NAFLD legata all'età: l'uso dei probiotici come intervento terapeutico di supporto, parte 1

Astratto: L'invecchiamento umano, un processo naturale caratterizzato da cambiamenti strutturali e fisiologici, porta ad alterazioni dei meccanismi omeostatici, al declino delle funzioni biologiche e, successivamente, l'organismo diventa vulnerabile a stress o danni esterni. La popolazione anziana è soggetta a sviluppare malattie dovute al deterioramento dei sistemi fisiologici e biologici. Con l'invecchiamento, la produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) aumenta e questo causa danni ai lipidi, alle proteine ​​e al DNA, portando a disfunzioni cellulari e processi cellulari alterati. In effetti, lo stress ossidativo gioca un ruolo chiave nella patogenesi di diversi disturbi cronici, comprese le malattie epatiche, come la steatosi epatica non alcolica (NAFLD). La NAFLD, la malattia epatica più comune nel mondo occidentale, è caratterizzata da accumulo intraepatico di lipidi; è molto diffuso nella popolazione che invecchia; ed è strettamente associato all'obesità, all'insulino-resistenza, all'ipertensione e alla dislipidemia. Tra i fattori di rischio coinvolti nella patogenesi della NAFLD, il microbiota intestinale disbiotico gioca un ruolo essenziale, portando a infiammazione cronica di basso grado, stress ossidativo e produzione di vari metaboliti tossici. Il microbiota intestinale è un ecosistema dinamico di microbi coinvolti nel mantenimento dell'omeostasi fisiologica; l'alterazione della sua composizione e funzione, durante l'invecchiamento, è implicata in diverse malattie del fegato. Pertanto, il ripristino del microbiota intestinale potrebbe essere un approccio complementare al trattamento della NAFLD. La somministrazione di probiotici, che possono alleviare lo stress ossidativo e suscitare diverse proprietà anti-invecchiamento, potrebbe essere una strategia per modificare la composizione e ripristinare un microbiota intestinale sano. I probiotici, infatti, potrebbero rappresentare un valido integratore per prevenire e/o aiutare a curare alcune malattie, come la NAFLD, migliorando così l'intervento farmacologico già disponibile. Inoltre, nell'invecchiamento, l'intervento dei prebiotici e del trapianto di microbiota fecale, così come i probiotici, forniranno nuovi approcci terapeutici. Tuttavia, la ricerca pertinente è limitata e diversi lavori di ricerca scientifica devono essere eseguiti a breve per confermarne l'efficacia.

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1. Introduzione

Il cosiddetto microbiota intestinale (GM) è costituito da numerose diverse popolazioni di microrganismi (batteri, archei, funghi e virus) che risiedono nel tratto gastrointestinale dei mammiferi. Negli ultimi anni si è diffuso un notevole interesse per il microbiota intestinale, considerato uno dei fattori chiave che contribuiscono al mantenimento della fisiologica omeostasi intestinale, alla protezione dai patogeni e alla modulazione del sistema immunitario. Tutte queste importanti funzioni fanno del GM un sistema fondamentale in grado di regolare la salute dell'ospite [1,2]. Molti tipi di ricerche sulla composizione degli OGM, condotte sia negli animali che nell'uomo, hanno evidenziato il suo coinvolgimento nell'insorgenza e nella progressione di diversi disturbi, tra cui quelli neurodegenerativi; cardiovascolare; gastrointestinale; e malattie metaboliche, come l'obesità, il diabete di tipo 2 e la steatosi epatica non alcolica (NAFLD) [3].

