Diätetische Intervention bei Patienten mit Fettleber (NAFLD) und PNPLA3-Genvariante p.I148M

Abstract

Die nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) ist die in den westlichen Ländern am weitesten verbreitete Lebererkrankung. Patienten mit NAFLD haben entweder eine einfache Steatosis der Leber oder eine nicht-alkoholische Steatohepatitis. Es besteht das Risiko des Progresses dieses Erkrankungsbildes mit Ausbildung einer Leberfibrose und einer Zirrhose bis hin zum hepatozellulären Karzinom. Es gibt bislang keine effektiven präventiven oder therapeutischen Optionen für diese Erkrankungen. Es liegen verschiedene Risikofaktoren für die Ausbildung einer NAFLD wie genetische, ethnische, umweltbedingte und hormonelle Faktoren, vor. Adipositas stellt einen wichtigen Risikofaktor für die Entwicklung und den Progress einer NAFLD dar. Dies erklärt, weshalb Leitlinien eine Lebensstiländerung mit Ernährungsumstellung im Sinne einer mediterranen Diät mit vielen ungesättigten Fettsäuren, Gewichtsreduktion und körperlicher Aktivität anraten. Genomweite Assoziationsstudien haben die Variante p.I148M des Adiponutrin-Gens (PNPLA3), eines Mitglieds der Patatin-ähnlichen Phospholipase-Familie, als Risikofaktor für nicht-alkoholische und alkoholische Lebererkrankungen identifiziert. Es besteht eine Assoziation zwischen diesem Polymorphismus und erhöhten Transaminasewerten sowie einem höheren Risiko für Fettlebererkrankungen. Das PNPLA3-Gen kodiert für ein Enzym, das in der Leber exprimiert wird und den Lipidstoffwechsel reguliert. Dieses Enzym hat eine intrazelluläre Lipaseaktivität, die vor allem ungesättigte Fettsäuren abbaut. Die Isoleucin-zu-Methionin-Mutation an Position 148 dieses Gens bedingt einen Funktionsverlust des Enzyms. Ziel dieser Interventionsstudie ist es herauszufinden, ob sich eine über vier Wochen durchgeführte mediterrane Diät, die natürlicherweise reich an ungesättigten Fettsäuren ist, bei den Probanden mit der Variante im Adiponutrin-Gen schädlich auswirkt, insbesondere im Hinblick auf die Leberverfettung und die Leberfibrose. Dazu wurden die Lebersteifigkeit und der Leberfettgehalt nicht-invasiv mittels Transienter Elastographie und mittels Controlled Attenuation Parameter bestimmt. Weiterhin wurden verschiedene Leberparameter und Parameter des Glukosestoffwechsels in einer Kohorte, die 20 Studienteilnehmer umfasste, gemessen und ausgewertet. Dabei waren zehn Patienten homozygote Träger des p.148M Allels und weitere zehn Patienten homozygote Träger des p.148I Allels des PNPLA3-Gens. Die Patienten aus den beiden Gruppen stimmten in zuvor festgelegten Kriterien überein, um die Ergebnisse der verschiedenen Allelträger am Ende als Match-Partner vergleichen zu können. In dieser Interventionsstudie konnten weder bei den Patienten mit der Adiponutrin-Variante p.I148M noch bei der Wildtyp-Variante des PNPLA3-Gens signifikante Unterschiede nachgewiesen werden. Die Leberwerte blieben vor und nach der Intervention annähernd unverändert. Die Risikogruppe wies vor der Omega-3 Supplementation signifikant niedrigere Werte (P<0,05) für die freien Fettsäuren (334.5 (281.0–431.0) vs. 564.5 (509.0–682.0) μmol/l) mit einem postinterventionellen Anstieg von 9.1% auf. Im Gegensatz hierzu kam es bei der Wildtyp-Gruppe nach der Intervention zu einer signifikanten Reduktion (P=0.01) von 28.3% der freien Fettsäuren im Serum. Die Risikovariante des PNPLA3-Gens geht mit einem verminderten intrahepatischen Lipidumbau und letztendlich einer intrahepatischen Lipidakkumulation einher. Der gestörte Lipidumbau ist das Ergebnis einer reduzierten Fettsäuremobilisation mit postinterventionell steigenden Konzentrationen der freien Fettsäuren nach zusätzlicher oraler Fettsäure-Supplementation. Die Abnahme der Konzentration der freien Fettsäuren im Serum bei der Kontrollgruppe spiegelt den möglichen gesundheitlichen Nutzen der Omega-3 Fettsäuren-Supplementation wider. Im Gegensatz dazu konnte bei der Risikogruppe des PNPLA3-Gens ein potenziell schädlicher Effekt durch die Omega-3 Supplementation beobachtet werden. Ein möglicher Grund dafür, dass der Anstieg der Konzentrationen der freien Fettsäuren im Serum in der Risikogruppe kein signifikantes Ergebnis zeigte, kann der kleine Stichprobenumfang und die kurze Dauer der Supplementation sein.

