Алкогольная болезнь печени: опираясь на работы Чарльза С. Либера

Шульпекова Ю.О.

Год назад, 1 марта 2009 г., в возрасте 78 лет скончался выдающийся американский ученый бельгийского происхождения Чарльз С. Либер (Charles S. Lieber). В течение более чем 40 лет Ч. Либер и его сотрудники проводили клинические и экспериментальные исследования по нутрициологии и патофизиологии печени. Одним из приоритетных направлений их работы было изучение закономерностей патогенеза алкогольной болезни печени (АБП) и механизмов токсического действия алкоголя.

Вопреки устоявшемуся к середине XX в. мнению о том, что заболевания печени у лиц, употребляющих алкоголь, развиваются вследствие недостаточного поступления необходимых пищевых компонентов, а не вследствие воздействия самого этанола (так называемое алиментарное поражение), Ч. Либер и сотрудники были первыми, кто доказал, что алкоголь способен оказывать самостоятельное повреждающее действие на печень. Одним из важных разделов их исследований были модели на грызунах и приматах, в которых этанол либо изокалорийное количество углеводов в качестве контроля включались в состав жидких диет, названных по имени их разработчиков диетами Lieber-DeCarli [10,11].

Были изучены такие метаболические эффекты этанола, как гиперлипидемия, гиперурикемия, токсические свойства его метаболита ацетальдегида, внутриклеточный окислительный стресс. Сегодня уже хорошо известно, что следствием окислительного стресса являются истощение запасов восстановленного глутатиона и глубокие функциональные и структурные нарушения в клетке. В опытах на животных Либер показал, что подобные нарушения поддаются коррекции путем назначения S-аденозил-1-метионина и эссенциальных фосфолипидов, которые широко применяются сегодня для лечения АБП [6,10].

Крупнейшим вкладом Ч. Либера и его сотрудников в гепатологию стало также описание микросомального пути метаболизма этанола. Активация микросомального окисления на фоне хронического употребления алкоголя лежит в основе многих биохимических и клинических особенностей течения АБП - индукции цитохрома, окислительного стресса, формирования толерантности к этанолу, развития лекарственных реакций (в частности, токсического действия ацетаминофена), извращенных реакций на другие вещества экзогенного происхождения, выработки проканцерогенов, нарушения обмена каротина и т.д. Ч. Либер подчеркивал, что действие многих лекарственных препаратов у лиц, хронически употребляющих алкоголь, характеризуется сужением терапевтического коридора. Он заложил основы представлений о факторах риска АБП, роли желудка в метаболизме этанола, половых различиях обмена, изучал значение изоформ алкогольдегидрогеназы.

Ч. Либер подчеркивал роль эндотоксина и провоспалительных цитокинов (в частности, фактора некроза опухоли - α) в патогенезе повреждения печени при АБП [8]. В своих исследованиях он продемонстрировал роль аммоний-продуцирующей флоры в развитии печеночной энцефалопатии и лечебный эффект антибактериальных препаратов в ее подавлении [18].

Работы этого ученого теоретически обосновывают и доказывают эффективность лекарственных препаратов на основе эссенциальных фосфолипидов, S-аденозил-метионина, пентоксифиллина, глюкокортикоидов и антиоксидантов в лечении АБП и предотвращении ее прогрессирования [9].

Учитывая тот факт, что различные состояния, связанные с употреблением алкоголя, и в частности АБП, сегодня остаются важными причинами смертности и инвалидизации в развитых странах, научное и социальное значение работ Ч. Либера трудно переоценить.

В этой статье нам хотелось бы проиллюстрировать спектр научных исследований этого ученого и его сотрудников, сосредоточив внимание на проявлениях окислительного стресса и обосновании применения эссенциальных липидов при АБП.

Эссенциальные фосфолипиды представляют собой фосфатидилхолин, в состав которого входят полиненасыщенные жирные кислоты, главным образом линолевая (около 70%), а также линоленовая и олеиновая. Фосфатидилхолин, содержащий столь большое количество полиненасыщенных жирных кислот, также обозначают термином "полиенилфосфатидилхолин (РРС)". Здоровый человек получает полиненасыщенные жирные кислоты с пищей, главным образом из растительных масел. В промышленных целях для создания лекарственных препаратов РРС экстрагируют из соевых бобов. В составе РРС имеет главное значение и составляет 50% 1,2-дилинолеоилфосфатидилхолин (в англо¬язычных источниках для его обозначения используют аббревиатуру DLPC). Именно это вещество обладает наиболее высокой биодоступностью и выступает как активный ингредиент лекарственных препаратов эссенциальных фосфолипидов.