La progressiva degenerazione dei tessuti, con conseguente alterazione della struttura e della funzione degli organi, e la perdita dell'omeostasi, rendono le persone anziane maggiormente predisposte a sviluppare malattie [4–6]. Durante l'invecchiamento, è ampiamente riportato che l'aumento dello squilibrio tra la produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e l'espressione di enzimi antiossidanti porta all'insorgenza di stress ossidativo (OS), con conseguente danno a proteine, DNA e organelli cellulari [7]. Nello specifico, nell'intestino, l'OS, insieme allo stile di vita sedentario, ai cambiamenti nella dieta e alla somministrazione di farmaci, provoca la disbiosi GM, che contribuisce all'aumento della permeabilità intestinale, con conseguente rilascio di batteri, endotossine e pro-ossidanti in la circolazione sistemica. In definitiva, tutti questi fattori contribuiscono allo sviluppo di malattie epatiche, come la NAFLD [8]. Attualmente, la NAFLD è considerata la malattia epatica cronica più comune nel mondo occidentale ed è caratterizzata da un eccessivo accumulo di grasso intraepatico ed è fortemente associata a obesità, ipertensione e insulino-resistenza [9]. La patogenesi della NAFLD non è del tutto chiara, ma l'ipotesi più accreditata è l'interazione tra fattori ambientali (come una dieta ipercalorica), cambiamenti GM, uno stile di vita sedentario e predisposizione genetica [10]. Nel tempo, la NAFLD può trasformarsi in steatoepatite non alcolica (NASH) e infine progredire in fibrosi, cirrosi e carcinoma epatocellulare [11]. Per bloccare la progressione della NAFLD, migliorando così la salute dell'anziano, è importante la prevenzione della malattia. L'uso dei probiotici, che sono microrganismi vivi con numerosi benefici per la salute, potrebbe essere una valida strategia, grazie alla loro capacità di ripristinare il GM e alleviare lo stress ossidativo [12].

Questa review si propone di evidenziare i possibili fattori che causano la disbiosi GM e l'interruzione della permeabilità intestinale nelle persone anziane, concentrandosi soprattutto sulla OS, con particolare attenzione all'associazione tra un GM alterato e lo sviluppo di NAFLD. Discutiamo anche delle firme GM associate alla NAFLD e dell'uso dei probiotici come potenziale strategia terapeutica per riportare la GM a una condizione sana e contrastare la progressione della NAFLD.

