Μελέτη του λιπιδαιμικού και μεταβολικού προφίλ ασθενών με μη αλκοολική λιπώδη διήθηση ήπατος

Abstract

INTRODUCTION: Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is one of the most common causes of chronic liver disease and is becoming a major global health issue. In addition to the complications of chronic liver disease, increased cardiovascular risk is a primary cause of morbidity and mortality in patients with NAFLD. The aim of the study was to investigate the overall metabolic profile and the lipid profile of HDL lipoproteins in patients with NAFLD to identify the metabolic disorders associated with the condition and to explain the increased cardiovascular risk these patients face. MATERIALS AND METHODS: The metabolic profile of 62 patients with non-alcoholic fatty liver disease (confirmed by ultrasound) and 43 healthy volunteers was studied using 1Η-NMR spectroscopy. 1Η-NMR spectroscopy was also used to study the lipid composition of HDL particles in 51 patients with NAFLD, 40 patients with established cardiovascular disease, and 50 healthy volunteers. RESULTS: Of the 53 metabolites measured, 37 showed significant differences in patients with NAFLD. Specifically, the levels of isoleucine, valine, 2-oxoisocaproic acid, and 3-hydroxyisobutyric acid were elevated. Patients with NAFLD had higher concentrations of metabolites involved in ketogenesis and ketolysis, such as acetic acid, acetoacetic acid, 2-hydroxybutyric acid, and 3-hydroxybutyric acid. Additionally, lactate and pyruvate, which are related to energy production, were elevated in the NAFLD group. Metabolites related to the activated methyl cycle (betaine, dimethylamine, formic acid, methionine, glycine, choline, sarcosine), purine metabolism (hypoxanthine), and amino acids such as alanine, aspartate, glycine, tryptophan, and tyrosine were also elevated in the NAFLD group. Other metabolites, including carnitine, O-acetylcarnitine, creatine, N,N-dimethylglycine, myo-inositol, kynurenine, and 2-oxoglutarate, were found to be increased in patients with NAFLD compared to the control group. Conversely, patients with NAFLD had lower levels of the amino acids arginine, glutamine, and serine, as well as other metabolites such as ornithine, acetone, and taurine. In the HDL fraction of patients with NAFLD, there was a significant decrease in the content of phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylinositol compared to healthy individuals, and an increase in free cholesterol, lysophosphatidylcholine, other ether lipids, and total sphingolipids. The increase in sphingolipids was primarily due to the enrichment of HDL particles with ceramides and other sphingolipids. Additionally, the phosphatidylcholine to sphingomyelin ratio was significantly higher in patients with NAFLD compared to the control group. In patients with NAFLD, there was an increased content of saturated fatty acids and a decrease in unsaturated and polyunsaturated fatty acids. The percentage content of linoleic acid, eicosapentaenoic acid, arachidonic acid, and docosahexaenoic acid in HDL particles was lower in NAFLD patients compared to healthy individuals, and the average fatty acid chain length was shorter. Conversely, the ratios of saturated to unsaturated and saturated to polyunsaturated fatty acids