Nonalkoholisk steatohepatitis I

Troels Haxholdt Lunn & Anders Linnemann H E P A T I T I S 139 Nonalkoholisk steatohepatitis I Om definition, ætiologi, epidemiologi, histopatologi og patogenese Nonalkoholisk steatose (nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD) betegner et sygdomsspektrum, der spænder fra simpel steatose til steatohepatitis (NASH). Simpel steatose er hyppigt forekommende og almindeligvis en relativ benign tilstand. Den»nye«sygdomsenhed NASH kan derimod progrediere til cirrose og hepatocellulært karcinom. Tilstanden anses for at være et element i det metaboliske syndrom. BIOGRAFI: Forfatterne er medicinstuderende og har på 10. og 11. semester gennemført et studieprojekt om nonalkoholisk steatohepatitis på Medicinsk Gastroenterologisk Afdeling S, Odense Universitetshospital. TROELS HAXHOLDT LUNNS ADRESSE: Solfaldsvej 4, 5000 Odense C. E-mail: trlun99@student.sdu.dk Artiklerne tilsigter at give et overblik over den aktuelle og nyeste viden om NASH og ligeledes at påpege problemer og fremtidige udfordringer i bestræbelserne på at nå konsensus omkring sygdommen. De er udarbejdet på baggrund af et studieprojekt på 10. og 11. semester med overlæge, ph.d. Troels Havelund, Medicinsk Gastroenterologisk Afd. S, Odense Universitetshospital, som vejleder. Første artikel omhandler definition, ætiologi, epidemiologi, histopatologi og patogenese. Anden artikel omhandler klinik, diagnostik, sygdomsforløb og behandling. Nonalkoholisk steatohepatitis (NASH) er en forholdsvis ny sygdomsenhed. Den blev første gang beskrevet i 1980, hvor Ludwig et al fandt at steatotiske, inflammatoriske og fibrotiske forandringer i leveren ikke nødvendigvis var alkoholrelaterede (1). Dette fund blev dog ikke umiddelbart genstand for større interesse. Det er i dag alment accepteret, at det metaboliske syndrom med overvægt og insulinresistens er væsentlige ætiologiske faktorer i udviklingen af steatose. I en vis procentdel af disse tilfælde sker der progression til NASH. Tilsvarende er det kendt, at NASH kan udvikle sig til cirrose og hepatocellulært karcinom (2). Fedme er som bekendt i dag et stort sundhedsmæssigt problem i de vestlige lande.»fat people have fatty livers«skrev Ludwig et al i 1997 (3) og med sygdom-

140 mens ovenfor beskrevne progressionspotentiale, er det ikke mærkeligt, at NASH de sidste år er blevet genstand for intensiv forskning. Således var NASH i september 2002 emnet ved en konference afholdt af American Association for Study of Liver Diseases (AASLD), der havde til hensigt at klarificere den aktuelle viden om emnet (4). For den interesserede læser henviser vi i øvrigt til den seneste dybdegående artikel på området»non-alcoholic steatohepatitis: review in depth«(5). Også i Danmark forskes der på området, men til dato foreligger få publikationer. Grønbæk et al s oversigtsartikel fra 2003»Nonalkoholisk steatohepatitis en ny sygdom i hepatologien» må dog fremhæves (6). Til trods for den øgede interesse for emnet foreligger relativt få originalartikler. Dette hænger i høj grad sammen med, at leverbiopsi fortsat regnes for at være uomgængelig i forbindelse med diagnostik og prognose. Dermed affødes etiske dilemmaer, da proceduren som bekendt ikke er risikofri. Kirurgiske indgreb Gastroplastik, jejunoileal- og jejunocolisk bypass, postoperativt vægttab f.eks. efter tyndtarmsresektion Spiseforstyrrelser og ændret fødeindtag Faste, bulimi, total parenteral ernæring, coeliaki, bakteriel overvækst i tyndtarm Farmaka og toxiner Amiodaron, calcium-kanalblokkere, glukokortikoider, syntetiske østrogener, tamoxifen, methotrexat, chloroquin, dimethylformamid Metaboliske sygdomme Mb. Wilson, dysbetalipoproteinæmi, type