*Všetky tabuľky, grafy a obrázky, ktoré sú súčasťou článku, nájdete v priloženom PDF súbore na konci štúdie.
Úvod
Výskyt chronických ochorení pečene (COP) v dnešnej modernej dobe narastá a celosvetovo predstavujú poprednú príčinu mortality. Špecifické postavenie pečene v centre metabolických funkcií organizmu a unikátne krvné zásobenie predisponujú tento orgán na viacnásobné potencionálne riziko poškodenia. Pečeň je atakovaná vírusmi, toxínmi (alkohol, lieky, drogy) a naším nezdravým a rýchlym životným štýlom, ktorý zahŕňa fyzickú inaktivitu, nadbytočný príjem kalórií, nezdravý fastfood alebo prechemizované potraviny. Nie je prekvapením, že najčastejšími príčinami COP sú vírusové hepatitídy typu C a B (VHC, VHB), nealkoholová tuková choroba pečene (NAFLD) a alkoholová choroba pečene (ALD). Kým mortalita na kardiovaskulárne, onkologické a respiračné choroby vykazuje stabilizovaný, až mierne klesajúci trend, mortalita na COP narastá.
V súčasnosti je takmer 30 miliónov obyvateľov Európy postihnutých rôznymi formami COP. Vírusom hepatitídy C je v európskych krajinách infikovaných 19 miliónov z celkového počtu 750 miliónov obyvateľov, pričom prevalencia infekcie v jednotlivých krajinách kolíše medzi 0,15 – 3,26 %(1). Prevalencia NAFLD, najčastejšej hepatopatie v európskej populácii, kolíše v dospelej populácii medzi 4 – 49,6 % a u pacientov s diabetom 2. typu medzi 42,6 – 69,5 %(23).
Súčasťou štrukturálnych a funkčných zmien pri chronických ochoreniach pečene je fibróza, ktorá priamo koreluje s rizikom vzniku cirhózy a jej komplikácií (portálna hypertenzia, hepatocelulárny karcinóm). Stupeň fibrózy predstavuje najvýznamnejší prognostický faktor COP Manažment pacientov s COP zahŕňa potvrdenie a staging fibrózy, ktorý identifikuje jedincov so zvýšeným rizikom progresie do cirhózy, a tiež grading fibrózy, ktorý posúdi stupeň zápalovej alebo metabolickej odpovede a v prípade VHC predikuje pravdepodobnosť dosiahnutia trvalej liečebnej odpovede na antivirotickú liečbu(4).
Fibrogenéza
Pečeňovú fibrózu možno definovať ako štrukturálnu prestavbu tkaniva s nadmerným ukladaním väzivovej hmoty. Fyziologickou reakciou na nekrózu či apoptózu hepatocytov je aktivácia zápalovej kaskády a následne fibrogenézy. Tento proces zahŕňa ukladanie extracelulárnej hmoty (ECM), ktorá vedie k oprave a regenerácii, ak je vyvážená fibrolýzou. Fibrogenéza aj fibrolýza sú indukované a udržiavané pôsobením viacerých typov pečeňových buniek, ktoré sa aktivujú rôznymi vyvolávajúcimi príčinami (obrázok 1).
Kľúčové postavenie medzi špecializovanými bunkami pečeňovej fibrogenézy majú hviezdicovité bunky, nazývané aj perisínusoidálne lipocyty alebo Itove bunky, ktoré sú schopné premeny na myofibroblasty. K aktivácii a proliferácii hviezdicovitých buniek prispieva celá plejáda profibrogénnych a promitogénnych faktorov uvoľňovaných z iných typov buniek, napr. hepatocytov (IL-33), Kupferových buniek (TGF-p, TGF-a – transforming growth factor-p, a), trombocytov (PDGF – platelet-derived growth factor, TGF-p), endotelových sínusoidálnych buniek (endotelín), monocytov a ďalších prevažne zápalových buniek (CTGF – connective tissue derived growth factor, INF-y, IL1-p, CD163).