Окислительный стресс. Как было отмечено, Чарльз Либер доказал, что окислительный стресс представляет собой одно из основных звеньев патогенеза АБП. Хроническое употребление этанола сопровождается повышением активности цитохрома CYP2E1. Индукции цитохрома способствуют также накапливающиеся в гепатоцитах жирные кислоты и кетоновые тела. Высокая активность цитохрома приводит к нарастанию выработки из этанола токсичного ацетальдегида и свободных радикалов [7]. Индукция CYP2E1 при АБП наблюдается не только в гепатоцитах, но и в клетках Купфера, что способствует их активации и высвобождению провоспалительных цитокинов, включая фактор некроза опухоли - α [9].

На фоне окислительного стресса возникает дефицит восстановленного глутатиона, S-аденозилметионина (необходимого для реакций трансметилирования и поддержания антиоксидантного потенциала клетки) и фосфолипидов в составе мембран, повышается синтез проколлагена. Поэтому одним из важных направлений патогенетического лечения АБП на сегодняшний день остается восполнение запасов S-аденозилметионина и назначение эссенциальных фосфолипидов (РРС) [6,8].

Вследствие того, что молекулы РРС содержат множество ненасыщенных связей, они обладают свойством "ловушек" свободных радикалов, способностью снижать выраженность окислительного стресса и уменьшать степень индукции CYP2E1 [7,19].

В опытах на животных, которым назначалась жидкая диета Lieber-DeCarli, было продемонстрировано, что выраженный дефицит аденозилметионина и восстановленного глутатиона и повышенное содержание маркеров перекисного окисления в печени развиваются уже через 2 мес. регулярного приема этанола. Введение в диету РРС сопровождалось коррекцией этих изменений: повышением содержания S-аденозилметионина и исчезновением лабораторных признаков окислительного стресса. Известно, что фосфатидилхолины вырабатываются в печени путем метилирования фосфатидилэтаноламина при участии S-аденозилметионина. Вероятно, полиенилфосфатидилхолин за счет пополнения запасов фосфатидилхолинов способствует снижению утилизации S-аденозилметионина и глутатиона и, возможно, косвенно способствуют восстановлению запасов последнего [2]. Возможно также сочетанное назначение S-аденозилметионина и эссенциальных фосфолипидов [1].

В условиях окислительного стресса повышенная продукция оксида азота вместе с супероксид-анионом приводит к образованию пероксинитрита - мощного окислительного агента. В опытах на крысах показано, что хроническое воздействие этанола сопровождается повреждением клеточных белков под действием пероксинитрита - как в цитозоле, так и в митохондриях. Этот эффект значительно уменьшался при введении в пищу РРС, тогда как эффект добавления эссенциальных жирных кислот и холина был менее выраженным [3].

Назначение эссенциальных фосфолипидов в условиях употребления алкоголя способствует уменьшению степени нарушения функций митохондрий. В опытах на крысах изучалась способность митохондрий к оксилению глутамата и пальмитоил-1-карнитина при приеме этанола (1-я группа), DLPC (2-я группа), этанола в сочетании с DLPC (1,5 г/1000 кал) (3-я группа) и этанола в сочетании с РРС (3 г/1000 кал) (4-я группа). Прием этанола приводил к снижению способности митохондрий к окислению аминокислот и активности цитохромоксидазы. Этот эффект предотвращался при добавлении как чистого DLPC, так и РРС, в равной степени [21]. По-видимому, данный эффект обусловлен повышением целостности и пластичности митохондриальных мембран, в качестве строительного материала для которых могут выступать эссенциальные фосфолипиды.

В то же время в условиях окислительного стресса, вызванного употреблением алкоголя в сочетании с перегрузкой железом, полиенилфосфатидилхолин не оказывает столь отчетливого антиоксидантного эффекта, как при "чисто алкогольной"; болезни печени [1].