I glycogenaflejringssygdomme, insulinreceptormutationer Boks 1. Sekundære årsager til NASH (på baggrund af Chitturi et al (13)). Definition Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) betegner et sygdomsspektrum, der spænder fra simpel steatose (nonalcoholic fatty liver) til steatohepatitis (NASH). I definitionen af NASH indgår såvel klinik som paraklinik. Således skal der foreligge negativ alkoholanamnese, udelukkelse af anden årsag til leversygdom og leverhistologi, der opfylder bestemte histopatologiske karakteristika (7). Ætiologi NAFLD er primært relateret til det metaboliske syndrom og er på den baggrund blevet kaldt»the hepatic manifestation of the metabolic syndrome«(8). I det metaboliske syndrom indgår abdominal fedme, hypertriglyceridæmi, insulinresistens og hypertension. Forskellige studier har påvist sammenhængen mellem disse faktorer og NASH. Marchesini et al har fundet, at 88% af patienter med NASH havde det metaboliske syndrom, mens dette var tilfældet for 53% med simpel steatose (9). Et andet studie har vist, at NAFLD fandtes 4,6 gange hyppigere hos fede end hos ikke fede (10). Hvad angår insulinresistens, er dette fundet hos 98% af NASH patienter (11). Endelig har et studie vist, at blandt NASH pa-

141 tienter, havde ca. 50% hypertension mens 50 60% havde dyslipidæmi (12). NASH kan imidlertid også forekomme uafhængigt af det metaboliske syndrom og betegnes i disse tilfælde som»sekundær«(boks 1). Epidemiologi Epidemiologiske data fra USA estimerer, at 22,5% af befolkningen er fede, og at dette tal vil stige til 40% inden år 2025 (5). Til trods for at man i Danmark opererer med helt andre tal, er det i 2001 blevet anslået, at der findes ca. 350.000 med fedme (BMI>30) heraf ca. 90.000 med svær fedme (BMI>35) (14). Endvidere er det vist, at incidensen af steatose hos ældre er hyppigere end tidligere antaget (15). På baggrund af overvægts- og diabetesproblematikkens epidemiske natur, samt det stigende antal ældre i Danmark, kunne man frygte, at prævalensen af NAFLD vil stige i de kommende år. Til trods for ovenstående viden om det stigende omfang af NAFLD, foreligger der fortsat ingen sikre data vedrørende prævalens og incidens af NASH i den generelle befolkning. Dette beror på flere faktorer. For det første er NASH en relativ ny sygdomsenhed. For det andet er tilstanden oftest asymptomatisk. For det tredje har der manglet konsensus angående kriterier for den histologiske diagnose. Og for det fjerde er epidemiologiske studier hovedsageligt udført på hospitaliserede patienter. Studierne har således været bygget op omkring selekterede patientmaterialer, og resultaterne afspejler derfor ikke nødvendigvis forholdene i den generelle befolkning. En måde at omgå denne problematik er at udføre autopsistudier på individer omkommet ved ulykker. Flere studier har benyttet sig af»autopsidesignet«, men ingen af dem, der bygger på patientmateriale fra personer omkommet ved ulykker, beskriver prævalensen af NASH kun af NAFLD. Et hyppigt citeret autopsistudie med obduktion efter naturlig død anslår prævalensen af NASH til ca. 6% (22 ud af 351). Endvidere findes prævalensen at være 2,7% hos normalvægtige stigende til 18,5% hos individer med vægt over 40 % af idealvægten (16). Spørgsmålet er imidlertid, om resultaterne ikke overestimerer prævalensen i den generelle befolkning, idet det må antages at obduktion efter naturlig død indebærer en vis aldersbetinget selektion. Epidemiologiske studier er lettere at gennemføre hvad angår estimering af prævalens af NAFLD. Med en nedre grænse på 33% fedtinfiltration (andelen af involverede hepatocytter) kan denne diagnose stilles med en sensitivitet på op til 97% alene ved simpel ultralyd (17). Det har derfor været muligt at foretage populationsbaserede undersøgelser og således at vurdere den generelle prævalens i befolkningen. Et studie af uselekterede, tilsyneladende raske italienere i alderen 12 65 år viste, at NAFLD forekom med en prævalens på 24,5% hos