2. Malattia del fegato grasso non alcolica e steatoepatite non alcolica

La steatosi epatica non alcolica è un termine generico che comprende la steatosi semplice o il fegato grasso non alcolico (NAFL) e la sua progressione in steatoepatite non alcolica. La NAFLD è la manifestazione epatica della "sindrome metabolica", che comprende anche dislipidemia, ipertensione, insulino-resistenza e diabete [13,14]. Recentemente è stato proposto di sostituire il termine NAFDL con la più generica definizione di steatosi epatica metabolica associata (MAFLD), anche se, in generale, la nomenclatura tradizionale è ancora preferita dalla maggior parte degli esperti, soprattutto perché molti studi clinici stanno attualmente prendendo di mira specificamente la NASH [15]. Circa un quarto della popolazione mondiale soffre di NAFLD [16], con tassi che superano il 43% nei pazienti con sindrome metabolica [17]. La progressione verso la NASH è stata osservata in circa il 10% dei pazienti affetti da NAFLD e più comunemente nei pazienti affetti da diabete (37,7%), che presentano anche il più alto tasso di prevalenza di NAFL (55,5%) [18]. Nella NASH, la deposizione di grasso epatico è accompagnata da un'aumentata ossidazione degli acidi grassi liberi e da una disfunzione mitocondriale, che porta a uno stato infiammatorio cronico, che a sua volta può portare ad un alto rischio di fibrosi, cirrosi e sviluppo di carcinoma epatocellulare [11,19] . Tradizionalmente, si riteneva che due "hit" principali fossero coinvolti nella patogenesi della NAFLD, essendo il primo accumulo di grasso intraepatico innescato da uno stile di vita sedentario, cattive abitudini nutrizionali e insulino-resistenza [20], e il secondo una sovrapproduzione indotta dai lipidi di ROS [21]. L'ipotesi dei due colpi, da un consenso, è ora considerata troppo semplicistica ed è stata invece proposta una "ipotesi dei colpi multipli" [11]. L'ipotesi del colpo multiplo è stata descritta come una "risposta integrata" dell'organismo alla combinazione di alimentazione ipercalorica e stile di vita sedentario in un ospite geneticamente predisposto, che porta alla sindrome metabolica e all'obesità [22]. Questi eventi sono accompagnati da insulino-resistenza nel muscolo in risposta all'aumento dei livelli di acidi grassi liberi circolanti, che porta ad un aumento della lipogenesi de novo epatica (DNL) e uno squilibrio nella lipolisi del tessuto adiposo, con conseguente aumento dei livelli di acidi grassi circolanti convogliato al fegato [22]. L'insulino-resistenza contribuisce anche al rilascio di adipochine e citochine infiammatorie dal tessuto adiposo [23]. L'invecchiamento influenza il processo della lipogenesi de novo (DNL) principalmente attraverso i cambiamenti nei mediatori sistemici come l'insulina e la leptina; infatti, l'invecchiamento è uno stato resistente all'insulina e alla leptina [24]. Molti fattori contribuiscono all'insulino-resistenza nell'invecchiamento, tra cui un aumento dell'adiposità corporea e del grasso viscerale, un aumento dell'infiammazione del tessuto adiposo, un aumento delle citochine circolanti, uno stile di vita sedentario e cambiamenti nell'ormone della crescita/fattore di crescita simile all'insulina I. GH-IGF) [25]. È stato dimostrato che la resistenza all'insulina induce un aumento del contributo percentuale di DNL all'accumulo di lipidi epatici [26]. I fattori di trascrizione della proteina legante gli elementi regolatori degli steroli (SREBP)-1c e della proteina legante gli elementi reattivi ai carboidrati (ChREBP)-1, guidati rispettivamente da insulina e glucosio, svolgono un ruolo cruciale nella stimolazione del DNL nel epatociti attraverso un aumento della trascrizione degli enzimi DNL che limitano la velocità come l'acido grasso sintasi (FAS), la stearoil-CoA desaturasi -1 (SCD1) e l'acil coA carbossilasi (ACC) [27]. Analogamente all'insulino-resistenza, nell'invecchiamento anche i livelli sierici di leptina sono aumentati, insieme a una paradossale mancanza di effetti dovuta a molteplici cause, tra cui la desensibilizzazione del recettore, le mutazioni nei geni che codificano la leptina e i suoi recettori, nonché le proteine ​​coinvolte nell'autoregolazione della leptina sintesi e cambiamenti nella permeabilità della barriera emato-encefalica [28,29]. La leptina funge da "segnale di sazietà", agendo principalmente a livello dell'ipotalamo per diminuire l'appetito; quindi, livelli ridotti di leptina o resistenza alla leptina si traducono in una maggiore assunzione di cibo [30]. Oltre al suo ruolo centrale, la leptina può avere un'azione diretta sul DNL; recettori per la leptina sono stati trovati anche nei tessuti periferici compreso il fegato [31], quindi i cambiamenti nella segnalazione della leptina possono anche provocare una modulazione positiva diretta dell'enzima DNL [24]. Nel fegato, l'eccessivo accumulo di grasso porta alla lipotossicità, una condizione che promuove lo stress ossidativo e influenza le funzioni fisiologiche del reticolo mitocondriale ed endoplasmatico [32]. Complessivamente, questi processi portano all'infiammazione cronica epatica accompagnata da morte cellulare, attivazione delle cellule stellate epatiche (HSC) e fibrosi. Tuttavia, l'ipotesi originale che la steatosi preceda sempre l'infiammazione non è sempre corretta; infatti, la NASH può anche essere il danno epatico iniziale: è la tempistica e la combinazione degli insulti che determinano se si verificherà prima la steatosi o la NASH [33]. Recentemente, un deficit di lipofagia è stato identificato come un ulteriore contributo al sovraaccumulo di lipidi nella patogenesi della NAFLD [34]. La lipofagia è un processo a fasi altamente regolato che consiste in (1) sequestro mediato da proteine ​​​​di goccioline lipidiche all'interno di vescicole citosoliche e formazione di un fagosoma; (2) trasporto di un fagosoma a un lisosoma e formazione dell'autofagolisosoma; e (3) degradazione dei lipidi da parte delle lipasi lisosomiali [35]. Molte proteine ​​sono coinvolte in questo processo. L'adattatore cargo p62 è essenziale in quanto collega il carico lipidico con gli autofagosomi; livelli elevati di P62 di solito sono un marker di ridotta autofagia. LC3-II, una proteina che colpisce la membrana allungata dell'autofagosoma, viene degradata dalle proteasi lisosomiali; pertanto, l'aumento di LC3-II indica il suo ridotto fatturato [36]. Si è scoperto che entrambe le proteine ​​P62 e LC3-II si accumulano nei topi maschi C57BL/6J alimentati con una dieta ricca di grassi e nelle cellule Huh7 coltivate ad alto contenuto di grassi/glucosio [35]. Inoltre, nei pazienti con NAFLD, i lisosomi caricati con goccioline lipidiche e il cluster P62/sequestosoma (SQSTM)1 erano associati rispettivamente al punteggio di attività della NAFLD (NAS) e allo stadio della fibrosi, nonché ai livelli di espressione dei geni lisosomiali e dei geni correlati all'autofagia, dimostrando che l'autofagia compromessa è associata a caratteristiche di malattia avanzata [35].