С развитием окислительного стресса под действием этанола связывают активацию механизма программированной гибели клеток печени (апоптоза). Выра­женность апоптоза изучалась в опытах на крысах, которым назначалась жидкая "парная диета" Lieber - DeCarli, содержащая этанол (36% от общей энергетической ценности), либо изокалорийное количество углеводов, на 28 дней. Употребление этанола приводило к 4,5-кратному нарастанию выраженности апоптоза, причем клетки в состоянии апоптоза концентрировались преимущественно в перивенулярных отделах долек. Добавление в пищу РРС снижало выраженность апоптоза более чем в 2 раза [19].

В клеточной линии Hep G2 изучалась способность РРС подавлять развитие апоптоза, индуцированного алкоголем. Клетки инкубировали в присутствии этанола с добавлением РРС, либо специфического ингибитора каспаз IDN-6556. По результатам трансмиссионной электронной микроскопии, анализа фрагментации ДНК и метода TUNEL показано, что РРС предотвращает апоптоз гепатоцитов в той же степени, как и IDN-6556, по механизму, сходному с угнетением каспаз [5].

В другой работе показано, что эссенциальные фосфолипиды оказывают антиапоптотическое действие благодаря снижению содержания активности цитохрома С и каспазы-3 в цитозоле, возможно, в сочетании с повышением экспрессии "антиапоптотической" молекулы Bcl-x(L) [16].

Возможности борьбы с прогрессированием фиброза печени. Назначение РРС при АБП способствует уменьшению числа активированных звездчатых клеток и повышению активности коллагеназы [6,7,9,22].

Как известно, одну из ключевых ролей в развитии фиброза печени играет трансформирующий фактор роста β-1 (TGF- β1), который повышает синтез проколлагена активированными звездчатыми клетками печени и способен усиливать окислительный стресс (повышать содержание перекисей и супероксид-аниона в клетках, снижать запасы восстановленного глутатиона). Напротив, DLPC - активный компонент РРС - проявляет свойства антиоксиданта. В культуре звездчатых клеток печени изучалось влияние DLPC на профиброгенный и прооксидантный эффект TGF- β1. Введение DLPC в культуру клеток, обработанных TGF- β1, сопровождалось подавлением выработки проколлагена. Аналогичный эффект оказывал фермент каталаза. Признаков подавления активации клеток Ито не выявлено, что свидетельствует о том, что эссенциальные фосфолипиды оказывают антифиброгенный эффект именно в силу своего антиоксидантного потенциала [4].

В США проведено крупное рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое проспективное исследование "Veterans Affairs Cooperative Study of polyenylphosphatidylcholine in alcoholic liver disease", в котором изучались подходы к уменьшению темпов прогрессирования фиброза печени. В исследовании участвовали 789 пациентов; исходно у всех пациентов подтверждено наличие перивенулярного или септального фиброза. Пациенты исходно употребляли в среднем

16 доз этанола в день (1 доза = 14 г этанола) в течение 19 лет. Обследованные пациенты были рандомизированы в группу плацебо либо лечения РРС. В ходе исследования проводилась контрольная биопсия печени. И хотя основной вклад в предотвращение прогрессирования фиброза в данном исследовании принадлежит резкому сокращению приема этанола (в среднем до 2,5 дозы в день), в группе употреблявших эссенциальные фосфолипиды отмечена тенденция к снижению выраженности фиброза печени (p<0,05) [12].

Достаточно частое сочетание хронической инфекции вирусом гепатита С и употребления алкоголя в опасных дозах повышает риск развития цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы. Назначение противовирусной терапии имеет ряд ограничений при интоксикации этанолом. Продолжает изучаться эффективность РРС в качестве антифибротического средства при таком сочетанном поражении [7].

Изучения вклада инсулинорезистентности в патогенез АБП. Одно из перспективных направлений представляет изучение характера питания, ожирения и инсулинорезистентности как факторов, предрасполагающих к проявлению токсических свойств этанола [17].

Избыточное общее развитие жировой ткани может способствовать развитию и прогрессированию АБП вследствие высокого уровня продукции в ней свободных радикалов, фактора некроза опухоли - α и профиброгенных веществ (ангиотензина II, катехоламинов, нейропептида Y и лептина) [22].

Ацетальдегид (продукт метаболизма этанола) может способствовать накоплению жира в гепатоцитах вследствие нарушения активности рецепторов, активирующих пролиферацию пероксисом- α (PPAR-a) - ключевых регуляторов β-окисления жирных кислот в митохондриях, - а также за счет повышения выработки ингибитора транскрипции SREBP-1 (sterol regulatory element binding protein) [6].