Extracelulárna hmota pozostáva z 2 typov makromolekúl: a. kolagénov typu I, III, V a VI a b. nekolagénových molekúl: glykoproteínov (fibronektín, laminin, tenascín), proteoglykánov a glykozaminoglykánov (kyselina hyalurónová, chondroitínsulfát, dermatansulfát). Počas fibrogenézy pribúda v pečeni kolagén typu I, ktorého podiel sa zvyšuje až na 60 – 70 % celkového kolagénu, kým v zdravej pečeni sú kolagény I a III zastúpené v pomere 1 : 1.
Rozvoj pečeňovej fibrózy je výsledkom nerovnováhy medzi zvýšenou tvorbou ECM a jej zníženým odbúravaním. Na odbúravaní ECM sa zúčastňujú tkanivové enzýmy, metaloproteinázy (MMP), ktorých funkciu modulujú viaceré tkanivové inhibitory (TIMP-1, -3)(5). V situácii, keď fibrogenéza prevažuje nad fibrolýzou, napr. pri pretrvávaní etiologického faktora, prejaví sa patologickým zmnožením väzivového tkaniva, vaskulárnymi aj nodulárnymi regeneratívnymi zmenami, vedúcimi k poruche štruktúry a následne funkcie pečene.
Diagnostika fibrózy
Pečeňová biopsia ostáva historicky zlatým štandardom v určovaní tzv. stagingu a gradingu pečeňového ochorenia vírusovej aj nevírusovej etiológie. V prvom prípade sa hodnotí stupeň zápalu a nekrózy hepatocytov, v druhom stupeň zjazvenia, t. j. rozsah periportálnej fibrózy až cirhózy. Z mnohých histologických stupníc na hodnotenie fibrózy pečene sa najčastejšie používa skórovací systém Ishak a Metavir, oba vyvinuté pre vírusové hepatitídy (tabuľka 1).
Nevýhodou biopsie je jej invazivita, subjektivita pri hodnotení nálezu, bolestivosť, emočná záťaž u pacienta (strach), zriedkavo aj krvácavé komplikácie. Príčinou veľkých intra- a interindividuálnych rozdielov v hodnotení (až do 38 %) je najčastejšie nedostatočná veľkosť vzorky, jej nehomogenita a miesto odberu. V snahe optimalizovať význam pečeňovej biopsie pri hodnotení fibrózy sú navrhnuté odporúčania týkajúce sa dĺžky (> 15 mm s minimálne 5 portobiliárnymi priestormi), priemeru vyšetrovanej vzorky (> 16 nm), použitia vhodného skórovacieho systému a erudovanosti hodnotiaceho patológa(4).
U pacientov s NAFLD sa navyše vzhľadom na vysoký výskyt steatózy s nízkym rizikom progresie do cirhózy biopsia pečene nepovažuje za vhodný test prvej voľby(6).
Sérové a zobrazovacie neinvazívne markery
V posledných dvoch desaťročiach sa intenzívne skúmali neinvazívne metódy hodnotenia pečeňovej fibrózy a cirhózy najmä s ohľadom na riziká, obmedzenia a kontraindikácie pečeňovej biopsie. Ich diagnostickú efektivitu vyjadruje vypočítaná hodnota plochy pod operačnou krivkou AUROC (Area Under the Receiver Operating characteristic Curve), ktorá sa vzťahuje k referenčnému štandardu – biopsii pečene. Skúmaný diagnostický test či metóda sa vo všeobecnosti hodnotí ako dobrý, ak hodnota AUROC dosahuje viac ako 80 % a ako excelentný, ak AUROC je viac ako 90 %.
Neinvazívne metódy hodnotenia pečeňovej fibrózy sa delia na dve skupiny: 1. kvantitatívne stanovované sérové biomarkery, ktoré viac alebo menej odrážajú zmeny v pečeni a 2. meranie tuhosti pečene (elastografia), ktorá odráža fyzikálne vlastnosti pečeňového tkaniva zmeneného fibrózou.