3. Microbiota intestinale e stress ossidativo

Il microbiota umano è costituito da una vasta gamma di microrganismi che risiedono in diverse parti del corpo, tra cui la pelle e il tratto gastrointestinale, genito-urinario e respiratorio [37]. Oltre a questi distretti corporei, l'uretra e le ghiandole mammarie hanno i loro microbi [38]. Il GM è un ecosistema complesso e dinamico di trilioni di microrganismi commensali, comprese diverse comunità di batteri e alcuni membri di archaea, funghi e virus, che vivono nel tratto gastrointestinale e danno origine a una relazione reciproca con l'ospite [39,40 ]. La colonizzazione del tratto gastrointestinale da parte dei batteri inizia in utero, attraverso la placenta e il liquido amniotico della madre [41], mentre dopo la nascita, la modalità del parto (naturale o cesareo), l'alimentazione (allattamento al seno o artificiale), l'ingestione di antibiotici o probiotici durante i primi giorni di vita, la genetica ei fattori ambientali influenzano la composizione del GM [39,42]. Il Bifidobacterium domina principalmente il profilo del microbiota dei neonati, che può cambiare continuamente durante i primi 3 anni di vita [43] in base a una varietà di fattori, come la nutrizione, la distribuzione geografica [44], il background genetico e gli stimoli immunologici [45] . Dopo i 3 anni di età, il GM acquisisce un modello adulto più complesso che è relativamente stabile per tutta l'età adulta [37]. Vale a dire, il GM di adulti sani è composto da batteri anaerobi, la maggior parte dei quali (oltre il 90%) appartiene ai phyla di Bacteroidetes (Bacteroides, Prevotella e Porphyromonas) e Firmicutes (Clostridia), seguiti da una piccola percentuale (1– 8 percento) di Actinobacteria (Bifidobacterium), Proteobacteria e Verrucomicrobia [46,47]. Gli OGM sono necessari per la salute umana; infatti, può modulare le risposte immunitarie innate e adattative, regolare la crescita cellulare e preservare la funzione della barriera epiteliale [48]. Inoltre, il GM è anche coinvolto nel metabolismo del glucosio e dei lipidi, nel bilancio energetico, nella disintossicazione, nella sintesi della vitamina K e nella produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA; acetato, propionato e butirrato) [45,47].

Nel complesso, in base alla sua composizione, il GM è descritto come un organo con un alto grado di variabilità ed eterogeneità, in grado di cambiare e adattarsi alle esigenze del corpo umano dell'ospite [37]. Di conseguenza, il GM di ogni persona ha una composizione unica che differisce dagli altri [49]. Tuttavia, la composizione degli OGM cambia drasticamente quando le persone invecchiano a causa di vari fattori, tra cui lo stile di vita, le abitudini alimentari, lo stress, l'uso di antibiotici e farmaci e gli stimoli ambientali [39,50] (Figura 1). Questo evento provoca danni e perdita dell'omeostasi intestinale [51], e quindi, negli anziani, il GM acquisisce caratteristiche specifiche come meno batteri benefici, cambiamenti nelle specie intestinali dominanti (riduzione di Firmicutes e aumento di batteri aerobici facoltativi) e proliferazione proliferazione di agenti patogeni (streptococchi, stafilococchi, enterobatteri ed enterococchi), responsabili dell'insorgenza nell'intestino di uno stato infiammatorio intestinale [37,52,53]. Inoltre, il microbiota disbiotico non è più in grado di svolgere le sue funzioni benefiche primarie, portando così alla produzione di metaboliti tossici e all'infiammazione, che a loro volta causano lo sviluppo di una varietà di malattie metaboliche, come ipercolesterolemia, diabete, obesità, NAFLD , e la sua progressione in NASH [54,55].