142 normalvægtige, 67% hos overvægtige og 91% hos fede. Yderligere blev det påvist, at NAFLD var tre gange hyppigere hos mænd end hos kvinder, og at fedme udgjorde en større risikofaktor for steatose end alkohol (18). Andre populationsbaserede studier fremkommer med lignende resultater, hvad angår prævalensen af NAFLD. Ulempen ved billeddiagnostik består imidlertid i, at det ikke er muligt at skelne mellem simpel steatose og NASH (17). Det er estimeret, at prævalensen af NAFLD er omkring 20%, og at prævalensen af NASH er 2 3% i den generelle befolkning. Disse tilstande er således blandt de hyppigst forekommende leversygdomme (19). Da en del af patienterne findes blandt diabetikere og overvægtige, må det formodes, at der, netop grundet disse ætiologiske associationer samt sygdommens ofte asymptomatiske natur, findes et væsentligt antal udiagnosticerede NASH-patienter i disse grupper. Der foreligger ingen danske epidemiologiske data for NASH, men man kunne frygte, at disse ikke adskiller sig væsentligt fra, hvad der er rapporteret i andre vestlige lande. Det er imidlertid vigtigt at pointere, at antallet af levertransplantationer grundet cirrose uden kendt årsag (som NASH i dag menes at udgøre en stor del af) ikke er stigende i nordiske opgørelser (20). Ligeledes er incidensen af hepatocellulært karcinom heller ikke stigende i Danmark (21). Et væsentligt spørgsmål er derfor, om disse slutstadier af leversygdommen»halter efter«fedmeepidemien, eller om der på for spinkel baggrund er råbt»vagt i gevær«. Resultater fra kommende års epidemiologiske studier må afdække dette. Histopatologi Flere har fremhævet behovet for mere veldefinerede histologiske kriterier for NASH således, at der, foruden korrekt diagnostik, er sammenligningsgrundlag mellem studier omhandlende epidemiologi, risikofaktorer, sygdomsforløb samt behandling. Til trods for enighed om dette behov er der endnu uoverensstemmelser patologer imellem vedrørende en entydig histologisk definition. En for bred definition medfører lav specificitet og således en overestimering af problemets omfang, idet andre årsager til leverforandringer inddrages. En for snæver definition er specifik, men lidet sensitiv og tenderer dermed til underestimering, idet patienter med milde former for NASH ekskluderes. De mest fremtrædende karakteristika ved NASH kan inddeles i steatose, inflammation, celleskade og fibrose, som beskrevet af Brunt, der sammenligner 13 studier, der beskæftiger sig med detaljeret histologi (7). Disse forandringer ses primært i zone 3 (områderne omkring centralvenerne). Steatosen er overvejende af makrovesikulær type og kan på baggrund af procentdelen af involverede leverceller inddeles i mild (< 33%), moderat (33% 66%) og svær

143 Fig. 1. Histologiske karakteristika ved NASH: steatose, ballooning, inflammation og fibrose (fra Virtual Hospital, med tilladelse af Frank A. Mitros, M.D.). (>66%). Inflammationen er lobulær, oftest mild og består af en blanding af neutrofile granulocytter, T-lymfocytter og makrofager. Fremtrædende celleforandringer er især ballooning (opsvulmning) af hepatocytter, men også Mallory-legemer (patologisk aggregation af cytoskelettet) og nekrose forekommer. Fibrosen er oftest kendetegnet ved at have en perisinusoidal/pericellulær lokalisation (7) (Fig. 1). Den i dag mest anvendte metode til patoanatomisk