Caracterización de la neuroinflamación en cerebelo y de las alteraciones neurológicas asociadas en pacientes con enfermedad hepática

Abstract

[ES] La encefalopatía hepática (EH) es un síndrome neuropsiquiátrico complejo que aparece como consecuencia de un daño hepático severo, principalmente cirrosis. Cuando el hígado sufre dicho daño, disminuye su capacidad detoxificadora, de modo que comienzan a acumularse en el organismo una serie de sustancias que afectan al sistema nervioso. La EH engloba por tato un amplio rango de alteraciones neurológicas, tales como trastornos del sueño, deterioro cognitivo y de la coordinación, trastornos de la personalidad o pérdida de la consciencia. Los síntomas clínicos son muy variables, comenzando con un deterioro mental leve y pudiendo agravarse hasta un estado coma o incluso la muerte del paciente.

En un 33-55% de pacientes cirróticos sin síntomas evidentes de EH clínica se diagnostica encefalopatía hepática mínima (MHE), que se caracteriza por un deterioro cognitivo leve, déficit de atención y una disminución de la capacidad psicomotora. La EHM constituye un problema serio de salud pública, pues disminuye la calidad de vida de los pacientes, incrementa el riesgo a sufrir accidentes en el ámbito doméstico, laboral y de la conducción, y además puede progresar, ante una falta de diagnóstico y tratamiento, a EH clínica. La EHM no es apreciable mediante pruebas neurológicas rutinarias, pero sí mediante baterías de tests psicométricos o neurofisiológicos específicos. A fin de detectar y evaluar la EHM de forma más precisa, se han establecido como tests de referencia la batería PHES (Psychometric Hepatic Encephalopathy Score). Si bien diversos estudios han evaluado las alteraciones neurológicas en los pacientes, los resultados son en ocasiones contradictorios o insuficientemente claros.

Se ha visto que, como consecuencia de enfermedades hepáticas, aumenta la inflamación y los niveles de amonio en sangre. La hiperamonemia es el principal responsable de las alteraciones neurológicas, y la inflamación actúa sinérgicamente con ella induciendo el deterioro cognitivo y motor. La presencia de ambos fenómenos es suficiente para inducir deterioro cognitivo leve, incluso en ausencia de fallo hepático. Estudios realizados en animales muestran que las alteraciones cognitivas y motoras en EH son consecuencia de la neuroinflamación, que altera la neurotransmisión, produciendo el deterioro. Algunos trabajos apoyan también la presencia de neuroinflamación en pacientes con patologías hepáticas crónicas, pero aún hay cuestiones por resolver acerca de los mecanismos implicados en la neuroinflamación, su progresión y cómo contribuye en la aparición de las alteraciones cognitivas.

El cerebelo es la parte posterior del encéfalo, y está relacionado con los procesos de coordinación motora. Se ha visto que en modelos animales de hiperamonemia y EH la neuroinflamación es mayor en el cerebelo que en otras áreas cerebrales. Además, estudios en pacientes muestran que el cerebelo es una de las primeras áreas que se altera en EHM, contribuyendo a las alteraciones cognitivas y motoras tempranas propias de la patología. Trabajos anteriores sugieren que la neuroinflamación podría estar presente en pacientes con esteatohepatitis sin cirrosis hepática pero con altos niveles de amonio e inflamación que muestran deterioro cognitivo. Otros estudios apoyan la asociación entre alteraciones específicas del sistema inmune y la aparición de alteraciones neurológicas en pacientes con EHM, y esto podría estar mediado por infiltración de linfocitos periféricos o macrófagos en los tejidos cerebrales.

Los objetivos principales de este trabajo consistieron en caracterizar las alteraciones neurológicas así como la neuroinflamación en cerebelo de pacientes con daño hepático. Para cumplir dichos objetivos, se han llevado a cabo diversos tests psicométricos en pacientes cirróticos, entre ellos el PHES y tests para evaluar la coordinación. Por otro lado, se ha realizado un estudio detallado de disti

[EN] Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome due to severe liver damage, mainly cirrhosis. When the liver is damaged, its detoxifying capacity decreases, producing an accumulation of toxic compounds in the SNC. EH therefore involves a wide range of neurological alterations, such as sleep disorders, cognitive and coordination impairments, personality alterations or even loss of consciousness. The clinical symptoms are very variable, starting with mild mental impairment which could worsen to a coma or even the death of the patient.

About 33-55% of cirrhotic patients without obvious symptoms of clinical HE show minimal hepatic encephalopathy (MHE), which is characterized by mild cognitive impairment, attention deficit and decreased psychomotor capacity. The EHM is a serious public health concern, as it decreases the well-being of patients, increases the risk of domestic accidents, at work or driving, and can also develop, without diagnosis and treatment, to clinical EH. The EHM is not detected by routine neurological tests, but by specific psychometric or neurophysiological tests. In order to detect and evaluate the EHM more precisely, the PHES (Psychometric Hepatic Encephalopathy Score) battery has been established as reference tests. However, the results are sometimes contradictory or insufficiently clear. Inflammation and ammonium levels in blood increases as a consequence of liver disease.

Hyperammonemia and inflammation play synergistic roles in inducing neurological alterations. The presence of both factors is sufficient to induce mild cognitive impairment, even in the absence of liver failure. Studies in animal models show that cognitive and motor alterations in HE are a consequence of neuroinflammation, which alters neurotransmission leading to the impairments. Some studies also support the presence of neuroinflammation in patients with chronic liver diseases, but there are still questions to be solved with regard to the mechanisms involved in neuroinflammation, its development and how it contributes to the appearance of cognitive impairment.

The cerebellum is located in the hindbrain, and it is related to motor coordination function. Studies in animal models of hyperammonemia and HE show neuroinflammation levels are stronger in cerebellum than in other brain areas. In addition, studies in patients show that the cerebellum is one of the first areas that is altered in EHM, contributing to the early cognitive and motor impairments, which are characteristic of this pathology. Previous research suggests that the neurological alterations associated to neuroinflammation would be already present in patients with steatohepatitis if levels of ammonium and inflammation are high enough. Other studies also support the association between specific alterations of the immune system and the appearance of neurological alterations in patients with MHE, and this could be mediated by infiltration of peripheral lymphocytes or macrophages into brain tissues.

The principal objectives of this work were to characterize neurological alterations and cerebellar neuroinflammation in patients with liver damage. In order to achieve these aims, various psychometric tests have been carried out in cirrhotic patients. On the other hand, a detailed study of neuroinflammation in different areas of the cerebellum has been realized using post-mortem samples of patients who died at different stages of liver disease, from mild steatohepatitis to cirrhosis and EH. Neuroinflammation has been analysed in post mortem cerebellar tissue using immunohistochemistry, immunofluorescence and image analysis software: expression levels of TNF-a, glutaminase and CCL20 have been quantified in Purkinje and granular layers, and the presence of CCL20 has been studied in meninges in order to identify a possible infiltration of peripheral lymphocytes and macrophages.