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Implicazioni tossicologiche dell'encefalopatia epatica

Francesco Ulanio
Scuola di Specializzazione in Tossicologia Medica
Dipartimento di Fisiologia Umana e Farmacologia
Università di Roma "La Sapienza"

Indice

1. Introduzione
2. L'encefalopatia epatica
3. Il flumazenil nella l'encefalopatia epatica
4. Conclusioni
5. Bibliografia

Introduzione
Nella storia naturale della tossicodipendenza la probabilità che il soggetto vada incontro a problemi clinici di natura epatica, è molto elevata. I fattori responsabili sono, nella maggior parte dei casi, le infezioni da virus epatotropi (HBV, HCV, Virus Delta), spesso associate all’HIV⁽¹⁾, contratte attraverso comportamenti a rischio; in particolare l’abitudine allo scambio di siringhe. In uno studio condotto in Spagna nel 1998⁽²⁾, è stato evidenziato come ci sia una differenza significativa nella prevalenza delle infezioni da virus epatotropi nei tossicodipendenti che utilizzano prevalentemente la via iniettiva rispetto a quelli che utilizzano preferenzialmente la via inalatoria, infatti essa risulta molto elevata nei primi. L’infezione da HCV è quella prevalentemente associata allo stato di tossicodipendenza, rispetto all’infezione da virus B⁽³⁾. La prevalenza dell’infezione da virus C, che nel 50% dei casi evolve in infezione cronica e cirrosi, varia dal 37% al 98% a seconda degli studi considerati⁽⁴⁾. Tra le condizioni che possono concorrere a determinare danni epatici, bisogna considerare anche la frequente associazione con l’abuso/dipendenza da alcol, noto agente epatotossico.
La gravità delle epatopatie può variare da casi caratterizzati da una leggera sofferenza epatica, a casi in cui lo scompenso epatico diventa il problema clinico principale del paziente. Non è infrequente quindi dover iniziare una terapia sostitutiva con metadone o aggiuntiva di benzodiazepine (BDZ) in soggetti tossicodipendenti con gravi problematiche di natura epatica. La gestione della sindrome d’astinenza da oppiacei e/o alcol in questi soggetti è condizionata dalla possibilità che vi si associ l’encefalopatia epatica.