evaluering baserer sig på nogle histologiske karakteristika der 1) er nødvendige for diagnosen, 2) normalt er til stede og 3) kan være til stede. Et skema er udarbejdet ved AASLD s konference (4) (Boks 2). Ved omtalte konference er der ligeledes udarbejdet et skema, der grad- og stadieinddeler NASH (4) (Boks 3). Gradinddelingen er baseret på steatose, inflammation og ballooning af leverceller. Stadieinddelingen inkluderer udbredelsen af fibrose og cirrose. Et sådant system muliggør evaluering af forandring over tid. Det kan imidlertid kritiseres, at tre parametre sammenfattes i gradinddelingen, uden at disse nødvendigvis ændrer sig parallelt. Det kunne på den baggrund være Nødvendige karakteristika Steatose, makro > mikro; accentueret i zone 3 Blandet, mild lobulær inflammation; spredte polymorfnukleære granulocytter og mononukleære celler Hepatocellulær ballooning; tydeligst ved steatotiske hepatocytter, typisk i zone 3 Normalt til stede men ikke nødvendig for diagnosen Zone 3 perisinusoidal fibrose Zone 1 leverceller med glycogenkerneinklusioner Lipogranulomer i lobuli; hovedsageligt små Spredte acidofile legemer eller PAS-farvede Kupfer-celler Fedtcyster Kan være til stede men ikke nødvendig for diagnosen Mallory-legemer; normalt i zone 3 typisk sparsomt dannet og kan nødvendiggøre immunohistokemisk farvning for bekræftelse Mild (1+), granulær, periportal hepatocellulær jernaflejring Megamitokondrier i hepatocytter Boks 2. Histologiske karakteristika ved NASH. rationelt at gradere de histologiske karakteristika individuelt (22). Af stor betydning i forbindelse med vurdering af sådanne karakteristika er spørgsmålet om reproducerbarhed bedømt ved intra- og interindividuel bedømmervariation. Et studie har beskæftiget sig med denne problematik og fundet, at flere histologiske parametre var forbundet med lav eller ligefrem dårlig overensstemmelse (23). Udfordringen i de kommende år bliver derfor at fastlægge diagnostiske kriterier, der ikke alene er»simple«og derved sikrer reproducerbarhed og korrekt diagnose men

144 Grad 1 (mild) Grad 2 (moderat) Grad 3 (svær) Stadie 1 Stadie 2 Stadie 3 Stadie 4 Steatose: overvejende makrovesikulær, op til 66% af lobuli Ballooning: enkelte hepatocytter i zone 3 Lobulær inflammation: spredt og mild akut inflammation; evt. mild kronisk inflammation Portal inflammation: ingen eller mild Steatose: af enhver grad; normalt blandet makro- og mikrovesikulær Ballooning: til stede i zone 3 Lobulær inflammation: neutrofile granulocytter, evt. i relation til ballooning af hepatocytter og/eller pericellulær fibrose; ± mild kronisk inflammation Portal inflammation: mild til moderat Steatose: > 66%, normalt blandet makro- og mikrovesikulær Ballooning: udtalt og hovedsagelig i zone 3 Lobulær inflammation: spredt, blandet akut og kronisk; neutrofile granulocytter kan være koncentrerede i områder med ballooning og perisinusoidal fibrose Portal inflammation: mild eller moderat, ikke dominerende eller udtalt Perivenulær, perisinusoidal eller pericellulær fibrose i zone 3; fokal eller udtalt Som stadie 1 med fokal eller udtalt periportal fibrose Brofibrose; fokal eller udtalt Cirrose Boks 3. NASH grad- og stadieinddeling. også»spænder så vidt«, at selv mindre forandringer kan evalueres over tid ved studier, der beskæftiger sig med sygdomsforløb og behandlingseffekt. Patogenese Den fremherskende hypotese, der beskriver patogenesen ved NASH, er den såkaldte»two hit«-hypotese (24). Første hit er karakteriseret ved fedtophobning i leveren, mens andet hit er karakteriseret ved inflammation, fibrose og morfologiske tegn på levercelleskade. FØRSTE HIT Helt centralt i udviklingen af steatose