L-орнитин L-аспартат (LOLA) за лечение на чернодробна енцефалопатия при цироза: Доказателство за нови хепатопротективни механизми

Roger F. Butterworth и Kurt Gruengreiff
Department of Medicine, University of Montreal, Canada

Абстракт
Доказателствата сочат, че L-орнитин L-аспартат (LOLA) има директни хепатопротективни свойства при хронично чернодробно заболяване. Такива доказателства включват съобщения за затихване на повишените чернодробни ензими и билирубин, както и подобрения в протромбиновото време, резултати на Чайлд-Пю и MELD при пациенти с цироза и HЕ (чернодробна енцефалопатия). Тези подобрения в маркерите на подобрена функция на черния дроб се появяват паралелно с намаляването на циркулиращия амоняк и подобряване на чернодробната енцефалопатия (HE).

Хепатопротективните свойства на LOLA се появяват при пациенти с цироза и явна HE (OHE) минимална HE (MHE) или HE, получени в резултат на пост трансюгуларен интрахепатален портално-системен шънт (post-TIPS HE). Предложени са няколко механизма за отчитане на хепатопротекцията поради LOLA. Метаболитните промени, медиирани директно чрез L-орнитин и / или L-аспартат и свързани метаболити (глутамат, глутамин, глутатион), както и повишеният синтез на NO чрез увеличеното производство на аргинин се считат за играещи роля. Антиоксидантните действия могат да възникнат поради повишен синтез на глутатион от глутамат и намалени тъканни концентрации на потенциално вредни реактивни видове.

В допълнение, подобряването на чернодробната микроциркулация чрез NO също може да допринесе за хепатопротективните свойства на LOLA. Тези открития категорично подсказват, че понижаващите амоняка свойства на LOLA при пациенти с цироза могат да произтичат не само от способността на съставните аминокиселини L-орнитин и L-аспартат да стимулират включването на амоняк в урея и глутамин в остатъчните хепатоцити на увредения черен дроб, LOLA също може директно да ограничи увреждането и некрозата на хепатоцитите. Понастоящем са необходими допълнителни изследвания, за да се проучи по-подробно валидността на хипотезата за LOLA-хепатопротекция от клинична гледна точка.

АБРЕВИАТУРИ
ALT: Аланин трансаминаза; AST: Аспартат аминотранс-фераза; GS: Глутамин синтетаза; GSH: глутатион; НЕ: Чернодробна енцефалопатия; LOLA: L-орнитин L-аспартат; MELD: Модел на крайна чернодробна болест; MHE: минимална чернодробна енцефалопатия; NAFLD: Неалкохолна стеатозна болест на черния дроб; NCT: Тест за свързване на номер; OHE: Явна чернодробна енцефалопатия; PCA: Портокавална анастомоза; PT: Протромбиново време; RCT: Случайно контролирана пробна версия; TIPS: Трансюгуларен интрахепатален порто-системен шънт
ВЪВЕДЕНИЕ

НЕ при цироза е сериозно невропсихиатрично усложнение, което се характеризира с промени в личността, нарушения на съня, двигателна координация и когнитивни функции, прогресиращи от невъзможност за изчисляване на прости задачи до ступор и кома.

Съществени доказателства подкрепят идеята, че увеличаването на циркулиращия амоняк в резултат на намаления от цироза капацитет на черния дроб да го отстранява под формата на урея и / или глутамин е основната причина за HE при цироза. LOLA е смес от ендогенни аминокиселини с доказан капацитет за увеличаване на отстраняването на амоняк чрез остатъчни хепатоцити и скелетна мускулатура при пациенти с цироза (Фигура 1), както е показано в множество рандомизирани контролирани клинични проучвания [1-4], както и в систематичен преглед и мета-анализ [5].
Хепатопротекция чрез LOLA: Доказателства от клинични проучвания

Тази област на изследване последва публикуването на новаторски доклад, че LOLA, освен установената си роля за пречистване от амоняк, има директни защитни ефекти върху черния дроб сам по себе си. Докладът [6,7] при 314 пациенти с цироза описва ефектите от лечението с набор от дози перорален LOLA за периоди от 30-90 дни. Тежестта на умората и НЕ се подобриха значително, като 49% от пациентите с лека HE показаха пълно възстановяване на психическото състояние.