L’encefalopatia epatica
L’encefalopatia epatica è una sindrome neuropsichiatria conseguente ad insufficienza epatica acuta e/o cronica. Nella condizione d’insufficienza cronica, l’esordio è spesso correlato a fattori precipitanti, quali le infezioni, le emorragie del tratto gastrointestinale, gli squilibri idro-elettrolitici.
Clinicamente è suddivisa in 5 livelli di gravità⁽⁵⁾: Stadio 0: assenza d’alterazioni della personalità. Assenza di flapping tremors (tremori a scosse ampie), detti anche asterixis o liver flaps. Stadio 1: ipersonnia alternata ad insonnia, inversione del ciclo sonno veglia, euforia o depressione, lieve abbassamento dello stato di coscienza, presenza di flapping tremor. Stadio 2: letargia e apatia, disorientamento temporo-spaziale, tremori alle estremità molto evidenti. Stadio 3: grave disorientamento, comportamento inappropriato, sopore, assenza di tremori. Stadio 4: coma.
L’interesse tossicologico verso questa condizione clinica deriva non solo dall’evidente coinvolgimento farmacocinetico causato dall’incapacità del fegato a metabolizzare i farmaci eventualmente somministrati nella terapia delle tossicodipendenze, fatto quest’ultimo che generalmente influisce sulla posologia, ma anche dalle modificazioni degli effetti dei farmaci psicotropi utilizzati.
La fisiopatologia dell’encefalopatia epatica è caratterizzata da un complesso d’interazioni tra l’ammonio ed altri metaboliti tossici, che giungono a livello del SNC a causa della insufficienza epatica. Gli studi effettuati sia nell’uomo che in specie infra-umane sinora condotti hanno permesso di chiarire i seguenti aspetti dell’encefalopatia epatica:
1) L’ammonio sembra avere la capacità di aumentare il rilascio calcio-dipendente di glutammato, con conseguente eccessiva stimolazione dello specifico recettore ionotropico NMDA⁽⁶⁾. La prolungata stimolazione porterebbe ad una down-regulation del recettore con depressione del SNC. Inoltre l’attivazione di questi recettori potrebbe determinare fenomeni d’eccitotossicità⁽⁷⁾ con perdita di neuroni. L’aumentata disponibilità di glutammato a livello sinaptico, sembra dipendere anche dalla riduzione dell’attività degli astrociti danneggiati dall’ammonio.
2) Il tono GABAergico aumenta per azione da parte sia dell’ammonio sia di sostanze ad attività simil-benzodiazepinica, rilasciate in circolo in caso d’insufficienza epatica. La sintomatologia clinica⁽⁸⁾, caratterizzata da sonnolenza, letargia, atassia, incoordinazione motoria ed alterazioni della coscienza, sono quindi riferibili ad un aumento del tono inibitorio nel SNC. Già da diversi anni^(9,10) sono state evidenziate nel SNC dei mammiferi (compreso l’uomo), sostanze con attività benzodiazepinica. In seguito ad analisi chimiche di gas-cromatografia e spettroscopia di massa (GC-MS), sono risultate essere 1-4-benzodiazepine, in particolare diazepam e suoi metaboliti. Circa la presenza di queste sostanze, rilevata in successivi studi anche con metodi autoradiografici⁽¹¹⁾, non è stata chiarita in maniera conclusiva la loro provenienza. Tuttavia, la presenza in diversi vegetali⁽¹²⁾ d’uso alimentare, quali mais, pomodori, soia, riso e in alcuni funghi, di basse concentrazioni di diazepam e desmetildiazepam ha portato gli studiosi a ipotizzare una loro possibile introduzione attraverso il cibo. Inoltre, è stata anche verificata la possibilità che esse siano sintetizzate ex-novo dalla flora batterica intestinale. Quest’ultima ipotesi è sostenuta dall’evidenza che il trattamento con rifaximina⁽¹³⁾, un antibiotico scarsamente assorbito quando somministrato per via orale, in pazienti affetti da cirrosi epatica, riduce la concentrazione ematica delle benzodiazepine in soggetti non in trattamento benzodiazepinico. La via biochimica attraverso la quale alcuni procarioti sintetizzano le benzodiazepine è schematizzata nelle figure A e B. L’aumento in circolo di queste sostanze attive sul SNC, in soggetti affetti da insufficienza epatica è dovuto alla loro mancata eliminazione dal circolo ad opera del fegato. L’attivazione del sistema GABAergico da parte di tali “benzodiazepine endogene” contribuirebbe all’evoluzione dell’encefalopatia epatica.
Altri ricercatori, con studi sempre rivolti ad individuare il ruolo del sistema GABAergico nell’evoluzione della sindrome clinica, hanno evidenziato un importante ruolo da parte degli astrociti^(14,15). L’evidenza sperimentale mostra infatti come l’ammonio determini un danno diretto a queste cellule, con riduzione delle loro funzioni fisiologiche. Una di queste funzioni è la ricaptazione del GABA dopo la sua liberazione nello spazio sinaptico. Conseguenza dell’effetto citotossico dell’ammonio è quindi un’aumentata disponibilità sinaptica del GABA.
Ulteriori evidenze sperimentali indicano la possibilità che l’ammonio possa direttamente facilitare la funzionalità del canale-recettore del cloro (GABA-A) quando stimolato dal suo ligando specifico, cioè il GABA. Studi condotti su neuroni di ratto⁽¹⁶⁾ hanno evidenziato come la presenza d’ammonio nella coltura determini un aumento della corrente entrante di cloro dopo attivazione del recettore. Quest’azione dell’ammonio è specifica per il recettore GABA-A, e non sembra coinvolgere altri sistemi neurotrasmettitoriali.
3) Oltre quanto già esposto riguardo la fisiopatologia dell’encefalopatia epatica, si è tentato di definire il ruolo che avrebbero, nel determinismo dell’alterazione neuropsichiatria, la presenza dei c.d. “falsi neurotrasmettitori”⁽¹⁷⁾. Per “falso neurotrasmettitore” s’intende una molecola che può sostituire nella vescicola sinaptica il neurotrasmettitore, ma che non può, una volta liberata nello spazio sinaptico, esplicare le funzioni proprie del neurotrasmettitore originario⁽¹⁸⁾. I più frequenti “falsi neurotrasmettitori” ritrovati in circolo e nel SNC in caso di insufficienza epatica sono l’octopamina e la feniletanolamina, sintetizzati a partire rispettivamente dagli amminoacidi tirosina e fenilalanina; inoltre risulta aumentata anche la concentrazione sia plasmatica che cerebrale di altri aminoacidi precursori di neurotrasmettitori, quali il triptofano e l’istidina⁽¹⁷⁾. Le più recenti ricerche orientate su questa linea tendono a correlare l’aumento intracerebrale di questi aminoacidi con l’aumento dell’ammonio. Più precisamente, l’incremento dell’ammonio nel SNC in corso di insufficienza epatica porta all’incremento della sintesi della glutamina negli astrociti⁽¹⁹⁾. La glutamina è sintetizzata dall’enzima glutamina-sintetasi, che, localizzato nella glia, viene indotto dall’aumenta concentrazione intracerebrale dell’ammonio. L’enzima utilizza come substrati l’ammonio ed il glutammato. L’attività dell’enzima ha un ruolo protettivo del SNC, infatti porta all’eliminazione dell’ammonio e riduce le concentrazioni di glutammato, fattori che insieme possono determinare fenomeni di eccitotossicita. La glutamina formata in eccesso, per poter lasciare il SNC utilizza un trasportatore specifico sito sulla barriera emato-encefalica (BEE)⁽¹⁷⁾. Questo trasportatore viene utilizzato anche da altri aminoacidi, in particolare tirosina, istidina, fenilalanina e triptofano, sia per entrare nel SNC che per uscirne. Come già detto, nell’insufficienza epatica c’è un incremento di questi aminoacidi nel sangue, per la ridotta efficienza del “filtro epatico”, incremento che si estende anche al SNC. Normalmente, il trasportatore risulta efficiente nel regolare la concentrazioni dei suddetti amminoacidi, ma l’aumento della concentrazione di glutamina nel SNC in corso di insufficienza epatica determina competizione per il trasportatore con conseguente persistente incremento degli aminoacidi all’interno del SNC e possibile contributo alla patogenesi della sintomatologia neuropsichiatrica.