er begrebet insulinresistens. Insulinresistens er forbundet med to grundlæggende patofysiologiske abnormaliteter, nemlig hyperinsulinæmi og øget lipolyse i fedtvæv. Insulinresistensen i muskelvæv medfører en manglende translokation af glucosetransporteren GLUT-4 til celleoverfladen, hvorved glucoseoptagelsen i muskelcellerne kompromitteres (25). Følgelig stiger plasmaglucose, insulinfrigørelse stimuleres, og der opstår hyperinsulinæmi. Insulinresistensen i det perifere fedtvæv medfører en manglende hæmning af den insulinsensitive lipase (26). Således øges lipolysen, og plasmakoncentrationen af frie fedtsyrer (FFA) stiger. På hepatocytterne er virkningen af det forhøjede insulinspejl, at syntesen af fedtsyrer (FA) og triglycerid (TG) stiger. Denne effekt medieres via specifikke transkriptionsfaktorer, som er fundet forhøjede ved hyperinsulinæmi, og som inducerer produktionen af enzymer afgørende for lipogenesen (27, 28). Endvidere stimulerer høj plasmaglucose enzymer af betydning for lipogenesen (29). Således øges mæng-

145 den af FA i leveren, dels som følge af de novo-syntese, og dels som følge af hepatisk optagelse af den øgede mængde FFA i plasma. Fedtsyrer befinder sig i ligevægt med triglycerid, og i en situation, hvor tilførsel og nydannelse overstiger udskillelse (i form af VLDL) og nedbrydning (oxidation), opstår steatose. Syntesen af Apolipoprotein B100 er fundet nedsat hos patienter med NASH, og dette kunne være en kompromitterende faktor i leverens lipidbortskaffelse i form af VLDL (30). Som følge af fedtophobningen i leveren ændres de metaboliske forhold der opstår partiel hepatisk insulinresistens. Med partiel menes, at nogle metaboliske processer på normalvis dikteres af det høje insulinspejl, mens andre derimod dikteres af insulinresistens. Således er lipogenesen som ovenfor beskrevet stimuleret (insulineffekt), mens gluconeogenesen paradoksalt nok også er stimuleret (insulinresistens). Interessant er det derfor, at leverens øgede glucoseproduktion i forbindelse med simpel steatose kan tendere til at give diabetes (5). ANDET HIT Udviklingen fra simpel steatose til NASH (andet hit) menes overordnet at være styret af to processer dels et øget oxidativt stress og dels en stimuleret produktion af proinflammatoriske cytokiner (31). En væsentlig problematik i kortlægningen af dette andet hit er, at den altafgørende invasive diagnostik har vanskeliggjort større populationsbaserede studier. Derfor bygger mange resultater på dyremodeller, og spørgsmålet er, i hvilken grad disse afspejler humane patogenetiske forhold ved udviklingen af NASH. Oxidativt stress opstår, når antioxidantberedskabet overstiges af mængden af reaktive iltradikaler (ROS). Ophobningen af TG i leveren begrænses i en vis grad ved, at fedtsyrerne stimulerer deres egen nedbrydning (oxidation), men det sker med øget ROS-belastning til følge. De dannede ROS er initierer lipidperoxidation af polyumættede fedtsyrer, og produkterne heraf er ligesom ROS erne toksiske men har længere halveringstider. Således amplificeres det oxidative stress (32). Øget dannelse af proinflammatoriske cytokiner foregår på flere niveauer. Dels frigøres tumor nekrosefaktor-α (TNF-α) fra fedtvæv, og dels øges syntesen af TNF-α samt andre cytokiner i ROS-påvirkede hepatocytter (5). Et pilotstudie har vist, at patienter med NASH har en forstyrret ATP-homøostase, hvilket kunne tyde på mitokondriel dysfunktion (33). Dette er senere blevet undersøgt i flere studier og til trods for, at mekanismerne ikke er fuldstændigt afklarede, er det accepteret, at både ROS, lipidperoxidations-produkter og TNF-α har skadelig effekt på mitokondrier (34, 35). Man har derfor en situation, hvor den

