Le rôle du stress oxydatif/nitrosatif dans la pathogénèse de l’encéphalopathie hépatique chronique

L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique dû à une dysfonction hépatique où l'ammoniaque est un facteur central. Il a déjà été rapporté que l’intoxication aiguë d'ammoniaque induise le stress oxydatif/nitrosatif. La présente étude cible à évaluer le rôle du stress oxydatif/nitrosatif dans 2 modèles de l’EH chronique : (1) l’anastomose portocave (PCA) et (2) la ligation de la voie biliaire (BDL). Ces 2 modèles sont caractérisés par une hyperammoniémie et une augmentation d’ammoniaque centrale, cependant l’œdème cérébral est trouvé seulement chez les rats BDL. Des marqueurs du stress oxydatif/nitrosatif ont été évaluées dans le plasma et cortex frontal. Un stress nitrosatif central a été observé chez les rats PCA; tandis qu’un stress oxydatif/nitrosatif systémique a été démontré seulement chez les rats BDL. Ces résultats suggèrent (1) que l’hyperammoniémie chronique n’induise pas le stress oxydatif/nitrosatif systémique et (2) qu’un synergisme existe entre l’ammoniaque et le stress oxydatif/nitrosatif, en association avec l’œdème cérébral.

Increase brain lactate in hepatic encephalopathy: Cause or consequence?

Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome which develops as a result of liver failure or disease. Increased concentrations of brain lactate (microdialysate, cerebrospinal fluid, tissue) are commonly measured in patients with HE induced by either acute or chronic liver failure. Whether an increase in brain lactate is a cause or a consequence of HE remains undetermined. A rise in cerebral lactate may occur due to (1) blood-borne lactate (hyperlactataemia) crossing the blood-brain barrier, (2) increased glycolysis due to energy failure or impairment and (3) increased lactate production/release or decreased lactate utilization/uptake. This review explores the different reasons for lactate accumulation in the brain during liver failure and describes the possible roles of lactate in the pathogenesis of HE.

Oxidative stress: a systemic factor implicated in the pathogenesis of hepatic encephalopathy.

Although ammonia is considered the main factor involved in the pathogenesis of hepatic encephalopathy (HE), it correlates well with the severity of HE in acute liver failure, but not in chronic liver disease. Oxidative stress is another factor believed to play a role in the pathogenesis of this syndrome; it represents an imbalance between the production and neutralization of reactive oxygen species, which leads to cellular dysfunction. In the setting of liver disease, oxidative stress represents a systemic phenomenon induced by several mechanisms: decreased antioxidant synthesis, increased systemic release of oxidant enzymes, generation of reactive oxygen species, and impaired neutrophil function. High ammonia concentrations induce cerebral oxidative stress, thus contributing to severe hepatic encephalopathy, as observed in acute liver failure. In chronic liver disease, significantly lower degrees of hyperammonemia (<500 μM) do not induce cerebral nor systemic oxidative stress. Data from both animal and human studies sustain that there is a synergistic effect between systemic oxidative stress, and ammonia that is implicated in the pathogenesis of hepatic encephalopathy.

Acquired hepatocerebral degeneration and hepatic encephalopathy: correlations and variety of clinical presentations in overt and subclinical liver disease

A degeneração hepatocerebral adquirida (AHD) e a degeneração hepatolenticular podem ter apresentações clínicas semelhantes, mas quando uma doença hepática crônica e achados motores atípicos coexistem, a distinção entre AHD e encefalopatia hepática (HE) pode ser ainda mais complicada. Descrevemos três casos de AHD (dois tendo HE) com diferentes achados em neuroimagem, doenças hepáticas distintas e apresentações motoras semelhantes, todos com hipertensão arterial e perda de peso antes das manifestações motoras. O diagnóstico e a fisiopatologia são comentados e comparados com relatos prévios. Concluímos que existem muitas correlações entre HE, degeneração hepatolenticular e AHD, mas a sobreposição de HE e AHD pode ser mais comum dependendo do conhecimento clínico e da acurácia dos critérios diagnósticos adotados para cada enfermidade. Como a AHD não é considerada prioridade na lista de transplante hepático, o prognóstico dos pacientes com AHD permanece ruim, e a interrupção do fluxo nos shunts portossistêmicos deve ser sempre considerada.

