Güncel Gastroenteroloji 6/1 5 Güncel Gastroenteroloji
Nonalkolik steatohepatit
etyopatogenezinde oksidatif
stres, lipid peroksidasyonu,
mitokondriyal hasar, sitokinler
ve endotoksinlerin rolü
Dr. Mustafa CANKURTARAN1, Dr. Serap ARSLAN2
Hacettepe Üniversitesi ‹ç Hastal›klar› Anabilim Dal›1ve Gastroenteroloji Bilim Dal›2, Ankara
N
onalkolik yaùlı karaciùer hastalıùı (NAYKH), basit karaciùer yaùlanmasından nekroinflamasyon ve fibrozis ile karakterize steatohepatitise ve siroza kadar uzanan geniü klinik spektrumda görülen bir hastalıktır. Nonalkolik yaùlı karaciùer hastalıùı ve bunun bir sonucu ortaya çıkan Nonalkolik steatohepatitis (NASH) etyopatogenezinde öncelikle çeüitli metabolik faktörlerin etkisi ile karaciùerde basit bir yaùlanmanın oluütuùu, sonrasında lipid peroksi-dasyonu sonucu oluüan reaktif oksijen metabolit-leri, sitokinler, endotoksinler, mitokondrial deùiüiklikler, insülin rezistansı gibi faktörlerin etkisi ile steatohepatit geliütiùi teorileri üzerindedurul-maktadır. Primer NAYKH etyolojisinde ve bu hastalıùın NASH’e gidiü sürecinde etkili olabilecek faktörler Tablo-’de gösterilmiütir (). NASH sıklıkla hipertansiyon, diyabet, insülin rezistansı, obesite, karaciùer demir birikimi gibi hastalıklarla birlikte görülmektedir ve bu sebeple etyolojide NASH kliniùinin sistemik bir hastalıùın karaciùerle ilgili kısmını oluüturduùu görüüünden yola çıkarak, risk ve prognostik faktörler bulunmaya çalıüılmıütır.
OKS‹DAT‹F STRES
NASH’de etyopatogenezde rol oynayan temel fak-törlerden biridir. Reaktif oksijen metabolitleri temel olarak lipid peroksidasyon, sitokin indüksiyonu ve fas ligand indüksiyonu ile steatohepatitise sebep olur (2). Karaciùerdeki prooksidan maddeler arasında sitokrom enzim sisteminden cyp2E-, mitokondri kökenli reaktif oksijen metabolitleri, mitokondrial yada peroksizom kaynaklı hidrojen peroksid, nitroradikaller, kupfer hücre kökenli bazı maddeler, aktive olmuü nötrofiller ve makrofajlar yer alır (3). Ancak karaciùer hasarına yol açan temel olay karaciùerin temel antioksidanlarından olan glutatiyon sulfatın(GS) mitokondrial alım sis-temindeki defekte baùlı miktarının azalmasıdır. Hayvan modellerinde de GS azalmasına baùlı NASH oluütuùu gösterilmiütir. Hızlı kilo kaybı son-rasında oluüan NASH’de de reaktif oksijen türleri ve GS miktarındaki azalma sorumlu tutulmuütur. Serbest oksijen radikalleri doymamıü yaùları etk-Dr. Mustafa CANKURTARAN
6 Mart 2002 ileyerek lipid peroksidayonunu baülatır. Oksidatif
stres sadece karaciùer hasarı yaparak deùil, aynı zamanda baüta TNFa olmak üzere çeüitli kemokin ve sitokinlerle karaciùerdeki inlamatuar olayın devamında rol oynayarak NASH etyopato-genezinde çift yönlü etkiler yapar (4). Oksidatif stres AKH’nında da ethanole ve metabolitlere baùlı oluüan prooksidan maddeler ile karaciùer hasarında etkili olur Lipopolisakkaridler, yani endotoksinler de nitrik oksid miktarını arttırarak karaciùerde oksidatif stres oluüumuna katkıda bulunurlar.
