaş grubunda %10-17

• Kc nakillerinin %10 nedeni•

Gastroenterology 2011

NAYK’de BAĞIRSAK-KC AKSI

•Besinlerin sindirim ve emiliminden sorumlu

•KC kan akımı bağırsaklardan absorbe edilen besinlerden oluşur

•Bakteri ve son ürünleri portal ven ile KC e ulaşır

•Konağın genel immünitesi üzerine etkili

• Bazı mikrobiyota türleri obeziteyi uyarıcı özellikte

• Genel metabolizma üzerinde etkiliİmmunology 1997Diabetology 2010Liver Int 2006

NAYK’de BAĞIRSAK-KC AKSI

• Bazı türler Kc de enflamasyondan sorumlu

• Bağırsak bazı hormonlarının üretiminde rol alır• GLP-1

• Mikrobiyota; • Amonyak, etanol ve asetaldehit üretir

• KC Kupffer hücreleri aracılı & sitokin üretimini kontrol eder

• Mikrobiyotanın değişimi, barsak permeabilitesini ve translokasyonu etkiler

Int J Colorectal Dis 2000;15(2):59-82World J Gastroenterol 2002;8(6):961-63.Liver Int 2006;26(10):1175-86

NAYK’de BAĞIRSAK-KC AKSI

•Metabolik etki• Kalorik etki• Kısa zincirli yağ asit üretimi• Arginin ve glutamin üretimi• Vit K ve folik asit üretimi• İlaç metabolizması (5- ASA aktivasyonu…..

• Safra asitlerinin dekonjugasyonu

• Patojenlerin kolonizasyonunu önleme

• İmmünolojik etki• Ig A stimülasyonu• Anti-enflamatuvar stimülasyon• Proinflamatuvarların da suprese edilmesi

MİKROBİYOTA VE NAYKH/NASH İLİŞKİSİ

NAYK-NASH / DİSBİYOZİS

MOLECULAR METABOLISM 5 (2016) 782e794

Hepatobiliary Pancreat Dis Int，Vol 14，No 6

OBEZİTE VE MİKROBİYOTA ARASINDAKİ İLİŞKİ

• Firmicutes ve Bacteroidetes (en önemli rol oynar)

• Düşük zincirli yağ asit üretimi• (Butyrate, propionate, acetate)

• Gluconeogenez, liponeogenez and protein sentezi

Kolesterol sentezi

Enerji sağlanması

MOLECULAR METABOLISM 5 (2016) 782e794

OBEZİTE VE MİKROBİYOTA ARASINDAKİ İLİŞKİ

• Obez ob/ob mice Zayıf +/+ mice

( Fecal mikrobiyota tx)

• Lean germ-free mice, Lean germ-free mice,

Total SCFA (%20 artmış) Total SCFA değişmemiş

-Obez mice’ lar zayıflar göre %50 daha çok bakteroides ve daha az furmicutes ler içermekte

-Archea sayılarıda belirgin olarak obezlerde armışObesity (Silver Spring) 2010;18:190-195

Am J Clin Nutr 2008;87:534-538

KONAKÇI MİKROBİOYOMETKİLEŞİMİ

KARACİĞER HASTALIKLARINDA KONAKÇI- MİKROBİOTA ETKİLEŞİMİ

İNTESTİNAL BARİYER DİSFONKSİYONU/NAYK-NASH

NASH’DE BARSAKTAKİ SIKI BAĞLANTI PROTEİNLERİ AZALIR (ZO-1)

SIBO:(İnce barsak bakteriyel aşırı çoğalma)

• Hoefert 80 yıl önce KC hastalarında disbiyozis tanımlamıştır

• Ektopik mikrobiyota & tight junction kaybı

• SIBO ile ilişkli hastalıklar • HE• SBP

• Predispozan faktörler• Dismotilite

• Otonom disfonksiyon, nöropeptidler, inflamasyon

• Barsak geçirgenliğinin artması• Sıkı bağlantı proteinleri, alkole & asetaldehid

• Barsak boşalma zamanında uzama

• Jejuno-ileal bypass ameliyatı sonrası fatal yağlı KC hastalığı (prototip)• Zschr Klin Med. 1921;92:221–235

• J Hepatol 2010;53:849-55

• J Hepatol 2010;53:849-55

SIBO

• NAYK- NASH oluşturulan mice’larda SIBO sıklığı artmış

• NASH hastalarının > %50 side artmış SIBO sıklığı

• NAYK li bx tanılı 35 hastada %60 SIBO artımı

• NASH li hastaların %78 inde armış SIBO (laktüloz nefes test ile)

• TLR-4 ve eskspresyounda artma

• IL-18 plazma seviyesinde artma

• Laktüloz/mannitol permeabilite indeks testi (üriner) yüksek

bulunmuş

Dig Dis Sci 2012;57:1932-1941.

Gastroenterol 2008;14:313-317.