Poiché le persone anziane hanno difficoltà nel gonfiore e nella masticazione, in associazione con una ridotta motilità digestiva [56], la nutrizione gioca un ruolo chiave nel modificare il profilo GM [57]. Una dieta carente di fibre e proteine, ad esempio, così come la carenza di vitamina D e calcio, possono alterare la composizione degli OGM [58,59]. Inoltre, anche il consumo di proteine ​​vegetali, proteine ​​animali, inulina, olio d'oliva e acidi grassi polinsaturi omega-3 (PUFA) può modulare gli OGM [60]. Oltre alla dieta, la disbiosi GM può anche essere causata dallo stress ossidativo e dal trattamento con farmaci mirati a colpire le cellule umane piuttosto che i microrganismi, come antidiabetici (metformina), inibitori della pompa protonica (PPI), farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS) e antipsicotici atipici (AAP) [61,62].

L'accumulo di ROS prodotto dai processi metabolici e respiratori cellulari è riconosciuto come una delle cause che promuovono l'invecchiamento [63]. Vale a dire, i ROS e le specie reattive dell'azoto (RNS) sono essenziali per la proliferazione e la differenziazione cellulare, il rilascio di citochine, il metabolismo e la risposta immunitaria. Sono prodotti naturalmente dalle cellule dell'organismo a bassi livelli [7]. In condizioni fisiologiche, l'organismo dispone di diversi meccanismi di difesa antiossidante, inclusi enzimi (catalasi, glutatione perossidasi e superossido dismutasi) e antiossidanti (come vitamina C, vitamina E, acido urico, carotenoidi e flavonoidi), che possono proteggerlo dall'azione ossidante specie; invece, man mano che le persone invecchiano, c'è uno squilibrio cellulare tra queste difese e la generazione di ROS, a favore degli ossidanti, con conseguente OS [7,64]. L'OS causa danni molecolari e cellulari, in particolare a proteine, lipidi, DNA e organelli [7,65], contribuendo così alla proliferazione incontrollata, all'infiammazione e alla morte cellulare attraverso l'apoptosi [66].

Durante l'invecchiamento, l'alterazione delle macromolecole cellulari, così come la disfunzione a livello dei mitocondri, che rappresentano la fonte primaria di energia, e la successiva ulteriore produzione di ROS, portano infine all'insorgenza di disturbi legati all'età [64].

In particolare, a livello intestinale, la continua esposizione della mucosa ad ossidanti derivati ​​dalla dieta e dai batteri determina un'eccessiva produzione di ROS e la conseguente insorgenza di stress ossidativo [66]. L'OS può interrompere le giunzioni strette epiteliali del colon, aumentando successivamente la permeabilità della mucosa intestinale, portando così a un fenomeno noto come sindrome dell'intestino permeabile. Questa condizione è caratterizzata dalla traslocazione di pro-ossidanti e antigeni, come i lipopolisaccaridi (LPS), i batteri e le loro endotossine nella circolazione sistemica, dove raggiungono vari organi bersaglio [40,46], determinando diverse condizioni patologiche, tra cui disturbi metabolici e malattie infettive e sistemiche (come cardiache, neurodegenerative e neoplastiche) [40,67].

Come accennato in precedenza, mentre la composizione di GM sembra essere direttamente associata alla produzione di ROS nell'intestino [68], altri autori [60], invece, hanno rivelato che l'abbondanza e la composizione di GM possono influenzare la produzione intestinale di ROS. Il consumo di batteri probiotici e nutrienti antiossidanti in grado di modificare gli GM può ridurre la produzione di ROS inibendo gli enzimi pro-ossidanti e stimolando gli enzimi antiossidanti e le relative vie [60]. Inoltre, il GM stesso può produrre molecole antiossidanti (glutatione, butirrato e folato) in grado di proteggere l'intestino dalle tossine e dai ROS [69].

Infine, dato che uno squilibrio tra la generazione di specie dell'ossigeno e le difese antiossidanti provoca danni intestinali, una quantità eccessiva di ROS e RNS porta ad un elevato stress ossidativo cellulare, contribuendo alla disbiosi GM, che favorisce diverse condizioni gastrointestinali, come infiammazioni e disordini metabolici, come NAFLD [60]. L'alterazione del microbiota intestinale è un fattore importante che contribuisce alla patogenesi della NAFLD e alla sua progressione in NASH [54]. In particolare, la disbiosi e lo stress ossidativo portano a una disregolazione della permeabilità intestinale, con conseguente rilascio di endotossine, e metaboliti del microbiota, derivati ​​dalla fermentazione saccarolitica e proteolitica, a livello del fegato, con conseguente aumento dell'accumulo di grasso epatico e infiammazione [8], segni tipici di questa malattia. Nel tempo, se queste condizioni persistono, la NAFLD progredisce nella NASH, la forma più grave, caratterizzata da danno epatocellulare, infiammazione cronica e fibrosi [70] (Figura 2).

