Small intestinal bacterial overgrowth, tnf-a and non-alcoholic steatohepatits

Abstract
In 2001, I and my colleagues at the Queen Elizabeth Hospital in Adelaide, published a paper in Gut investigating the role of small intestinal bacterial overgrowth in non-alcoholic steatohepatitis.¹ The paper described an increased prevalence of small intestinal bacterial overgrowth and high serum TNF-a values in patients with non-alcoholic steatohepatitis. The paper generated significant interest and debate in the international gastroenterology and hepatology community. In this article I describe the background to this paper and its main findings. I also summarise the debate that followed publication and what I believe are the significant implications of the work.

Key words
Small intestinal bacterial overgrowth, non-alcoholic steatohepatitis, TNF-a

Artículo completo
Nuestra hipótesis
Mientras trabajaba en el Departamento de Gastroenterología y Hepatología del Queen Elizabeth Hospital en Adelaida, Australia, comencé una investigación clínica para determinar la prevalencia de crecimiento bacteriano excesivo en intestino delgado (CBEID) en pacientes con esteatohepatitis no alcohólica (EHNA) con el objetivo de establecer el papel patogénico del CBEID en esta situación. Fue mi colega, el doctor Adrian Cummins, quien me entusiasmó en este terreno, ya que él ha investigado durante mucho tiempo la participación del CBEID en EHNA. A partir de la lectura de la bibliografía disponible al respecto surgieron razones suficientes para sospechar que el CBEID podría ser un factor contribuyente en la etiología de la EHNA. En primer lugar, en ratas con CBEID se han encontrado lesiones hepáticas similares a las que se observan en la EHNA. En el mismo modelo se comprobó que las endotoxinas sistémicas podrían ser causa de EHNA, a través del factor de necrosis tumoral alfa (TNFa). A su vez, hay observaciones interesantes en el hombre, tales como la asociación entre la cirugía de derivación yeyuno-ileal y el desarrollo de EHNA y la mejoría de la EHNA después del tratamiento con antibióticos o al eliminar la derivación intestinal. Estos y otros hallazgos similares nos hicieron suponer que el CBEID podría ser un factor importante en la patogenia de la EHNA. Según nuestra hipótesis, el CBEID generaría aumento de la permeabilidad intestinal y de la absorción de endotoxinas las cuales, a su vez, estimularían la producción de TNFa en las células Kupffer del hígado, fenómeno que culminaría con el desarrollo de EHNA. Nos sorprendió que no se hubiese formulado la teoría anteriormente y que tampoco se realizaran experiencias en seres humanos para evaluar la prevalencia de CBEID, la mayor permeabilidad intestinal o la elevación de los niveles de TNFa en estos enfermos. Por lo tanto, comenzamos un estudio de casos y controles para probar nuestra hipótesis, que abarcó a 22 pacientes con EHNA (casos) y 23 controles comparables en edad y sexo. Principales hallazgos
Una de las principales observaciones del estudio fue la detección de prevalencia significativamente mayor de CBEID en pacientes con EHNA que en el grupo control (50% versus 22%, p = 0.048). En el diagnóstico de CBEID utilizamos xilosa-D marcada con C¹⁴ y prueba de la lactulosa en aire espirado. El otro resultado interesante fue que comprobamos concentraciones significativamente mayores de TNFa en los pacientes con EHNA (14.2 versus 7.5 pg/ml, p = 0.001). En cambio, no pudimos demostrar aumento sustancial de la permeabilidad intestinal o niveles incrementados de endotoxinas en los casos respecto de los controles, como tampoco en los casos con CBEID en relación con los casos sin CBEID. Debate que siguió a nuestro trabajo
El artículo promovió enorme interés y debate a nivel internacional. Se publicó con un comentario y hubo múltiples cartas al editor. El experto australiano Geoff Farrell avaló la novedad del artículo y el significado de los hallazgos pero también puso de manifiesto algunas de sus limitaciones.² Una de las principales críticas tuvo que ver con el control inadecuado entre enfermos y controles en relación con la presencia de diabetes. De hecho, al haber más pacientes con diabetes en el grupo con EHNA (23% versus 4%) cabe la posibilidad de que la asociación conocida entre diabetes y CBEID pudiera ser responsable de los resultados. Si bien la mayoría (77%) de nuestros pacientes con EHNA no tenía diabetes y el 40% de los sujetos con EHNA y diabetes no tenía CBEID, serían útiles estudios futuros que comparen la prevalencia de CBEID en diabéticos con EHNA y en diabéticos sin EHNA. En otra carta al editor, Poullis y colaboradores de Inglaterra criticaron la falta de control adecuado según la prevalencia de obesidad y alcoholismo.³ Los autores presentaron algunos de sus datos, que demuestran correlación positiva entre la obesidad y el nivel de TNFa, y señalaron que el índice de masa corporal (IMC) significativamente más alto en pacientes con EHNA (30 versus 24, p = 0.002) pudo haber sido un factor de confusión en la mayor concentración de TNFa en nuestra población de enfermos con EHNA. Por este motivo estudiamos la relación entre el IMC y la concentración de TNFa pero no encontramos dicha correlación positiva en ninguno de los grupos. Poullis y colaboradores también presentaron datos interesantes en relación con la correlación negativa entre el consumo de alcohol y el nivel de TNFa. Sugirieron que el mayor consumo de alcohol en el grupo control podría explicar la diferencia en el nivel de TNFa entre ambos grupos. Sin embargo, cuando evaluamos nuestra población no pudimos encontrar una asociación entre el consumo de alcohol y la concentración de TNFa. Poullis y su grupo sugirieron que otras interleuquinas (particularmente la IL-6, asociada positivamente con el IMC y el consumo de alcohol en sus estudios) debían ser investigadas. Grieco y colaboradores, de Italia, también enviaron una carta muy interesante revelando su preocupación en relación con la falta de consideración de enfermedad celíaca (EC) en los pacientes que estudiamos.