Sérové biomarkery
Viaceré biomarkery boli identifikované ako vhodné indikátory pečeňovej fibrózy. Žiaden z nich nespĺňa kritériá na ideálny biomarker, ale ich diagnostická hodnota sa výrazne zvyšuje, ak sú použité v kombináciách. Sérové markery pečeňovej fibrózy možno rozdeliť do dvoch základných skupín: Nepriame markery – prevažne široko dostupné tzv. hepatálne testy, ktoré len nepriamo odrážajú produkciu a kvantitu väziva v pečeni a ich koncentrácie v krvi sa menia sekundárne v dôsledku zmien štruktúry pečene či sleziny a nárastu portálneho tlaku:
- tradičné „pečeňové“ enzýmy odrážajúce poruchu integrity až nekrózu hepatocytov (AST, ALT) alebo cholestázu (GMT, ALP);
- markery odrážajúce sekundárny hypersplenizmus alebo zníženú syntézu koagulačných faktorov (trombocyty, protrombínový čas, INR – International Normalized Ratio);
- proteíny syntetizované alebo degradované pečeňou (a2-makroglobulín, albumín, feritín, imunoglobulíny);
- zápalové cytokíny, o ktorých je známe, že pochádzajú z hepatocytov alebo aktivovaných zápalových buniek v pečeni (IL-6, TNF-a a pod.)
Priame markery – pochádzajú priamo z procesu fibrogenézy a v krvi sa zvyšujú v dôsledku ich zvýšeného vychytávania v hepatálnych sínusoidoch. V klinickej praxi sa doposiaľ najviac študovali nasledujúce (prehľad v 7):
N-terminálny peptid prokolagénu typu III (PIIINP) – je markerom fibrogenézy. Odštepuje sa enzymaticky z molekuly prokolagénu III pred jeho integráciou do ECM. Nevýhodou markera je jeho nízka špecifickosť pre pečeň a možná interferencia fibrózy iného pôvodu (pľúca, obličky, črevo a pod.)
Kyselina hyalurónová (HA) – glykozaminoglykán prítomný v ECM, je rovnako priamym markerom fibrogenézy. V štúdiách s rôznymi typmi COP, avšak najmä pri chronickej VHC a NAFLD, bola potvrdená jej schopnosť detegovať pokročilú fibrózu, cirhózu a tiež poklesom reagovať na úspešnú liečbu pacientov s VHC.
Metaloproteinázy (MMP-1, -2, -9) – 3 enzýmy typu kolagenáz a gelatináz, ktoré sa priamo zúčastňujú na degradácii ECM. Ich koncentrácia v krvi nepriamo koreluje so závažnosťou fibrózy aj nekrózy pečene. V klinickej praxi sa veľmi neosvedčili.
Tkanivový inhibítor metaloproteinázy-1 (TIMP-1) – jeden z viacerých tkanivových proteínov, ktorých koncentrácia v krvi odráža intenzitu fibrogenézy. Zvýšené hodnoty TIMP-1 boli opakovane referované v rôznych štádiách fibrózy najmä u pacientov s chronickou VHC.
Cytokíny a chemokíny priamo viazané na proces fibrózy pečene boli študované najmä vo vzťahu k progresii ochorenia. TGF-p je najdôležitejším stimulátorom ukladania ECM. TGF-a podporuje proliferáciu pečeňových hviezdicovitých buniek a PDGF sa zdá najúčinnejším mitogénom hviezdicovitých buniek in vitro. Všetky pôsobky preukázali koreláciu so stupňom fibrózy a/alebo zápalu.
Nevýhodou všetkých spomenutých priamych markerov je ich nízka orgánová špecifickosť pre pečeň a možná interferencia fibrózy iného pôvodu (pľúca, črevo a pod.) Biochemické markery pečeňovej fibrózy boli v početných štúdiách validované najmä pre pacientov s chronickou VHC, VHB, NAFLD, v menšej miere pre iné chronické ochorenia pečene, napr. alkoholovú chorobu pečene a len ojedinele pre zriedkavé auto- imunitné alebo metabolické pečeňové ochorenia.