S‹TOK‹NLER VE ENDOTOKS‹N
NASH etyopatogenezinde son yıllarda endotoksin aracılı çeüitli sitokin salınımlarının belirgin rol oynadıùını gösteren yayınlar vardır. Özellikle obez ve diyabetik hastaların bakter, iyal endotoksinlere daha duyarlı olduùu kabul edilmektedir. Karaciùer hasarında temel olarak TNFa ve inter-feron-g sorumlu tutulan sitokinlerdir, hasar sonu-cunda fibrozis geliüiminde de TGF-b en önemli sitokin olarak saptanmıütır (5). Proinflamatuar sitokinlerin salınımı ICAM- ve úNOS ile regüle edilmektedir. Bu maddelerin hasarlı karaciùer dokusundaki ekspresyonunun artıüı NASH ety-opatogenezinde lokal proinflamatuar sitokinlerin belirgin rol oynadıùını göstermektedir. Lipid per-oksidasyonu sonucunda açıùa çıkan 4-hidroksi-noneal ve malonilaldehid gibi maddeler ICAM- veúNOS gibi inflamatuar cevap düzenleyicilerinin transkripsiyonunu NF-KB’yi aktive ederek gerçek-leümektedirler (6). Sitokinler için temel kaynak aktive olmuü karaciùer dokusunu infiltre eden makrofajlar veT-lenfositlerdir.
Endotoksinlerle indüklenen birçok sitokin hem AKH hem de NAYKH patogenezinde karaciùer hasarına yol açan faktörlerdendir. TNFa stellat hücre aktivasyonunda, mitokondrial matriks-gen
ekspresyonlarında, matriksin yeniden modellen-mesinde görev alır (7). TNFa prometer bölgesinde 238 ve 308 pozisyonlarındaki polimorfizm insülin rezistansına sebep olur. Bakteriyal aüırıgeliüim ve TNF salınımı suçlu bulunsada lipopolisakkaridlein abzorpsiyonunun arttıùı Chron hastalıùında NASH geliüimi riskinin artmaması tek baüına sitokinlerin etyopatogenezi açıklamaya yetmeyeceùini gös-terir. Adipositler iyi bir TNFa kaynaùıdır. Lipid per-oksidasyon ürünleri ve sitokinler hepatosit ölümüne, mallory cisimciùi oluüumuna, yıldızsı hücre aktivasyonuna ve polimorfonükleer lökosit aktivasyonuna sebep olurlar.
Nitrikoksit süperoksid anyon ile reaksiyona girerek peroksinitrit oluüturarak oksidatif hasarın geliümesinde rol oynamaktadır (8). NASH hasta-larında histopatolojik hasarın derecesi ile karaciùerdeki nitrikasitin süperoksid ile reaksiyona girmesinden oluüan oksidatif bir madde olan tirozin nitrat birikimi arasında korelasyon gösteril-miütir. Aktive T hücrelerinden salınan lokal proin-flamatuar sitokinler NASH patogenezinde önemli bir yer tutar.
Endotel hücreleri ve yıldızsı hücrelerde endoglin gibi ekstrasellülermatriks proteinleri karaciùer hasarının geliümesinde fibrozis için temel sitokin olan TGF-b için reseptör görevini üstlenirler.