⁴ Presentaron su propia serie de enfermos con EHNA en quienes, mediante estudio anatomopatológico, se encontró una prevalencia de EC del 13%. Asimismo, describieron la mejoría en los síntomas de EHNA en todos los sujetos con EC sometidos a dieta libre de gluten. Aunque no lo incluimos en el artículo, en todos nuestros enfermos se buscaron anticuerpos (IgA e IgM) antigliadina porque, al igual que Grieco, estuvimos interesados en esta posible asociación. Tres de nuestros 22 pacientes con EHNA tuvieron anticuerpos antigliadina. En uno de ellos se confirmó posteriormente EC por biopsia de duodeno, y en los dos casos restantes se requieren estudios adicionales. No obstante, estamos seguros de que la EC no fue un factor de confusión en nuestro estudio, ya que ninguno de los posibles enfermos con EC tuvo una prueba positiva en aire espirado y el nivel promedio de TNFa no difirió significativamente entre este subgrupo y el resto de los enfermos con EHNA. En otra carta al editor, Riordan y colaboradores, de Australia, revelaron su incertidumbre en relación con la confiabilidad de la prueba en aire espirado para establecer el diagnóstico de CBEID.⁵ El elevado número de resultados positivos en nuestro grupo control (5 de 23) fue interpretado por el grupo de Riordan como una baja especificidad de la prueba. Sin embargo, tres de los 5 normales que tuvieron resultados positivos estaban tratados con drogas antiácidas y es posible, entonces, que la aclorhidria (un conocido factor predisponente de CBEID) originada por la terapia fuese responsable de la positividad de la prueba. En cambio, los pacientes utilizaron mucho menos frecuentemente antiácidos (1 de 11 sujetos con EHNA y prueba positiva) por lo que la elevada prevalencia de CBEID en este grupo no puede ser atribuida al uso de drogas antiácidas. En respuesta a esta crítica también expusimos trabajos que confirmaron la utilidad de la prueba y su mejor especificidad en comparación con la tradicional prueba de la D-xilosa marcada con C¹⁴ en aire espirado. Significado y consecuencias de nuestra investigación
¿En qué forma puede el CBEID ser causa de EHNA A pesar de la importancia de nuestras observaciones es difícil establecer definitivamente esta conclusión. Aún cuando la hipótesis es atrayente y cuando la prevalencia de CBEID es mayor en los pacientes con EHNA, no pudimos confirmar aumento de la permeabilidad intestinal ni de los niveles de endotoxina en los enfermos con EHNA o con EHNA y prueba positiva en aire espirado. Ciertamente, estos hallazgos avalarían fuertemente el papel protagónico del CBEID en el desarrollo de EHNA. Sin embargo, cabe destacar que hay buenos argumentos para explicar la falta de evidencia de mayor permeabilidad intestinal y mayor nivel de endotoxinas. Un aumento significativo de la permeabilidad intestinal (por encima de la sensibilidad de nuestra prueba de permeabilidad) no parece prerrequisito para la traslocación bacteriana. El nivel de endotoxina puede estar elevado en la circulación portal. En forma alternativa, otros productos bacterianos -no endotoxinas- podrían ser importantes en la patogenia de la EHNA. Por ejemplo, la participación de ciertas especies de Bacteroides que no contienen endotoxina podría ser la conexión faltante. Dada la posibilidad de tratamiento del CBEID y el notable incremento de la EHNA en nuestra comunidad, son necesarios los estudios de seguimiento en forma urgente. La confirmación de la asociación entre CBEID y EHNA, tal vez mediante toma endoscópica de secreciones intestinales que permitan cuantificar el crecimiento bacteriano in vitro, sería extremadamente útil. Asimismo, el dosaje en sangre de polímeros de peptidoglucanos y polisacáridos (componentes integrales esenciales de la pared celular de la mayor parte de las bacterias) es otra forma posible de investigar la presunta asociación. Por primera vez en el hombre, la observación de mayores concentraciones de TNFa en pacientes con EHNA avala la teoría de que ciertas alteraciones en la red de citoquinas podrían participar en la patogenia de la EHNA. Esta posibilidad es actualmente más importante aún dado el reciente descubrimiento de la base molecular subyacente en la resistencia a la insulina.⁶ El trastorno, que tiene un papel crucial en el desarrollo de EHNA, parece ser consecuencia de la activación crónica del IKK-beta. Más aún, se sabe que el TNFa es un importante activador de esta quinasa. Estos hallazgos ayudaron a confirmar la importancia del TNFa, cualquiera sea la causa de su elevación, en la patogenia de la EHNA. La EHNA probablemente afecte, al menos, al 20% de la población general y evoluciona a cirrosis en el 10% al 20% de los enfermos. A su vez, es la principal causa de cirrosis criptogénica.⁷ A pesar de estas cifras alarmantes, la investigación de esta enfermedad hepática aún está en sus comienzos y hay mucho que aprender en relación con la historia natural de la patología, su patogenia y su tratamiento. El momento actual es ideal para los investigadores interesados en la EHNA; pequeños grupos con recursos limitados, como en nuestro caso, pueden brindar contribuciones interesantes.