were higher in the NAFLD group compared to the control group. Compared to HDL from patients with cardiovascular disease (CHD), HDL from NAFLD patients had significantly lower total glycerophospholipids, particularly phosphatidylinositol. The total sphingolipid content was notably increased in HDL from NAFLD patients compared to CHD patients, due to both sphingomyelin and ceramides. NAFLD patients showed similar fatty acid profile changes to CHD patients compared to healthy individuals. The HDL particle content of CHD patients had increased saturated fatty acids, while unsaturated, polyunsaturated, and specifically linoleic, eicosapentaenoic, arachidonic, and docosahexaenoic acids were reduced compared to NAFLD patients. Furthermore, the average fatty acid chain length was shorter in the CHD group compared to the NAFLD group, while the ratios of saturated to unsaturated and saturated to polyunsaturated fatty acids were higher. CONCLUSIONS: The study revealed significant differences in amino acid and lipid metabolism in patients with NAFLD. There were changes in the metabolism of BCAAs, TCA cycle activity, glycolysis, ketone body synthesis, and aromatic amino acid metabolism. Additionally, the lipid composition of HDL, especially phospholipids and fatty acids, differed compared to healthy individuals. These changes mirror the differences observed in the hepatocytes of NAFLD patients and may serve as markers for disease progression and explain the increased cardiovascular risk in these patients.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Η μη αλκοολική λιπώδης νόσος του ήπατος είναι μία από τις πιο συχνές αιτίες χρόνιας ηπατικής νόσου και εξελίσσεται σε μείζον πρόβλημα υγείας παγκοσμίως. Εκτός από τις επιπλοκές της χρόνια ηπατοπάθειας, ο αυξημένος καρδιαγγειακός κίνδυνος αποτελεί βασική αιτία νοσηρότητας και θνητότητας στους ασθενείς με NAFLD. Σκοπός της μελέτης ήταν η διερεύνηση συνολικού μεταβολικού προφίλ και του λιπιδικού προφίλ των HDL λιποπρωτεϊνών σε ασθενείς με NAFLD, με στόχο την αναγνώριση των μεταβολικών διαταραχών που σχετίζονται με την πάθηση και την εξήγηση του αυξημένου καρδιαγγειακού κινδύνου που παρουσιάζουν οι εν λόγω ασθενείς. ΥΛΙΚΟ-ΜΕΘΟΔΟΙ: Μελετήθηκε με φασματοσκοπία 1Η-NMR το μεταβολικό προφίλ 62 ασθενών με μη αλκοολική λιπώδη νόσο ήπατος (υπερηχογραφικά επιβεβαιωμένη) και 43 υγιών εθελοντών. Ακολούθησε με φασματοσκοπία 1Η-NMR μελέτη της λιπιδιακής σύσταση των HDL σωματιδίων 51 ασθενών με μη αλκοολική λιπώδη νόσο ήπατος, 40 ασθενών με εγκατεστημένη Καρδιαγγειακή Νόσο και 50 υγιών εθελοντών. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Από τους 53 μεταβολίτες που μετρήθηκαν, 37 παρουσίασαν σημαντικές διαφορές στους ασθενείς με NAFLD. Συγκεκριμένα, τα επίπεδα ισολευκίνης, βαλίνης, 2-οξοϊσοκαπροϊκού και 3-υδροξυϊσοβουτυρικού ήταν αυξημένα. Οι ασθενείς με NAFLD εμφάνισαν υψηλότερες συγκεντρώσεις μεταβολιτών της κετογένεσης και κετόλυσης όπως οξικό, ακετοξικό, 2-υδροξυβουτυρικό και 3-υδροξυβουτυρικό. Επίσης, το γαλακτικό και το πυροσταφυλικό, που σχετίζονται με την παραγωγή ενέργειας, ήταν αυξημένα στην ομάδα της NAFLD. Αυξημένοι στην ομάδα της NAFLD ήταν επίσης μεταβολίτες που σχετίζονται με τον κύκλο του ενεργοποιημένου μεθυλίου (βεταΐνη, διμεθυλαμίνη, φορμικό, μεθειονίνη, γλυκίνη, χολίνη, σαρκίνη), τον μεταβολισμό