M‹TOKONDR‹AL VE S‹TOKROM
ENZ‹M ANORMALL‹KLER‹
Mitokondri karaciùer serbest yaù asidi oksidasy-onunda, ATP oluüumunda ve bazal reaktif oksijen metabolitleri olüumunda temel rol oynar
Mitokondri de uzun zinicirli yaù asitlerinin b-oksi-dasyonu ve solunum zinciri polipeptidleri içmem-branda, orta ve kısa zincirli yaù asitlerinin b-oksi-dasyonu ve trikarboksilik asit siklusu matrikste gerçekleümektedir (9). Nükleer DNA dıüında 3
Tablo 1. Nonalkolik yaùlı karaciùer hastalıùı ve Nonalkolik steatohepatitis’de etyolojide suçlanan faktörler
. Diyet 9. Sitokinler 2.únsülin rezistansı 0. Mitokondrial anormallikler
3. Genetik temeller . Lipid peroksidasyon defektleri 4. Hipertrigliseridemi 2. Cyp2-E anormallikleri 5. Demir metabolizma bozuklukları 3. Otoimmünite 6. Yıldızsı hücre aktivasyonu 4. Leptin
7. Oksidatif stres 5. Hayvan modelleri 8. Endotkoksin hasarı 6. Çevresel hepatotoksisite
GG 7
tane solunum zinciri polipeptidini kodlayan ayrı bir mitokondrial DNA(mtDNA) vardır. Mitokondri de yaùasitlerinin giriüi karnitinpalmitoiltransferaz enzimi ile denetlenir, bu enzimde malonilkoenzim-A ile kontrol altında tutulur. Malonyl koenzim-A’nın yüksek olduùu durumlarda mitokondrial oxi-dasyon azalacak ve yaù asitleri trigliserid olarak karaciùerde depo edilecek ve steatosis geliüecek-tir (0). Mitokondride yaù asitleri oksidasyona uùrarken, oluüan asetil-koenzim-A trikarboksilik asid siklusuna girer ve oksidatif fosforilasyon ile ATP üretimi devam eder. Ancak bunun sonucun-da yan ürün olarak çok fazla miktarsonucun-da serbest oksijen radikalleri ortaya çıkar ve oksidatif hasar ile NASH geliüimine katkıda bulunur. Oluüan reak-tif oksijen metabolitleri hem nükleer hem de mtDNA’da delesyon ve mutasyonlara sebep olarak apopitosis, yaülanma ve hücre ölümünde temel rol oynar, NASH’de ortaya çıkan nekrozdan sorumlu mekanizma olarak üzerinde çalıümalar devam etmektedir (). Reaktif oksijen metabolit-leri, Kupfer hücrelerinden ve hepatositlerden TNFa salınımını arttırır ve adipoz doku kökenli TNFa mitokondrial solunum zincirini olumsuz yönde etk-iler ve mitokondrial geçirgenlik delikleri açılr ve sitokrom-c yoluyla elektron transferi bozulur. Primer steatozda mega-mitokondri ya da lineer kristalin inklüzyonları gibi çok sayıda yapısal mitokondri anomalisi de gösterilmiütir (2) Solunumsal zincirdeki her elektron kaybına yol açan olay, daha fazla reaktif oksijen metaboliti oluümasına, bu da olayın bir kısırdöngüye dönüümesine sebep olmaktadır.
Artmıü mitokondrial serbest oksijen radikalleri primer ve sekonder tüm steatohepatit neden-lerinde etyolojide yer alır. Sekonder durumlarda alkol, ilaç, Wilson hastalıùı gibi sebeplerde ayrıca reaktif oksijen metabolitleri oluüumuna sebep olurlar. Bu ikincil etki yaùlanmaya baùlı oluüan karaciùer hasarının obesiteye göre sekonder
steatohepatitislerde neden daha fazla olduùunu açıklar. Sekonder steatohepatitiste bazı etyolojik faktörlerin ne üekilde mitokondrial hasar yaptıkları Tablo 2’de gösterilmiütir ().
Dietteki kalori alımının azaltılması serbest oksijen radikallerinin oluüumunu azaltarak genel olarak yaülanmayı ve oksidatif hasarın rol oynadıùı bir çok hastalıùı düzeltebilir (3). NASH’li hastaların kilo verdiklerindeki düzelme, kalori alımının azal-ması sonucu oluüan temelde mitokondrial kay-naklı reaktif oksijen metaboliti azalmasına baùlı olabilir.
Mikrozomal lipooksigenazlar, özellikle cyp2E ve cyp4A NASH etyopatogenezinde rol oynar. NASH’li hastaların immunohistokimyasal boyan-ma patternleri ve analizleri yapıldıùında karaciùer cyp3A ekspresyonunda belirgin bir azalma, baüta karaciùer hasarınının en çok olduùu terminal hepatik venül çevresindeki cyp2E ekspresyonunda belirgin artıü dikkati çek-mektedir. Cyp2E ekspresyonu ethanol alımı, yük-sek karbonhidrat ve yaùlı yemek, açlık ve DM’ta artarak oksidatif hasar oluümasına yol açar ve adhezyon molekülleri ve çeüitli sitokinler ile nekroinflamatuar hasarın ilerlemesine sebep olur. ASH etyopatogenezinde cyp2E daha belirleyici rol oynar (4). Cyp2E ekspresyonu tek baüına NASH geliüimi için yeterli deùildir çünkü normalde birçok ilaç kullanımı sonrası bu ekspresyon gerçekleümekte ancak belirgin karaciùer hasarı olmamaktadır. Ancak cyp2E ekspresyonu oksid-itaf stres için bir baülangıç stimulus görevi üstlen-mektedir. Cyp4A’da bir diùer önemli mikrozomal lipid oksidasyon enzimidir ve cyp2E ile alterne ekspresyonları sonucunda birbirlerini peroksizom prolifere aktive edici reseptör(PPAR)a denetiminde regüle etmektedirler ve cyp2E ekspresyonu yada cyp4A ekspresyonu ile NASH etyopatogenezinde belirleyici rol oynarlar.