По-важното е, че в контекста на настоящия преглед плазмените концентрации на чернодробните ензими са значително атенюирани (с до 70%) при тези пациенти и това е придружено от сравнително намаление на общия билирубин, което показва подобрена чернодробна функция (Таблица 1). Макар и наблюдателно по своята същност и неконтролирно, това проучване представлява първия доклад за благоприятен ефект на LOLA върху маркерите на чернодробната функция и симптомите на НЕ при пациенти с цироза. Подобни находки за хепатопротективни свойства на LOLA в рандомизирани контролирани изпитвания (RCTs) впоследствие са докладвани при пациенти с широк спектър от HE подтипове, включително OHE, MHE и post-TIPS HE [1-4].

OHE
Този клинично очевиден тип ХЕ обикновено се диагностицира според тежестта на неврологичните симптоми, използвайки установени критерии на Уестхейвън. Изследване на 85 пациенти, изследващо 85 пациенти с цироза и лека до тежка OHE, са лекувани с LOLA интравенозно (20 g/ден за 7 дни) в сравнение с контролна група, която получава стандартна комплексна грижа. Както се очаква, лечението с LOLA доведе до понижаване на нивата на амоняк в кръвта и подобряване в тежестта на HE. Повишените нива на серумните трансаминази са значително затихнали и придружени от понижаване на общия билирубин при тези пациенти [4].

Резултати от последващо рандомизирано клинично проучване (RCT) при 120 пациенти с цироза с предимно неалкохолна етиология и лека до тежка ОНЕ разкриват, че интравенозният LOLA (20 г/ден за 3 дни) води до понижен серумен билирубин заедно със съкращаване на протромбиновото време (PT) в сравнение с контролните групи с плацебо [1]. Продължителността на болничния престой е значително по-кратка при пациенти, лекувани с LOLA в това проучване.

В описаните по-горе проучвания лечението на пациенти с цироза с интравенозно приложение на LOLA (20 г/ден) за период до една седмица беше достатъчно, за да доведе до подобряване на психичното състояние и понижаване на нивата на амоняк в кръвта, заедно с понижаването на чернодробните ензими и билирубина и подобрено PT предполага, че подобряването на чернодробната функция играе значителна роля. Всъщност мултивариационният анализ показа, че подобряването на PT е независим фактор, свързан с окончателното подобряване на психичното състояние при пациенти с тежка OHE (степен II и по-висока) [1].

MHE
Пациентите с цироза и MHE се проявяват с нормален неврологичен преглед и без очевидни клинични признаци. Промените в психомоторната скорост, фините промени в вниманието и вземането на изпълнителни решения, голяма част от които се диагностицират чрез установени психометрични парадигми за тестване, са основа за диагнозата на MHE. MHE оказва дълбоко влияние върху качеството на живот и може да повлияе на способността на пациента да управлява автомобил [8].

Установено е, че пациентите с цироза и MHE имат полза от лечението с LOLA, като 100% от пациентите, лекувани с LOLA интравенозно (20 g/д за 3 дни) показали понижени нива на амоняк в кръвта и подобрение в резултатите от теста за свързване на номера-A (NCT-A) в сравнение с 50% отговор при плацебо контроли, получавали плацебо (р <0,001) [1]. В по-късно изпитване, оценяващо ефикасността на пероралната форма на LOLA (5 g/д три пъти дневно за 60 дни), 64 пациенти с цироза и MHE показват подобрение в резултатите от психометричните тестове, както и забавена прогресия към OHE шест месеца след лечението [2]. Освен това, в това изпитване, откритията на значителни подобрения в оценките на Чайлд-Пю и Модел за краен стадий на чернодробна болест (MELD) при пациенти, получаващи LOLA, доведоха авторите до заключението, че на циркулиращия амоняк и забавеното прогресиране на HE са директно резултат от подобрената функция на черния дроб.

