Nuevos modelos experimentales para el estudio de mecanismos fisiopatológicos en enfermedad hepática crónica

Abstract

La enfermedad hepática crónica (CLD) es un proceso de destrucción progresiva del parénquima hepático que desencadena fibrosis y cirrosis. El avance de la patología está frecuentemente asociado con la aparición de hipertensión portal, fallo hepático y el desarrollo de las complicaciones de la cirrosis. Mejorar el conocimiento de la fisiopatología de la CLD y las complicaciones asociadas, así como de los mecanismos subyacentes, es esencial para el desarrollo de nuevas técnicas diagnósticas y terapéuticas, y esto depende en gran medida del desarrollo de modelos animales sólidos y reproducibles. El objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo de dos nuevos modelos animales y su aplicación en la investigación de mecanismos fisiopatológicos asociados con la enfermedad hepática crónica. En el primer estudio se evalúa, mediante experimentos de trasplante fecal, el papel de la microbiota intestinal (IM) en el desarrollo de la hipertensión portal (PH) en el contexto de la esteatohepatitis no alcohólica (NASH). En él se muestra por primera vez como la IM tiene un papel clave en la patogénesis de la PH, independientemente de la fibrosis. Concretamente observamos que el trasplante de una IM sana en ratas con NASH e PH sin fibrosis (originada tras 8 semanas siguiendo una dieta rica en grasa con glucosa y fructosa) restablece la PH hasta niveles comparables a los controles. Esta reducción de la PH se asocia con una disminución de la resistencia vascular intrahepática probablemente mediada por una mejoría de la disfunción endotelial y la resistencia a la insulina intrahepática. En el segundo estudio exploramos el proceso neurodegenerativo consecuencia de la encefalopatía hepática (HE), una de las complicaciones de la cirrosis. Primero, desarrollamos un modelo animal de HE episódica en el que simulamos 10 episodios repetidos de HE, uno cada dos semanas, desencadenados por dos de los principales factores precipitantes: hiperamonemia y/o inflamación. Después, mediante análisis estereológicos, evidenciamos que estos episodios repetidos de HE desencadenan procesos, no reversibles, de degeneración y muerte de las neuronas de Purkinje en el cerebelo. La reducción del número de neuronas de Purkinje parece, además, estar mediada por la apoptosis de la glía de Bergman y por procesos de activación de astrocitos y microglía en el cerebelo. Estos dos nuevos modelos son herramientas que nos han permitido investigar factores y mecanismos poco explorados hasta el momento en CLD y que podrían convertirse en un futuro en nuevas dianas terapéuticas.

Chronic liver disease (CLD) is a process of progressive destruction of liver parenchyma that triggers fibrosis and cirrhosis. The progression of the pathology is frequently associated with the occurrence of portal hypertension, hepatic failure and the development of cirrhosis complications. Improving the knowledge of the pathophysiology of CLD and associated complications, as well as the underlying mechanisms, is essential for the development of new diagnostic and therapeutic techniques. This depends to a great extent on the development of robust and reproducible animal models. The aim of this doctoral thesis is the development of two new animal models and their application in the investigation of pathophysiological mechanisms associated with chronic liver disease. In the first study we explored the role of the intestinal microbiota (IM) in the development of portal hypertension (PH) in the context of nonalcoholic steatohepatitis (NASH), evaluated by means of faecal transplantation experiments. It is showed for the first time that IM plays a key role in the pathogenesis of PH, regardless of fibrosis. Specifically, we observed that transplantation of a healthy IM in rats with NASH and PH without fibrosis (originated after 8 weeks following a high-fat glucose-fructose diet) restored PH to levels comparable to controls. This reduction of PH was associated with a decrease in intrahepatic vascular resistance probably mediated by an improvement of endothelial dysfunction and intrahepatic insulin resistance. In the second study we explored the neurodegenerative process consequence of hepatic encephalopathy (HE), one of the complications of cirrhosis. First, we developed an animal model of episodic HE in which we simulated 10 repeated episodes of HE, one every two weeks, triggered by two of the main precipitating factors: hyperammonemia and / or inflammation. Then, by means of stereological analysis, we showed that these repeated episodes of HE triggered irreversible processes of degeneration and death of Purkinje neurons in the cerebellum. Reduction in the number of Purkinje neurons appeared to be mediated by apoptosis of Bergman glia and activation of astrocytes and microglia in the cerebellum. These two new models are tools that have allowed us to investigate factors and mechanisms not very explored so far in CLD and that could become new therapeutic targets in a future.