Tablo 2. úlaçlara baùlı Nonalkoliksteatohepatitis’de mitokondrial etki mekanizmaları
Etken Mekanizma
Ethanol, bakır MtDNA’da oksidatif hasar
Dideoksinukleosid, fialuridine MtDNA replikasyonunu bozar
únterferon-a MtDNA transkripsiyonunu bozar
Amiodorone, perheksilin, tamoksifen, TNF-a, nitrikoksit, endotoksin Direk mitokondrial solunumu etkiler Salisilik asit, valproik asit Koenzim-A miktarını azaltır. Amiodorone, perheksilin, valproat Tetrasiklin, amineptin Direk b-oksidasyonu bozar
8 Mart 2002
L‹P‹D PEROKS‹DASYONU
Hayvan modellerinde oluüturulan tüm steatoz tip-lerinde lipid peroksidasyonunda belirgin rol oynadıùı ethan ve hepatik tiyobarbitürik asit reak-tanları ile ölçülerek daha önceki çalıümalarda gös-terilmiüti (2). Lipid peroksidasyon ürünleri mtDNA’yı etkiler ve solunum zincirindeki elektron transferinde rol oynayan proteinlerin yapısını bozar. Artmıü mitokondrial kökenli serbest oksijen radikalleri yaù depolarını oksitleyecek ve lipid per-oksidasyonunu arttıracaktır. Lipid peroksidasyonu hücre ölümüne ve hepatosit nekrozuna sebep olur. Lipid peroksidasyonu sonucu oluüan malonilalde-hit ve 4-hidroksinoneal gibi maddeler immün hepatite ve mallory cisimciùi oluüumuna neden olabilirler (). Yaùlanma ve lipid peroksidasyonu da GS ve vitamin-E gibi antioksidan maddelerin tüketimine de sebep olurlar.
Hayvan modellerinde peroksizmal açilko-Aoksidaz enzimi defektif olan ratlarda hidrojen peroksid üretimi artar, oluüan hidrojen peroksit per-oksizom proliferasyonunu ve peroksizmal yaùasidi oksidasyonunu arttırır, cyp2E indüksiyonu yapar. Yaù asidi oksidasyonu PPARa ile regüle olur. Bu reseptör kompleksindeki mutasyonlar ve bu resep-törlerin aüırı ekspresyonu NAYKH’nı ve buradaki yaù metabolizmasını belirgin etkilemektedir (5). Mitokondrial b-oksidasyon orta ve uzun zincirli yaù asitlerinin büyük bir kısmının oksidasyonundan sorumludur. Organizmadaki yaù asitlerinin
çoùunluùu uzun zincirlidir ve açlıkta enerji kaynaùı olarak kullanılırlar. Karnitin, düzenli oksi-datif fosforilasyon ve enzimler için gerekli protein-lerin sentezi mitokondrial b-oksidasyonunu etkile-mektedir (6).