Erythromycin versus neomycin in the treatment of hepatic encephalopathy in cirrhosis: A randomized double-blind study

Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a severe complication in patients with hepatic cirrhosis, which causes numerous hospital admissions and deaths. Antibiotics are the best options in HE treatment, but head-to-head comparisons between these drugs are scarce. Erythromycin combines the antimicrobial effect and prokinetic properties in the same drug, but it has never been used in HE treatment. Our aim was to evaluate the efficacy of erythromycin as an HE treatment.Methods: We achieved a randomized controlled trial of adult patients with HE and hepatic cirrhosis admitted in our hospital. After randomization, the subjects received either erythromycin 250 mg or neomycin 1 g orally QID until hospital discharge or prescription of another antibiotic. All subjects were blindly evaluated every day towards quantifying clinical, neuropsychometric, hepatic and renal exams. Statistical analysis was employed to compare the groups and correlate the variables with hospitalization duration.Results: 30 patients were evaluated (15 treated with each drug). At hospital admission, the groups were homogeneous, but the erythromycin group subjects achieved a shorter hospitalization stay (p = 0.032) and a more expressive reduction in alanine aminotranspherase levels (p = 0.026). Hospitalization duration was positively correlated with C reactive protein levels measured previous to (p = 0.015) and after treatment (p = 0.01).Conclusions: In the sample evaluated erythromycin was associated with significant reductions in hospital stay and in alanine aminotranspherase values. Hospitalization time was positive correlated with C reactive protein levels measured before and after the treatments. © 2013 Romeiro et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Embolization of splenorenal shunt associated to portal vein thrombosis and hepatic encephalopathy

Hepatic encephalopathy (HE) is a cognitive disturbance characterized by neuropsychiatric alterations. It occurs in acute and chronic hepatic disease and also in patients with portosystemic shunts. The presence of these portosystemic shunts allows the passage of nitrogenous substances from the intestines through systemic veins without liver depuration. Therefore, the embolization of these shunts has been performed to control HE manifestations, but the presence of portal vein thrombosis is considered a contraindication. In this presentation we show a cirrhotic patient with severe HE and portal vein thrombosis who was submitted to embolization of a large portosystemic shunt. Case report: a 57 years-old cirrhotic patient who had been hospitalized many times for persistent HE and hepatic coma, even without precipitant factors. She had a wide portosystemic shunt and also portal vein thrombosis. The abdominal angiography confirmed the splenorenal shunt and showed other shunts. The larger shunt was embolized through placement of microcoils, and the patient had no recurrence of overt HE. There was a little increase of esophageal and gastric varices, but no endoscopic treatment was needed. Since portosystemic shunts are frequent causes of recurrent HE in cirrhotic patients, portal vein thrombosis should be considered a relative contraindication to perform a shunt embolization. However, in particular cases with many shunts and severe HE, we found that one of these shunts can be safely embolized and this procedure can be sufficient to obtain a good HE recovery. In conclusion, we reported a case of persistent HE due to a wide portosystemic shunt associated with portal vein thrombosis. As the patient had other shunts, she was successfully treated by embolization of the larger shunt. (C) 2014 Baishideng Publishing Group Inc. All rights reserved.

Hyaluronic Acid Levels Predict Risk of Hepatic Encephalopathy and Liver-Related Death in HIV/Viral Hepatitis Coinfected Patients

Background Whereas it is well established that various soluble biomarkers can predict level of liver fibrosis, their ability to predict liver-related clinical outcomes is less clearly established, in particular among HIV/viral hepatitis co-infected persons. We investigated plasma hyaluronic acid’s (HA) ability to predict risk of liver-related events (LRE; hepatic coma or liver-related death) in the EuroSIDA study. Methods Patients included were positive for anti-HCV and/or HBsAg with at least one available plasma sample. The earliest collected plasma sample was tested for HA (normal range 0–75 ng/mL) and levels were associated with risk of LRE. Change in HA per year of follow-up was estimated after measuring HA levels in latest sample before the LRE for those experiencing this outcome (cases) and in a random selection of one sixth of the remaining patients (controls). Results During a median of 8.2 years of follow-up, 84/1252 (6.7%) patients developed a LRE. Baseline median (IQR) HA in those without and with a LRE was 31.8 (17.2–62.6) and 221.6 ng/mL (74.9–611.3), respectively (p<0.0001). After adjustment, HA levels predicted risk of contracting a LRE; incidence rate ratios for HA levels 75–250 or ≥250 vs. <75 ng/mL were 5.22 (95% CI 2.86–9.26, p<0.0007) and 28.22 (95% CI 14.95–46.00, p<0.0001), respectively. Median HA levels increased substantially prior to developing a LRE (107.6 ng/mL, IQR 0.8 to 251.1), but remained stable for controls (1.0 ng/mL, IQR –5.1 to 8.2), (p<0.0001 comparing cases and controls), and greater increases predicted risk of a LRE in adjusted models (p<0.001). Conclusions An elevated level of plasma HA, particularly if the level further increases over time, substantially increases the risk of contracting LRE over the next five years. HA is an inexpensive, standardized and non-invasive supplement to other methods aimed at identifying HIV/viral hepatitis co-infected patients at risk of hepatic complications.