4. Microbiota intestinale e sviluppo NAFLD in modelli animali

Negli ultimi decenni, esperimenti di trapianto fecale nei topi hanno fornito un numero crescente di prove circa un ruolo causale tra le alterazioni GM e lo sviluppo di NAFLD/NASH [71,72]. Il GM è stato studiato in vari modelli animali di NAFLD e la sua alterazione è risultata essere associata alla genesi e alla progressione della NAFLD. Topi adulti privi di germi alimentati con una dieta regolare, quando esposti a un microbiota raccolto da animali allevati in modo convenzionale, hanno mostrato un aumento del 60% del contenuto di grasso corporeo e l'insorgenza di resistenza all'insulina, probabilmente a causa dell'aumento dell'assorbimento di monosaccaridi dal lume intestinale, con conseguente induzione della lipogenesi epatica de novo [73]. Allo stesso modo, i topi wild-type privi di germi alimentati con una dieta occidentale, ricca di grassi e ricca di zuccheri, sono meno inclini a sviluppare steatosi rispetto agli animali allevati in condizioni convenzionali [74,75]. Al contrario, la steatosi si sviluppa regolarmente nei topi knockout privi di germi (KO) privi del fattore adiposo indotto dal digiuno (FIAF), un inibitore della lipasi lipoproteica circolante normalmente soppresso dalla GM, suggerendo che la FIAF è un mediatore dell'accumulo di energia regolato dai microbi [74 ]. Riconoscere il ruolo della GM nello sviluppo della NAFLD implica anche il concetto che la NAFLD è potenzialmente un processo trasmissibile [76]. I topi privi di germi colonizzati con il contenuto cecale raccolto dai donatori, rispondenti o non rispondenti a una dieta ricca di grassi, hanno sviluppato sintomi paragonabili al rispettivo donatore se nutriti con la stessa dieta. In altre parole, i topi privi di germi che ricevono il microbiota intestinale dai topi responder hanno sviluppato macrosteatosi e iperglicemia; diversamente, i topi che ricevono il microbiota intestinale da topi non responsivi non sviluppano NAFLD se alimentati con una dieta ricca di grassi [77]. Un effetto simile è stato osservato nei topi colonizzati con GM umano da individui sani o pazienti NAFLD: i topi alimentati con una dieta ricca di grassi hanno sviluppato sintomi NAFLD più gravi quando hanno ricevuto il microbiota da pazienti NAFLD e viceversa [78]. In lavori più recenti, la quercetina è stata somministrata a topi donatori alimentati con una dieta ricca di grassi per modulare la composizione del microbiota; il trapianto di microbiota da donatori trattati con quercetina in topi privi di germi ha prodotto un fenotipo protettivo contro la NAFLD indotta dalla dieta [79]. Inoltre, nei topi alimentati con una dieta occidentale, un peggioramento dei sintomi della NASH è stato associato all'esaurimento del recettore delle chemochine CX3CR1 accoppiato a proteine ​​G; è stato anche scoperto che l'esaurimento di GM mediante antibiotici ad ampio spettro protegge i topi dalla NASH indotta dalla dieta, analogamente a quanto dimostrato nei topi privi di germi [80].