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the most common liver disease in Western countries. Patients with NAFLD present simple steatosis or non-alcoholic steatohepatitis, which can progress to liver fibrosis, cirrhosis, and hepatocellular cancer. There are currently no effective prevention or therapeutic options for the above mentioned conditions. Different factors influence the development of NAFLD, i.e. genetic, ethnic, and environmental factors. Overweight and obesity are important risk factors for the development and progression of NAFLD. Consequently, guidelines advise changes in lifestyle, including a Mediterranean-style diet rich in unsaturated fatty acids, physical activity, and weight loss. Genome-wide association studies report the polymorphism p.I148M of the adiponutrin gene (PNPLA3) as important risk factor for non-alcoholic and alcoholic liver diseases. There is an association between this polymorphism and an increase of aminotransferase activities as well as the progression of liver diseases. The PNPLA3 gene encodes an enzyme that regulates lipid metabolism in liver and fat tissue. The enzyme has intracellular lipase activity to degrade unsaturated fatty acids. The mutation isoleucin-to-methionine at position 148 causes loss-of-function, hence the degradation of fatty acids is deranged. The aim of the study was to investigate whether omega-3 unsaturated fatty acids (typically found in the Mediterranean diet) could possibly have a detrimental effect on patients who carry this polymorphism.

To investigate this hypothesis, we supplemented twenty patients (ten with wildtype allels matched to ten patients who were homozygous for the PNPLA3 variant) with omega-3 fatty acids (4 g per day) for four weeks. Before and after the intervention, we measured hepatic fat content and liver stiffness using transient elastography as well as anthropometric parameters, serum surrogate markers of liver function and glucose metabolism, and dietary intake was documented via a daily food diary.

In this intervention study we could not find a significant increase of liver fat content in patients with the adiponutrin variant p.I148M in comparison to wild type allel carriers. Serum liver enzyme activities remained unchanged in both groups. The risk group displayed significantly (P<0,05) lower baseline free fatty acid concentrations (335 (281–431) vs. 565 (509–682) μmol/l), which markedly increased by 9.1% post intervention. In contrast, free fatty acid concentrations decreased significantly (P=0,01) by 28.3% in the wild-type group.

The PNPLA3 variant p.148M is related to reduced intrahepatic lipid remodeling and lipid accumulation by different pathobiochemical processes. The disturbed intrahepatic remodeling is the result of reduced fatty acid mobilisation with higher concentrations of free fatty acids after an oral fatty acid challenge. The significant reduction in serum FFA concentrations observed in the control group reflects the widely reported health benefits of omega-3 fatty acids. In contrast, the potentially deleterious rigid response as observed in our risk group, might reflect the aforementioned PNPLA3-dependent mechanisms in these patients. The fact that the difference after the dietary challenge was non-significant might be attributed to sample size and supplementation period.