Boli vypracované mnohé matematické modely založené na kombináciách priamych a nepriamych sérových markerov, prípadne na kombinácii sérových markerov a zobrazovacích elastografií, ktoré sa rôznou mierou stali súčasťou rutinnej praxe v hepatológii (tabuľka 2). Mnohé vzorce na výpočet skóre sú patentované (FibroTest, Hepascore, FibroMeter), iné sú nepatentované (napr. APRI, Fornosov index, FIB-4). Tieto rozhodovacie algoritmy umožnili neinvazívnym spôsobom kategorizovať viac ako 90 % pacientov do kategórií nízkej, stredne závažnej a závažnej fibrózy. Treba zdôrazniť, že väčšina biomarkerov opísaných v literatúre má schopnosť predikovať pokročilú fibrózu (> 2 Ishak alebo > 2 Metavir), ale v porovnaní s pečeňovou biopsiou neodlíši dostatočne presne počiatočné štádiá fibrózy a zdravú pečeň.
U pacientov s NAFLD malo najväčšiu diagnostickú efektivitu použitie modifikovaného FibroMeter testu alebo NAFLD skóre počítaného pomocou online kalkulátora, FIB-4 alebo APRI index mali nižšiu senzitívnosťa špecifickosť89/ Najviac údajov o validácii sérových biomarkerov pečeňovej fibrózy je u pacientov s chronickou VHC. Slovenskí autori tiež prispeli k vytvoreniu vlastného skórovacieho systému NSF (neinvazívne skóre fibrózy), ktorý bol validovaný na 104 pacientoch s VHC pred plánovanou liečbou(10).
Medzi skórovacie systémy založené na meraní priamych biomarkerov, presadzované v súčasnosti, patrí tzv. ELF (Enhanced Liver Fibrosis) test, ktorý je súčasťou NICE odporúčaní pre manažment COP vo Veľkej Británii a v praxi používaný tiež v Austrálii(11). Test je založený na výpočte ELF skóre z meraných sérových markerov syntézy a odbúravania extracelulárnej hmoty kyseliny hyalurónovej, PIIINP a TIMP-1. Podobne ako mnohé ďalšie modely výpočet ELF skóre zohľadňuje vek a pohlavie pacienta. Viaceré štúdie deklarovali schopnosť ELF skóre rozlíšiť závažnú, miernu a žiadnu fibrózu pečene (AUROC 0,90 – 0,82 – 0,76) a predikovať komplikácie COP(1213). Neinvazívny ELF test bol použitý aj v nedávnej štúdii Tanwara a kol. na monitorovanie 24-mesačnej antivirotickej liečby u pacientov s chronickou VHC (pred liečbou, po 12 a 24 mesiacoch), ktorí podstúpili aj biopsiu pečene na začiatku a na konci sledovaného obdobia(14). Absolútne zmeny hodnôt ELF skóre po 12 mesiacoch signifikantne korelovali so zmenami ELF aj histológie po 24 mesiacoch. Výsledky tejto štúdie naznačujú, že zmeny sérových biomarkerov predikujú vývoj pečeňovej fibrózy účinkom liečby v zmysle jej regresie (AUROC 0,81 – 0,84) aj progresie (AUROC 0,86 – 0,91). Porovnanie priamych a nepriamych sérových biomarkerov ukázalo, že ich diagnostická efektivita pri predikcii fibrózy pečene je porovnateľná, avšak náklady, a tým aj dostupnosť priamych biomarkerov sú oveľa vyššie(1516). Vo väčšine európskych krajín nie sú priame markery fibrózy hradené zo zdravotného poistenia, preto sú skúsenosti s ich využitím v rutinnej klinickej praxi minimálne.
Zobrazovacie metódy na posúdenie fibrózy
Tranzientná ultrazvuková elastografia (TE) je neinvazívna metóda merania tuhosti pečeňového tkaniva, ktorá sa zvyšuje so závažnosťou fibrózy aj so stúpajúcou vaskulárnou rezistenciou a portálnym venóznym tlakom. Metóda vyžíva vysokofrekvenčný ultrazvuk (MHz) a sondu, ktorá generuje a emituje do pečene nízkofrekvenčné vibrácie (50 Hz). Rýchlosť šírenia týchto vibrácií je priamoúmerná tuhosti tkaniva, ktorá je vyjadrená v kilopascaloch (kPa). Senzitívnosť a špecifickosť TE je vysoká u pacientov s cirhózou (až do 90 %), avšak u pacientov so stredne závažnou až pokročilou fibrózou (F2 – F4) TE dosahuje len 70 % senzitivitu a 80 % špecificitu. Cut-off hodnoty TE na potvrdenie cirhózy u pacientov s chronickou VHC kolíšu v rozmedzí 11 – 17 kPa(1718).