Il flumazenil nella l'encefalopatia epatica
Come precedentemente ricordato l’encefalopatia epatica è una complicanza, spesso fatale, della cirrosi epatica, e delle insufficienza epatica acuta. La reale prevalenza della suddetta sindrome non è conosciuta. Negli ultimi anni i clinici hanno dato importanza anche alla forma meno grave, caratterizzata da una sintomatologia più sfumata, l’encefalopatia epatica subclinica. Questa forma è presente in circa il 50-70% dei pazienti con cirrosi epatica⁽²⁰⁾.
Considerando quanto sopra detto sul ruolo del sistema GABAergico nello sviluppo della sintomatologia neurologica, sono stati effettuati diversi studi nel tentativo di valutare il ruolo terapeutico del flumazenil, antagonista puro del recettore GABA-A, nel trattamento dell’encefalopatia epatica, e in particolare nei casi di urgenza terapeutica. Una prima valutazione di questo intervento terapeutico risale al 1983⁽²¹⁾ quando, con l’utilizzo di composti aventi diversi meccanismi d’azione, quali la bicucullina (bloccante del recettore GABA-A), Ro 15-1788 (antagonista del recettore GABA-A) e l'isopropile-biciclofosfato (bloccante del canale del cloro), si è evidenziato un miglioramento della sintomatologia neurologica in conigli nei quali era stata indotta sperimentalmente una insufficienza epatica acuta. Da allora sono stati effettuati numerosi studi, anche nell’uomo, per valutare l’efficacia terapeutica degli antagonisti benzodiazepinici, in particolare del flumazenil^(22.23,24).
L’equivoca efficacia del farmaco, risultata da diversi trial clinici, ha portato a verificare la possibile esistenza, nei pazienti affetti da encefalopatia epatica, di sottogruppi nei quali l’antagonista benzodiazepinico avesse maggior efficacia. In uno studio recente⁽²⁵⁾ è stato evidenziato come il miglioramento dello stato di coma, valutato mediante la scala di Glasgow nelle 24 ore successive alla somministrazione di flumazenil, avvenga nelle prime 6 ore. Il confronto, fatto con la somministrazione di placebo (soluzione salina), ha inoltre mostrato come l’utilizzo del farmaco antagonista benzodiazepinico sia maggiormente efficace nei soggetti che hanno avuto come complicanza il sanguinamento di eventuali varici esofagee e/o gastriche. Inoltre, valutando il numero dei decessi nelle 24 ore successive alla somministrazione, si è giunti alla conclusione che una mancata risposta al farmaco sia un segno prognostico negativo.
I risultati complessivi ottenuti negli studi clinici sono stati recentemente analizzati utilizzando il metodo statistico della meta-analisi⁽²⁶⁾. Sono stati confrontati 6 studi clinici controllati, randomizzati, eseguiti in doppio cieco. Il campione era complessivamente composto di 641 soggetti affetti da cirrosi epatica di diversa causa (alcolica, virale e criptogenetica) di cui 326 trattati con flumazenil e 315 con placebo. L’efficacia del trattamento è stata valutata in base al miglioramento della sintomatologia clinica e al reperto elettroencefalografico. Nel gruppo trattato con flumazenil, il 27% dei pazienti presentava un miglioramento della sintomatologia clinica contro il 3% dei soggetti trattati con placebo. Il dato è stato confermato anche tramite il reperto elettroencefalografico che risultava migliorato nel 19% dei soggetti trattati con flumazenil rispetto al 2% dei soggetti trattati con placebo.