146 tidligere beskrevne øgede oxidation foruden dannelse af de toksiske iltradikaler også øger tilførslen af elektroner til en blokeret respirationskæde i mitokondrierne. Konsekvensen heraf er, at disse elektroner kan reagere med ilt under yderligere ROSdannelse (36), hvorved en circulus vitiosus er dannet. Fibrosen opstår som en naturlig helingsproces efter levercelleskade. Fibrogenesen varetages af stellate celler i et komplekst samspil med cytokiner, lipidperoxidationsprodukter og henfaldsprodukter fra beskadigede hepatocytter (5). Selvom de seneste års forskning har givet bedre forståelse for mange af mekanismerne bag patogenesen ved NASH, står væsentlige spørgsmål stadig ubesvarede. En af de største udfordringer i de kommende år bliver således at kortlægge hvilke genetiske, metaboliske eller miljømæssige faktorer, der betinger, at nogle patienter med metabolisk syndrom udvikler simpel steatose, mens andre udvikler nekroinflammatoriske forandringer og fibrose, der igen hos nogle kan progrediere til cirrose og hepatocellulært carcinom. Interessekonflikter: ingen angivet. Vi takker overlæge, ph.d. Troels Havelund, Medicinsk Gastroenterologisk Afd. S, Odense Universitetshospital, for vejledning af projektopgaven og hjælpsomme kommentarer til nærværende artikel. LITTERATUR 1. Ludwig J, Viggiano TR, McGill DB, Ott BJ. Nonalcoholic steatohepatitis mayo clinic experiences with a hitherto unnamed disease. Mayo Clin Proc 1980; 55: 4 38. 2. Bugianesi E, Leone N, Vanni E, Marchesini G, Brunello F, Carucci P et al. Expanding the natural history of non-alcoholic steatohepatitis: From cryptogenic cirrhosis to hepatocellular carcinoma. Gastroenterology 2002; 123: 134 40. 4. Neuschwander-Tetri BA, Caldwell SH. Nonalcoholic steatohepatitis: Summary of an AASLD Single Topic Conference. Hepatology 2003; 37: 1202 19. 5. Jansen PLM, ed. Non-alcoholic steatohepatitis: review in depth. Eur J Gastroenterol Hepatol 2004; 16: 1079 122. 7. Brunt EM. Nonalcoholic steatohepatitis: definition and pathology. Semin Liver Dis 2001; 21: 3 16. 9. Marchesini G, Bugianesi E, Forlani G, Cerrelli F, Lenzi M, Manini R et al. Nonalcoholic fatty liver, steatohepatitis, and the metabolic Syndrome. Hepatology 2003; 37: 917 23. 13. Chitturi S, Farrel GC. Etiopathogenesis of nonalcoholic steatohepatitis. Semin Liver Dis 2001; 21: 27 41. 14. Svendsen OL, Heitmann BL, Mikkelsen KL, Raben A, Ryttig KR, Sørensen TIA et al. Fedme i Danmark: En rapport fra Dansk»Task Force on Obesity«under Dansk Selskab for Adipositasforskning. Ugeskr Læger 2001; 163: Suppl 8. 16. Wanless IR, Lentz JS. Fatty liver hepatitis (steatohepatitis) and obesity: an autopsy study with analysis of tisk factors. Hepatology 1990; 12: 1106 10. 17. Saadeh S, Younossi ZM, Remer EM, Gramlich T, Ong JP, Hurley M et al. The utility of radiological imaging in nonalcoholic fatty

liver disease. Gastroenterology 2002; 123: 745 50. 18. Bellentani S, Tiribelli C. The spectrum of liver disease in the general population: lesson from the Dionysos study. J Hepatol 2001; 35: 531 7. 19. Yu AS, Keeffe EB. Nonalcoholic fatty liver disease. Rev Gastroenterol Disord 2002; 2: 11 9. 23. Younossi ZM, Gramlich T, Liu YC, Matteoni C, Petrelli M, Goldblum J, Rybicki L, McCullough AJ. Nonalcoholic fatty liver disease: assessment of variability in pathologic interpretations. Mod Pathol 1998; 11: 560 5. 24. Day CP, James OF. Steatohepatitis: A tale of two hits? Gastroenterology 1998; 114: 842 5. 31. Browning JD, Horton JD. Molecular mediators of hepatic steatosis and liver injury. J Clin Invest 2004; 114: 147 52. Fuldstændig litteraturliste kan findes på internetudgaven: www.mpl.dk