Употребление алкоголя в высоких дозах провоцирует окисление ЛПВП. Образующиеся липопероксиды снижают отрицательный заряд этих частиц, предрасполагая к развитию атеросклероза. В контролируемом эксперименте на грызунах, которым давали в пищу этанол, показано, что добавление РРС сопровождается существенным снижением степени окисления ЛПВП [20].

Если ненасыщенные жирные кислоты (кукурузное масло, рыбий жир) усиливают алкогольное повреждение печени вследствие поддержания окислительного стресса, насыщенные жирные кислоты оказывают защитное действие. Эссенциальные фосфолипиды (РРС), напротив, способны предотвращать алкогольное повреждение печени за счет подавления активности цитохрома CYP2E1 и окислительного стресса. [6].

Назначение РРС препятствует развитию фиброза печени при неалкогольной жировой болезни печени, индуцированной в эксперименте на животных назначением диеты, богатой жирами [15].

Поскольку при избыточном накоплении жира в печени окислительный стресс вследствие индукции CYP2E1 играет важную роль в реакции повреждения, теоретически обосновано и сочетанное назначение S-аденозилметионина и DLPC. В эксперименте показано, что такая комбинация приводит к снижению выработки активной формы кислорода гидроксиноненала, фактора некроза опухоли - α, проколлагена [12].

Число исследований, посвященных роли ядерных рецепторов в развитии АБП, непрерывно растет. Некоторые ферменты, участвующие в метаболизме этанола, регулируются ретиноидными рецепторами Х (RXR) и молекулами PPAR- α. Существуют реципрокные отношения между метаболизмом этанола и функциями RXR/PPAR- α. Окислительный стресс в клетке ведет к дисбалансу в системе RXR/PPAR- α, что связывают с поддержанием прогрессирования всех этапов заболевания [17].

В своих работах Ч. Либер показал, что защитное действие рецепторов, активирующих пролиферацию пероксисом- α и ω-окисления жирных кислот могут нарушаться при низком уровне печеночной индукции белка, связывающего жирные кислоты (fatty acid-binding protein, L-FABPc). Вследствие этого содержание внутриклеточных жирных кислот и выраженность перекисного окисления нарастает. Согласно выводам

Ч. Либера и его соавторов, важными направлениями профилактики прогрессирования АБП являются борьба с ожирением, ограничение потребления длинноцепочечных жирных кислот и их замещение среднецепочечными, восстановление внутриклеточных запасов S-аденозилметионина и фосфолипидов [8].

В нашей стране широко применяется препарат эссеницальных фосфолипидов "Эссенциале Н", который содержит в составе фосфолипиды, экстрагированные из бобов сои. Эссенциале Н можно назначать как парентерально, так и перорально. Парентерально Эссенциале Н назначают в дозе 1-4 ампул (5-20 мл) в сутки в течение 10-30 дней. Одновременно или после курса внутривенного введения рекомендуют начать прием препарата внутрь в дозе 3-6 капсул в сутки в 3 приема. Длительность лечения и кратность курсов устанавливается индивидуально, их оптимальная минимальная продолжительность составляет 3 месяца.

Уникальность работ Ч. Либера и его сотрудников состоит в том, что они не просто описывают отдельные открытия и разработки в области биохимии, нутрициологии, молекулярной медицины, но и формируют целостный взгляд на закономерности течения различных болезней печени и ясно раскрывают механизмы действия лекарственных препаратов. Эти работы заложили прочную основу для развития современной клинической гепатологии. Талант и трудолюбие Ч. Либера заслуживают того, чтобы его имя всегда упоминалось в ряду самых выдающихся исследователей болезней печени.