Peroksizmal b-oksidasyon, düz ve dallı zincirli fattyaçilko-A olmak üzere iki grup enzimatik yol ile gerçekleüir (7). Temelde zincir kısaltıcı, tam oksi-dasyonla sonlanmayan reaksiyonlardır. Kongenital defektler aùır klinik tablo ile seyred-erken NASH patogenezinde de peroksizmal oksi-dayon sistemlerinin indüklendiùi gösterilmiütir. Bu sistem özellikle PPARa ile regüle olmaktadır. Mikrozomal cyp4A enzimleri karaciùerde ve böbrekte eksprese olurlar ve yaù asitleriniwve w- bölgelerinden hidroksile ederler (6) ve dikarboksi-lik asitler oluüur. Dikarboksidikarboksi-lik asitler peroksizomlar-da tamamen fattyaçilko-A oksiperoksizomlar-daz ile b-oksiperoksizomlar-dasy- b-oksidasy-ona uùrar. Sistem minör bir yaù asidi oksidasyon sistemi olmasına raùmen, büyük oranda dikarbok-silik asit oluüur. Cyp4A tamamen PPAR-a ile regüle olmaktadır. Mikrozomal oksidasyon çeüitli yollarla diùer iki oksidasyon sistemine baùlıdır.
Sonuç olarak basit karaciùer yaùlanmasından steatohepatitise geçiü sürecinde reaktif oksijen metabolitleri, lipid peroksidasyon defektleri, mitokondriyal fonksiyon bozuklukları, sitokinler ve endotoksinler önemli rol oynamaktadır. Bu konu-larda yapılan çalıümalar arttıkça hastalık pato-genezi daha iyi aydınlanacak ve tedavi için yol gösterici olacaktır.
Science 1998; 281: 1309-1312
10. McGarry, J.D. ve Foster, D.W. Regulation of hepatic fatty acid oxidation and keton body formation. Annu Rev Biochem 1980; 49:395-420
11. Pesayre, D., Berson, A., Fromenty, B., Mansouri, A. Mitochondria in steatohepatitis. Seminars in Liver Dis 2001; 21(1):57-69
12. Pesayre, D. Mitochondrial dysfunction in hepatic steatosis. Falk Symposium 121 ‘’ Steatohepatitis’’ 2000 s-35 13. Sohal, R.S., Weindruch, R. Oxidative stress, caloric
restric-tion and aging. Science 1994; 273: 59-63
14. Maher, J. The cyp2E1 knockout delivers another punch: first ASH, now NASH. Hepatology 2001; Jan: 311-312 15. Fan, C.Y., Pan, J., Usuda, N., ve ark. Steatohepatitis,
spon-taneous peroxisomal proliferation and liver tumors in mice lacking peroxisomal fatty acyl co-A oxidase. Implications for perokisomal proliferator activated recep-tor alpha natural ligand metabolism. J Biol Cham 1998; 273: 15639-15645
16. Deswergene, B. ve Wahli, W. Peroxisome proliferator acti-vated receptors: nuclear control of metabolism. Endocr Rev 1999; 20: 649-688
17. Sambasiva, M. ve Janardan, K. Peroxisomal b-oxidation and steatohepatitis. Seminars in Liver Dis 2001; 21(1): 43-55
KAYNAKLAR
1. KS., Malet, P.F. Nonalcoholic Steatohepatitis. Mayo Clin Proc 2000; 75: 733-739
2. Letteron, P., Fromenty, B, Terris,B., ve ark. Acute and chronic steatosis lead to in vivo lipid peroxidation in mice. J Hepatol 1996; 24: 200-208
3. Zhang, C., Walker, L.M., Hinson, J.A., ve ark. Oxidant stress in rat liver after lipopolysaccharide administration: effect of inducible nitricoxide synthase inhibition. J Pharmacol Exp Ther 2000; 293: 968-972
4. Chitturi, S., Farrell, G.C. Etiopathogenesis of Nonalcoholic Steatohepatitis. Seminars in Liver Dis 2001; 21(1): 27-41 5. Yamakava, T., Tanaka, S., Yamakava, Y., ve ark. Augmented
production of tumor necrosis factor alpha in obese mice. Clin Immunol Immunopathol 1995; 75: 51-56
6. Baeurle, P.A. ve Henkel, T. Function and activation of NF-KB in the immun system. Annu Rev Immunol 1994; 12: 141-179
7. Farrell, G.C. Is bacterial ash the flash that ignites NASH? Gut 2001; 48: 148,149
8. Carmelo, G.M., Perez, M.E., Iacona, O., ve ark. Characterisation of pathogenetic and prognostic factors of Nonalcoholic steatohepatitis associated with obesity. J Hepatology 2000; 33: 716-724