Dig Dis Sci 2011;56:1524-1534.

Archea

• Hidrojen ve amonyak kullanarak metan üretir

• H kullanımı barsak mikroçevresini değiştirir

• Kısa zincirli yağ a. oluşumunu kolaylaştırır

• Methanobrevibacter smithii en baskın metan üreten archea

türüdür

• Solunumda metan tesbiti gaitada M. smithii tesbitiyle koreledir

• Metan ve H ölçümü (laktüloz nefes testi) yapılan bireylerde

• M+, H+ : olanlarda BMI daha yüksek

• M-H-,M+, H-, M-,H+ olanlara göre

Dig Dis Sci 2003;48:86-92./ Endocrinol Metab 2013;98:E698-702.

KC HASTALIĞINDA DİYET VE MİKROBİYOTA

• NAFLD hastalarında, özellikle obezite olan grupta Bacteriodes thetaiotamicron artmıştır. Bu bakteri glikozidik bağları kırarak bitki polisakkaridlerini parçalar ve konakçıya %10-15 fazladan kalori verir.

• Nature 2006;444:1027-1031

• Pediatrics 1984;74:1086-1092

• Science 2005;307:1915-20

• PNAS 2005;102:11070-5.

• Obez mikrobiyotası lipoprotein lipaz inhibisyonu ve fasting-induced adipose factor (FIAF) supresyonu ile karaciğer trigliserid üretimini artırır.

• PNAS 2004;101:15718-23

• İnsülin direncini artırır ve düşük-dereceli inflamasyon oluşturur. • Nature 2011;472:40-1.

• Kolin metabolizmasını değiştirir ve TNF-alfa üretimini artırır. • PNAS 2006;103:12511-6.

ENDOJEN ALKOL & MİKROBİYOTA & NAYK

• Endojen etanol pek çok mikrobiyota türlerinin metabolitidir

• Alkol >>> asetat >>> asetaldehit(alkol DHG)

• Yağ asit sentezi için substrat

• ROS• TG birikimi

• NASH li Kc de artan enzimler• Alkol DHG

• Aldehid DHG

• Katalaz

• Permeabilitede artış yapar• Endotoksemi

• Hepatology 2009;50:638-644.

• Aliment Pharmacol Ther 2005;22:291-299.

NON-ALKOLİK ? MİKRO-ALKOLİK?STEATOHEPATİTİS

Hepatology. 2013 Feb;57(2):601-9.

Hepatology. 2013 Feb;57(2):601-9.

İNFLAMMAZOM ARACILI DİSBİYOZİSNAYK VE OBEZİTE

• İnflammazomlar sitoplazmik multi-protein kompleks yapılardır.

• Görevleri endojen ve egzojen patojenleri tanımak ve inflamatuvar yanıtı kontrol etmektir.

• Genetik eksikliği söz konusudur

• Disbiyozis >> inflammazom eksikliğine neden olur.

• TLR4 ve TLR9 agonistlerinin portal dolaşıma geçmesi ile steatohepatit oluşur.

Nature.2012 ; 482(7384): 179–185.

LXR RESEPTÖRÜ ve NASH

• Liver X receptor (LXR) KC ve barsakta yer alan nükleer bir reseptör

• Barsaktan yağ emilimi, KC’de depolanma, insülin direnci, inflamasyon gibi mekanizmaların düzenleyicisi

• İntestinal inflamasyon (ÜK) olduğunda ekspresyonu değişiyor ve KC yağ depolanması artıyor

Biochemical pharmacology 2013

TLR ve NASH

FRUKTOZ-NAYK-MİKROBİYOTA

• İntestinal permeabiliteyi artırır

• Bakteriyal endotoxin ve transloklasyon artar

• Fruktozla indüklenmiş steatoz ile KC’de;• TLR 1-4, 6-8 indüklenmekte,• TNF-alfa, iNOS, artmaktadır.

• Fruktoz mikrobiyotayı etkileyerek, patojen bakteri sayısını artırır

• KC içinde steatoz ve inflamasyonu tetikler.

• Bu etkiler probiyotik verilen farelerde azalmaktadır

Obes Surg 2007; 17: 1374-1380

J Nutr 2008; 138: 1452-1455

BAĞIRSAK MİKROBİYOTASININ METABOLİK HASTALIKLAR ÜZERİNE ETKİLERİ

CHOLİNE

• Hc membran fosfolipidlerini bir komponenti

• Kc den lipid transportunda rol oynar

• Mikrobiyota kolin metabolizmasına etki eder

• Enzimleri katalize ederek Kolini >> MTA ya çevirir• MTA Kc de inflamasyon yapar

• VLDL kullanımı azalır

• TG birikimi mg

• Metabolomiks analiz de kolin eksikliği gösterilmiştir

Gastroenterology 2014;146:1513-1524.