Hepatic Encephalopathy . A 2016 perspective

Classification of Hepatic EncephalopathyPathogenesis of HEWhy may HE increase the risk of death of cirrhotic patients? Is HE truly reversible? Interorgan ammonia metabolism: The basis of novel therapies of HE

Increased brain lactate is central to the development of brain edema in rats with chronic liver disease

The pathogenesis of brain edema in patients with chronic liver disease (CLD) and minimal hepatic encephalopathy (HE) remains undefined. This study evaluated the role of brain lactate, glutamine and organic osmolytes, including myo-inositol and taurine, in the development of brain edema in a rat model of cirrhosis.Six-week bile-duct ligated (BDL) rats were injected with (13)C-glucose and de novo synthesis of lactate, and glutamine in the brain was quantified using (13)C nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). Total brain lactate, glutamine, and osmolytes were measured using (1)H NMR or high performance liquid chromatography. To further define the interplay between lactate, glutamine and brain edema, BDL rats were treated with AST-120 (engineered activated carbon microspheres) and dichloroacetate (DCA: lactate synthesis inhibitor).Significant increases in de novo synthesis of lactate (1.6-fold, p<0.001) and glutamine (2.2-fold, p<0.01) were demonstrated in the brains of BDL rats vs. SHAM-operated controls. Moreover, a decrease in cerebral myo-inositol (p<0.001), with no change in taurine, was found in the presence of brain edema in BDL rats vs. controls. BDL rats treated with either AST-120 or DCA showed attenuation in brain edema and brain lactate. These two treatments did not lead to similar reductions in brain glutamine.Increased brain lactate, and not glutamine, is a primary player in the pathogenesis of brain edema in CLD. In addition, alterations in the osmoregulatory response may also be contributing factors. Our results suggest that inhibiting lactate synthesis is a new potential target for the treatment of HE.

Pathogenèse de l’oedème cérébral dans l’encéphalopathie hépatique minimale : rôles du stress oxydatif et du lactate