Conclusioni
Dal punto di vista tossicologico, possiamo trarre due conclusioni principali:

1. Nel caso in cui un soggetto in stato di coma si risvegli in seguito alla somministrazione di flumazenil, non siamo autorizzati a diagnosticare, ex iuvantibus, un’overdose di BDZ come causa del coma. E' quindi necessario valutare sia la funzionalità epatica sia l'occorrenza di un recente uso di benzodiazepine.
2. In caso di trattamento farmacologico di un soggetto affetto da alcol-dipendenza di lunga durata, o tossicodipendente affetto da epatopatia, occorre valutare attentamente la funzionalità epatica poiché la somministrazione di benzodiazepine a scopo terapeutico potrebbe far precipitare un’encefalopatia epatica da subclinica a conclamata peggiorando il decorso della patologia.

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Figura: A ⁽¹¹⁾
Sintesi della ciclopeptina, composto avente un nucleo benzodiazepinico, a partire dagli amminoacidi triptofano, fenilalanina e metionina. Gli enzimi coinvolti in queste reazioni sono presenti nei batteri della flora intestinale e sono la pirrolasi(1), la formamidasi (2), e la kinurenidasi (3).

Figura: B ⁽¹¹⁾
Ulteriori modificazioni della ciclopentina sono necessarie per ottenere il diazepam, tuttavia non sono ancora note le diverse vie biosintetiche attraverso le quali queste modificazioni si realizzerebbero.