Post-TIPS HE
Процедурата на трансюгуларен интрахепатален порто-системен шънт (TIPS) при пациенти с цироза е широко прието лечение на портална хипертония и предотвратяване на стомашно-чревно кървене по този начин. Също така е полезно за лечението на асцит при тези пациенти. Въпреки това, TIPS е свързан с появата на нови или влошаващи се епизоди на НЕ при до 30% от пациентите. След TIPS, кръвта от слезката заобикаля черния дроб и получава достъп до системната циркулация. Както венозните, така и артериалните концентрации на амоняк се повишават след TIPS, а степента на хиперамониемия след TIPS е показател за степента на HE [9].
Доклад за RCT от 40 пациенти с цироза, получили успешно TIPS, описва ефектите от лечението с интравенозна LOLA (30 g/д за 7 дни) или контролни инфузии [3]. Промените както в концентрацията на амоняк на гладно, така и след нахранване значително благоприятстват групата с LOLA и пациентите в тази група имат значително по-големи подобрения в психическото състояние, оценени чрез психометрично изследване на 1-ви, 4-ти и 7-ми ден след TIPS. Значително понижение на кръвните трансаминази и билирубин наред със стабилизиране на резултатите от MELD също е отчетено при лекувани с LOLA, но групата неконтролирани пациенти кара авторите да предполагат, че профилактичната употреба на LOLA в продължение на една седмица може да бъде достатъчна за облекчаване на хепатоцелуларната дисфункция и предизвиканото увреждане от TIPS. По-рядко се наблюдава прогресия от MHE към OHE в групата, лекувана с LOLA.

Хепатопротекция на LOLA: механични изследвания

Механизмите, за които се предполага, че отговарят за протективните свойства на LOLA, се отнасят до редица действия на съставните аминокиселини на агента, L-орнитин и L-аспартат. Изглежда, че такива действия са посредствани от производството на глутамин, антиоксиданти и/или подобрена чернодробна микроциркулация, както е обобщено по-долу.

Действия на LOLA върху чернодробната биохимия и метаболизма

Отстраняването на амоняк от черния дроб разчита на два независими метаболитни пътя, а именно синтеза на урея и синтеза на глутамин (Фигура 1). Детоксикацията на амоняк е нарушена с до 80% при пациенти с цироза. Ефикасността на LOLA се основава на синтеза на урея в остатъчните 20% хепатоцити заедно с включването на амоняк в молекулата на глутамин в скелетната мускулатура [10]. При проучване на ефектите на интравенозните инфузии с LOLA върху плазмения амоняк и метаболитно свързаните аминокиселини при пациенти с цироза е доказано, че дефектното производство на урея е значително увеличено [11]. Тази констатация е в съответствие с предишен доклад, че при изолирани хепатоцити синтезата на урея от амоняк е ограничена от наличието на L-орнитин [12].

L-аспартатът се метаболизира в клетките на чревната лигавица чрез трансаминиране в аланин и оксалацетат, а експозицията на аланин показва, че води до намалено освобождаване на ензима от нормалните хепатоцити или от тези, увредени от хепатотоксин D-галактозамин, което води до стихване на повишените плазмени чернодробни ензими. Лечението на пациенти с цироза чрез инфузии с LOLA води до значително двукратно увеличение на плазмения аланин [11].

Роля на глутамина
Пациентите с цироза, лекувани с LOLA, проявяват значително повишаване на плазмения глутамат и глутамин [11] (Таблица 2). Синтеза на глутамин от LOLA е резултат от двуетапна реакция, включваща трансаминиране на L-ензима глутаминова синтетаза (GS) [10] (Фигура 1). Повишен синтез на глутамин при пациенти, лекувани с LOLA, се наблюдава в остатъчни перивенозни хепатоцити, както и в скелетните мускули; индуцирането на механизма, включващ черния дроб и мускулатурата, се получава в резултат на пост-транслационна възходяща регулация на GS гена [13]. Повишеният синтез на глутамин представлява не само една от ключовите стъпки в отстраняването на излишния амоняк, но може също да играе важна стъпка, свързана с хепатопротективните свойства на LOLA.

Неотдавнашно повишаване на интереса се фокусира върху ролята на глутамин в антиоксидантните пътища. Например в експериментален модел на незалкохолна мастна чернодробна болест (NAFLD), разстройство, разположено по протежение на чернодробно увреждане от проста стеатоза до цироза и в момента най-често срещаното хронично чернодробно заболяване в Европа, оралната добавка с глутамин е хепатопротективна [14, 15]. Тези полезни ефекти на глутамин в тези експериментални ситуации вероятно са резултат от повишено образуване на антиоксиданта глутатион (GSH), както е обсъдено по-долу.