Proc Natl Acad Sci U S A 2006;103:12511-12516

NAFLD rat modelinde MIYAIRI 588

(Butirat üreten bakteri) verildiğinde

•Steatozisden hepatik karsinogeneze kadar olan

tüm süreçleri baskıladığı gösterilmiştir.

Yağlı Karaciğer Hastalığı (NASH)& Probiyotik

• Treatment of nonalcoholic steatohepatitis with probiotics. A proof-of-concept study

• Biyopsi tanılı 20 NASH hastası iki kola ayrılmış• Probiyotik (Lactobacil ve Bifidobacteri)• Standart tedavi (Diyet, egzersiz…)

• Bazal MR spektroskopi ile KC yağ miktarı

• 3 ay sonra• Probiyotik grubunda KC yağ miktarı belirgin olarak azalmış, kontrol

grubunda değişim yok• Karaciğer yağ yüzdesi (MR ile ölçülen) % 22.6 dan %14.9’a düşmüş

• AST miktarında belirgin azalma

• İlginç olan!, bu düzelmeye rağmen hastaların BMI, bel/kalça oranı, glukoz ve lipid düzeylerinde değişim yok.

• Yani probiyotik, metabolik profilden bağımsız olarak KC yağ miktarını azaltıyor.

Ann Hepatol. 2013;12:256-62.

Metabolik Belirteçlerde Değişiklik

4 aylık VSL#3 tedavisi obez NAFLD çocuklarda KC yağlanmasına olumlu etki göstermiştir. Bu etkisi GLP-1 artışına bağlı olabilir.

!!!

Non alkolik yağlı karaciğer önemli bir sağlık sorunu

Beslenme - çevre - yaşam tarzının mikrobiyotaya

etkisi !

Mikrobiyotanın kombine analizleri !

Archea, mantar ve virusların etkinliği ?

Gelecekte kişiye özel tedavi planları

Teşekkürler

LIPOPOLİSAKKARID-ENDOTOXEMITOLL-LIKE RESEPTÖR

•Endotoksin: (gr-)hc membranının bir parçası• LPS : endotoksinin ektif komponenti

• LPS bağlayıcı protein ve onun reseptörü CD14 e bağlanır• TLRs ile etkileşime giren komplex oluşturur

• İnflamatuvar kaskat ektive olur

• NAYK li farelere LPS enjekte edilir ise• KC hasarı uyarılır

• Proinfl stokinler uyarılır

• Yüksek yağlı diyet plazmada sirküle olan LPS düzeyini uyarır

• TLRs aktivasyonu• NF-kB translokasyonu• Proinflamatuvar uyarı: TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-12

NAYK ve Mikrobiyota

ApoE (-/-) mice üzerinde

yapılan çalışmada,

spontan NASH ve IR

gelişiyor.

VSL3 NASH ve IR

gelişimini engelliyor.

the accumulation of fat in the liver, insulin

resistance (IR) and oxidative stress due to

genetic/epigenetic background,

unfavorable lifestyles, gut microbiota and

gut-liver axis dysfunction, and

perturbations of trace element homeostasis

have been shown to be critical for disease

progression and the development of more

severe inflammatory and fibrotic stages

[non-alcoholic steatohepatitis (NASH)].

Simple clinical and laboratory parameters,

such as age, history, anthropometrical data

(BMI and waist circumference percentiles),

blood pressure, surrogate clinical markers

of IR (acanthosis nigricans), abdominal

ultrasounds, and serum transaminases,

lipids and glucose/insulin profiles, allow a

clinician to identify children with obesity

and obesity-related conditions, including

NAFLD and cardiovascular and metabolic

risks. A liver biopsy (the "imperfect" gold

standard) is required for a definitive

NAFLD/NASH diagnosis, particularly to

exclude other treatable conditions or when

advanced liver disease is expected on

clinical and laboratory grounds and

preferably prior to any controlled trial of

TLR4 ve Hepatik Fibrozis

GASTROENTEROLOGY 2012;143:1330–1340

NASH’de Probiyotik (İnsan Çalışmaları)

NASH’de Probiyotik (Hayvan çalışmaları)

Kc Hastalıklarında Mikrobiyotanın Rolü (Patogenez)

Mikrobiyal faktör Madiyatör örnekleri Klinik etkisi

SIBO Multipl NAFLD, IFALD

Mikrobiyota içerğinin

değişmesi

Multipl Obezite

Bakteriyel translokasyon Lipopolisakkarid, endotoksin SBP

Diğer KC enfeksiyöz

komplikasyonlar

Portal HT

Mikrobiyota ürünlerinin direk

etkileri

Asetaldehid, TMA, TMAO Alkolik KC hastalığı

NAFLD

Normal/Anormal

mikrobiyotaya karşı immün

yanıt

Bakteriyel antijenlerle

konakçı proteinlerine çapraz

reaksiyon

PSK

Mikrobiyotanın tetiklediği

sitokin salınımı

TNF alfa NAFLD

Portal HT