La dieta carente di metionina-colina (MCD) è un altro modello animale consolidato di NAFLD. In questo modello, la carenza di colina influisce sull'esportazione di trigliceridi attraverso le lipoproteine ​​a densità molto bassa (VLDL), con conseguente steatosi epatica; inoltre, la mancanza di metionina compromette la sintesi del glutatione, causando un aumento significativo del danno ossidativo [14]. La NAFLD indotta dalla dieta MCD è caratterizzata da rigonfiamento epatico, marcato stress ossidativo, infiammazione cronica e fibrosi, senza lo sviluppo di iperglicemia, dislipidemia e insulino-resistenza; pertanto, è più adatto per lo studio dell'infiammazione e della fibrosi [81]. Nei topi, la somministrazione della dieta MCD induce alterazioni persistenti nel GM e compromissione della barriera intestinale [82]. Tuttavia, inaspettatamente, nei topi MCD il trattamento con antibiotici ad ampio spettro, finalizzato all'esaurimento del microbiota, non produce lo stesso effetto osservato nei topi privi di germi o trattati con antibiotici alimentati con una dieta occidentale, con conseguente aggravamento della steatosi, infiammazione, un punteggio di attività NAFLD istopatologico più elevato (NAS) e un rapporto peso fegato-corpo significativamente più elevato [83]. Al contrario, la modulazione del microbiota tramite probiotici ha mostrato effetti benefici sia nel modello NAFLD ad alto contenuto di grassi che nel modello NASH indotto da MCD [84], suggerendo che nel modello MCD, il microbiota conserva la sua attività protettiva, che si perde in alta modelli dietetici grassi e occidentali della NAFLD. Questi ultimi lavori suggeriscono che il microbiota dovrebbe essere visto sia come potenziale agente terapeutico che come bersaglio farmacologico per il trattamento della NAFLD.

Un modello NAFLD alternativo consiste nell'integrazione di alte dosi di fruttosio in una dieta regolare [14]. È interessante notare che l'integrazione di un alto contenuto di fruttosio non si traduce necessariamente in un aumento di peso corporeo, ma in effetti nell'aumento del rapporto peso del fegato/peso corporeo [75], a sostegno della nozione recentemente acquisita che la steatosi epatica indotta dalla dieta non precede necessariamente l'aumento di peso corporeo [85 ]. Il fruttosio ad alte dosi è associato alla crescita eccessiva del microbiota e all'aumento della permeabilità intestinale, portando a un'attivazione endotossina-dipendente delle cellule di Kupffer epatiche. La soppressione dell'attivazione mediata dall'endotossina delle cellule di Kupffer nei topi mutanti del recettore toll-like (TLR) -4 ha portato alla riduzione dell'accumulo epatico di trigliceridi di circa il 40% rispetto ai topi wild-type alimentati con fruttosio [{{ 11}}]. Anche la steatosi indotta da fruttosio è assente nei topi privi di germi, confermando che i prodotti batterici come LPS sono necessari per indurre la steatosi epatica e indicando che il microbiota intestinale è coinvolto nella patogenesi della steatosi epatica sperimentale [75].

Sono state formulate diverse ipotesi su come il GM possa contribuire allo sviluppo e alla progressione della NAFLD nella NASH. Come accennato in precedenza, includono un aumento della permeabilità intestinale, che porta a un maggiore assorbimento da parte dell'ospite di tossine e metaboliti prodotti microbicamente, come LPS, trimetilammina N-ossido (TMAO), colina ed etanolo, che innescano l'infiammazione e influenzano l'immunità [71]. . Cellule immunitarie infiltranti come macrofagi derivati ​​da monociti e granulociti neutrofili, due mediatori dell'infiammazione epatica durante la NASH, sembrano avere un ruolo rilevante nel peggioramento della NAFLD mediato dal microbiota; gli antagonisti del recettore delle chemochine, inibendo il reclutamento dei monociti, riducono il rigonfiamento degli epatociti, la fibrosi e l'infiammazione sia nella dieta occidentale che nei modelli di dieta MCD [87]. Le cellule immunitarie infiltranti esprimono alti livelli di recettori per il riconoscimento dei patogeni (PRR), compresi i membri della famiglia dell'inflammasoma NLR, designati a riconoscere le tossine rilasciate dal microbiota che raggiungono il fegato attraverso la circolazione portale [88]. È interessante notare che nei topi con deficienza di inflammasoma NLRP3 e NLRP6, un microbiota intestinale sfavorevole è stato collegato a una perdita di integrità della barriera intestinale e a una maggiore traslocazione di tossine di origine microbica nel fegato, dove attivano l'infiammazione epatica [89]. Questi dati indicano che la traslocazione dei prodotti batterici dall'intestino al fegato fa parte di una serie altamente regolata di complesse interazioni tra l'intestino, il suo microbiota e il fegato, spesso indicato come asse intestino-fegato, e che contribuisce alla accumulo di grasso e infiammazione nella NASH [90].

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