Роля на глутатиона
В проучвания за HE, получени в резултат на увреждане на черния дроб, поради излагане на хепатотоксин тиоацетамид, лечението с LOLA води до значително понижение на серумните нива на чернодробните ензими (AST, ALT) и билирубин в допълнение към значително затихване на разрушаването на мембраната на чернодробните клетки и некрозата на тъканите. Лечението с LOLA също води до понижени концентрации на чернодробна тъкан на реактивни видове с тиобарбитурова киселина, средство, за което се знае, че причинява хепатоцелуларно увреждане и, което е важно, лечението с LOLA също води до едновременно обръщане на понижението в концентрацията на антиоксиданта глутатион GSH [16].

Взети заедно, тези открития силно подкрепят антиоксидантния механизъм на действие на LOLA при хепатопротекция, наблюдавана при чернодробна недостатъчност.

Роля на L-аргинин/азотен оксид
Алтернативен механизъм, замесен в хепатопротективния механизъм на LOLA, включва генерирането на азотен оксид (NO) от L-аргинин. Проучвания при лекуван с LOLA експериментален HE [10] и при пациенти с цироза, получаващи LOLA [11], постоянно показват повишаване на циркулиращия L-аргинин (Таблица 2), генериран от L-орнитин (Фигура 1). L-аргининът е облигатен субстрат за азотна оксидна синтаза, ензимът, отговорен за синтеза на NO. Доказано е, че прилагането на L-аргинин допринася за подобрената хепато-съдова перфузия при експериментално хронично чернодробно заболяване чрез увеличаване на производството на NO [17]. Подобни механизми вероятно се появяват при пациенти с цироза, лекувани с LOLA.

ОБОБЩЕНИЕ
Нарастващият брой доказателства предполага, че LOLA има директни хепатопротективни свойства при хронично чернодробно заболяване. Доказателства от неконтролирани клинични проучвания, както и RCT, включват съобщения за стихване в повишаването на чернодробните ензими и билирубин, както и подобрения в протромбиновото време, резултати на Чайлд-Пю и MELD при пациенти с цироза и HE. Тези подобрения в показателите на чернодробната функция настъпват паралелно с намаляването на циркулиращия амоняк и подобренията в степента на енцефалопатия. Тези хепатопротективни свойства на LOLA се проявяват при пациенти с цироза и явно HE, минимално ниво на HE или пост-TIPS HE.

Въз основа на проучвания в експериментални модели, както и при пациенти с цироза и HE, са предложени няколко механизма за отчитане на тези хепатопротективни свойства на LOLA. Такива механизми включват метаболитни промени, медиирани директно чрез L-орнитин и/или L-аспартат и един или повече от техните активни метаболити, които включват L-глутамин, L-аланин и GSH, както и повишена синтеза на NO чрез увеличеното производство на L- аргинин (Фигура 1).

Антиоксидантните действия могат да възникнат поради засилен синтез на GSH от глутамат, генериран чрез трансаминиране на съставните аминокиселини на LOLA и намалени тъканни концентрации на потенциално вредни реактивни видове. В допълнение, повишеният синтез на L-аргинин, който води до повишено производство на NO и подобрения на чернодробната микроперфузия, може да допринесе допълнително за тези хепатопротективни свойства на LOLA (Фигура 1).

Тези открития категорично подсказват, че понижаващите амоняка свойства на LOLA при пациенти с цироза са резултат не само от потенциала на съставните аминокиселини (L-орнитин и L-аспартат) да стимулират включването на амоняк в урея и глутамин в остатъчните хепатоцити на увредените черен дроб. LOLA също директно ограничава увреждането на хепатоцитите чрез механизми, включващи повишен глутамин, антиоксидант GSH и L-аргинин/NO система. Понастоящем са необходими допълнителни проучвания, заедно с подходящо контролирани клинични проучвания, за да се проучи по-подробно валидността на хипотезата за LOLA-хепатопротекция от клинична гледна точка.

