Background: Fibroblast growth factor 21 (FGF21) is produced in the liver and binds to different complex receptor/coreceptor systems. Besides many other processes, FGF21 regulates the intake of simple sugars and alcohol. Increased levels of FGF21 decrease harmful alcohol intake in mice. To increase our understanding on the relationship between FGF21 and alcohol intake in humans, we aimed to measure FGF21 levels in patients with alcoholic liver cirrhosis (ALC) in comparison to patients with nonalcoholic liver cirrhosis (NALC) and healthy persons based on their present alcohol consumption.
Methods: Alcohol intake was verified by urinary ethyl glucuronide (uETG) levels, eating and drinking behaviour by a Food Frequency Questionnaire and FGF 21 plasma levels were determined by ELISA in 96 persons (ALC n = 41; NALC n = 34; healthy n = 21).
Results: Both ALC and NALC patients with elevated ETG levels (≥0.5 μg/ml; indicating alcohol consumption in the last 12-72 h) showed significantly higher FGF21 plasma levels in comparison to patients with negative ETG levels. Eating behaviour did not have an impact on FGF21 plasma levels.
Conclusions: Increased FGF21 levels in patients with recent alcohol consumption (verified by ETG) confirmed the first part of the liver-brain endocrine axis: alcohol consumption was associated with increased FGF21 levels. We could not confirm that elevated FGF21 levels were associated with reduced alcohol intake as a result. That points towards a pathology in this pathway, which might be caused by a malfunction of β‑Klotho or FGF receptors according to other studies and chronic alcohol dependency. Further research is required to clarify these pathologies, which may open new pharmacological treatment for patients with alcohol use disorder and alcohol dependence.
Zusammenfassung: GRUNDLAGEN: Fibroblast-Growth-Factor 21 (FGF21) wird in der Leber produziert und bindet an verschiedene komplexe Rezeptor/Corezeptor-Systeme. FGF21 reguliert neben vielen anderen Prozessen die Aufnahme von einfachem Zucker und Alkohol. Erhöhte FGF21-Spiegel verringern den schädlichen Alkoholkonsum bei Mäusen. Um die Beziehung zwischen FGF21 und Alkoholkonsum beim Menschen besser zu verstehen, wurden FGF21-Spiegel bei PatientInnen mit alkoholischer Leberzirrhose (ALC) im Vergleich zu PatientInnen mit nichtalkoholischer Leberzirrhose (NALC) und gesunden Personen gemessen und in Korrelation mit ihrem gegenwärtigen Alkoholkonsum analysiert.
Methodik: Der Alkoholkonsum wurde durch Ethylglukuronid(uETG)-Werte im Urin, das Ess- und Trinkverhalten durch einen Lebensmittelfrequenz-Fragebogen verifiziert, und die FGF21-Plasmaspiegel wurden mittels ELISA bei 96 Personen bestimmt (ALC n = 41; NALC n = 34; gesund n = 21).
Ergebnisse: ALC- und NALC-PatientInnen mit erhöhten ETG-Spiegeln (≥0,5 μg/ml; entspricht Alkoholkonsum in den letzten 12–72 h) zeigten signifikant höhere FGF21-Plasmaspiegel im Vergleich zu Patienten mit negativen ETG-Spiegeln. Das Essverhalten hatte keinen Einfluss auf die FGF21-Plasmaspiegel.
Schlussfolgerungen: Erhöhte FGF21-Spiegel bei Patienten mit kürzlich aufgetretenem Alkoholkonsum (durch ETG verifiziert) bestätigten den ersten Teil der endokrinen Achse von Leber und Gehirn: Alkoholkonsum ist mit erhöhten FGF21-Spiegeln verbunden. Wir konnten nicht bestätigen, dass erhöhte FGF21-Spiegel mit einem in Folge reduzierten Alkoholkonsum einhergehen. Dies deutet auf eine Pathologie auf diesem Weg hin, die durch eine Fehlfunktion der β‑Klotho- oder FGF-Rezeptoren und die chronische Alkoholkrankheit verursacht werden könnte. Weitere Forschungen sind erforderlich, um diese Pathologien zu klären, die möglicherweise eine neue pharmakologische Behandlung für Patienten mit Alkoholkonsumstörung und Alkoholabhängigkeit eröffnen.
Keywords: Alcohol use disorder; End stage; FGF21; Liver disease; Liver-brain axis.
© 2020. The Author(s).