των πουρινών (υποξανθίνη) και αμινοξέων όπως η αλανίνη, ασπαρτικό, γλυκίνη, τρυπτοφάνη και τυροσίνη. Άλλοι μεταβολίτες όπως η καρνιτίνη, Ο-ακετυλοκαρνιτίνη, κρεατίνη, Ν,Ν-διμεθυλογλυκίνη, μυο-ινοσιτόλη βρέθηκαν επίσης αυξημένοι σε ασθενείς με NAFLD σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Αντίθετα, οι ασθενείς με NAFLD είχαν χαμηλότερα επίπεδα των αμινοξέων αργινίνη, γλουταμίνη και σερίνη, καθώς και άλλων μεταβολιτών όπως η ορνιθίνη, ακετόνη και ταυρίνη. Στο κλάσμα της HDL των ασθενών με NAFLD παρατηρήθηκε σημαντική μείωση της περιεκτικότητας σε φωσφατιδυλοχολίνη, φωσφατιδυλοαιθανολαμίνη και φωσφατιδυλοινοσιτόλη, σε σύγκριση με τους υγιείς, και αύξηση της ελεύθερης χοληστερόλης, της λυσοφωσφατιδυλοχολίνης, άλλων αιθερικών λιπιδίων και των συνολικών σφιγγολιπιδίων. Η αύξηση των σφιγγολιπιδίων οφείλεται κυρίως στον εμπλουτισμό της HDL με κεραμίδια και άλλα σφιγγολιπίδια. Επιπλέον, ο λόγος φωσφατιδυλοχολίνης προς σφιγγομυελίνη ήταν σημαντικά υψηλότερος στους ασθενείς με NAFLD σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Στους ασθενείς με NAFLD, παρατηρήθηκε αυξημένη περιεκτικότητα σε κορεσμένα και μειωμένη σε ακόρεστα και πολυακόρεστα λιπαρά οξέα. Επιπλέον, η % περιεκτικότητα του σωματιδίου σε λινελαϊκό οξύ, σε εικοσιπεντανοϊκό οξύ, αραχιδονικό οξύ και εικοσιδιεξανοϊκό οξύ ήταν σε χαμηλότερα ποσοστά στους ασθενείς με NAFLD σε σχέση με τους υγιείς και το μέσο μήκος αλυσίδας των λιπαρών οξέων ήταν μικρότερο. Αντίθετα, οι λόγοι κορεσμένα/ακόρεστα καθώς και κορεσμένα/πολυακόρεστα ήταν μεγαλύτεροι στην ομάδα της NAFLD εν συγκρίσει με την ομάδα ελέγχου. Σε σχέση με την HDL των ασθενών με καρδιαγγειακή νόσο, η HDL των ατόμων με NAFLD παρουσίαζε στατιστικά σημαντικά χαμηλότερη συγκέντρωση ολικών γλυκεροφωσφολιπιδίων και συγκεκριμένα φωσφατιδυλοινοσιτόλης. Η περιεκτικότητα των σωματιδίων σε ολικά σφιγγολιπίδια βρέθηκε ιδιαίτερα αυξημένη στην HDL των ασθενών με NAFLD σε σχέση με την HDL των CHD ασθενών. Η αύξηση αυτή οφείλεται τόσο στην σφιγγομυελίνη όσο και στα κεραμίδια. Οι ασθενείς με NAFLD παρουσιάζουν παρόμοιες μεταβολές με τους CHD σε σχέση με τους υγιείς όσον αφορά το προφίλ των λιπαρών οξέων. Η περιεκτικότητα του σωματιδίου της HDL των ασθενών με CHD σε κορεσμένα αυξήθηκε, ενώ σε ακόρεστα, πολυακόρεστα και ειδικά στο λινελαϊκό εικοσιπεντανοϊκό οξύ, αραχιδονικό οξύ και εικοσιδιεξανοϊκό οξύ μειώθηκε σε σύγκριση με τους ασθενείς με NAFLD. Επιπλέον, το μέσο μήκος αλυσίδας των λιπαρών οξέων ήταν μικρότερο στην ομάδα ασθενών με CHD εν συγκρίσει με την ομάδα της NAFLD ενώ οι λόγοι κορεσμένα/ακόρεστα καθώς και κορεσμένα/πολυακόρεστα ήταν μεγαλύτεροι.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η μελέτη αποκάλυψε σημαντικές διαφορές στον μεταβολισμό αμινοξέων και λιπιδίων σε ασθενείς με NAFLD. Διαπιστώθηκαν αλλαγές στο μεταβολισμό των BCAAs, στη δραστηριότητα του κύκλου του κιτρικού οξέος, στη γλυκόλυση, στη σύνθεση κετονικών σωμάτων και στον μεταβολισμό των αρωματικών αμινοξέων. Επίσης, η σύσταση των λιπιδίων των HDL, ειδικά των φωσφολιπιδίων και των λιπαρών οξέων, ήταν διαφορετική σε σχέση με υγιείς. Αυτές οι αλλαγές ακολουθούν τις διαφορές που παρατηρήθηκαν στα ηπατοκύτταρα των ασθενών με NAFLD και μπορεί να λειτουργήσουν ως δείκτες προόδου της νόσου αλλά και να εξηγήσουν τον αυξημένο καρδιαγγειακό κίνδυνο αυτών των ασθενών.