Литература
1. Aleynik SI, Leo MA, Aleynik MK, Lieber CS. Polyenylphosphatidylcholine protects against alcohol but not iron-induced oxidative stress in the liver. Alcohol Clin Exp Res. 2000 Feb;24(2):196-206.
2. Aleynik SI, Lieber CS. Polyenylphosphatidylcholine corrects the alcohol-induced hepatic oxidative stress by restoring s-adenosylmethionine. Alcohol Alcohol. 2003 May-Jun;38(3):208-12.
3. Baraona E, Zeballos GA, Shoichet L, Mak KM, Lieber CS. Ethanol consumption increases nitric oxide production in rats, and its peroxynitrite-mediated toxicity is attenuated by polyenylphosphatidylcholine. Alcohol Clin Exp Res. 2002 Jun;26(6):883-9.
4. Cao Q, Mak KM, Lieber CS. DLPC decreases TGF-beta1-induced collagen mRNA by inhibiting p38 MAPK in hepatic stellate cells. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2002 Nov;283(5):G1051-61.
5. Katz GG, Shear NH, Malkiewicz IM, Valentino K, Neuman MG. Signaling for ethanol-induced apoptosis and repair in vitro. Clin Biochem. 2001 May;34(3):219-27.
6. Lieber CS. Alcoholic liver disease: new insights in pathogenesis lead to new treatments. J Hepatol. 2000;32(1 Suppl):113-28.
7. Lieber CS. Liver diseases by alcohol and hepatitis C: early detection and new insights in pathogenesis lead to improved treatment. Am J Addict. 2001;10 Suppl:29-50.
8. Lieber CS. Alcoholic fatty liver: its pathogenesis and mechanism of progression to inflammation and fibrosis. Alcohol. 2004 Aug;34(1):9-19.
9. Lieber CS. New concepts of the pathogenesis of alcoholic liver disease lead to novel treatments. Curr Gastroenterol Rep. 2004 Feb;6(1):60-5.
10. Lieber CS. Pathogenesis and treatment of alcoholic liver disease: progress over the last 50 years. Rocz Akad Med Bialymst. 2005;50:7-20
11. Lieber CS, DeCarli LM. An experimental model of alcohol feeding and liver injury in the baboon. J Med Primatol. 1974;3(3):153-63.
12. Lieber CS, Leo MA, Cao Q, Mak KM, Ren C, Ponomarenko A, Wang X, Decarli LM. The Combination of S-adenosylmethionine and Dilinoleoylphosphatidylcholine Attenuates Non-alcoholic Steatohepatitis Produced in Rats by a High-Fat Diet. Nutr Res. 2007 Sep;27(9):565-573.
13. Lieber CS, Weiss DG, Groszmann R, Paronetto F, Schenker S. Veterans Affairs Cooperative Study 391 Group. II. Veterans Affairs Cooperative Study of polyenylphosphatidylcholine in alcoholic liver disease. Alcohol Clin Exp Res. 2003 Nov;27(11):1765-72.
14. Lonardo A, Loria P. Of liver, whisky and plants: a requiem for colchicine in alcoholic cirrhosis? Eur J Gastroenterol Hepatol. 2002 Apr;14(4):355-8.
15. Ma X, Zhao J, Lieber CS. Polyenylphosphatidylcholine attenuates non-alcoholic hepatic fibrosis and accelerates its regression. J Hepatol. 1996 May;24(5):604-13.
16. Mak KM, Wen K, Ren C, Lieber CS. Dilinoleoylphosphatidylcholine reproduces the antiapoptotic actions of polyenylphosphatidylcholine against ethanol-induced hepatocyte apoptosis. Alcohol Clin Exp Res. 2003 Jun;27(6):997-1005.
17. Mello T, Polvani S, Galli A. Peroxisome proliferator-activated receptor and retinoic x receptor in alcoholic liver disease.// PPAR Res. 2009;2009:748174.
18. Meyers S, Lieber CS. Reduction of gastric ammonia by ampicillin in normal and azotemic subjects. Gastroenterology. 1976 Feb;70(2):244-7.
19. Mi LJ, Mak KM, Lieber CS. Attenuation of alcohol-induced apoptosis of hepatocytes in rat livers by polyenylphosphatidylcholine (PPC). Alcohol Clin Exp Res. 2000 Feb;24(2):207-12.
20. Navder K. P., Baraona Е., Leo M. A., Lieber C. S. Oxidation of LDL in baboons is increased by alcohol and attenuated by polyenylphosphatidylcholine. J. Lipid Res. 1999. 40: 983-987.
21. Navder KP, Lieber CS. Dilinoleoylphosphatidylcholine is responsible for the beneficial effects of polyenylphosphatidylcholine on ethanol-induced mitochondrial injury in rats. Biochem Biophys Res Commun. 2002 Mar 8;291(4):1109-12.
22. Purohit V, Russo D, Coates PM. Role of fatty liver, dietary fatty acid supplements, and obesity in the progression of alcoholic liver disease: introduction and summary of the symposium. Alcohol. 2004 Aug;34(1):3-8.