Modernou metódou na stanovenie elastických vlastností pečeňového parenchýmu je aj magnetická rezonancia vo forme tzv. MR elastografie. Podobne ako TE metóda využíva mechanické vibrácie s frekvenciou 40 – 90 Hz, generované pomocou zdroja nízkofrekvenčných vĺn. Po prechode pečeňou tieto vlny spôsobujú pohyby častíc a druhotné vlnenie, ktoré je zachytávané špeciálnymi MR technikami a softvérom na generovanie MRE obrazov vznikajú MRE elastogramy. Senzitivita MRE pre štádiá fibrózy F2 až F4 podľa Metaviru bola 98 %, 95 % a 100 %(19).
Porovnanie neinvazívnych markerov fibrózy pečene
Priame a nepriame sérové biomarkery boli porovnávané navzájom aj vo vzťahu k TE v desiatkach štúdií. Metaanalýza Hounota a kol. (2016) 71 štúdií z obdobia 2001 – 2014 systematicky preskúmala pomocou matematicko-štatistických metód priame porovnania štyroch najčastejšie používaných a diskutovaných neinvazívnych metód u pacientov s chronickou VHC a VHB, a to FibroTest, APRI a FIB-4 skóre a tranzientnú elastografiu(20). Ich analýza potvrdila lepšiu diagnostickú efektivitu FibroTestu v porovnaní s APRI, FIB-4 a TE pri diagnóze závažnej fibrózy, kým pri diagnóze cirhózy sa testy nelíšili. Toto zistenie možno zovšeobecniť pre väčšinu komplexných skórovacích systémov založených na priamych biomarkeroch alebo kombinácii priamych a nepriamych sérových biomarkerov. Obe skupiny neinvazívnych metód na diagnózu pečeňovej fibrózy majú svoje výhody aj nevýhody (tabuľka 3), ich klinická využiteľnosť závisí vo väčšine krajín od ich dostupnosti a ceny.
Záver
Klinici majú k dispozícii dve neinvazívne alternatívy na identifikáciu závažnej fibrózy alebo cirhózy pečene. Vyšetrenie elasticity pečene najčastejšie pomocou ultrazvukovej TE je rýchle, bezpečné a relatívne dostupné. Sérové biomarkery sa používajú najmä v rôznych kombináciách na výpočet rozhodovacieho skóre alebo cut-off hodnoty, ktorá v danom skórovacom systéme slúži na vylúčenie alebo predikciu fibrózy(4). Dostupnosť dostatočne citlivých a špecifických sérových biomarkerov umožňuje skríning a monitorovanie závažného ochorenia pečene vo veľkých skupinách pacientov a posúdenie skutočného rozsahu COP v bežnej populácii. Neinvazívne markery pečeňovej fibrózy majú svoje miesto pri určovaní štádia fibrózy u pacientov bez jasnej indikácie biopsie, u pacientov s chronickými hepatitídami vyžadujúcimi dlhodobé monitorovanie progresie fibrózy, u pacientov s autoimunitnými hepatitídami, ktorí vyžadujú monitorovanie dlhodobej imunosupresívnej liečby. Vývoj nových liečiv pre vybrané typy pečeňových ochorení, napr. chronickej VHC, VHB a NAFLD rovnako zvyšuje potrebu častejšieho posúdenia fibrózy v rámci monitorovania efektu liečby. Neinvazívne markery môžu byt’ použité aj na monitorovanie antifibrotickej liečby, pretože korelujú s histologickým nálezom pacientov a umožňujú včasnú identifikáciu pacientov, ktorí môžu profitovať z dlhodobej liečby. Aj keď v súčasnosti neinvazívne markery nie sú schopné nahradit biopsiu pečene, významnou mierou znižujú jej potrebu. Vývoj nových špecifických biomarkerov a biomarkerov v kombinácii s novými zobrazovacími a fyzikálnymi metódami môže v budúcnosti navodiť stav, keď použite biopsie pri vyšetreniach pečene bude výnimočné.