L’encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique découlant des complications de l'insuffisance hépatique. Les patients souffrant d'une insuffisance hépatique chronique (IHC) présentent fréquemment une EH minimale (EHM) caractérisée par des dysfonctions cognitives subtiles qui affectent leur qualité de vie. L'insuffisance hépatique entraîne une hyperammoniémie, le facteur central dans la pathogenèse de l'EH. Pourtant, les taux d'ammoniaque sérique ne sont pas corrélés avec la sévérité de l'EH lors d'une IHC, suggérant que d'autres facteurs y contribuent. L'oedème cérébral est une caractéristique neuropathologique décrite chez les patients souffrant d'une EHM et plusieurs facteurs dont le stress oxydatif, les altérations du métabolisme énergétique et l'augmentation de la glutamine cérébrale pourraient contribuer à la pathogenèse de l'oedème cérébral lors d'une EHM induite par une IHC. Les mécanismes sous-jacents exacts ainsi que les relations entre ces facteurs et l'ammoniaque ne sont pas connus. Présentement, le seul traitement efficace de l'IHC est la transplantation hépatique, une option thérapeutique très limitée. Le but de cette thèse est de contribuer à l'avancement des connaissances sur les mécanismes sous-jacents liés au rôle du stress oxydatif, de la glutamine et du lactate dans la pathogenèse de l'oedème cérébral lors d'une EHM induite par une IHC afin d'envisager de nouvelles options thérapeutiques. Les objectifs précis étaient: 1. Établir le rôle de l’ammoniaque et sa relation avec le stress oxydatif dans la pathogenèse de l'oedème cérébral lors d'une EHM induite par une IHC. 2. Établir le rôle du stress oxydatif dans la pathogenèse de l'oedème cérébral, sa relation avec l'ammoniaque et l'effet du traitement avec des antioxydants. 3. Confirmer l'effet synergique entre l'ammoniaque et le stress oxydatif dans la pathogenèse de l'oedème cérébral. 4. Établir le rôle du lactate et de la glutamine dans la pathogenèse de l'oedème cérébral et leur relation avec l’ammoniaque. Pour atteindre ces objectifs, 2 modèles animaux d'EHM obtenus par microchirurgie chez le rat ont été utilisés: 1) la ligature de voie biliaire, un modèle d'IHC et 2) l'anastomose porto-cave, un modèle d'hyperammoniémie induite par la dérivation portosystémique. Nos résultats démontrent que l'ammoniaque et le stress oxydatif indépendamment n'induisent pas l'oedème cérébral lors d'une EHM. Pourtant, lorsque les 2 facteurs agissent ensemble ils présentent ii un effet synergique qui entraîne le développement de l'oedème cérébral, le stress oxydatif étant une première insulte, qui est suivie par l'hyperammoniémie comme deuxième insulte. En plus, le stress oxydatif a été mis en évidence seulement au niveau systémique, et non au niveau central dans notre modèle d'IHC en association avec l'oedème cérébral, suggérant que le stress oxydatif systémique est une conséquence de la dysfonction hépatique et que l'hyperammoniémie n’induit pas le stress oxydatif ni systémique ni central. Nous avons démontré qu’une augmentation du lactate cérébral est une conséquence directe de l'hyperammoniémie et joue un rôle important dans la pathogenèse de l'oedème cérébral lors d'une EHM induite par une IHC, tandis qu’une augmentation de la glutamine au niveau cérébral n'est pas un facteur clé. La compréhension de ces mécanismes a entraîné la proposition de 3 nouvelles stratégies thérapeutiques potentielles pour l'EHM. Elles ciblent la diminution de l'ammoniaque sérique, la réduction du stress oxydatif et l'inhibition de la synthèse du lactate.

Impact de l'hypotension chez le rat avec encéphalopathie hépatique due à la maladie de foie chronique : implication pour les complications neurologiques suivant la transplantation hépatique

L’encéphalopathie hépatique (EH) est une complication neuropsychiatrique de la maladie de foie telle que la cirrhose, caractérisée par des dysfonctions cognitives et motrices. Le seul traitement curatif est la transplantation hépatique (TH). Historiquement, l’EH est considérée comme un désordre métabolique réversible et il est attendu qu’il soit résolu suivant la TH. Cependant, il a été démontré que des complications neurologiques persistent chez 47% des patients transplantés. La TH est une opération chirurgicale complexe accompagnée de stress péri-opératoire telle que la perte sanguine et l’hypotension. L’hypothèse de ce projet d’étude est que l’EH minimale (EHm) rend le cerveau plus susceptible à une perte neuronale suite à une insulte hypotensive. Nous avons donc caractérisé un modèle d’hypotension chez des rats cirrhotiques avec ligation de la voie biliaire (BDL) dans lequel une hypovolémie de l’artère fémorale a été faite. Avec ce modèle, nous avons étudié l’impact de différentes pressions sanguines de 120 minutes sur le compte neuronal. Nos résultats démontrent que les BDL hypotendus à une pression artérielle moyenne de 60 mmHg et 30 mmHg ont une diminution du compte neuronal et que les neurones mourraient par apoptose (observée par la présence de caspase-3 clivée). Nous avons également déterminé que le flot sanguin cérébral était altéré chez les rats cirrhotiques BDL. Le second objectif était d’évaluer si le traitement de l’EHm par l’ornithine phénylacétate (OP) permettait d’éviter la perte neuronale chez les BDL hypotendus. Nos résultats ont démontrés que l’OP permettait de partiellement rétablir les fonctions cognitives chez les rats BDL. De plus, les rats BDL traités avec l’OP peuvent éviter la mort neuronale. Cependant, le processus apoptotique est toujours enclenché. Ce résultat suggère la possibilité de mort cellulaire retardée par l’OP. Ces résultats suggèrent que les patients cirrhotiques avec EHm sont plus susceptibles à une mort neuronale induite par hypotension. La combinaison de l’EHm et l’hypotension permet d’expliquer les complications neurologiques rencontrées chez certains patients. Le diagnostic et le traitement de ce syndrome doit donc être fait chez les patients cirrhotiques pour éviter ces complications post-TH.