Bibliografía del artículo

1. Wigg AJ, Roberts-Thomson IC, Dymock RB, McCarthy PJ, Grose RH, Cummins AG. The role of small intestinal bacterial overgrowth, intestinal permeability endotoxaemia, and tumour necrosis factor a in the pathogenesis of non-alcoholic steatohepatits. Gut 2001;48:206-11.
2. Farrell GC. Is bacterial ash the flash that ignites NASH Gut 2001;48:148-49.
3. Poullis A, Mendall MA. Alcohol, Obesity and TNF-alpha. Gut 2002;49:313.
4. Grieco A, Miele L, Pignataro G, Pompilli M, Gasbarrini G. Is coeliac disease a confounding factor in NASH Gut 2001;49:596.
5. Riordan SM, Duncombe VM, Thomas MC, Nagree A, Bolin TD, McIver CJ, Williams R. Small intestinal bacterial overgrowth, intestinal permeability and non-alcoholic steatohepatitis. Gut 2002;50:136-37.
6. Yuan M, Konstantopooulos N, Lee J, Hansen L, Li Z-W, Karin M, Shoelson SE. Reversal of obesity and diet induced insulin resistance with salicylates or targeted disruption of IKKbeta. Science 2001;293:1673-77.
7. Clark JM, Brancati FL, Diehl AM. Nonalcoholic fatty liver disease. Gastroenterology 2002;122:1649-57.