LITERATÚRA
- Negro F. Epidemiology of hepatitis C in Europe. Dig Liv Dis 2014; 46: S158-S164.
- Blachier M, Leleu H, Peck-Radosavljevic M, et al. The burden of liver disease in Europe: A review of available epidemiological data. J Hepatol 2013; 58: 593-608.
- Younossi ZM, Koenig AB, Abdelatif B, et al. Global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease – Meta-analytic assessment of prevalence, incidence, and outcomes. Hepatology 2016; 64: 73-84.
- European association for the Study of the Liver. EASL-ALEH Clinical practice guidelines: Non-invasive tests for evaluation of liver disease severity and prognosis. J Hepatol 2015; 63: 237-264.
- Liu T, Wang W, Karsdal MA, et al. Molecular serum markers of liver fibrosis. Biomarker Insights 2012; 7: 105-117.
- Buzzetti E, Lombari R, De Luca L, et al. Noninvasive assessment of fibrosis in patients with nonalcoholic fatty liver disease. Int J Endokrin 2015; 2015: Article ID 343828, 9 pages http://dx.doi.org/10.1155/2015/343828
- Fallatah HI. Noninvasive biomrkers of liver fibrosis: An overview. Advances in Hepatology 2014; 2014: Article ID 357287, 15 pages. http:// dx.doi.org/10.1155/2014/357287.
- Machado MV, Cortez-Pinto H. Non-invasive diagnosis of non-alcoholic fatty liver disease. J Hepatol 2013; 58: 1007-1019.
- Boursier J, Vergniol J, Guillet A, et al. Diagnostic accuracy and prognostic significance of blood fibrosis tests and liver stiffness measurements by FibroScan in non-alcoholic fatty liver disease. J Hepatology 2016; 65: 570-578.
- Koller T, Kollerová J, Huorka M, et al. Noninvasive scoring algorithm to identify significant liver fibrosis among treatment-naive chronic hepatitis C patients. Eur J Gastroenterol Hepatol 2014; 10: 1108-1115.
- Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD): assessment and management. (júl 2016). Dostupné na Internete: NICE guideline [NG49]: nice.org.uk
- Guha IN, Parkers J, Chattopadhyay D, et al. Noninvasive markers of fibrosis in nonalcoholic fatty liver disease: Validation the European Liver Fibrosis Panel and exploring simple markers. Hepatology 2008; 47: 455-460.
- Kim BK, Kim H-S, Yoo EJ, et al. Risk assessment of clinical outcomes in Asian patients with chronic hepatitis B using enhanced liver fibrosis test. Hepatology 2014; 60: 1911-1919.
- Tanwar S, Trembling PM, Hogan BJ, et al. Noninvasive markers of liver fibrosis: on-treatment changes od serum markers predict the outcome of antifibrotic therapy. Eur J Gastroenterol Hepato 2017; 29: 289-298.
- Castera L. Noninvasive methods to assess liver disease in patients with hepatitis. Gastroenterology 2012; 142: 1293-1302.
- Chindamo MC, Boursier J, Luiz RR, et al. Fibrosis assessment using FibroMeter combined to first generation tests in hepatitis C. W J Hepatol 2017; 28: 310-317.
- Friedrich-Rust M, Ong M-F, Martens S, et al. Performance of transient elastography for staging of liver fibrosis: Meta-analysis. Gastroenterology 2008; 137: 960-974.
- Tsochatzis A, Gurusamy K, Burrough A, et al. Elastography for the diagnosis of severity of fibrosis in chronic liver disease: A metaanalysis of diagnostic accuraccy. J Hepatol 2011; 54: 650-659.
- Huwart L, Salameh N, ter Beek L, et al. MR elastography of liver fibrosis: preliminary results comparing spi-echo and echo-planar imaging. Eur radiology 2008; 18: 2535-2541.
- Houot M, Ngo Y, Munteanu M, et al. Systemic review with metaanalysis: direct comparisons of biomarkers for diagnosis of fibrosis in chronic hepatitis C and B. Aliment Pharmacol Ther 2016; 43: 16-29.