РЕФЕРЕНЦИИ

  1. Abid S, Jafri W, Mumtaz K, Islam M, Abbas Z, Shah HA, et al. Efficacy of L-ornithine L-aspartate as an adjuvant therapy in cirrhotic patients with hepatic encephalopathy. J Coll Phys SurgPakistan. 2011; 21: 666¬671.
  2. Alvares-da-Silva MR, De Araujo A, Vicienzi JR, da Silva GV, Oliveira FB, Schacher F, et al. Oral L-ornithine L-aspartate in minimal hepatic encephalopathy: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Hepatol Res. 2013; 1-8.
  3. Bai M, He C, Yin Z, Niu J, Wang Z, Qi X, et al. Randomized clinical trial: L-ornithine L-aspartate reduces significantly the increase of venous ammonia concentration after TIPSS. Aliment Pharmacol Ther. 2014; 40: 63-71.
  4. Chen M, Li R, Chen C, Gao X. Observation of clinical effect of L-ornithine L-aspartate therapy on liver cirrhosis complicated by hepatic encephalopathy. Chin Library Class R575.2. 2005; 1000-2588.
  5. Butterworth RF, Kircheis G, Hilger N, McPhail MJW. Efficacy of L-ornithine L-aspartate for the treatment of hepatic encephalopathy and hyperammonemia in cirrhosis: systematic review and metaanalysis of randomized controlled trials. J Clin Exp Hepatol. 2018.
  6. Gumucio JJ. Hepatocyte heterogeneity: The coming of age from the description of a biological curiosity to a partial understanding of its physiological meaning and regulation. Hepatology. 1989; 9; 154-160.
  7. Grüngreiff K, Lambert-Baumann J. Efficacy of L-ornithine L-aspartate granules in chronic liver diseases. Med Welt. 2001; 52: 219-226.
  8. Waghray A, Waghray N, Mullen KD. Management of covert hepatic encephalopathy. J Clin Exp Med. 2015; 5: 76-81.
  9. Riggio O, Masini A, Efrati C, NicolaoF, Angeloni S, Salvatori FM, et al. Pharmacological prophylaxis of hepatic encephalopathy after transjugular intrahepatic portosystemic shunt: a randomised controlled study. J Hepatol. 2005; 42: 674-679.
  10. Rose C, Michalak A, Pannunzio P, Therrien G, Butterworth RF. L-ornithine L-aspartate in experimental portal-systemic encephalopathy: therapeutic efficacy and mechanism of action. Metab Brain Dis. 1998; 13: 147-157.
  11. Staedt U, Leweling H, Gladisch R, Kortsik C, Hagmuller E, Holm E. Effects of ornithine aspartate on plasma ammonia and plasma amino acids in patients with cirrhosis. A double-blind randomized study using a four-fold crossover design. J Hepatol. 1991; 19: 424-430.
  12. Eriksson LS. Administration of aspartate to patients with liver cirrhosis. Cli Nutr Suppl. 1985; 4: 88-96.
  13. Desjardins P, Rama Rao VK , Michalak A , Butterworth RF. Effect of portacaval anastomosis on glutamine synthetase protein and gene expression in brain, liver and skeletal muscle. Metab Brain Dis. 1999; 14: 273-282.
  14. Lin Z, Cai F, Lin N, Ye J, Zheng Q, Ding G. Effects of glutamine on oxidative stress and nuclear factor-kB expression in the livers of rats with non-alcoholic fatty liver disease. Exp Therap Med. 2014; 7: 365¬370.Sellmann C, Jin CJ, Degen C, De Bandt J-P, Bergheim I. Oral glutamine supplementation protects female mice from non-alcoholic steatohepatitis. J Nutr. 2015; 145: 2280-2286.
  15. Najmi AK, Pillai KK, Pal SN, Akhtar M, Aqil M, Sharma M. Effect of L-ornithine L-aspartate against thioacetamide-induced hepatic damage in rats. Ind. J Pharmacol. 2010; 42: 384-387.
  16. Ijaz S, Yang W, Winslet MC, Seifalian AM. The role of nitric oxide in the modulation and tissue oxygenation in an experimental model of hepatic steatosis. Microvasc Res. 2005; 70: 129-136.

Цитиране на тази статия: Butterworth RF, Gruengreiff K (2018) L-Ornithine L-Aspartate (LOLA) for the Treatment of Hepatic Encephalopathy in Cirrhosis: Evidence for Novel Hepatoprotective Mechanisms. J Liver Clin Res 5(1): 1044.